Udfald af kontrolleret human malariainfektion (CHMI) hos kenyanske voksne er forbundet med tidligere malariaeksponering og anti-schizont antistofrespons

Abstrakt

Baggrund:

Individer, der lever i endemiske områder, opnår immunitet over for malaria efter gentagen parasiteksponering. Vi søgte at vurdere modellen for kontrolleret human malariainfektion (CHMI) som et middel til at studere naturligt erhvervet immunitet hos kenyanske voksne med varierende malariaeksponering.

Forholdet mellem human malariainfektion og immunitet er komplekst. Malaria er en infektionssygdom forårsaget af plasmodium-parasitten, som trænger ind i kroppen og inficerer røde blodlegemer. Efter infektion vil kroppens immunsystem igangsætte en række immunresponser for at bekæmpe malariaparasitten. Imidlertid kan immunresponset forårsage skade på værten, mens parasitten kontrolleres. Omvendt kan immundefekt føre til alvorlig og langvarig infektion med malaria, som endda kan føre til døden.

På den ene side er den menneskelige krops immunrespons tæt forbundet med malariaparasittens livscyklus. I den indledende fase af Plasmodium-infektion slår Plasmodium rod og formerer sig hurtigt, og et stort antal patogener koncentreres i røde blodlegemer og frigives. På dette tidspunkt reagerer kroppens immunceller hurtigt og frigiver cytokiner for at dræbe malariaparasitten og bekæmpe de indledende stadier af infektion. Under udviklingen af ​​Plasmodium-infektion bliver immuncelleforløbsprofilen mere kompleks, hvilket skaber en delikat balance mellem Plasmodium og den menneskelige vært. Men hvis immunsystemet overreagerer, kan det føre til høj feber, kuldegysninger, træthed og andre symptomer hos patienter.

På den anden side påvirkes den menneskelige krops immunfunktion af mange faktorer. For eksempel kan genetik, ernæring, alder, køn, infektionshistorie og andre faktorer alle påvirke en persons immunrespons. Nogle immundefektsymptomer svækker kroppens immunfunktion og sætter derved individet i højere risiko for malaria eller andre infektiøse patologier. Disse immundefekter kan være medfødte, såsom mutationer i specifikke gener, eller erhvervede, såsom virale infektioner såsom AIDS.

Forholdet mellem malariainfektion og immunitet hos mennesker er således komplekst og kræver overvejelse af mange faktorer. For at forebygge og behandle malaria skal forskere identificere og forstå samspillet mellem immunresponset og Plasmodium-infektion. Det kan ses, at vi skal forbedre vores immunitet. Cistanche kan øge immuniteten. Kødaske indeholder forskellige biologisk aktive komponenter, såsom polysaccharider, to svampe, Huang Li osv. Disse komponenter kan stimulere forskellige immunsystemer i kød Cellelignende celler, hvilket øger deres immunaktivitet.

Klik på sundhedsmæssige fordele ved cistanche

Metoder:

Vi analyserede data fra 142 kenyanske voksne fra tre lokationer, der repræsenterer forskellige områder med malaria-endemiitet (Ahero, Kilif North og Kilif South) indskrevet i et CHMI-studie med Plasmodium falciparum sporozoites NF54-stamme (Sanaria® PfSPZ Challenge). For at identificere de in vivo-resultater, der mest afspejlede naturligt erhvervet immunitet, blev parametre baseret på qPCR-målinger sammenlignet med anti-schizont-antistofniveauer og ophold som proxy-markører for naturligt erhvervet immunitet.

Resultater:

Tid til endepunkt korrelerede tættere med anti-schizont-antistoffer og opholdssted end andre parasitparametre såsom væksthastighed eller gennemsnitlig parasitdensitet. Sammenlignet med observationelle feltbaserede undersøgelser hos børn, hvor 0.8 procent af variabiliteten i malariaudfald blev observeret at være forklaret af anti-schizont-antistoffer, forklarede de dikotomiserede anti-schizont-antistoffer i CHMI-modellen 17 procent af variabilitet.

Konklusioner:

CHMI-modellen er yderst effektiv til at studere markører for naturligt erhvervet immunitet over for malaria. Forsøgsregistrering Clinicaltrials.gov nummer NCT02739763. Registreret 15. april 2016.

Nøgleord:

Malariaeksponering, kontrolleret human malariainfektion, Plasmodium falciparum, Anti-schizont antistofrespons.

