is Íslenska en English

Lokaverkefni (Doktors)

Háskóli Íslands > Heilbrigðisvísindasvið > Doktorsritgerðir - Heilbrigðisvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/19302

Titill: 
  • The Generation of immunological memory in early murine life. Pneumococcal conjugate vaccination with novel adjuvants by different immunization routes
Námsstig: 
  • Doktors
Efnisorð: 
Útdráttur: 
  • Árlega deyja um það bil 3 milljónir barna undir 6 mánaða aldri úr smitsjúkdómum um heim allan. Til eru bóluefni sem vernda gegn mörgum sýklum, en flest bóluefni sem notuð eru í dag þarf að gefa nokkrum sinnum til að vekja verndandi mótefnamagn. Tíðni smitsjúkdóma, alvarleiki og dánartíðni af þeirra völdum er hæst á fyrstu mánuðum ævinnar, áður en reglubundnar ungbarnabólusetningar hefjast eða áður en verndandi ónæmissvar hefur myndast. Mótefni gegn bóluefnum lækka á 6-9 mánuðum frá bólusetningu í þessum aldurshópi og endurbólusetning á öðru ári er nauðsynleg til að viðhalda verndandi ónæmissvari og ónæmisminni. Hið ákjósanlega bóluefni væri gefið í einum skammti, helst án þess að nota sprautunál, og myndi vekja verndandi ónæmi strax og jafnframt veita langtímavernd. Best væri að bólusetja við fæðingu, sem gæti stuðlað að hárri þekjun bólusetninga, en víða um heim er fæðingin áreiðanlegasti tíminn fyrir aðgang að heilbrigðisþjónustu. Til þess að ná þessu markmiði hafa verið gerðar rannsóknir á viðbót öruggra og virkra ónæmisglæða í bóluefni, til þess að efla þróun bestu bóluefna og bólusetningaleiða fyrir nýbura.
    Doktorsritgerðin fjallar um myndun og viðhald sértækra mótefna og minnisfrumna gegn pneumókokkafjölsykru (e. pneumococcal polysaccharide, PPS) í nýburamúsum eftir bólusetningu með hreinni fjölsykru eða próteintengdu fjölsykrubóluefni, og hvort ónæmisglæðarnir LT-K63 og CpG-ODN og ólíkar bólusetningarleiðir geti yfirunnið takmarkanir í ónæmissvörum nýbura. Músalíkan fyrir bólusetningar og pneumókokkasýkingar var aðlagað að nýburamúsum og músarungum. Bóluefni úr fjölsykru af hjúpgerð 1 tengt við stífkrampaprótein (Pnc1-TT) reyndist vera ónæmisvekjandi og vernda gegn lífhættulegum pneumókokkasýkingum í nýburamúsum og músarungum. Bæði mótefnasvar og vernd reyndist þó vera aldursháð. Hrein pneumókokkafjölsykra vakti hvorki mótefnasvar í nýburamúsum né músarungum, sem er sambærilegt við skort á ónæmissvörum gegn fjölsykrum í ungbörnum. Við Pnc1-TT bólusetningu nýburamúsa með stungu undur húð (s.c.) og dropum á nefslímhúð (i.n.) juku ónæmisglæðarnir LT-K63 og CpG-ODN fjölsykrusértæk IgG mótefni marktækt og vernduðu gegn pneumókokkasýkingum.
