Utfall av kontrollert human malariainfeksjon (CHMI) hos kenyanske voksne er assosiert med tidligere malariaeksponering og anti-schizont antistoffrespons

Abstrakt

Bakgrunn:

Individer som bor i endemiske områder får immunitet mot malaria etter gjentatt eksponering av parasitter. Vi forsøkte å vurdere modellen for kontrollert human malariainfeksjon (CHMI) som et middel til å studere naturlig ervervet immunitet hos kenyanske voksne med varierende malariaeksponering.

Forholdet mellom menneskelig malariainfeksjon og immunitet er komplekst. Malaria er en infeksjonssykdom forårsaket av Plasmodium-parasitten, som kommer inn i kroppen og infiserer røde blodlegemer. Etter infeksjon vil kroppens immunsystem sette i gang en rekke immunresponser for å bekjempe malariaparasitten. Imidlertid kan immunresponsen forårsake skade på verten mens den kontrollerer parasitten. Motsatt kan immunsvikt føre til alvorlig og langvarig infeksjon med malaria, som til og med kan føre til døden.

På den ene siden er immunresponsen til menneskekroppen nært knyttet til livssyklusen til malariaparasitten. I den innledende fasen av Plasmodium-infeksjon slår Plasmodium rot og reproduserer seg raskt, og et stort antall patogener konsentreres i røde blodlegemer og frigjøres. På dette tidspunktet reagerer kroppens immunceller raskt, og frigjør cytokiner for å drepe malariaparasitten og bekjempe de første stadiene av infeksjon. Under utviklingen av Plasmodium-infeksjon blir immuncelleveiprofilen mer kompleks, og skaper en delikat balanse mellom Plasmodium og den menneskelige verten. Men hvis immunsystemet overreagerer, kan det føre til høy feber, frysninger, tretthet og andre symptomer hos pasienter.

På den annen side påvirkes menneskekroppens immunfunksjon av mange faktorer. For eksempel kan genetikk, ernæring, alder, kjønn, infeksjonshistorie og andre faktorer alle påvirke et individs immunrespons. Noen immunsviktsymptomer svekker kroppens immunfunksjon, og setter dermed individet i høyere risiko for malaria eller andre smittsomme patologier. Disse immunsviktene kan være medfødte, for eksempel mutasjoner i spesifikke gener, eller ervervet, for eksempel virusinfeksjoner som AIDS.

Forholdet mellom malariainfeksjon og immunitet hos mennesker er derfor komplekst og krever vurdering av mange faktorer. For å forebygge og behandle malaria må forskere identifisere og forstå samspillet mellom immunresponsen og Plasmodium-infeksjon. Det kan sees at vi trenger å forbedre immuniteten vår. Cistanche kan forbedre immuniteten. Kjøtaske inneholder ulike biologisk aktive komponenter, som polysakkarider, to sopp, Huang Li, etc. Disse komponentene kan stimulere ulike immunsystemer i kjøtt Cellelignende celler, og øke deres immunaktivitet.

Klikk helsemessige fordeler av cistanche

Metoder:

Vi analyserte data fra 142 kenyanske voksne fra tre steder som representerte distinkte områder med malaria-endemisitet (Ahero, Kilif North og Kilif South) registrert i en CHMI-studie med Plasmodium falciparum sporozoites NF54-stamme (Sanaria® PfSPZ Challenge). For å identifisere in vivo-resultatene som mest reflekterte naturlig ervervet immunitet, ble parametere basert på qPCR-målinger sammenlignet med anti-schizont-antistoffnivåer og residens som proxy-markører for naturlig ervervet immunitet.

Resultater:

Tid til endepunkt korrelerte tettere med anti-schizont-antistoffer og bostedssted enn andre parasittparametere som veksthastighet eller gjennomsnittlig parasitttetthet. Sammenlignet med observasjonsfeltbaserte studier hos barn hvor 0.8 prosent av variasjonen i malariautfall ble observert å være forklart av anti-schizont-antistoffer, i CHMI-modellen forklarte de dikotomiserte anti-schizont-antistoffene 17 prosent av variasjon.

