آیا پروتئین های مخفی استافیلوکوک واکسن ها را بی اثر می کنند؟

میکروب استافیلوکوکوس اورئوس و چالش‌های آن

استافیلوکوکوس اورئوس (S. aureus) یکی از عوامل اصلی عفونت‌های پوستی و بافت نرم است که می‌تواند به سپسیس و سندرم شوک سمی منجر شود. این میکروب تهدیدی جدی برای سلامت عمومی به شمار می‌آید و در سال‌های اخیر با گسترش باکتری‌های مقاوم به متی‌سیلین (MRSA) وضعیت وخیم‌تری پیدا کرده است. طبق گزارش نشریه The Lancet، S. aureus در سال ۲۰۱۹ با بیش از یک میلیون مرگ و میر در سطح جهانی مرتبط بوده است. جورج لیو، پزشک و استاد بیماری‌های عفونی کودکان در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، می‌گوید: “این یک پاتوژن است که به کنترل فوری نیاز دارد زیرا باعث بیماری و مرگ و میر قابل توجهی نه تنها در ایالات متحده بلکه در سرتاسر جهان می‌شود.”

با این حال، با وجود موفقیت در مدل‌های موشی، حدود ۳۰ آزمایش بالینی تاکنون نتوانسته‌اند واکسن مؤثری برای S. aureus در انسان‌ها ایجاد کنند. اکنون محققان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، دلیل کلیدی این ناکامی‌ها را شناسایی کرده و نشان می‌دهند که ممکن است بتوان واکسن‌ها را به گونه‌ای تغییر داد که در انسان‌ها مؤثر باشند. در مطالعه‌ای که در تاریخ ۱۶ دسامبر ۲۰۲۴ در Journal of Clinical Investigation (JCI) منتشر شد، گزارش شده است که S. aureus باعث تولید بیش از حد پروتئینی به نام اینترلوکین-۱۰ (IL-10) در سلول‌های B می‌شود که منجر به غیرفعال شدن آنتی‌بادی‌ها می‌گردد و آنها را ناتوان از کشتن S. aureus می‌کند.

در یک مطالعه مرتبط که در همان روز در Nature Communications منتشر شد، محققان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو همچنین دریافتند که افزایش IL-10 در پاسخ به S. aureus توانایی سلول‌های T کمک‌کننده را برای مبارزه با این پاتوژن متوقف می‌کند. لیو می‌گوید S. aureus تاریخچه طولانی با انسان‌ها دارد. “برای اینکه یک باکتری به راحتی در بینی و روده ما زندگی کند، باید استراتژی‌ای را توسعه دهد که به طور مؤثری پاسخ ایمنی را کاهش دهد تا بتواند زنده بماند.”

در دوران نوزادی، اکثر ما به S. aureus آلوده می‌شویم که در مجاری بینی ما ساکن می‌شود. در بیشتر موارد، این باکتری به ما آسیب نمی‌زند. اما یک مطالعه پیشین از سال ۲۰۲۲ که توسط چی-مینگ تسای، دانشمند پروژه‌ای در آزمایشگاه لیو انجام شد، نشان داد که این مواجهه اولیه باعث فریب سلول‌های ایمنی ما می‌شود تا آنتی‌بادی‌های تغییر یافته‌ای تولید کنند که قادر به دفاع مؤثر در برابر S. aureus نیستند. علاوه بر این، باکتری‌ها “حافظه‌ای” از آن آنتی‌بادی‌های غیرحفاظتی دارند که می‌تواند در عفونت‌های بعدی دوباره فعال شود. تسای می‌گوید به همین دلیل است که نامزدهای واکسن که در موش‌ها بدون مواجهه قبلی با این پاتوژن مؤثر بوده‌اند، نتوانسته‌اند انسان‌ها را در برابر مواجهات جدید با S. aureus محافظت کنند.

اما وقتی محققان موش‌ها را قبل از واکسیناسیون به آنتی‌بادی‌های انسانی S. aureus آلوده کردند تا تجربه اولیه ما با این باکتری را شبیه‌سازی کنند، واکسن دیگر مؤثر نبود. در مطالعه JCI، تسای، لیو و تیم آنها به دنبال درک این موضوع بودند که چه چیزی باعث می‌شود آنتی‌بادی‌های S. aureus پس از واکسیناسیون در مبارزه با این پاتوژن بی‌فایده شوند. محققان موش‌ها را به S. aureus آلوده کردند و سپس آنها را با واکسن Iron Surface Determinant B (IsdB) که قبلاً نشان داده شده بود که ایمنی در برابر S. aureus ایجاد می‌کند، واکسینه کردند.