    Aukning IgG mótefnasvars vegna ónæmisglæðanna endurspeglaðist í auknum fjölda mótefnaseytandi frumna (e. antibody secreting cells, AbSC) í milta. En það var munur á áhrifum ónæmisglæðanna á myndun kímstöðvarhvarfs (e. germinal center, GC) og þroskun kímstöðvarfrumna (e. follicular dendritic cell, FDC), sem eru aðaltakmörkunarþættir ónæmissvara nýbura. LT-K63, en ekki CpG1826, jók myndun kímstöðva marktækt, vegna aukinnar þroskunar FDC, sem leiddi til aukinnar bindingar ónæmisvaka í mótefnafléttum, sýnt með litun á FDC-M2 sameindinni. Þetta hélst í hendur við far MOMA-1+ jaðarátfrumna (e. marginal metallophilic macrophages) í kímstöðvar, en þekkt er að þeir auka kímstöðvarhvarf og virkjun B frumna. Kannað var í gegnum hvaða ferla LT-K63 miðlaði hröðun og aukningu í þroskun FDC. Í nýburamúsum sem voru bólusettar með Pnc1-TT+LT-K63 reyndist litun á FDC-M2+, sem einkennir þroskaðar FDC, vera á sama stað og aukin tjáning af TNF-α greindist, en TNF-α er nauðsynlegt fyrir viðhald þroskaðra FDC og er lítið tjáð í nýburum. Hins vegar var ekki aukning á TNF-α tjáningu í nýburamúsum sem voru bólusettar með Pnc1-TT+CpG-ODN. LT-K63 jók einnig viðhald langlífra AbSCs í beinmerg nýburamúsa, sem voru sértækar fyrir bóluefnið.
    Í ritgerðinni er einnig lýst myndun fjölsykrusértæks ónæmisminnis við endurbólusetningu með hreinni fjölsykru í nýburamúsum, músarungum og fullorðnum músum, eftir frumbólusetningu með Pnc1-TT, með eða án LT-K63. Í nýburamúsum og músarungum leiddi endurbólusetning með hreinni fjölsykru af hjúpgerðum 1 eða 19F, undir húð en ekki um nefslímhúð, til skerðingar á fjölsykrusértæku mótefnasvari, sem frumbólusetning með Pnc-TT hafði vakið, en slík skerðing varð ekki í fullorðnum músum. Orsök skerðingarinnar var hömlun á Pnc1-TT miðluðu kímstöðvarhvarfi, sem leiddi til eyðingar á fjölsykrusértækum AbSCs í milta og takmörkun á fari þeirra í beinmerg. Ekki varð frekari lækkun á tíðni fjölsykrusértækra AbSCs í milta og beinmerg eftir að mýsnar voru endurbólusettar með öðrum eða þriðja fjölsykruskammtinum undir húð. Við hverja endurbólusetningu með hreinni fjölskykru um nefslímhúð lækkaði tíðni fjölsykrusértækra AbSCs í beinmerg, en minna en við bólusetningu undir húð.
    LT-K63 eykur þannig ónæmisminni gegn bóluefninu Pnc1-TT og langtímavernd gegn pneumókokkasýkingum í nýburamúsum. Hins vegar veldur bólusetning með hreinni fjölsykru undir húð eyðingu fjölsykrusértækra minnisfrumna og langlífra mótefnaseytandi frumna sem hafa myndast við frumbólusetningu með próteintengdri pneumókokkafjölsykru. Þetta leiðir svo til varanlegrar fjölsykrumiðlaðar skerðingar ónæmissvars.
    Lykilorð: Nýburi, próteintengt fjölsykrubóluefni gegn pneumókokkum, ónæmisglæðar, B frumu minni, skerðing ónæmissvars