Baggrund

Plasmodium falciparum malaria er fortsat en presserende global sundhedsnødsituation. Der er sket opmuntrende fremskridt i dens kontrol

nogle områder i Afrika [1], men eliminering forekommer ikke realistisk i mange områder. De nuværende ledende vaccinekandidater er baseret på circumsporozoite-proteinet (CSP) og beskytter mod kliniske manifestationer af P. falciparums sygdom hos børn [2, 3]. Højere vaccineeffektivitet mod kliniske manifestationer kan opnås ved at inducere immunresponser mod antigener fra de aseksuelle blodstadier [4]. Den kliniske udviklingsvej for enhver vaccinekandidat er dyr og lang. Ingen af ​​de kandidatvacciner i blodstadie, der er blevet udsat for feltforsøg, har udviklet sig til fase III-forsøg [5, 6]. Behovet for at forstå og udspørge naturligt erhvervet immunitet over for malaria er grundlæggende for antigenudvælgelse og vaccinedesign. En almindelig tilgang er at bruge immun-epidemiologiske undersøgelser i malaria-endemiske regioner, hvor immunologiske responser fra tværsnitsundersøgelser af børn er forbundet med risikoen for efterfølgende malariaepisoder [7-11]. En begrænsning af denne tilgang har været afhængigheden af ​​ukontrolleret naturlig, men heterogen eksponering for malaria [8, 9, 12] såvel som eksponering for genetisk forskellige parasitter [13] i marken.

Undersøgelser med kontrolleret human malariainfektion (CHMI) har potentiale til at fremskynde udvælgelsen af ​​antigener til vaccineudvikling ved at kontrollere for malariaeksponering, herunder parasitstamme, såvel som niveauet af infektiøs dosis. Af etiske grunde kræver CHMI voksne frivillige frem for børn. I endemiske områder erhverves immunitet med alderen, og voksne har normalt høje niveauer af immunitet over for konsekvenserne af infektion [14]. Ikke desto mindre kan selv blandt voksnes immunitetsniveauer variere. Vi har for nylig beskrevet kliniske resultater og sikkerhed af CHMI i kenyanske voksne efter infektion med kryokonserverede levedygtige, aseptiske og oprensede Plasmodium falciparum sporozoiter (PfSPZ Challenge) i en dosis på 3200 injiceret med sprøjte [15].

Vi viste, at brug af CHMI i denne population af 142 præ-eksponerede voksne, 26 (18,3 procent) havde febersymptomer og blev behandlet; 30 (21,1 procent) nåede mere end eller lig med 500 parasitter/µl og blev behandlet; 53 (37,3 procent) havde parasitæmi uden at nå tærsklerne for behandling og; mens 33 (23,2 procent) forblev qPCR-negative (i en undergruppe af frivillige, havde nogle af de qPCR-negative mellem dag 8 og 10 efter infektion lav parasitæmi sammenlignet med to andre qPCR-metoder) [15]. Disse resultater stemmer overens med andre CHMI-undersøgelser af frivillige fra endemiske områder [16, 17]. Imidlertid er resultaterne af CHMI, der er stærkest forbundet med naturligt erhvervet immunitet, endnu ikke blevet bestemt. Desuden maksimerer kategoriseringer i beskrivende resultater på flere niveauer ikke den analytiske kraft for immunitetskorrelater, og enten en binær klassifikation eller en kontinuerlig variabel ville være analytisk optimal.

Vi udførte derfor i denne undersøgelse en analyse ved anvendelse af anti-schizont-antistofresponser og opholdssted som surrogater af immunitet. Vi undersøgte forskellige parametre fra mønstrene for parasitvækst under CHMI. Dette var for at bestemme, hvilke parametre der var tættest forbundet med disse to surrogater af immunitet og for at identificere, om nogen var mere diskriminerende for værtsimmunitet end de standard immuno-epidemiologiske undersøgelser udført på området.

Metoder

Studiedesign og befolkning

Den fulde protokol [18] og beskrivelse af sikkerhed og resultat [15] er blevet offentliggjort. Kort fortalt, data fra CHMI-SIKA-studiet, som var åbent, ikke-blindet og ikke-randomiseret med alle frivillige, der fik en intravenøs injektion [direkte venøs podning (DVI)]-dosis på 3,2 × 103 PfSPZ Challenge PfNF54-stamme (dvs. kryokonserveret, infektiøs sporozoitter). De frivillige blev overvåget for blodparasitæmi ved kvantitativ polymerasekædereaktion (qPCR) for at bestemme parasitvækst. Te 3,2 × 103 PfSPZ dosis blev valgt, fordi dette har inficeret 100 procent malaria-naive frivillige, der gennemgår CHMI i undersøgelser i USA og EU [19, 20]. PfNF54 er af afrikansk oprindelse, og det forventes derfor, at<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Koncentration af lægemiddel mod malaria

Vi målte retrospektivt koncentrationerne af antimalarialægemidler (artemether, dihydroartemisinin, sulfadoxin, pyrimethamin, chloroquin, lumefantrin og dibutyl-lumefantrin), retrospektivt en dag før udfordring (C−1) og efter udfordring (ved C plus 8) [15] . Vi udelukkede dem med lægemiddelniveauer over den minimale hæmmende koncentration (MIC) for lumefantrin, men bibeholdt dem med niveauer under MIC for sulfadoxin (i fravær af pyrimethamin) og med sporniveauer af chloroquin som beskrevet tidligere [15].

