Резултатите от контролирана човешка маларийна инфекция (CHMI) при възрастни в Кения са свързани с предишна история на излагане на малария и отговор на анти-шизонтни антитела

Резюме

Заден план:

Хората, живеещи в ендемични райони, придобиват имунитет срещу малария след многократно излагане на паразити. Ние се опитахме да оценим модела на контролирана човешка маларийна инфекция (CHMI) като средство за изследване на естествено придобит имунитет при възрастни в Кения с различна експозиция на малария.

Връзката между човешката маларийна инфекция и имунитета е сложна. Маларията е инфекциозно заболяване, причинено от паразита Plasmodium, който навлиза в тялото и заразява червените кръвни клетки. След инфекцията имунната система на тялото ще започне серия от имунни реакции за борба с маларийния паразит. Въпреки това, имунният отговор може да причини увреждане на гостоприемника, докато контролира паразита. Обратно, имунодефицитът може да доведе до тежка и продължителна инфекция с малария, която може да доведе дори до смърт.

От една страна, имунният отговор на човешкото тяло е тясно свързан с жизнения цикъл на маларийния паразит. В началния стадий на инфекция с Plasmodium, Plasmodium се вкоренява и възпроизвежда бързо, а голям брой патогени се концентрират в червените кръвни клетки и се освобождават. По това време имунните клетки на тялото реагират бързо, освобождавайки цитокини, за да убият маларийния паразит и да се борят с началните етапи на инфекцията. По време на развитието на инфекцията с Plasmodium, профилът на пътя на имунните клетки става по-сложен, създавайки деликатен баланс между Plasmodium и човешкия гостоприемник. Въпреки това, ако имунната система реагира прекомерно, това може да доведе до висока температура, втрисане, умора и други симптоми при пациентите.

От друга страна, имунната функция на човешкия организъм се влияе от много фактори. Например, генетика, хранене, възраст, пол, история на инфекции и други фактори могат да повлияят на имунния отговор на индивида. Някои симптоми на имунна недостатъчност отслабват имунната функция на организма, като по този начин излагат индивида на по-висок риск от малария или други инфекциозни патологии. Тези имунни недостатъци могат да бъдат вродени, като мутации в специфични гени, или придобити, като вирусни инфекции като СПИН.

Следователно връзката между маларийната инфекция и имунитета при хората е сложна и изисква отчитане на много фактори. При предотвратяването и лечението на малария изследователите трябва да идентифицират и разберат взаимодействието между имунния отговор и инфекцията с Plasmodium. Вижда се, че трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може да повиши имунитета. Месната пепел съдържа различни биологично активни компоненти, като полизахариди, две гъби, Huang Li и др. Тези компоненти могат да стимулират различни имунни системи в клетъчно-подобните клетки на месото, повишавайки тяхната имунна активност.

Кликнете върху ползите за здравето от цистанче

Методи:

Ние анализирахме данни от 142 възрастни кенийци от три местоположения, представляващи различни области на маларийна ендемичност (Ahero, Kilif North и Kilif South), включени в проучване на CHMI с Plasmodium falciparum sporozoites NF54 щам (Sanaria® PfSPZ Challenge). За да се идентифицират in vivo резултатите, които най-точно отразяват естествено придобития имунитет, параметрите, базирани на qPCR измервания, бяха сравнени с нивата на анти-шизонтни антитела и пребиваването като прокси маркери на естествено придобит имунитет.

Резултати:

Времето до крайната точка корелира по-тясно с анти-шизонтните антитела и местоположението на пребиваване, отколкото други паразитни параметри, като скорост на растеж или средна паразитна плътност. В сравнение с обсервационни полеви проучвания при деца, където 0.8 процента от вариабилността в изхода от малария се наблюдава, че се обяснява с анти-шизонтни антитела, в CHMI модела дихотомизираните анти-шизонтни антитела обясняват 17 процента от променливост.

Изводи:

Моделът CHMI е много ефективен при изучаване на маркери на естествено придобит имунитет към малария. Регистрация на изпитване Clinicaltrials.gov номер NCT02739763. Регистриран на 15 април 2016 г.

Ключови думи:

Експозиция на малария, контролирана човешка маларийна инфекция, Plasmodium falciparum, отговор на антишизонтни антитела.