Konklusjoner:

CHMI-modellen er svært effektiv i å studere markører for naturlig ervervet immunitet mot malaria. Prøveregistrering Clinicaltrials.gov nummer NCT02739763. Registrert 15. april 2016.

Nøkkelord:

Malariaeksponering, kontrollert human malariainfeksjon, Plasmodium falciparum, Anti-schizont antistoffrespons.

Bakgrunn

Plasmodium falciparum malaria er fortsatt en presserende global helsekrise. Det er gjort oppmuntrende fremskritt i kontrollen

noen områder i Afrika [1], men eliminering virker ikke realistisk på mange områder. De nåværende ledende vaksinekandidatene er basert på circumsporozoite-proteinet (CSP) og beskytter mot kliniske manifestasjoner av P. falciparum sykdom hos barn [2, 3]. Høyere vaksineeffektivitet mot kliniske manifestasjoner kan være oppnåelig ved å indusere immunresponser mot antigener fra aseksuelle blodstadier [4]. Den kliniske utviklingsveien for en hvilken som helst vaksinekandidat er kostbar og lang. Ingen av kandidatvaksinene i blodstadiet som ble utsatt for feltforsøk har kommet videre til fase III-studier [5, 6]. Behovet for å forstå og avhøre naturlig ervervet immunitet mot malaria er grunnleggende for antigenseleksjon og vaksinedesign. En vanlig tilnærming er å bruke immun-epidemiologiske studier i malaria-endemiske regioner, der immunologiske responser fra tverrsnittsundersøkelser av barn er knyttet til risikoen for påfølgende malariaepisoder [7–11]. En begrensning ved denne tilnærmingen har vært avhengigheten av ukontrollert naturlig, men heterogen eksponering for malaria [8, 9, 12] samt eksponering for genetisk forskjellige parasitter [13] i feltet.

Studier med kontrollert human malariainfeksjon (CHMI) har potensial til å akselerere utvalget av antigener for vaksineutvikling ved å kontrollere for malariaeksponering, inkludert parasittstamme, samt nivået av smittsom dose. Av etiske grunner krever CHMI voksne frivillige i stedet for barn. I endemiske områder oppnås immunitet med alderen og voksne har vanligvis høye nivåer av immunitet mot konsekvensene av infeksjon [14]. Likevel kan selv blant voksnes nivåer av immunitet variere. Vi har nylig beskrevet kliniske utfall og sikkerhet av CHMI i kenyanske voksne etter infeksjon med kryokonserverte levedyktige, aseptiske og rensede Plasmodium falciparum sporozoites (PfSPZ Challenge) i en dose på 3200 injisert med sprøyte [15].

Vi viste at ved bruk av CHMI i denne populasjonen av 142 pre-eksponerte voksne, 26 (18,3 prosent) hadde febersymptomer og ble behandlet; 30 (21,1 prosent) nådde mer enn eller lik 500 parasitter/µl og ble behandlet; 53 (37,3 prosent ) hadde parasitemi uten å møte terskler for behandling og; mens 33 (23,2 prosent ) forble qPCR-negative (i en undergruppe av frivillige, hadde noen av de qPCR-negative mellom dag 8 og 10 etter infeksjon lav parasitaemi sammenlignet med to andre qPCR-metoder) [15]. Disse funnene stemmer overens med andre CHMI-studier på frivillige fra endemiske områder [16, 17]. Imidlertid er resultatene av CHMI som er sterkest assosiert med naturlig ervervet immunitet ennå ikke bestemt. Videre maksimerer ikke kategoriseringer i beskrivende utfall på flere nivåer den analytiske kraften for immunitetskorrelater, og enten en binær klassifisering eller en kontinuerlig variabel vil være analytisk optimal.