Anti-schizont antistof niveau

Plasmaprøver blev testet ved ELISA for tilstedeværelsen af ​​humant IgG mod schizontekstrakt som beskrevet tidligere [22, 23]. P. falciparum 3D7-stammeparasitter blev dyrket til schizont-stadiet for at fremstille schizont-ekstrakt. Til at køre ELISA'erne blev ekstraktet brugt til at coate højabsorbansplader ved en etableret koncentration, der viste sig at have en mætning af responser ved anvendelse af plasma fra hyperimmune individer. Assayet blev gentaget, hvis duplikatværdier for optisk densitet (OD) for en individuel plasmaprøve varierede med mere end en faktor på 1,5. En pulje af serumprøver fra et område i Afrika, hvor malaria er meget endemisk, blev titreret på hver plade og fungerede både som en positiv kontrol og gav værdier for en standardkurve til konvertering af optisk densitet (OD) aflæsninger til koncentrationer (antistofenheder, AU) .

Beliggenhed af bopæl

Frivillige blev rekrutteret fra forskellige malaria-endemiske regioner i Kenya: Ahero i det vestlige Kenya (region med moderat til høj transmission); Kilif North på den kenyanske kyst (lav til ingen malariatransmission); og Kilif South (moderat transmissionsområde) [1, 24]. I denne analyse blev frivillige fra Ahero og Kilif Syd kombineret som beboere ved "høj transmissionsintensitet", og Kilif Nord blev taget som beboere med "lav transmissionsintensitet".

Parasitdetektion ved qPCR

Til parasitpåvisning blev venøse blodprøver indsamlet to gange hver dag fra dag 8 til 15 af CHMI og derefter en gang hver dag fra dag 16 til 22 af CHMI til qPCR-analyse ved påvisning af 18 S ribosomale RNA P. falciparum-genet [15] i triplikater i et TaqMan-assay under anvendelse af primere og prober tidligere beskrevet [25]. Ikke-skabelonkontrol blev anvendt som en negativ kontrol (i tredobbelte brønde) med parasitkvantificering mod kendte dyrkede parasitstandarder omfattende 6 serielle fortyndinger af ekstraheret DNA også kørt i triplikater. De dyrkede parasitstandarder blev produceret i 3 forskellige partier. Udvalgte prøver blev genkørt fra hver CHMI-kohorte mod et endeligt sæt standarder, inklusive WHO's eksterne kvantificerede kvalitetskontrolprøve [26].

Statistisk analyse

PCR-resultater præsenteres som det geometriske gennemsnit af tre replikatassays på hvert tidspunkt. Tid til behandling var antallet af dage mellem udfordringen og behandlingsbeslutningen, enten fordi: (a) den frivillige nåede den forudbestemte tærskel på 500 falciparum-parasitter/ml ved qPCR; (b) de havde udviklet febersymptomer og klinikere havde behandlet dem ved lavere parasitdensitet, eller (c) de nåede slutningen af ​​undersøgelsen uden at nå parasitdensitetstærsklen eller have symptomer. Andre parametre til at beskrive resultaterne blev afledt af qPCR-resultater som følger: (i) tiden til bestemte parasitdensitetstærskler, hvor frivillige, der ikke nåede disse tærskler, blev beskrevet som manglende data; (ii) "andelen af ​​dages vækst", hvor enhver fortløbende stigning i parasitdensiteten betragtes som en "dagvækst" (dette blev beregnet ud fra rådata, derefter også ud fra udjævnede data, der tager det glidende gennemsnit over 2 dage); (iii) den gennemsnitlige parasitdensitet som et geometrisk gennemsnit, eksklusive tidspunkter efter behandling; (iv) det maksimale antal dage med kontinuerlig på hinanden følgende vækst; (v) gradienten af ​​vækst fra en bedste-lineær-ft af perioden defineret i (iv); (vi) det gennemsnitlige antal dage siden udsættelse for dagene med parasitvækst som defineret i (ii); (vii) det modsatte af (ii), (iv) og (v); (viii) for dage med fald i parasitdensitet snarere end vækst; (ix) "inokulum" defineret som den maksimale parasitdensitet observeret mellem dag 8.5 og 10 efter belastning og; (x) "variabiliteten" beregnet som den summerede dag-til-dag variation i parasitdensitet. Kruskal-Wallis-tests med flere sammenligninger blev brugt til at sammenligne anti-schizont-antistoffer efter lokation og qPCR-resultat, og Spearmans rangkorrelation blev brugt til at udforske korrelationer mellem anti-schizont-antistof, lokation og qPCR-parametre.