Заден план

Маларията от Plasmodium falciparum остава неотложна глобална здравна криза. Обнадеждаващ напредък в контрола му е постигнат през

някои райони на Африка [1], но елиминирането не изглежда реалистично в много райони. Настоящите водещи кандидати за ваксина се основават на циркумспорозоитния протеин (CSP) и предпазват от клинични прояви на P. falciparum заболяване при деца [2, 3]. По-висока ефикасност на ваксината срещу клинични прояви може да бъде постигната чрез индуциране на имунни отговори срещу антигени от асексуални кръвни стадии [4]. Пътят на клиничното развитие на всяка кандидат-ваксина е скъп и дълъг. Нито една от кандидат ваксините в кръвен стадий, подложени на теренни изпитвания, не е достигнала фаза III изпитвания [5, 6]. Необходимостта да се разбере и разпита естествено придобитият имунитет срещу малария е фундаментална за избора на антиген и дизайна на ваксината. Общ подход е да се използват имуно-епидемиологични проучвания в ендемични за малария региони, където имунологичните отговори от кръстосани проучвания на деца са свързани с риска от последващи епизоди на малария [7–11]. Ограничение на този подход е разчитането на неконтролирано естествено, но хетерогенно излагане на малария [8, 9, 12], както и на излагане на генетично различни паразити [13] на полето.

Проучванията за контролирана човешка маларийна инфекция (CHMI) имат потенциала да ускорят селекцията на антигени за разработване на ваксина чрез контролиране на експозицията на малария, включително паразитен щам, както и нивото на инфекциозна доза. По етични причини CHMI изисква възрастни доброволци, а не деца. В ендемичните райони имунитетът се придобива с възрастта и възрастните обикновено имат високи нива на имунитет към последствията от инфекцията [14]. Независимо от това, нивата на имунитет дори сред възрастните може да варират. Наскоро описахме клинични резултати и безопасност на CHMI при възрастни в Кения след инфекция с криоконсервирани жизнеспособни, асептични и пречистени спорозоити на Plasmodium falciparum (PfSPZ Challenge) в доза от 3200, инжектирани със спринцовка [15].

Ние показахме, че с помощта на CHMI в тази популация от 142 предварително експонирани възрастни, 26 (18,3 процента) са имали фебрилни симптоми и са били лекувани; 30 (21,1 процента) са достигнали По-голямо или равно на 500 паразита/µl и са били лекувани; 53 (37,3 процента) са имали паразитемия, без да отговарят на праговете за лечение и; докато 33 (23,2 процента) останаха qPCR отрицателни (при подгрупа от доброволци, някои от тези qPCR отрицателни между 8 и 10 дни след инфекцията имаха ниска паразитемия в сравнение с два други qPCR метода) [15]. Тези открития са в съответствие с други проучвания на CHMI при доброволци от ендемични райони [16, 17]. Въпреки това, резултатите от CHMI, които са най-силно свързани с естествено придобития имунитет, все още не са определени. Освен това, категоризациите в многостепенни описателни резултати не увеличават максимално аналитичната сила за корелатите на имунитета и или бинарна класификация, или непрекъсната променлива биха били аналитично оптимални.

Ето защо в това проучване ние проведохме анализ, използвайки отговорите на анти-шизонтните антитела и местоположението на пребиваване като заместители на имунитета. Изследвахме различни параметри от моделите на растеж на паразити по време на CHMI. Това беше, за да се определи кои параметри са най-тясно свързани с тези два сурогата на имунитета и да се установи дали някои от тях са по-дискриминиращи имунитета на гостоприемника от стандартните имуно-епидемиологични изследвания, проведени на място.

Методи

Дизайн на изследването и популация

Пълният протокол [18] и описанието на безопасността и резултата [15] са публикувани. Накратко, данните от проучването CHMI-SIKA, което е отворено, незасляпо и нерандомизирано с всички доброволци, получаващи интравенозна инжекция [директна венозна инокулация (DVI)] доза от 3,2 × 103 PfSPZ Challenge PfNF54 щам (т.е. криоконсервиран, инфекциозен спорозоити). Доброволците бяха наблюдавани за кръвна паразитемия чрез количествена полимеразна верижна реакция (qPCR), за да се определи растежа на паразитите. Дозата 3,2 × 103 PfSPZ е избрана, тъй като това е заразило 100 процента нелекувани от малария доброволци, подложени на CHMI в проучвания в САЩ и ЕС [19, 20]. PfNF54 е африкански по произход и следователно се очаква, че<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Концентрация на лекарства против малария

Измерихме ретроспективно концентрациите на антималарийни лекарства (артеметер, дихидроартемизинин, сулфадоксин, пириметамин, хлорохин, лумефантрин и дибутил-лумефантрин), ретроспективно ден преди провокацията (C−1) и след провокацията (при C плюс 8) [15] . Изключихме тези с нива на лекарството над минималната инхибиторна концентрация (MIC) за лумефантрин, но запазихме тези с нива под MIC за сулфадоксин (в отсъствието на пириметамин) и със следи от нива на хлорохин, както е описано по-рано [15].