Vi utførte derfor i denne studien en analyse ved å bruke anti-schizont-antistoffresponser og bostedssted som surrogater av immunitet. Vi undersøkte ulike parametere fra mønstrene for parasittvekst under CHMI. Dette var for å bestemme hvilke parametere som var mest assosiert med disse to surrogatene av immunitet og for å identifisere om noen var mer diskriminerende for vertsimmunitet enn de standard immuno-epidemiologiske studiene utført i feltet.

Metoder

Studiedesign og befolkning

Den fullstendige protokollen [18] og beskrivelse av sikkerhet og utfall [15] er publisert. Kort fortalt, data fra CHMI-SIKA-studien, som var åpen, ikke-blindet og ikke-randomisert med alle frivillige som fikk en intravenøs injeksjon [direkte venøs inokulering (DVI)] dose på 3,2 × 103 PfSPZ Challenge PfNF54-stamme (dvs. kryokonservert, infeksiøs sporozoitter). De frivillige ble overvåket for blodparasitemi ved kvantitativ polymerasekjedereaksjon (qPCR) for å bestemme parasittvekst. Te 3,2 × 103 PfSPZ dose ble valgt fordi dette har infisert 100 prosent malaria-naive frivillige som gjennomgår CHMI i studier i USA og EU [19, 20]. PfNF54 er av afrikansk opprinnelse og det forventes derfor at<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Konsentrasjon av antimalariamedisiner

Vi målte retrospektivt konsentrasjonene av antimalariamedisiner (artemether, dihydroartemisinin, sulfadoxin, pyrimetamin, klorokin, lumefantrin og dibutyl-lumefantrin), retrospektivt en dag før utfordring (C−1) og etter utfordring (ved C pluss 8) [15] . Vi ekskluderte de med medikamentnivåer over minimumshemmende konsentrasjon (MIC) for lumefantrin, men beholdt de med nivåer under MIC for sulfadoksin (i fravær av pyrimetamin) og med spornivåer av klorokin som beskrevet tidligere [15].

Anti-schizont antistoffnivå

Plasmaprøver ble testet med ELISA for tilstedeværelse av humant IgG mot schizontekstrakt som beskrevet tidligere [22, 23]. P. falciparum 3D7-stammeparasitter ble dyrket til schizontstadiet for å fremstille schizontekstrakt. For å kjøre ELISA-ene ble ekstraktet brukt til å belegge plater med høy absorbans ved en etablert konsentrasjon som har vist seg å ha en metning av responser ved bruk av plasma fra hyperimmune individer. Analysen ble gjentatt hvis duplikatverdier for optisk tetthet (OD) for en individuell plasmaprøve varierte med mer enn en faktor på 1,5. En samling av serumprøver fra et område i Afrika hvor malaria er svært endemisk ble titrert på hver plate og fungerte både som en positiv kontroll og ga verdier for en standardkurve for å konvertere optisk tetthet (OD) avlesninger til konsentrasjoner (Antibody Units, AU) .

Plassering av bolig

Frivillige ble rekruttert fra forskjellige malaria-endemiske regioner i Kenya: Ahero i Vest-Kenya (moderat til høy overføringsregion); Kilif North på den kenyanske kysten (lav eller ingen malariaoverføring); og Kilif Sør (moderat overføringsområde) [1, 24]. I denne analysen ble frivillige fra Ahero og Kilif Sør kombinert som beboere ved "høy overføring" intensitet og Kilif Nord ble tatt som beboere med "lav overføring" intensitet.