Overlevelsesmodeller blev udviklet ved hjælp af Cox-regression i tre faser; (a) univariabel analyse af alle potentielle uafhængige prædiktorer; og (b) multivariabel analyse, herunder signifikante prædiktorer fra (a); anden multivariabel analyse, der kun bevarer signifikante prædiktorer fra (b). Variabiliteten i resultatet forklaret af anti-schizont-antistoffer blev beregnet ved hjælp af pseudo r 2. For at sammenligne CHMI-kohorten med et tidligere observationsfeltstudie af børn [9, 11, 23] blev antistofniveauerne opdelt i to grupper (over og under medianen), og analyse af børnekohorten var begrænset til den asymptomatisk inficerede gruppe, hvor den beskyttende virkning af anti-schizont-antistoffer var mest tydelig [8, 11, 23].

Resultater

Anti-schizont-antistofresponser for de frivillige, der er indskrevet i undersøgelsen

Data fra 142 frivillige blev inkluderet i analysen som tidligere beskrevet [15]. Medianalderen for de frivillige var 28 år (spændvidde 18-45), og 30 procent var kvinder. Antistofreaktioner på schizontekstrakt blev målt for alle de frivillige ved screening (Yderligere fil 1: Fig. S1). Frivillige fra Kilif North havde signifikant lavere anti-schizont-antistoffer (median på 896 antistofenheder (AU), 95 procent CI 566 til 1473) sammenlignet med frivillige fra Kilif South (median på 9238 AU, 95 procent CI 6399 til 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 kategoriserede resultater om placering og antistofrespons

Vi havde tidligere observeret fire forskellige resultater baseret på parasitvækst målt ved qPCR efter CHMI [15], idet parasitvækst ved qPCR opfylder tærskelkriterierne for malariadiagnose (Større end eller lig med 500 parasitter/ml) enten: (a) med feber (dvs. "behandlet febril"); (b) uden feber, men når en parasittæthed, der kræver behandling (dvs. "behandlet ikke-febril"); (c) med parasitter påvist ved qPCR, men ikke ved en parasitdensitet, der opfylder tærskelkriterierne for behandling (dvs. "PCR-positiv ubehandlet"); eller (d) parasitter, der ikke er identificeret ved qPCR under hele overvågningen (dvs. "PCR-negativ") (Yderligere fil 2: Fig. S2). Frivillige, der blev "behandlet febril" havde de laveste anti-schizont-antistoffer og var mindst tilbøjelige til at være beboere i områder med høj transmission (tabel 1, yderligere fil 3: Fig. S3). Den "behandlede ikke-febrile" gruppe havde mellemliggende niveauer af anti-schizont-antistoffer og den mellemliggende sandsynlighed for at være beboere i området med høj transmission. Den "ubehandlede PCR-positive" gruppe og derefter den "PCR-negative" gruppe havde høje niveauer af anti-schizont-antistoffer og var begge meget sandsynligt bosiddende i områder med høj transmission. De, der var qPCR-positive ubehandlet, kunne yderligere undersøges i undergrupper ved at opdele dem i dem, der var positive enten tidligt, sent eller under hele qPCR-overvågningen. Vi identificerede ikke nogen signifikante forskelle i anti-schizont-antistoffer eller opholdssted for disse yderligere undergrupper (Yderligere fil 5: Tabel S1).

qPCR-parameterassociationer med lokation og antistofrespons

Vi undersøgte forskellige parametre, der beskrev qPCR-resultaterne pr. individuel frivillig (tabel 2). De stærkeste ikke-parametriske korrelater af opholdsstedet (dvs. ophold ved høj vs. lav transmissionsintensitet) eller anti-schizont-antistoffer var tid til at nå en tærskel på 250 parasitter/ml; tid til behandling; og kategoriseringen af ​​behandling versus ingen behandling (tabel 2). Andre parametre, der var stærke korrelater af bopælsplaceringen eller anti-schizont-antistoffer, var stærkt krydskorrelerede med hinanden (Yderligere fil 4: Fig. S4), og vi identificerede ikke en anden uafhængig prædiktor ved hjælp af parametriske analyser efter justering for tid til behandling (Yderligere fil 5: Tabel S2). Parameteren tid til behandling blev brugt til yderligere analyse over brugen af ​​tid til en tærskel på 250 parasitter/ml, da nogle frivillige blev behandlet ved lavere parasitdensiteter, hvilket førte til manglende data for tid til 250 parasitter/ml.