Ниво на антишизонтни антитела

Плазмените проби бяха тествани чрез ELISA за наличие на човешки IgG срещу екстракт от шизонт, както е описано по-рано [22, 23]. Паразитите от щам P. falciparum 3D7 се култивират до стадия на шизонт, за да се получи екстракт от шизонт. За провеждане на ELISAs, екстрактът се използва за покриване на плаки с висока абсорбция при установена концентрация, за която е показано, че има насищане на отговорите, като се използва плазма от хиперимунни индивиди. Анализът се повтаря, ако двойните стойности на оптичната плътност (OD) за отделна плазмена проба варират с повече от фактор 1,5. Пул от серумни проби от район в Африка, където маларията е силно ендемична, беше титруван върху всяка плака и действаше едновременно като положителна контрола и предостави стойности за стандартна крива за преобразуване на показанията на оптичната плътност (OD) в концентрации (антитяло единици, AU) .

Местоположение на местоживеене

Бяха наети доброволци от различни ендемични за малария региони в Кения: Ahero в Западна Кения (регион с умерено до високо предаване); Kilif North на кенийското крайбрежие (слабо или никакво предаване на малария); и Kilif South (регион с умерено предаване) [1, 24]. В този анализ доброволци от Ahero и Kilif South бяха комбинирани като жители с интензитет на „високо предаване“, а Kilif North беше взето като жители с интензитет на „ниско предаване“.

Откриване на паразити чрез qPCR

За откриване на паразити, проби от венозна кръв се събират два пъти всеки ден от дни 8 до 15 от CHMI и след това веднъж всеки ден от дни 16 до 22 от CHMI за qPCR анализ чрез откриване на 18 S рибозомна РНК P. falciparum ген [15] в три екземпляра в TaqMan анализ, използвайки праймери и сонди, описани по-рано [25]. Нешаблонната контрола беше използвана като отрицателна контрола (в три ямки) с количествено определяне на паразити спрямо известни култивирани паразитни стандарти, включващи 6 серийни разреждания на екстрахирана ДНК, също проведени в три екземпляра. Култивираните паразитни стандарти бяха произведени в 3 различни партиди. Избраните проби бяха повторени от всяка кохорта на CHMI спрямо окончателен набор от стандарти, включително външната проба за количествен контрол на качеството на СЗО [26].

Статистически анализ

Резултатите от PCR са представени като средна геометрична стойност от три повторни анализа във всяка времева точка. Времето до лечение е броят дни между провокацията и решението за лечение, взето или защото: (a) доброволецът е достигнал предварително зададения праг от 500 паразита falciparum/ml чрез qPCR; (b) те са развили фебрилни симптоми и клиницистите са ги лекували при по-ниска плътност на паразитите, или (c) са достигнали края на проучването, без да достигнат прага на плътност на паразитите или да имат симптоми. Други параметри за описание на резултатите са получени от резултатите от qPCR, както следва: (i) времето до определени прагове на плътност на паразита, където доброволци, които не достигат тези прагове, са описани като липсващи данни; (ii) „пропорцията на дните нарастване“, където всяко последователно увеличаване на плътността на паразитите се счита за „ден нарастване“ (това е изчислено от необработени данни, а след това също и от изгладени данни, като се вземе подвижната средна стойност за 2 дни); (iii) средната паразитна плътност като средно геометрично, с изключение на времеви точки след третиране; iv) максималния брой дни на непрекъснат последователен растеж; (v) градиента на растеж от най-добрия линеен ft на периода, дефиниран в (iv); (vi) средният брой дни след предизвикване за дните на растеж на паразита, както е дефинирано в (ii); (vii) обратното на (ii), (iv) и (v); (viii) за дни на спад в гъстотата на паразитите, а не на растеж; (ix) "инокулумът", дефиниран като пиковата паразитна плътност, наблюдавана между дни 8,5 и 10 след предизвикване и; (x) „променливостта“, изчислена като сумирана дневна вариация в гъстотата на паразитите. Тестовете на Kruskal-Wallis с множество сравнения бяха използвани за сравняване на анти-шизонтни антитела по местоположение и резултат от qPCR, а ранговата корелация на Spearman беше използвана за изследване на корелациите между анти-шизонтните антитела, местоположението и параметрите на qPCR.

Моделите на оцеляване бяха разработени с помощта на регресия на Кокс в три етапа; а) анализ с едномерна стойност на всички потенциални независими предиктори; и (б) многовариантен анализ, включващ значими предиктори от (а); втори многовариантен анализ, запазващ само значими предиктори от (b). Вариабилността в резултата, обяснена с анти-шизонтни антитела, беше изчислена с помощта на псевдо r 2. За да се сравни кохортата CHMI с предишно обсервационно теренно проучване на деца [9, 11, 23], нивата на антителата бяха разделени на две групи (горе и долу медианата), а анализът на детската кохорта е ограничен до асимптоматично заразената група, където защитният ефект на анти-шизонтните антитела е най-очевиден [8, 11, 23].

