Почему вакцины против стафилококка не действуют на людей

Иногда патогенные бактерии Staphylococcus aureus имеют длительные и тесные отношения с людьми, которые помогают им отражать наш иммунный ответ.

Staphylococcus aureus — распространенная бактерия, по большей части безвредная, не представляющая угрозы для людей, с которыми они сосуществуют. Однако иногда он может развиваться в условно-патогенный микроорганизм, вызывая пищевое отравление или инфекции кожи и кровотока.

Эффективная вакцина

Ученые искали эффективную вакцину более века, включая не менее 15 успешных доклинических исследований с использованием животных моделей за последние 30 лет. Однако все эти кандидаты на вакцины потерпели неудачу в последующих испытаниях на людях.

«Это давняя и одна из самых загадочных проблем в области стафилококков», — сказал Джордж Лю, доктор медицинских наук, профессор педиатрии в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) и руководитель отдела инфекционных заболеваний в Детская больница Рэди, Сан-Диего. «Ни одно из этих испытаний на людях не сработало, и ученые изо всех сил пытались найти причину».

Эта проблема становится все более актуальной с появлением метициллин-резистентного S. aureus (MRSA), типа стафилококковых бактерий, которые становятся все более устойчивыми к антибиотикам, обычно используемым для лечения обычных стафилококковых инфекций. МРЗС распространился и стал основным источником инфекций, приобретаемых в больницах и других медицинских учреждениях, таких как дома престарелых. Фактически, исследование, опубликованное в 2022 году, показало, что устойчивость бактерий к противомикробным препаратам привела к десяткам миллионов инфекций и 1,2 миллиона смертей во всем мире в 2019 году, причем MRSA был основным фактором.

Бактерии Staphylococcus aureus, как правило, безвредны, но иногда могут стать условно-патогенными микроорганизмами. Прошлые попытки разработать вакцину оказались бесплодными. 1 кредит

«Вакцины — это наиболее эффективный способ сократить это бремя для здоровья и снизить устойчивость к антибиотикам», — сказал Лю, указывая на успехи детских прививок и более поздние вакцины против COVID-19.

В новой статье, опубликованной 7 июля 2022 года в журнале Cell Host & Microbe, старший автор Лю и его коллеги говорят, что они, возможно, нашли ответ на загадку S. aureus, включая механизм, объясняющий, почему испытания вакцины так далеко не удалось и пути преодоления этого.

Принципиально разница заключается в предшествующем контакте с возбудителем, пишут авторы. Лабораторных мышей, используемых в исследованиях, конструируют (разводят/выращивают/содержат) так, чтобы они были свободны от конкретного целевого патогена; они мало или совсем не подвергались воздействию S. aureus до вакцинации.

Напротив, люди очень быстро подвергаются воздействию S. aureus после рождения. В течение двух месяцев после рождения у половины младенцев появляются активные колонии и обильные антитела для защиты от большинства инфекций.

S. aureus

Вместе с первым автором Чи-Мин Цай, доктором философии, ученым проекта в своей лаборатории, и другими Лю выдвинул гипотезу, что, хотя лабораторные мыши, ранее не подвергавшиеся воздействию S. aureus, хорошо реагируют на потенциальные вакцины, потому что они совершенно новые, человеческие версии не работают потому что S. aureus развил защитные механизмы для отражения терапевтической атаки.

• «Вакцины против стафилококка, по-видимому, так легко сделать на лабораторных мышах, потому что они редко видят S. aureus, но люди подвергаются воздействию стафилококка с первых недель жизни, и, чтобы сосуществовать, стафилококк, по-видимому, разработал множество стратегий, чтобы сделать наши организмы неэффективными. иммунный ответ против них», — сказал Цай.
• «Если у мышей была стафилококковая инфекция до вакцинации, мы думаем, что вакцины-кандидаты могут не сработать».
• Чтобы проверить свою гипотезу, Лю, Цай и соавторы провели серию экспериментов, имитирующих одно из крупнейших неудачных испытаний стафилококковой вакцины на людях, целью которого был белок IsdB, используемый S. aureus для получения необходимого железа для функционирования.

У мышей, не подвергшихся воздействию обычного стафилококка, вакцина IsdB работала, генерируя антитела, нацеленные на весь белок и нарушающие бактериальные функции. Но у мышей, ранее подвергшихся воздействию стафилококка, вакцина вырабатывала только антитела против незащищенной части белка IsdB, не нарушая функционирование бактерий. Последующие бустеры в первую очередь усиливали неэффективный ответ антител, и, усугубляя проблему, неэффективные антитела конкурировали с любыми существующими защитными антителами.

Когда исследователи попытались смешать человеческие антитела IsdB с защитными антителами, полученными из вакцины, последние перестали работать. «Мы предположили, что если бы мы могли вакцинировать только против защитного компонента IsdB, мы могли бы предотвратить подавление плохой памятью иммунного ответа», — сказал Цай.

И, по сути, это то, что ученые обнаружили: когда они вакцинировали мышей исключительно против защитного компонента белка IsdB, животные были эффективно защищены, даже если ранее подвергались воздействию S. aureus.

В сочетании с другими экспериментами Лю сказал, что результаты показывают, что ошибочная память о патогене и соответствующий ему иммунный ответ, вероятно, объясняют неудачные испытания вакцины против стафилококка на людях.

«Возможно даже, что тот же принцип может также объяснить, почему многие другие трудноизготавливаемые вакцины потерпели неудачу», — сказал он. «Если мы окажемся правы, эффективная вакцина против стафилококка может быть не за горами».