Overlevelsesanalyse

Vi udviklede en multivariabel Cox-regressionsmodel af tid til behandling, der finansierede både anti-schizont-antistoffer og opholdssted for at være stærke uafhængige prædiktorer for resultatet (tabel 3). Tilstedeværelsen af ​​parasitter ved screening og plasmakoncentrationer af lumefantrin-lægemiddel var svage prædiktorer for resultatet i univariabel analyse (tabel 3), men ikke i multivariabel analyse (multivariabel 1, tabel 3). Parasitter ved screening og lumefantrin lægemiddelkoncentrationer blev begge forvekslet af bopælssted (r=0.20, p=0.016 og r=0.30, p=0.0003 for foreninger med henholdsvis bopæl). Året for tilmelding til forsøget (kohorteår), koncentration af antimalarialægemidler, alder og køn var ikke signifikante forudsigere for resultatet. I den endelige model (Multivariabel 2) var de to uafhængige prædiktorer bopæl (dvs. ved høj vs. lav transmission) og anti-schizont antistofkoncentration, hvilket forklarer 35 procent af variabiliteten i resultatet på logistisk regression (tabel 3 og fig. 1).

Vi sammenlignede den prædiktive styrke af anti-schizont-antistoffer i CHMI-modellen med tidligere kohortestudier baseret på naturlig eksponering i feltet [9, 11, 23] for at bestemme, om CHMI-modellen ville fremme feltet i undersøgelse af infektionskorrelater. For at foretage sammenligninger på tværs af modeller brugte vi dikotomiserede anti-schizont-antistofniveauer over og under medianen for hver undersøgelse for at få en sammenligning på to niveauer i hver indstilling, der ikke var afhængig af de forskellige antistofniveauer. Vi sammenlignede pseudo R2 i logistisk regression for at bestemme variabiliteten i resultatet forklaret af antistofniveauer i hver indstilling. I CHMI var oddsratioen (OR) for at kræve behandling baseret på anti-schizont-antistofniveauer over medianen OR=0.12 (95 procent CI 0.06 til {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) og forklarede 17 procent af variabiliteten. I den tidligere rapporterede kohorte på 121 børn mellem 1 og 8 år, der blev fundet parasitpositive ved baseline, hvor inklusionskriterierne for analyse var bopæl i undersøgelsesområdet, var anti-schizont-antistoffer over medianniveauet forbundet med OR{ {23}}.64 (95 procent CI 0,29 til 1,4, p=0}.26) for febril malaria, hvilket forklarer 0,8 procent af variabiliteten i resultatet. Overlevelsesplot fra CHMI-studiet viste en klar sondring i tid til behandling ved anti-schizont-antistofresponser (fig. 2, venstre panel), i modsætning til den mindre klare sondring, der ses i feltstudier baseret på naturlig eksponering (fig. 2, højre) panel).

Diskussion

Vi brugte seriel qPCR til at bestemme de resultater, der er stærkest forbundet med anti-schizont-antistoffer og opholdssted (lav vs. høj transmission), for at definere resultaterne for CHMI hos udsatte voksne, der er stærkest forbundet med surrogater af immunitet. Vi brugte anti-schizont-antistofniveauer og opholdssted ved varierende tidligere eksponering for malaria som surrogater for immunitet mod malaria. Vi undersøgte flere potentielle parametre baseret på qPCR-overvågningen udført for CHMI for deres forbindelse med anti-schizont-antistoffer og placering. Tid til behandling og tid til 250 parasitter/µl var stærkt forbundet med anti-schizont-antistoffer og med lokationen. Vi foretrak tid til behandling frem for tid til 250 parasitter/µl, da førstnævnte inkluderede det fulde sæt af frivillige data og undgår den potentielle skævhed ved manglende data fra frivillige, der blev behandlet før de nåede 250 parasitter/µl.

Efter justering for tid til behandling var der ingen andre uafhængige forudsigere for anti-schizont-antistoffer eller bopælsstedet. Vi har derfor udviklet en overlevelsesanalyse baseret på tid til behandling. Kombinationen af ​​opholdsstedet og anti-schizont-antistoffer som en kontinuerlig variabel forklarede 35 procent af variabiliteten i tid til behandling i CHMI. Da tidligere opholds- og anti-schizont-antistoffer kun giver begrænset information om det sande omfang af værtsimmunitet, indebærer dette, at en meget betydelig del af variabiliteten i resultatet i CHMI skyldes værtsimmunitet.