Parasittdeteksjon ved qPCR

For parasittdeteksjon ble venøse blodprøver tatt to ganger hver dag fra dag 8 til 15 av CHMI og deretter en gang hver dag fra dag 16 til 22 av CHMI for qPCR-analyse ved påvisning av 18 S ribosomalt RNA P. falciparum-genet [15] i triplikater i en TaqMan-analyse ved bruk av primere og prober tidligere beskrevet [25]. Ikke-malkontroll ble brukt som en negativ kontroll (i triplikatbrønner) med parasittkvantifisering mot kjente dyrkede parasittstandarder omfattende 6 seriefortynninger av ekstrahert DNA også kjørt i triplikater. De kultiverte parasittstandardene ble produsert i 3 forskjellige partier. Utvalgte prøver ble kjørt på nytt fra hver CHMI-kohort mot et endelig sett med standarder, inkludert WHOs eksterne kvantifiserte kvalitetskontrollprøve [26].

Statistisk analyse

PCR-resultater presenteres som det geometriske gjennomsnittet av tre replikatanalyser på hvert tidspunkt. Tid til behandling var antall dager mellom utfordringen og behandlingsbeslutningen tatt enten fordi: (a) den frivillige nådde den forhåndstildelte terskelen på 500 falciparum-parasitter/ml ved qPCR; (b) de hadde utviklet febersymptomer og klinikere hadde behandlet dem med lavere parasitttetthet, eller (c) de nådde slutten av studien uten å nå terskelen for parasitttetthet eller ha symptomer. Andre parametere for å beskrive utfallene ble utledet fra qPCR-resultater som følger: (i) tiden til bestemte parasitttetthetsgrenser, hvor frivillige som ikke nådde disse tersklene ble beskrevet som manglende data; (ii) "andelen av dager i vekst" der enhver påfølgende økning i parasitttetthet anses som en "dagvekst" (dette ble beregnet fra rådata, deretter også fra jevnede data som tar det glidende gjennomsnittet over 2 dager); (iii) gjennomsnittlig parasitttetthet som et geometrisk gjennomsnitt, unntatt tidspunkter etter behandling; (iv) maksimalt antall dager med kontinuerlig påfølgende vekst; (v) vekstgradienten fra en best-lineær fot i perioden definert i (iv); (vi) median antall dager siden angrep for dagene med parasittvekst som definert i (ii); (vii) det motsatte av (ii), (iv) og (v); (viii) for dager med nedgang i parasitttetthet i stedet for vekst; (ix) "inokulum" definert som toppparasitttettheten observert mellom dag 8.5 og 10 etter smitte og; (x) "variabiliteten" beregnet som den summerte dag-til-dag variasjonen i parasitttetthet. Kruskal–Wallis-tester med flere sammenligninger ble brukt for å sammenligne anti-schizont-antistoffer etter plassering og qPCR-utfall, og Spearmans rangkorrelasjon ble brukt for å utforske korrelasjoner mellom anti-schizont-antistoff, plassering og qPCR-parametere.

Overlevelsesmodeller ble utviklet ved bruk av Cox-regresjon i tre stadier; (a) univariabel analyse av alle potensielle uavhengige prediktorer; og (b) multivariabel analyse inkludert signifikante prediktorer fra (a); andre multivariabel analyse som beholder bare signifikante prediktorer fra (b). Variabiliteten i utfall forklart av anti-schizont-antistoffer ble beregnet ved bruk av pseudo r 2. For å sammenligne CHMI-kohorten med en tidligere observasjonsfeltstudie av barn [9, 11, 23] ble antistoffnivåene delt inn i to grupper (over og under medianen), og analyse av barnekohorten var begrenset til den asymptomatisk infiserte gruppen der den beskyttende effekten av anti-schizont-antistoffer var mest tydelig [8, 11, 23].