Резултати

Отговори на анти-шизонтни антитела за доброволците, включени в проучването

Данните от 142 доброволци бяха включени в анализа, както е описано по-горе [15]. Средната възраст на доброволците е 28 години (диапазон 18–45) и 30 процента са жени. Отговорите на антитела към екстракт от шизонт бяха измерени за всички доброволци при скрининга (Допълнителен файл 1: Фиг. S1). Доброволците от Килиф Север са имали значително по-ниски анти-шизонтни антитела (медиана от 896 антитяло единици (AU), 95 процента CI 566 до 1473) в сравнение с доброволци от Килиф Юг (медиана от 9238 AU, 95 процента CI 6399 до 12 324, p<0.00001) and Ahero (median of 4666 AU, 95% CI 966 to 28,702, p<0.00054) but volunteers from Kilif South and Ahero had similar antibody levels (p=0.085). For further analysis, volunteers from Kilif North (N=34) were considered to be residents of an area of "low transmission" whilst volunteers from Kilif South (N=93) were combined with Ahero volunteers (N=15) and considered to be residents of an area of "high transmission".

qPCR категоризирани резултати относно местоположението и отговора на антитялото

Преди това наблюдавахме четири различни резултата въз основа на растежа на паразити, измерен чрез qPCR след CHMI [15], като растеж на паразити чрез qPCR отговаря на праговите критерии за диагностициране на малария (по-голям или равен на 500 паразита/ml) или: (a) с треска (т.е. "лекуван фебрилен"); (б) без треска, но достигане на гъстота на паразити, изискваща лечение (т.е. „лекувани без фебрилитет“); в) с паразити, открити чрез qPCR, но не при плътност на паразитите, отговаряща на праговите критерии за лечение (т.е. „PCR положителен нелекуван“); или (d) паразити, които не са идентифицирани от qPCR по време на мониторинга (т.е. „PCR отрицателен“) (Допълнителен файл 2: Фиг. S2). Доброволците, които са били „лекувани от треска“, са имали най-ниски анти-шизонтни антитела и е най-малко вероятно да са жители на зони с високо предаване (Таблица 1, Допълнителен файл 3: Фиг. S3). „Лекуваната без фебрилна“ група имаше междинни нива на анти-шизонтни антитела и междинна вероятност да бъдат жители на зона с високо предаване. „Нелекуваната PCR положителна“ група и след това „PCR отрицателната“ група имаха високи нива на анти-шизонтни антитела и е много вероятно и двете да са жители на зони с високо предаване. Тези, които са били положителни за qPCR без лечение, могат допълнително да бъдат изследвани в подгрупи, като ги разделят на тези, които са били положителни или рано, късно или по време на qPCR наблюдение. Ние не идентифицирахме никакви значителни разлики в анти-шизонтните антитела или местоположението на пребиваване за тези допълнителни подгрупи (Допълнителен файл 5: Таблица S1).

Асоциации на параметри на qPCR с местоположение и отговор на антитела

Разгледахме различни параметри, които описват резултатите от qPCR за отделен доброволец (Таблица 2). Най-силните непараметрични корелати на местоположението на пребиваване (т.е. пребиваване при висок спрямо нисък интензитет на предаване) или анти-шизонтни антитела са времето за достигане на праг от 250 паразити/ml; време за лечение; и категоризацията на лечение спрямо липса на лечение (Таблица 2). Други параметри, които са силни корелати на местоположението на пребиваване или анти-шизонтните антитела, са силно кръстосано корелирани помежду си (Допълнителен файл 4: Фиг. S4) и ние не идентифицирахме втори независим предиктор, използвайки параметрични анализи след коригиране на времето за лечение (Допълнителен файл 5: Таблица S2). Параметърът време до третиране беше използван за допълнителен анализ върху използването на времето до праг от 250 паразита/ml, тъй като някои доброволци бяха третирани при по-ниска плътност на паразитите, което доведе до липсващи данни за времето до 250 паразита/ml.

Анализ на оцеляването

Ние разработихме мултивариантен регресионен модел на Кокс за времето до лечението, финансирайки както анти-шизонтните антитела, така и местоположението на пребиваване, за да бъдат силни независими предиктори на резултата (Таблица 3). Наличието на паразити при скрининга и плазмените лекарствени концентрации на лумефантрин са слаби предиктори за резултата при едновариантен анализ (Таблица 3), но не и при многовариантен анализ (Многовариантен 1, Таблица 3). Паразитите при скрининг и лекарствените концентрации на лумефантрин бяха обърквани от мястото на пребиваване (r=0.20, p=0.016 и r=0.30, p=0.0003 за асоциации съответно с местоживеене). Годината на включване в проучването (кохортна година), концентрацията на лекарството против малария, възрастта и пола не са значими предиктори за резултата. В крайния модел (Многопроменлив 2), двата независими предиктора бяха пребиваване (т.е. при високо срещу ниско предаване) и концентрация на анти-шизонтни антитела, обяснявайки 35 процента от променливостта в резултата при логистична регресия (Таблица 3 и Фиг. 1).