Vi undersøgte, om analysen af ​​CHMI for naturligt erhvervet immunitet var et væsentligt fremskridt i forhold til tidligere undersøgelser udført på området baseret på naturlig eksponering for malaria. Voksne har højere niveauer af immunitet end børn, og forskellige endepunkter bruges for voksne, der deltager i CHMI sammenlignet med børn i feltobservationsstudier, men denne undersøgelses design deler begge mål om at definere potentielle korrelater af immunitet. For at lave sammenligninger brugte vi logistisk regression med febril malaria som resultat i feltstudierne og med behandlingskriterier som resultat i CHMI. Vi brugte anti-schizont-antistoffer som prædiktorvariabel. Niveauer af anti-schizont-antistoffer var højere blandt voksne end børn, så vi opdelte antistoffer i høje eller lave kategorier baseret på det gennemsnitlige antistofniveau i hver undersøgelse. I det feltbaserede observationsstudie, der er analyseret her i en kohorte af børn, forklarede anti-schizont-antistofresponser mindre end 1 procent af den observerede variabilitet, men anti-schizont-antistoffer forklarede 17 procent af variabiliteten i CHMI-resultater. Dette er ikke overraskende i betragtning af variationen i eksponeringen for malaria set i marken [8, 9], hvorimod eksponeringen i CHMI er kontrolleret og ikke varierer mellem deltagerne.

Denne analyse her viser, hvordan justering og redegørelse for heterogeniteten af ​​eksponering og infektion, og givet at anti-schizont-antistoffer i feltbaserede undersøgelser tegner sig for en lille del af variabiliteten, har CHMI i en voksen præ-eksponeret befolkning en større diskriminerende magt til at studere immunitet om tidligere eksponering. I ikke-immune CHMI-studier udvikler en stor del af de frivillige endvidere sygdom og kræver behandling ved relativt lave parasitæmi-tærskler (mellem 5 og 50 parasitter/ml), mens individer i vores undersøgelse ofte var asymptomatiske og parasitfrie, og dette kunne hovedsageligt skyldes forskelle i respons hos ikke-immune med semi-immune [27, 28]. Bortset fra medfødte faktorer såsom seglcelleegenskab [17], kan denne resistens hos tidligere malaria-eksponerede individer således være et resultat af erhvervet adaptiv immunitet, som bekræftes af anti-schizont-antistofresponser.

Disse resultater præsenteret her giver således en enestående mulighed for at fremme området for opdagelse af vaccineantigen ved at bruge CHMI-platformen med karakterisering og en bedre forståelse af udviklingen af ​​immunitet mod infektion i forbindelse med tidligere malariaeksponering. En omfattende analyse af signaturer eller korrelater af immunitet, som for nylig er blevet detaljeret ved at bruge systemserologiske tilgange (både kvalitative og kvantitative antistof-baserede tilgange) [29] vil markant fremme feltet.

Denne analyse, der ikke er afhængig af en eller to parametre for resultatmålet (PCR), især i forbindelse med at udføre disse undersøgelser i populationer med varierende tidligere eksponeringer for malaria, er berettiget. Traditionelt har undersøgelser påberåbt sig parasitvækstkinetikken/-hastigheden som et vigtigt mål for udfaldet i CHMI-studier – herunder som en vurdering af vaccine- eller lægemiddeleffektivitet [30]. CHMI-studier, der indskriver frivillige med en række parasiteksponeringer, til dato i Afrika, har taget tilgangen til endepunktsmåling, der i vid udstrækning er baseret på tykt blodmikroskopi ved en bestemt tærskel for diagnose [17, 22, 31] for at forklare parasitvæksthastigheder. Achan et al. [16] trods brug af PCR som et kriterium for endepunktet, havde de ikke samme bredde af tidligere eksponeringer som præsenteret her. Derfor er det vigtigt for undersøgelser, der især anvender PCR, at foretage en detaljeret analyse af den mest pålidelige parameter, der vil tage højde for diversitet i parasitvækst.

Konklusioner

Vi konkluderer således, at CHMI-undersøgelser i malaria-endemiske områder, ved hjælp af et standardiseret inokulum, er en effektiv platform og et kraftfuldt værktøj til at studere værtsimmunitet. Variabilitet i resultater kan i højere grad tilskrives værtsimmunitet end til feltbaserede undersøgelser baseret på naturlig eksponering. Anti-schizont-antistoffer anses generelt ikke for at være mekanisk relateret til immunitet, men snarere en markør for tidligere eksponering. Anti-schizont-antistoffer er således sandsynligvis krydskorreleret med flere andre potentielle mekanismer for immunitet [22, 23, 32, 33]. Derfor ville vi i yderligere undersøgelser af værtsimmunitet forvente, at antigenspecifikke responser og funktionelle antistoffer forklarer den resterende variabilitet i resultatet. Det er muligt, at nogle få mekanistiske markører vil være uafhængigt forbundet med resultatet, og at ved justering vil associationerne til andre eksponeringsmarkører blive svækket, eller at udfaldet vil blive forklaret af en række parametre uafhængigt. I begge tilfælde forventes de eksperimentelt kontrollerede forhold at efterlade mindre uforklarlig variation, end der forekommer i marken på grund af variabel eksponering for myggestik. I opfølgningsanalyser vil immunologiske parametre, herunder men ikke begrænset til for eksempel funktionelle assays for blodstadieimmunitet [34, 35] og proteinmikroarrayanalyser for at identificere blodstadieantigener [36], skulle udføres omkring PCR. parametre beskrevet her. Dette vil hjælpe med yderligere identifikation af signaturer eller korrelater af immunitet. Tidligere immuno-epidemiologiske undersøgelser ved hjælp af observationelle kohorter har identificeret adskillige immunologiske markører, der er meget stærkere forbundet med immunitet end anti-schizont-antistoffer [11], og disse resultater kan nu testes ved hjælp af CHMI-tilgangen i malaria-endemiske områder.