Resultater

Anti-schizont-antistoffresponser for de frivillige som er registrert i studien

Data fra 142 frivillige ble inkludert i analysen som tidligere beskrevet [15]. Medianalderen til de frivillige var 28 år (spredning 18–45) og 30 prosent var kvinner. Antistoffresponser på schizontekstrakt ble målt for alle frivillige ved screening (tilleggsfil 1: Fig. S1). Frivillige fra Kilif Nord hadde signifikant lavere anti-schizontantistoffer (median på 896 antistoffenheter (AU), 95 prosent CI 566 til 1473) sammenlignet med frivillige fra Kilif Sør (median på 9238 AU, 95 prosent 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 kategoriserte utfall om lokalisering og antistoffrespons

Vi hadde tidligere observert fire distinkte utfall basert på parasittvekst målt ved qPCR etter CHMI [15] som parasittvekst ved qPCR som oppfyller terskelkriteriene for malariadiagnose (Større enn eller lik 500 parasitter/ml) enten: (a) med feber (dvs. "behandlet febril"); (b) uten feber, men når en parasitttetthet som krever behandling (dvs. "behandlet ikke-febril"); (c) med parasitter påvist ved qPCR, men ikke med en parasitttetthet som oppfyller terskelkriteriene for behandling (dvs. "PCR-positiv ubehandlet"); eller (d) parasitter som ikke er identifisert av qPCR gjennom overvåkingen (dvs. "PCR-negativ") (Tilleggsfil 2: Fig. S2). Frivillige som ble "behandlet febril" hadde lavest anti-schizont-antistoffer og var minst sannsynlig innbyggere i områdene med høy overføring (tabell 1, tilleggsfil 3: Fig. S3). Den "behandlede ikke-febrile" gruppen hadde middels nivåer av anti-schizont-antistoffer og en middels sannsynlighet for å være innbyggere i området med høy overføring. Den "ubehandlede PCR-positive" gruppen og deretter den "PCR-negative" gruppen hadde høye nivåer av anti-schizont-antistoffer og var begge svært sannsynlig beboere i områdene med høy overføring. De som var qPCR-positive ubehandlet kunne undersøkes videre i undergrupper ved å dele dem inn i de som var positive enten tidlig, sent eller gjennom qPCR-overvåkingen. Vi identifiserte ingen signifikante forskjeller i anti-schizont-antistoffer eller bosted for disse ekstra undergruppene (Tilleggsfil 5: Tabell S1).

qPCR parameter assosiasjoner med plassering og antistoffrespons

Vi undersøkte ulike parametere som beskrev qPCR-resultatene per individuell frivillig (tabell 2). De sterkeste ikke-parametriske korrelatene av bostedsplassering (dvs. opphold ved høy vs. lav overføringsintensitet) eller anti-schizont-antistoffer var på tide å nå en terskel på 250 parasitter/ml; tid til behandling; og kategoriseringen av behandling versus ingen behandling (tabell 2). Andre parametere som var sterke korrelater av bostedsplassering eller anti-schizont-antistoffer var sterkt krysskorrelerte med hverandre (Tilleggsfil 4: Fig. S4), og vi identifiserte ikke en andre uavhengig prediktor ved bruk av parametriske analyser etter justering for tid til å behandling (Tilleggsfil 5: Tabell S2). Parameteren tid til behandling ble brukt for videre analyse over bruken av tid til en terskel på 250 parasitter/ml siden noen frivillige ble behandlet med lavere parasitttettheter som førte til manglende data for tid til 250 parasitter/ml.

Overlevelsesanalyse

Vi utviklet en multivariabel Cox-regresjonsmodell av tid til behandling, og finansierte både anti-schizont-antistoffer og bosted for å være sterke uavhengige prediktorer for utfall (tabell 3). Tilstedeværelsen av parasitter ved screening og plasmakonsentrasjoner av lumefantrin medikamenter var svake prediktorer for utfall i univariabel analyse (tabell 3), men ikke i multivariabel analyse (multivariabel 1, tabell 3). Parasitter ved screening og konsentrasjoner av lumefantrin medikamenter ble begge forvekslet av bosted (r=0.20, p=0.016 og r=0.30, p=0.0003 for foreninger med henholdsvis bosted). Året for påmelding i studien (kohortår), konsentrasjon av antimalariamedisiner, alder og kjønn var ikke signifikante prediktorer for utfallet. I den endelige modellen (multivariabel 2) var de to uavhengige prediktorene residens (dvs. ved høy vs. lav overføring) og anti-schizont antistoffkonsentrasjon, noe som forklarer 35 prosent av variasjonen i utfallet på logistisk regresjon (tabell 3 og fig. 1).

