Forscher untersuchen, warum Impfstoffe bei manchen älteren Erwachsenen nicht so gut wirken

Ein wichtiger Aspekt des Alterns ist, wie sich das Immunsystem im Laufe der Zeit verändert. Solche Veränderungen haben Konsequenzen und tragen dazu bei, dass das Risiko für schwere Infektionen und andere Krankheiten wie Krebs in der alternden Bevölkerung steigt. Forscher am Jackson Laboratory (JAX) und UConn Health untersuchen eingehend, warum Impfstoffe bei einigen älteren Erwachsenen nicht so gut wirken

Streptococcus pneumoniae ist ein gefährlicher bakterieller Erreger, der Krankheiten wie Lungenentzündung, Meningitis und Sepsis verursacht. Säuglinge und ältere Erwachsene sind dem größten Risiko für Pneumokokken-Infektionen ausgesetzt, und die Sterblichkeitsrate steigt mit zunehmendem Alter aus noch unklaren Gründen.

Glücklicherweise sind mehrere Impfstoffe, die gegen die auf der Oberfläche von S. pneumoniae vorkommenden Polysaccharide entwickelt wurden, darunter PPSV23 (Pneumovax), bei älteren Erwachsenen im Allgemeinen wirksam, wenn auch nicht so schützend wie bei jüngeren Erwachsenen. Durch die Kombination (Konjugation) des Polysaccharids mit einem Protein, beispielsweise einer ungiftigen Variante eines Diphtherietoxins, kann eine zusätzliche adaptive Immunaktivierung induziert werden, was zu einem besseren Schutz führt.

Die Strategie wurde genutzt, um eine neue Klasse von von der FDA zugelassenen konjugierten Impfstoffen zu entwickeln (z. B. PCV13, Prevnar). Trotz dieser Fortschritte nehmen die Reaktionen auf Pneumokokken-Impfstoffe mit zunehmendem Alter immer noch ab. Darüber hinaus bleibt unklar, welcher dieser beiden Impfstoffe bei Teilpopulationen älterer Erwachsener zu bevorzugen ist.

Um diese Wissenslücken zu schließen, hat ein Team unter der Leitung von JAX Associate Professor Duygu Ucar, Ph.D., UConn Health Professor und Direktor des UConn Center on Aging George Kuchel, MD, CM, und Jacques Banchereau, Ph.D. (Immunoledge, Montclair, NJ) rekrutierte und impfte eine Kohorte von 39 gesunden Erwachsenen, die keine Pneumokokken-Impfung erhalten hatten und alle 60 Jahre oder älter waren, um die Immuneigenschaften vor und nach der Impfung gründlich zu vergleichen.

Ihre Ergebnisse werden in „Deutliche grundlegende Immuneigenschaften im Zusammenhang mit Reaktionen auf konjugierte und unkonjugierte Pneumokokken-Polysaccharid-Impfstoffe bei älteren Erwachsenen“ vorgestellt, veröffentlicht in NaturimmunologieIdentifizieren Sie die biologischen Merkmale, die den variablen Reaktionen auf die beiden verschiedenen Impfstoffe zugrunde liegen. Wichtig ist, dass sie auch unterschiedliche Ausgangsprädiktoren (d. h. vor der Impfung) aufzeigen, die das Potenzial haben, Impfstrategien zu beeinflussen und zu wirksameren Interventionen zu führen, da sie spezifischer sind.

„Wenn wir verstehen, wer stark auf welchen Impfstoff reagiert, können wir die Bevölkerung stratifizieren, um die Wirksamkeit des Impfstoffs auf Bevölkerungsebene zu verbessern. Außerdem können wir verstehen, ob wir die Immuneigenschaften von Einzelpersonen vor der Impfung modulieren können, um die Ergebnisse auf individueller Ebene zu verbessern. „, sagt Ucar.

Wirksamkeitsindikatoren

Alle Teilnehmer erhielten von Mai bis Frühherbst eine Einzeldosis PPSV23 oder PCV13. Zur Bereitstellung von Längsschnittdaten wurde vor der Impfung und dann einen, 10, 28 und 60 Tage danach Blut abgenommen. Nach der Impfung entwickelten die Forscher Maßnahmen zur Quantifizierung der Impfreaktionen und zur Einstufung der Spender hinsichtlich ihrer Reaktionsfähigkeit innerhalb der Kohorte. Während die Gesamtreaktionen auf beide Impfstoffe vergleichbar waren, gab es deutliche Unterschiede in den Ausgangsimmunphänotypen, die zwischen starken und schwachen Respondern unterschieden.