Сравнихме предсказващата сила на анти-шизонтните антитела в модела CHMI с предишни кохортни проучвания, базирани на естествена експозиция в полето [9, 11, 23], за да определим дали моделът CHMI ще напредне в областта при изследване за корелати на инфекция. За да направим сравнения между моделите, използвахме дихотомизирани нива на анти-шизонтни антитела над и под медианата за всяко изследване, за да имаме сравнение на две нива във всяка настройка, което не зависи от различния диапазон от нива на антитела. Сравнихме псевдо R2 в логистична регресия, за да определим променливостта в резултата, обяснена с нивата на антитела във всяка настройка. При CHMI съотношението на шансовете (OR) за изискване на лечение въз основа на нивата на анти-шизонтни антитела над медианата е OR=0.12 (95 процента CI 0.06 до {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) и обяснява 17 процента от променливостта. В докладваната по-рано кохорта от 121 деца на възраст между 1 и 8 години, за които е установено, че са положителни за паразити в началото, като критериите за включване за анализ са пребиваване в изследваната област, наличието на анти-шизонтни антитела над средното ниво е свързано с ИЛИ{ {23}}.64 (95 процента CI 0,29 до 1,4, p=0.26) за фебрилна малария, което обяснява 0,8 процента от променливостта в резултата. Графиките за оцеляване от проучването CHMI показват ясно разграничение във времето до лечението чрез отговори на анти-шизонтни антитела (фиг. 2, ляв панел), за разлика от по-малко ясното разграничение, наблюдавано при полеви проучвания, базирани на естествена експозиция (фиг. 2, вдясно). панел).

Дискусия

Използвахме сериен qPCR, за да определим резултатите, които са най-силно свързани с анти-шизонтните антитела и местоположението на пребиваване (ниско срещу високо предаване), за да определим резултатите за CHMI при експонирани възрастни, които са най-силно свързани със заместители на имунитета. Използвахме нива на анти-шизонтни антитела и местоположение на пребиваване при различно предишно излагане на малария като заместители на имунитет към малария. Разгледахме няколко потенциални параметъра въз основа на qPCR мониторинга, извършен за CHMI за тяхната връзка с анти-шизонтни антитела и местоположение. Времето до третиране и времето до 250 паразита/µl бяха силно свързани с анти-шизонтните антитела и с местоположението. Предпочетохме времето до третиране, а не времето до 250 паразита/µl, тъй като първото включваше пълния набор от данни за доброволци и избягва потенциалното отклонение от липсващи данни от доброволци, които са били третирани преди достигане на 250 паразита/µl.

След коригиране на времето до лечението, нямаше други независими предиктори за анти-шизонтни антитела или местоположението на пребиваване. Затова ние разработихме анализ на преживяемостта въз основа на времето до лечението. Комбинацията от мястото на пребиваване и анти-шизонтните антитела като непрекъсната променлива обяснява 35 процента от променливостта във времето до лечението при CHMI. Тъй като предишното пребиваване и анти-шизонтните антитела предлагат само ограничена информация за истинската степен на имунитета на гостоприемника, това означава, че много значителна част от променливостта в резултата при CHMI се дължи на имунитета на гостоприемника.

Проверихме дали анализът на CHMI за естествено придобит имунитет е значителен напредък в сравнение с предишни проучвания, проведени в областта, базирани на естествено излагане на малария. Възрастните имат по-високи нива на имунитет от децата и се използват различни крайни точки за възрастни, участващи в CHMI, в сравнение с деца в теренни наблюдателни проучвания, но дизайнът на това изследване споделя целта да се определят потенциални корелати на имунитета. За да направим сравнения, използвахме логистична регресия с фебрилна малария като резултат в полеви проучвания и с критерии за лечение като резултат в CHMI. Използвахме анти-шизонтни антитела като предикторна променлива. Нивата на анти-шизонтни антитела бяха по-високи сред възрастните, отколкото при децата, така че разделихме антителата на високи или ниски категории въз основа на средното ниво на антитела във всяко изследване. В полево-базирано обсервационно проучване, анализирано тук в кохорта от деца, отговорите на анти-шизонтните антитела обясняват по-малко от 1 процент от наблюдаваната вариабилност, но анти-шизонтните антитела обясняват 17 процента от вариабилността в резултатите от CHMI. Това не е изненадващо, като се има предвид променливостта в експозицията на малария, наблюдавана на полето [8, 9], докато при CHMI експозицията е контролирана и не варира между участниците.