Vi sammenlignet den prediktive styrken til anti-schizont-antistoffer i CHMI-modellen med tidligere kohortstudier basert på naturlig eksponering i feltet [9, 11, 23], for å avgjøre om CHMI-modellen ville fremme feltet i å undersøke etter infeksjonskorrelater. For å gjøre sammenligninger på tvers av modeller, brukte vi dikotomiserte anti-schizont-antistoffnivåer over og under medianen for hver studie for å ha en to-nivå sammenligning i hver setting som ikke var avhengig av det forskjellige området av antistoffnivåer. Vi sammenlignet pseudo R2 i logistisk regresjon for å bestemme variasjonen i resultatet forklart av antistoffnivåer i hver setting. I CHMI var oddsratioen (OR) for å kreve behandling basert på anti-schizont-antistoffnivåer over medianen OR=0.12 (95 prosent CI 0.06 til {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) og forklarte 17 prosent av variabiliteten. I den tidligere rapporterte kohorten på 121 barn mellom 1 og 8 år som ble funnet å være parasittpositive ved baseline med inklusjonskriteriene for analyse som bosted i studieområdet, var anti-schizontantistoffer over mediannivået assosiert med OR{ {23}}.64 (95 prosent KI 0.29 til 1.4, p=0.26) for febril malaria, som forklarer 0,8 prosent av variasjonen i utfall. Overlevelsesplott fra CHMI-studien viste et klart skille i tid til behandling ved anti-schizont-antistoffresponser (fig. 2, venstre panel), i motsetning til det mindre tydelige skillet som ble sett i feltstudier basert på naturlig eksponering (fig. 2, høyre). panel).

Diskusjon

Vi brukte seriell qPCR for å bestemme utfallene som er sterkest assosiert med anti-schizont-antistoffer og bostedssted (lav vs. høy overføring), for å definere utfallene for CHMI hos eksponerte voksne som er sterkest assosiert med surrogater av immunitet. Vi brukte anti-schizont-antistoffnivåer og bosted ved varierende tidligere eksponering for malaria som surrogater for immunitet mot malaria. Vi undersøkte flere potensielle parametere basert på qPCR-overvåkingen gjort for CHMI for deres assosiasjon med anti-schizont-antistoffer og plassering. Tid til behandling og tid til 250 parasitter/µl var sterkt assosiert med anti-schizont-antistoffer og med lokalisering. Vi foretrakk tid til behandling fremfor tid til 250 parasitter/µl, da førstnevnte inkluderte hele settet med frivillighetsdata og unngår den potensielle skjevheten ved manglende data fra frivillige som ble behandlet før de nådde 250 parasitter/µl.

Etter justering for tid til behandling, var det ingen andre uavhengige prediktorer for anti-schizont-antistoffer eller bosted. Vi utviklet derfor en overlevelsesanalyse basert på tid til behandling. Kombinasjonen av bostedssted og anti-schizontantistoffer som en kontinuerlig variabel forklarte 35 prosent av variasjonen i tid til behandling i CHMI. Siden tidligere residens og anti-schizont-antistoffer bare gir begrenset informasjon om den sanne grad av vertsimmunitet, innebærer dette at en svært betydelig andel av variasjonen i utfall i CHMI skyldes vertsimmunitet.