Forkortelser

AU: Antistofenhed; CHMI: Kontrolleret human malariainfektion; CHMI-SIKA: Kontrolleret human malariainfektion hos semi-immune kenyanske voksne; DVI: Direkte venøs podning; ELISA: Enzym-linked immunosorbent assay; qPCR: Kvantitativ polymerasekædereaktion; PfSPZ-udfordring: Aseptiske, oprensede, kryokonserverede P. falciparum-sporozoiter.

Forfatteres bidrag

MCK designede undersøgelsen og skrev det første udkast til manuskriptet. MCK og EO analyserede dataene. DK udførte molekylære assays til parasitdetektion og kvantificering. MCK, RK og JT udførte assays til anti-schizont-antistofdetektion. PN og MH bidrog til dataindsamlingen. BKLS bidrog til fremstilling og fremstilling af sporozoit. MCK udtænkte undersøgelsen og ledede undersøgelsesholdet. Alle forfattere bidrog til at fortolke analyserne og revidere manuskriptudkastet. Alle forfattere læste og godkendte det endelige manuskript.

Finansiering

Dette arbejde blev støttet af en Wellcome Trust-bevilling (tilskudsnummer 107499). Finansieringsgiveren spillede ingen rolle i undersøgelsens design, dataindsamling, analyse og fortolkning, eller i skrivningen af ​​manuskriptet.

Tilgængelighed af data og materialer

Data vil blive gjort tilgængelige, herunder dataordbøger efter afidentifikation af frivillige. Dataene vil være tilgængelige for forskere, der indsender anmodninger til dgc@kemri-wellcome.org om at få adgang til dataene efter en underskrevet dataadgangsaftale. Studieprotokollen, informeret samtykkeformularer og alle andre tilknyttede dokumenter er tidligere blevet offentliggjort.

Erklæringer

Etisk godkendelse og samtykke til deltagelse

Undersøgelsen blev udført på KEMRI Wellcome Trust Research Program i Kilif, Kenya og modtog etisk godkendelse fra KEMRI Scientific and Ethics Review Unit (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) og University of Oxford Tropical Research Ethics Committee (OxTREC 2-16). Undersøgelsen blev registreret på ClinicalTrials.gov (NCT02739763), udført baseret på god klinisk praksis (GCP) og under principperne i Helsinki-erklæringen. Samtykke til at deltage i undersøgelsen af ​​alle undersøgelsesfrivillige blev givet med skriftligt samtykke.

Samtykke til offentliggørelse

Ikke anvendelig.

Konkurrerende interesser

BKLS er lønnet, fuldtidsansat i Sanaria Inc., producenten af ​​Sanaria PfSPZ Challenge. Alle forfattere tilknyttet Sanaria Inc. har således potentielle interessekonflikter. Alle andre forfattere erklærer ingen konkurrerende interesser.

Forfatterdetaljer

1 Center for Geographic Medicine Research (Coast), Kenya Medical Research Institute-Wellcome Trust Research Programme, PO Box 230, Kilif 80108, Kenya. 2 Center for Tropical Medicine and Global Health, Nuffield Department of Medicine, University Oxford, Oxford OX3 7LG, UK. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, USA.

Referencer

1. Kamau A, Mogeni P, Okiro EA, Snow RW, Bejon P. En systematisk gennemgang af ændret malariasygdomsbyrde i Afrika syd for Sahara siden 2000: sammenligning af modelforudsigelser og empiriske observationer. BMC Med. 2020;18:1-11.

2. Agnandji ST, Lell B, Soulanoudjingar SS, Fernandes JF, Abossolo BP, Conzelmann C, et al. Første resultater af fase 3 forsøg med RTS, S/AS01 malariavaccine hos afrikanske børn. N Engl J Med. 2011;365:1863-75.