  • Útdráttur er á ensku

    Each year approximately 3 million children under the age of 6 months die worldwide from infectious diseases. Vaccines that protect against many pathogens are available, but several administrations of most (currently used) pediatric vaccines are needed to induce protective levels of antibodies (Abs). Infectious disease incidences, severity and mortality are highest during the first months of life, before routine vaccinations are initiated or protective immune responses elicited. Vaccine induced Ab immunity wanes 6–9 months after vaccination in this age group and a booster dose during the second year is essential to maintain the protective immunity and immunological memory. The ideal vaccine would be a single dose, preferably needle-free, that would ultimately lead to an immediate and long-lasting protection. It should preferably be given at birth, due to potentially high vaccine coverage as birth is the most reliable contact with healthcare providers worldwide. In order to achieve this goal addition of safe and effective adjuvants to vaccine formulations has been investigated to advance the design of optimal neonatal vaccination strategies.
    This thesis describes the generation and maintenance of pneumococcal polysaccharide (PPS)-specific Abs and memory in neonatal mice following immunizations with plain PPS or PPS-conjugate vaccine, and whether adjuvants, LT-K63 and CpG-ODN, and alternative immunization routes can overcome the limitations in neonatal immune responses. A murine model of pneumococcal immunization and infection was adapted to early life. PPS of serotype 1 conjugated to tetanus toxoid (Pnc1-TT) proved to be immunogenic and efficacious against lethal pneumococcal infection in neonatal and infant mice. However, both Ab responses and protective efficacy were age-dependent. Plain PPS-1 induced no Ab response in either neonatal or infant mice, as has been observed in human infants. The adjuvants, LT-K63 and CpG-ODN, significantly enhanced the PPS-1-specific IgG response elicited by subcutaneous (s.c.) and intranasal (i.n.) immunization of neonatal mice with Pnc1-TT and protection against pneumococcal infection.
    The adjuvant-enhanced IgG response was reflected in enhanced frequency of Ab secreting cells (AbSC) in spleen. However, the adjuvants differed in their effects on the induction of germinal center (GC) reaction and maturation of follicular dendritic cell (FDC), the major limitations of neonatal immune response. LT-K63, but not CpG1826, significantly enhanced induction of GCs, through acceleration of the maturation of FDC networks, that leads to enhanced retention of antigens in immune complexes, detected by FDC-M2 staining. This coincided with migration of MOMA-1+ macrophages into the GCs, known to enhance the GC reaction and B cell activation. The possible mechanism of the accelerating effects of LT-K63 on FDC maturation was explored. Staining of mature FDC-M2+ FDC networks in neonatal mice immunized with Pnc1-TT+LT-K63 co-localized with increased expression of TNF-α, which is critical for the maintenance of mature FDCs and is poorly expressed in neonates. In contrast, enhanced TNF-α expression was not detected in neonatal mice immunized with Pnc1-TT+CpG-ODN. Furthermore, the long-term persistence of vaccine-specific AbSCs in bone marrow of neonatal mice was also enhanced by LT-K63.
    This thesis also describes the induction of PPS-specific memory in response to boosters with plain PPS in neonatal, infant and adult mice, previously primed with Pnc-TT with or without LT-K63. Plain PPS booster either PPS-1 or PPS-19F administered by the s.c. but not i.n. route, compromised the ongoing Pnc-TT-induced PPS-specific Ab response in neonatal and infant mice, but not in adult mice. This was due to abrogation of Pnc1-TT-induced GC reaction resulting in depletion of PPS-1-specific AbSCs in spleen and limited homing to the BM. There was no further decrease in the frequency of PPS-1-specific AbSCs in spleen and BM after the mice received the second or third PPS-1 booster s.c.. Repeated i.n. administration of PPS-1 also reduced the frequency of PPS-1-specific AbSCs in BM, although less profoundly than s.c. immunization.
    Thus, LT-K63 improves Pnc-1-TT induced immunological memory and long-term protection in neonatal mice. However, subcutaneous administration of plain PPS-1 depletes the PPS-1-specific memory and long-lived plasma cells established by conjugate priming, resulting in PS-induced hyporesponsiveness.
    Keywords: Neonate, pneumococcal polysaccharide-conjugate vaccine, adjuvants, B cell memory, hyporesponsiveness

Samþykkt: 
  • 10.7.2014
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/19302


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Stefanía P Bjarnarson PhD Thesis .pdf9.67 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna
Stefania PhD Thesis Cover.pdf172.32 kBOpinnKápaPDFSkoða/Opna