Vi undersøkte om analysen av CHMI for naturlig ervervet immunitet var et betydelig fremskritt i forhold til tidligere studier utført på feltet basert på naturlig eksponering for malaria. Voksne har høyere nivåer av immunitet enn barn, og ulike endepunkter brukes for voksne som deltar i CHMI sammenlignet med barn i feltobservasjonsstudier, men denne studiedesignen deler begge målet om å definere potensielle immunitetskorrelater. For å gjøre sammenligninger brukte vi logistisk regresjon med febril malaria som utfall i feltstudiene, og med behandlingskriterier som utfall i CHMI. Vi brukte anti-schizont-antistoffer som prediktorvariabel. Nivåer av anti-schizont-antistoffer var høyere blant voksne enn barn, så vi delte antistoffer inn i høye eller lave kategorier basert på median antistoffnivå i hver studie. I den feltbaserte observasjonsstudien analysert her i en kohort av barn, forklarte anti-schizont-antistoffresponser mindre enn 1 prosent av den observerte variasjonen, men anti-schizont-antistoffer forklarte 17 prosent av variasjonen i CHMI-utfall. Dette er ikke overraskende gitt variasjonen i eksponering for malaria sett i felt [8, 9], mens i CHMI er eksponering kontrollert og ikke varierer mellom deltakerne.

Denne analysen, her, viser hvordan justering og redegjørelse for heterogeniteten av eksponering og infeksjon, og gitt at anti-schizont-antistoffer i feltbaserte studier står for en liten brøkdel av variasjonen, har CHMI i en voksen pre-eksponert populasjon en større diskriminerende makt til å studere immunitet om tidligere eksponering. Videre, i ikke-immune CHMI-studier, utvikler en stor andel av de frivillige sykdom og krever behandling ved relativt lave parasitemi-terskler (mellom 5 og 50 parasitter/ml), mens individene i vår studie ofte var asymptomatiske og parasittfrie, og dette kunne i stor grad være et resultat av forskjeller i respons hos ikke-immune med semi-immune [27, 28]. Bortsett fra medfødte faktorer som sigdcelleegenskap [17], kan denne motstanden hos tidligere malaria-eksponerte individer derfor være et resultat av ervervet adaptiv immunitet som bekreftes av anti-schizont-antistoffresponser.

Derfor gir disse funnene som presenteres her en unik mulighet til å fremme feltet for oppdagelse av vaksineantigen ved å bruke CHMI-plattformen med karakterisering og en bedre forståelse av utviklingen av immunitet mot infeksjon i sammenheng med tidligere malariaeksponering. En omfattende analyse av signaturer eller korrelater av immunitet som nylig er blitt detaljert ved å bruke systemserologiske tilnærminger (både kvalitative og kvantitative antistoff-baserte tilnærminger) [29] vil betydelig fremme feltet.

Denne analysen, som ikke er avhengig av en eller to parametere for utfallsmålet (PCR), spesielt i sammenheng med å gjennomføre disse studiene i populasjoner med varierende tidligere eksponering for malaria, er berettiget. Tradisjonelt har studier basert seg på parasittvekstkinetikk/-hastighet som et viktig mål på utfall i CHMI-studier – inkludert som en vurdering av vaksine- eller medikamenteffektivitet [30]. CHMI-studier som registrerer frivillige med en rekke parasitteksponeringer, til dags dato i Afrika, har tatt tilnærmingen med endepunktsmåling i stor grad basert på tykkblodsmikroskopi ved en bestemt terskel for diagnose [17, 22, 31] for å forklare parasittveksthastigheter. Achan et al. [16] til tross for bruk av PCR som et kriterium for endepunktet, hadde ikke den samme bredden av tidligere eksponeringer som presentert her. Derfor er det viktig for studier som spesielt bruker PCR å foreta en detaljert analyse av den mest pålitelige parameteren som vil ta hensyn til mangfoldet i parasittvekst.