Die Grundhäufigkeit zweier spezifischer T-Zelltypen, Th1- und Th17-Zellen, spielte eine wichtige Rolle bei den PCV13-Reaktionen. Th1-Zellen produzieren molekulare Signale, um frühe angeborene Immunantworten auf Krankheitserreger zu aktivieren, während Th17-Zellen auch zur Abwehrreaktion beitragen, indem sie eine andere Gruppe von Entzündungssignalmolekülen produzieren.

Bei PCV13-Impfreaktionen zeigten höhere Mengen an Th1-Zellen einen positiven Zusammenhang und höhere Mengen an Th17-Zellen einen negativen Zusammenhang. Daher kann ein Th1/Th17-Verhältnis vor der Impfung einen Hinweis auf die Stärke der PCV13-Reaktion geben. Interessanterweise weisen Frauen im Vergleich zu Männern eine höhere Häufigkeit von Th1- und eine geringere Häufigkeit von Th17-Zellen auf und reagierten stärker auf den PCV13-Impfstoff.

Aus den Genexpressionsdaten vor der Impfung entdeckten die Forscher ein Genmodul, das zytotoxische Gene enthielt, die mit reduzierten PCV13-Reaktionen verbunden waren, die sogenannte CYTOX-Signatur. Durch Einzelzellprofilierung wurde diese Genexpressionssignatur mit reifen CD16+-natürlichen Killerzellen (NK) verknüpft.

Die Häufigkeit reifer CD16+ NK-Zellen im Blut war mit Reaktionen auf PCV13 verbunden, wobei schwach reagierende Personen mehr CD16+ NK-Zellen aufwiesen als stark reagierende. Die CYTOX-Signatur war jedoch nicht mit Reaktionen auf den alternativen PPSV23-Impfstoff verbunden – ein anderer, unterschiedlicher Gensatz sagte Reaktionen auf PPSV23 voraus.

„Unsere Studie erinnert uns daran, dass ‚One-Size-Fits-All‘-Ansätze bei älteren Patienten nicht gut funktionieren“, sagt Kuchel. „Darüber hinaus könnten unsere Erkenntnisse, wenn sie auf andere Bevölkerungsgruppen übertragen werden können, bemerkenswerte Möglichkeiten für die Umsetzung von Pflegemodellen für ältere Erwachsene mit Präzisionsgerontologie bieten, die effektiver sind, weil sie präziser sind und letztendlich Einzelpersonen mit den Impfstoffen zusammenbringen, die für sie am besten wirken.“ .“

Auswirkungen auf die Krankheitsprävention

Ein überraschender Aspekt der Studie ist, dass die Basisprädiktoren für die beiden verfügbaren Klassen von Pneumokokken-Impfstoffen ziemlich unterschiedlich und unabhängig voneinander sind, obwohl beide Impfstoffe dieselben bakteriellen Polysaccharide verwenden, um die schützende Immunantwort auszulösen.

Wichtig ist jedoch, dass die Arbeit zeigt, dass Reaktionen auf die beiden Impfstoffe bei älteren Erwachsenen auf der Grundlage spezifischer Merkmale vor der Impfung vorhergesagt werden können, und die Ergebnisse implizieren, dass Einzelpersonen leicht danach geschichtet werden können, welcher Impfstoff für sie wahrscheinlich am besten wirkt. Beispielsweise werden ältere Erwachsene mit niedrigen CYTOX/CD16+ NK-Zellwerten wahrscheinlich gut auf den PCV13-Impfstoff ansprechen, während diejenigen mit hohem CYTOX-Wert eher von der PPSV23-Impfung profitieren würden.

Insgesamt haben die Ergebnisse wichtige Implikationen für präzisere Impfstrategien für Pneumokokken-Impfstoffe und möglicherweise auch für andere Impfstoffe, um ältere Erwachsene besser vor Infektionen und Krankheiten zu schützen.