Този анализ тук показва как коригирането и отчитането на хетерогенността на експозицията и инфекцията и като се има предвид, че анти-шизонтните антитела в полеви проучвания отчитат малка част от променливостта, CHMI при възрастна популация с предварителна експозиция има по-голяма дискриминационна власт за изследване на имунитета относно минало излагане. Освен това, при неимунни проучвания на CHMI, голяма част от доброволците развиват заболяване и изискват лечение при относително ниски прагове на паразитемия (между 5 и 50 паразита/ml), докато в нашето проучване индивидите често са асимптоматични и свободни от паразити и това може до голяма степен е резултат от разликите в отговорите при неимунни и полуимунни [27, 28]. С изключение на вродени фактори като сърповидно-клетъчна черта [17], тази резистентност при индивиди, изложени преди това на малария, може да бъде резултат от придобит адаптивен имунитет, който се потвърждава от отговори на анти-шизонтни антитела.

По този начин тези открития, представени тук, предоставят уникална възможност за напредък в областта на откриването на антигени на ваксина, използвайки платформата CHMI с характеризиране и по-добро разбиране на развитието на имунитет към инфекция в контекста на минало излагане на малария. Изчерпателен анализ на сигнатури или корелати на имунитета, както наскоро беше подробно описано, използвайки системни серологични подходи (както качествени, така и количествени подходи, базирани на антитела) [29] значително ще напредне в областта.

Този анализ, който не разчита на един или два параметъра на мярката за резултат (PCR), особено в контекста на провеждането на тези проучвания при популации с различни минали експозиции на малария, е оправдан. Традиционно проучванията разчитат на кинетиката/скоростта на растеж на паразита като важна мярка за резултата в проучванията на CHMI - включително като оценка на ефикасността на ваксината или лекарството [30]. Проучванията на CHMI, включващи доброволци с редица експозиции на паразити, досега в Африка, са възприели подхода на измерване на крайни точки, до голяма степен базиран на микроскопия на плътна кръв при определен праг за диагностициране [17, 22, 31], за да обяснят темповете на растеж на паразитите. Achan и др. [16] въпреки използването на PCR като критерий за крайната точка, не са имали същия обхват на минали експозиции, както е представено тук. Следователно е важно проучванията, особено използващи PCR, да предприемат подробен анализ на най-надеждния параметър, който би отчел разнообразието в растежа на паразитите.

Изводи

По този начин заключаваме, че изследванията на CHMI в ендемични за малария райони, използвайки стандартизиран инокулум, са ефективна платформа и мощен инструмент за изследване на имунитета на гостоприемника. Променливостта в резултатите се дължи в по-голяма степен на имунитета на гостоприемника, отколкото на полеви проучвания, базирани на естествена експозиция. Анти-шизонтните антитела обикновено не се считат за механично свързани с имунитета, а по-скоро като маркер за минала експозиция. По този начин има вероятност анти-шизонтните антитела да бъдат кръстосано свързани с множество други потенциални механизми на имунитета [22, 23, 32, 33]. Следователно в по-нататъшни изследвания на имунитета на гостоприемника бихме очаквали антиген-специфични отговори и функционални антитела да обяснят оставащата вариабилност в резултата. Възможно е няколко механистични маркера да бъдат независимо свързани с резултата и че при коригиране асоциациите с други маркери на експозиция ще бъдат отслабени или този резултат ще бъде обяснен независимо от набор от параметри. И в двата случая се очаква експериментално контролираните условия да оставят по-малко необясними вариации, отколкото се случва на полето поради променливата експозиция на ухапвания от комари. При последващи анализи ще трябва да се предприемат имунологични параметри, включително, но не само, например функционални анализи за кръвен стадиен имунитет [34, 35] и анализи на протеинови микрочипове за идентифициране на кръвни стадийни антигени [36], относно PCR параметри, описани тук. Това ще помогне за по-нататъшното идентифициране на сигнатури или корелати на имунитета. Предишни имуно-епидемиологични проучвания, използващи наблюдателни кохорти, са идентифицирали няколко имунологични маркера, много по-силно свързани с имунитета, отколкото анти-шизонтните антитела [11], и тези открития сега могат да бъдат тествани с помощта на подхода CHMI в ендемични за малария райони.

Съкращения

AU: единица антитяло; CHMI: контролирана маларийна инфекция при хора; CHMI-SIKA: контролирана човешка маларийна инфекция при полуимунизирани възрастни кенийци; DVI: Директна венозна инокулация; ELISA: Ензимно-свързан имуносорбентен анализ; qPCR: Количествена полимеразна верижна реакция; PfSPZ предизвикателство: Асептични, пречистени, криоконсервирани P. falciparum спорозоити.