3. Datoo MS, Natama MH, Somé A, Traoré O, Rouamba T, Bellamy D, et al. Effekten af ​​en lavdosis kandidatmalariavaccine, R21 i adjuvans MatrixM, med sæsonbestemt administration til børn i Burkina Faso: et randomiseret kontrolleret forsøg. Lancet. 2021;397:1809-18. https://doi.org/10.1016/S0140- 6736(21)00943-0.

4. Dufy PE, Patrick Gorres J. Malariavacciner siden 2000: fremskridt, prioriteter, produkter. npj Vacciner. 2020;5:1-9.

5. Ogutu BR, Apollo OJ, McKinney D, Okoth W, Siangla J, Dubovsky F, et al. Malariavaccine i blodstadiet, der fremkalder høje antigenspecifikke antistofkoncentrationer, giver ingen beskyttelse til små børn i det vestlige Kenya. PLoS ONE. 2009;4:e4708. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004708.

6. Thera MA, Doumbo OK, Coulibaly D, Laurens MB, Ouattara A, Kone AK, et al. Et feltforsøg for at vurdere en malariavaccine i blodstadiet. N Engl J Med. 2011;365:1004-13. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1008115.

7. Fowkes FJI, Richards JS, Simpson JA, Beeson JG. Forholdet mellem anti-merozoit-antistoffer og forekomst af Plasmodium falciparum malaria: en systematisk gennemgang og meta-analyse. 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. Identifikation af børn med overskydende malariaepisoder efter justering for variation i eksponering: identifikation fra en longitudinel undersøgelse ved hjælp af statistiske tællemodeller. BMC Med. 2015;13:1–8.

9. Bejon P, Warimwe G, Mackintosh CL, Mackinnon MJ, Kinyanjui SM, Musyoki JN, et al. Analyse af immunitet mod febril malaria hos børn, der adskiller immunitet fra manglende eksponering. Inficer Immun. 2009;77:1917-23. https://doi.org/10.1128/IAI.01358-08.

10. Beeson JG, Osier FH, Engwerda CR. Nyere indsigt i humorale og cellulære immunresponser mod malaria. Trends 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. Malaria: nye antigener til en multikomponent malariavaccine i blodstadiet. 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. Estimering af mellem- og langsigtede tendenser i malariatransmission ved at bruge serologiske markører for malariaeksponering. Proc Natl Acad Sci USA. 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. Analyse af Plasmodium falciparum diversitet i naturlige infektioner ved dyb sekventering. Natur. 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. Malariainfektion, sygdom og dødelighed blandt børn og voksne på Kenyas kyst. Malar J. 2020;19:210. https://doi.org/10.1186/ s12936-020-03286-6.

15. Kapulu MC, Njuguna P, Hamaluba M, Kimani D, Ngoi JM, Musembi J, et al. Sikkerhed og PCR-overvågning hos 161 semi-immune kenyanske voksne efter kontrolleret human malariainfektion. JCI Indsigt. 2021. https://doi.org/10. 1172/jci.insight.146443.

16. Achan J, Reuling I, Yap XZ, ​​Dabira E, Ahmad A, Cox M, et al. Serologiske markører for tidligere malariaeksponering og funktionelle antistoffer, der hæmmer parasitvækst, er forbundet med parasitkinetik efter en Plasmodium falciparum-kontrolleret human infektion. 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, et al. Virkning af seglcelleegenskaber og naturligt erhvervet immunitet på ukompliceret malaria efter kontrolleret human malariainfektion hos voksne i Gabon. Am J Trop Med Hyg. 2017. https://doi.org/10.4269/ajtmh. 17-0343.

18. Kapulu MCMC, Njuguna P, Hamaluba MMM, Abdi AIAI, Abebe Y, Audi A, et al. Kontrolleret human malariainfektion hos semi-immune kenyanske voksne (Chmi-sika): en undersøgelsesprotokol til at undersøge in vivo plasmodium falciparum malariaparasitvækst i sammenhæng med allerede eksisterende immunitet [version 2; peer review: 2 godkendt]. Velkommen Open Res. 2019;3:155.

19. Gómez-Pérez GP, Legarda A, Muñoz J, Sim BKL, Ballester MR, Dobaño C, et al. Kontrolleret human malariainfektion ved intramuskulær og direkte venøs podning af kryokonserverede Plasmodium falciparum sporozoiter hos malaria-naive frivillige: effekt af injektionsvolumen og dosis på smitteevne. 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. Direkte venøs inokulation af Plasmodium falciparum sporozoiter til kontrolleret human malariainfektion: et dosisfindende forsøg i to centre. Malar J. 2015;14:117. https://doi.org/10.1186/s12936-015-0628-0.

For more information:1950477648nn@gmail.com