تحقیقات جدید درباره واکنش سیستم ایمنی به باکتری استافیلوکوکوس اورئوس

در یک مطالعه جدید، محققان به بررسی واکنش سیستم ایمنی در موش‌هایی پرداختند که قبلاً با باکتری استافیلوکوکوس اورئوس (S. aureus) آشنا نشده بودند. این تیم دریافتند که سلول‌های B، که نوعی گلبول سفید هستند و آنتی‌بادی تولید می‌کنند، هنگام مواجهه دوباره با S. aureus مقدار زیادی IL-10 ترشح می‌کنند. این پروتئین درون سلول‌های B، آنزیم‌ها را هدایت می‌کند تا یک قند به نام اسید سیالیک به ناحیه Fc آنتی‌بادی‌ها اضافه کنند؛ ناحیه‌ای که مسئول ایجاد پاسخ ایمنی مناسب است. با وجود این قند در مقادیر زیاد، فعالیت ضد استافیلوکوکی آنتی‌بادی‌های تولید شده توسط سلول‌های B خنثی می‌شود و آن‌ها قادر به کشتن پاتوژن نخواهند بود. تسای، یکی از محققان، گفت: “IL-10 به تولید این نوع قند کمک می‌کند و به این ترتیب، سیستم ایمنی ما را خاموش می‌کند.”

با این حال، محققان همچنین دریافتند که مسدود کردن IL-10 در زمان ایمن‌سازی، کارایی واکسن را بازیابی می‌کند. تسای افزود: “همان واکسنی که قبلاً کار نمی‌کرد، اکنون به‌طور کامل در موش‌ها مؤثر است.”

سلول‌های T

در حالی که مطالعه JCI بر نقش IL-10 در سلول‌های B متمرکز بود، مقاله‌ای در Nature Communications به رهبری ایرشاد A. حاجم، دکترای علوم، به بررسی تعامل S. aureus با لنفوسیت‌های T CD4+، که به عنوان سلول‌های T کمک‌کننده نیز شناخته می‌شوند، پرداخت. این سلول‌های سفید خون عفونت‌ها را شناسایی کرده و سایر سلول‌های ایمنی را برای حمله و کشتن پاتوژن‌ها فعال می‌کنند. محققان دریافتند که مانند سلول‌های B، سلول‌های T کمک‌کننده نیز در پاسخ به S. aureus در موش‌هایی که قبلاً در معرض این باکتری قرار گرفته و سپس واکسینه شده بودند، مقدار زیادی IL-10 ترشح می‌کنند. IL-10 توانایی سلول‌های T کمک‌کننده را برای تولید اینترلوکین-17 (IL-17A)، یک سیتوکین که به‌ویژه در مبارزه با عفونت‌های S. aureus مؤثر است، متوقف می‌کند.

اما با مسدود کردن IL-10 یا افزودن ماده‌ای به نام CAF01، که به افزایش کارایی واکسن از طریق افزایش پاسخ سلول‌های T به عفونت‌های میکروبی کمک می‌کند، محققان توانستند سطح IL-17A را بازیابی کنند. حاجم گفت: “افزودن CAF01 در حین واکسیناسیون کمک کرد تا واکسن ناکارآمد IsdB به واکسنی مؤثر در موش‌های در معرض S. aureus تبدیل شود.” او افزود: “به طرز شگفت‌آوری، این روش همچنین با چندین واکسن ناموفق دیگر علیه S. aureus نیز مؤثر بود.”

نتایج و پیامدها

یافته‌های هر دو مطالعه می‌تواند خبر خوبی برای توسعه واکسن‌های انسانی علیه S. aureus باشد. لیو می‌گوید ممکن است بتوان واکسن‌های S. aureus که قبلاً توسعه یافته اما ناکام مانده‌اند را با مسدود کردن IL-10 یا افزایش IL-17A در حین واکسیناسیون مؤثر کرد. او همچنین افزود که تولید IL-10 توسط تعدادی از میکروب‌های دیگر از جمله کلستریدیوم دیفیسیل و مالاریا می‌تواند دلیل ناکامی واکسن‌های امیدوارکننده برای این شرایط در آزمایش‌های بالینی انسانی باشد و این نشان می‌دهد که مسدود کردن این سیتوکین می‌تواند کارایی آن‌ها را نیز بازیابی کند.

نویسندگان دیگر مطالعه JCI شامل: ایرشاد A. حاجم، J.R. کالدر، بیسوا چودوری، سسیا گونزالس، شین دو، برایان لین، هاینینگ لی، تای‌تیانا کلارک، فاطمه آسكاریان، ایگور ویرزبیكی، امی سوزوکی، کاندرا ج. داگلاس، دیوید ج. گونزالس، ویکتور نیزت، ناتان ای. لوئیس، همگی در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو؛ آنجلیکا M. ریسرا در دانشگاه ایالتی سن دیگو؛ و آستین W.T. چیانگ در دانشگاه آگوستا بودند. این مطالعه JCI به‌طور جزئی با حمایت مؤسسه ملی بهداشت (گرنت‌های R01AI127406، R01AI144694، R01AI181321، R01AI179098 و R35 GM119850) و بنیاد نوا نوردیسک (NNF20SA0066621) تأمین مالی شده است.