Авторски принос

MCK проектира проучването и написа първата чернова на ръкописа. MCK и EO анализираха данните. DK извърши молекулярни анализи за откриване и количествено определяне на паразити. MCK, RK и JT извършиха анализи за откриване на анти-шизонтни антитела. PN и MH допринесоха за събирането на данни. BKLS допринесе за подготовката и производството на спорозоити. MCK замисли проучването и ръководи изследователския екип. Всички автори допринесоха за тълкуването на анализите и преразглеждането на черновата на ръкописа. Всички автори прочетоха и одобриха окончателния ръкопис.

Финансиране

Тази работа беше подкрепена от грант на Wellcome Trust (грант номер 107499). Финансиращият не е играл никаква роля в дизайна на изследването, събирането на данни, анализа и интерпретацията, или в написването на ръкописа.

Наличие на данни и материали

Данните ще бъдат предоставени, включително речници на данни, след деидентификацията на доброволците. Данните ще бъдат достъпни за изследователи, които подадат заявки до dgc@kemri-wellcome.org, за да получат достъп до данните след подписано споразумение за достъп до данни. Протоколът от изследването, формулярите за информирано съгласие и всички други свързани документи са публикувани преди това.

Декларации

Етично одобрение и съгласие за участие

Проучването е проведено в изследователската програма KEMRI Wellcome Trust в Килиф, Кения и е получило етично одобрение от отдела за преглед на науката и етиката на KEMRI (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) и Комитета по етика на тропическите изследвания на Оксфордския университет (OxTREC 2-16). Проучването е регистрирано на ClinicalTrials.gov (NCT02739763), проведено въз основа на добра клинична практика (GCP) и съгласно принципите на Декларацията от Хелзинки. Съгласието за участие в проучването от всички доброволци в проучването беше предоставено с писмено съгласие.

Съгласие за публикуване

Не е приложимо.

Конкуриращи се интереси

BKLS е платен служител на пълен работен ден в Sanaria Inc., производителят на Sanaria PfSPZ Challenge. По този начин всички автори, свързани със Sanaria Inc., имат потенциален конфликт на интереси. Всички други автори декларират липса на конкурентни интереси.

Подробности за автора

1 Център за географски медицински изследвания (Крайбрежие), Институт за медицински изследвания на Кения - Изследователска програма Wellcome Trust, PO Box 230, Kilif 80108, Кения. 2 Център за тропическа медицина и глобално здраве, Nuffield Department of Medicine, University Oxford, Oxford OX3 7LG, UK. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, САЩ.

Препратки

1. Kamau A, Mogeni P, Okiro EA, Snow RW, Bejon P. Систематичен преглед на променящото се бреме на заболяването от малария в Субсахарска Африка от 2000 г. насам: сравняване на моделни прогнози и емпирични наблюдения. BMC Med. 2020; 18: 1–11.

2. Agnandji ST, Lell B, Soulanoudjingar SS, Fernandes JF, Abossolo BP, Conzelmann C, et al. Първи резултати от изпитване фаза 3 на ваксина срещу малария RTS, S/AS01 при африкански деца. N Engl J Med. 2011; 365: 1863–75.

3. Datoo MS, Natama MH, Somé A, Traoré O, Rouamba T, Bellamy D, et al. Ефикасност на ваксина срещу малария с ниска доза, R21 в адювант MatrixM, със сезонно приложение на деца в Буркина Фасо: рандомизирано контролирано проучване. Ланцет. 2021; 397: 1809–18. https://doi.org/10.1016/S0140- 6736(21)00943-0.

4. Dufy PE, Patrick Gorres J. Маларийни ваксини от 2000 г. насам: напредък, приоритети, продукти. npj ваксини. 2020; 5: 1–9.

5. Ogutu BR, Apollo OJ, McKinney D, Okoth W, Siangla J, Dubovsky F, et al. Ваксината срещу малария в кръвен стадий, предизвикваща високи концентрации на антиген-специфични антитела, не осигурява защита на малките деца в Западна Кения. ПЛОС ЕДИН. 2009;4:e4708. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004708.

6. Thera MA, Doumbo OK, Coulibaly D, Laurens MB, Ouattara A, Kone AK и др. Полеви опит за оценка на ваксина срещу малария в кръвен стадий. N Engl J Med. 2011; 365: 1004-13. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1008115.

7. Fowkes FJI, Richards JS, Simpson JA, Beeson JG. Връзката между антимерозоитните антитела и заболеваемостта от малария на Plasmodium falciparum: систематичен преглед и мета-анализ. PLoS Med. 2010;7:e1000218. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1000218.

8. Ndungu FM, Marsh K, Fegan G, Wambua J, Nyangweso G, Ogada E, et al. Идентифициране на деца с излишни епизоди на малария след коригиране за вариации в експозицията: идентификация от надлъжно проучване, използващо статистически модели за преброяване. BMC Med. 2015; 13: 1–8.

9. Bejon P, Warimwe G, Mackintosh CL, Mackinnon MJ, Kinyanjui SM, Musyoki JN, et al. Анализ на имунитета към фебрилна малария при деца, който разграничава имунитета от липсата на експозиция. Инфектирайте Имун. 2009; 77: 1917–23. https://doi.org/10.1128/IAI.01358-08.

10. Beeson JG, Osier FH, Engwerda CR. Последни прозрения за хуморалния и клетъчния имунен отговор срещу малария. Тенденции Parasitol. 2008;24:578–548. https://doi.org/10.1016/j.pt.2008.08.008.

11. Osier FH, Mackinnon MJ, Crosnier C, Fegan G, Kamuyu G, Wanaguru M, et al. Малария: нови антигени за многокомпонентна ваксина срещу малария в кръвен стадий. Sci Transl Med. 2014;6:247ra102. https://doi.org/10.1126/scitr anslmed.3008705.

12. Drakeley CJ, Corran PH, Coleman PG, Tongren JE, McDonald SLR, Carneiro I, et al. Оценяване на средносрочни и дългосрочни тенденции в предаването на малария чрез използване на серологични маркери за излагане на малария. Proc Natl Acad Sci САЩ. 2005; 102: 5108-13. https://doi.org/10.1073/pnas.0408725102.

13. Manske M, Miotto O, Campino S, Auburn S, Almagro-Garcia J, Maslen G, et al. Анализ на разнообразието на Plasmodium falciparum при естествени инфекции чрез дълбоко секвениране. Природата. 2012; 487: 375-9. https://doi.org/10.1038/natur e11174.

14. Kamau A, Mtanje G, Mataza C, Mwambingu G, Mturi N, Mohammed S, et al. Маларийна инфекция, заболяване и смъртност сред деца и възрастни по крайбрежието на Кения. Malar J. 2020; 19: 210. https://doi.org/10.1186/ s12936-020-03286-6.

15. Капулу MC, Njuguna P, Hamaluba M, Kimani D, Ngoi JM, Musembi J, et al. Мониторинг на безопасност и PCR при 161 полуимунизирани възрастни кенийци след контролирана инфекция с малария при хора. JCI Insight. 2021. https://doi.org/10. 1172/jci.insight.146443.

16. Achan J, Reuling I, Yap XZ, ​​Dabira E, Ahmad A, Cox M, et al. Серологични маркери за предишна експозиция на малария и функционални антитела, инхибиращи растежа на паразити, са свързани с кинетиката на паразита след контролирана от Plasmodium falciparum човешка инфекция. Clin Infect Dis. 2019. https://doi.org/10.1093/cid/ciz740.

17. Lell B, Mordmuller B, Dejon Agobe JC, Honkpehedji J, Zinsou J, Mengue JB и др. Въздействие на сърповидно-клетъчната черта и естествено придобития имунитет върху неусложнена малария след контролирана човешка маларийна инфекция при възрастни в Габон. Am J Trop Med Hyg. 2017 г. https://doi.org/10.4269/ajtmh. 17-0343.

18. Капулу MCMC, Njuguna P, Hamaluba MMM, Abdi AIAI, Abebe Y, Audi A и др. Контролирана човешка маларийна инфекция при полуимунни възрастни кенийци (Chmi-sika): протокол от изследване за изследване in vivo растежа на малариен паразит на plasmodium falciparum в контекста на съществуващ имунитет [версия 2; партньорска проверка: 2 одобрени]. Добре дошли Open Res. 2019; 3: 155.

19. Gómez-Pérez GP, Legarda A, Muñoz J, Sim BKL, Ballester MR, Dobaño C, et al. Контролирана човешка маларийна инфекция чрез интрамускулна и директна венозна инокулация на криоконсервирани спорозоити на Plasmodium falciparum при нелекувани от малария доброволци: ефект на обема на инжектиране и дозата върху степента на инфекциозност. Malar J. 2015; 14: 306. https://doi.org/10.1186/ s12936-015-0817-x.

20. Mordmuller B, Supan C, Sim KL, Gomez-Perez GP, Ospina Salazar CL, Held J, et al. Директна венозна инокулация на спорозоити на Plasmodium falciparum за контролирана човешка маларийна инфекция: изпитване за установяване на дозата в два центъра. Malar J. 2015; 14: 117. https://doi.org/10.1186/s12936-015-0628-0.

For more information:1950477648nn@gmail.com