Konklusjoner

Vi konkluderer dermed med at CHMI-studier i malaria-endemiske områder, ved bruk av et standardisert inokulum, er en effektiv plattform og et kraftig verktøy for å studere vertsimmunitet. Variasjon i utfall er mer knyttet til vertsimmunitet enn til feltbaserte studier basert på naturlig eksponering. Anti-schizont-antistoffer anses generelt ikke for å være mekanisk relatert til immunitet, men snarere en markør for tidligere eksponering. Anti-schizont-antistoffer er derfor sannsynligvis krysskorrelert med flere andre potensielle mekanismer for immunitet [22, 23, 32, 33]. I ytterligere studier av vertsimmunitet forventer vi derfor antigenspesifikke responser og funksjonelle antistoffer for å forklare den gjenværende variasjonen i utfallet. Det er mulig at noen få mekanistiske markører vil være uavhengig assosiert med resultatet og at ved justering vil assosiasjonene til andre eksponeringsmarkører svekkes, eller at utfallet vil bli forklart av en rekke parametere uavhengig. I begge tilfeller forventes de eksperimentelt kontrollerte forholdene å etterlate mindre uforklarlig variasjon enn det som skjer i feltet på grunn av variabel eksponering for myggstikk. I oppfølgingsanalyser vil immunologiske parametere, inkludert men ikke begrenset til for eksempel funksjonelle analyser for blodstadiumimmunitet [34, 35] og proteinmikroarrayanalyser for å identifisere blodstadiumantigener [36], måtte utføres om PCR. parametere beskrevet her. Dette vil hjelpe til med ytterligere identifisering av signaturer eller korrelater av immunitet. Tidligere immuno-epidemiologiske studier ved bruk av observasjonskohorter har identifisert flere immunologiske markører mye sterkere assosiert med immunitet enn anti-schizont-antistoffer [11], og disse funnene kan nå testes ved hjelp av CHMI-tilnærmingen i malaria-endemiske områder.

Forkortelser

AU: Antistoffenhet; CHMI: Kontrollert human malariainfeksjon; CHMI-SIKA: Kontrollert human malariainfeksjon hos semi-immune kenyanske voksne; DVI: Direkte venøs inokulering; ELISA: Enzym-linked immunosorbent assay; qPCR: Kvantitativ polymerasekjedereaksjon; PfSPZ-utfordring: Aseptiske, rensede, kryokonserverte P. falciparum-sporozoitter.

Forfatteres bidrag

MCK designet studien og skrev det første utkastet til manuskriptet. MCK og EO analyserte dataene. DK utførte molekylære analyser for parasittdeteksjon og kvantifisering. MCK, RK og JT utførte analyser for anti-schizont-antistoffdeteksjon. PN og MH bidro til datainnsamling. BKLS bidro til fremstilling og fremstilling av sporozoitt. MCK unnfanget studien og ledet studieteamet. Alle forfattere bidro til å tolke analysene og revidere manuskriptutkastet. Alle forfattere leste og godkjente det endelige manuskriptet.

Finansiering

Dette arbeidet ble støttet av et Wellcome Trust-stipend (tilskuddsnummer 107499). Finansiøren spilte ingen rolle i studiedesign, datainnsamling, analyse og tolkning, eller i skrivingen av manuskriptet.

Tilgjengelighet av data og materialer

Data vil bli gjort tilgjengelig, inkludert dataordbøker etter avidentifikasjon av frivillige. Dataene vil være tilgjengelige for forskere som sender inn forespørsler til dgc@kemri-wellcome.org for å få tilgang til dataene etter en signert avtale om datatilgang. Studieprotokollen, skjemaer for informert samtykke og alle andre tilhørende dokumenter er tidligere publisert.

Erklæringer

Etikkgodkjenning og samtykke til å delta

Studien ble utført ved KEMRI Wellcome Trust Research Program i Kilif, Kenya og fikk etisk godkjenning fra KEMRI Scientific and Ethics Review Unit (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) og University of Oxford Tropical Research Ethics Committee (OxTREC 2-16). Studien ble registrert på ClinicalTrials.gov (NCT02739763), utført basert på god klinisk praksis (GCP), og under prinsippene i Helsinki-erklæringen. Samtykke til å delta i studien av alle studiefrivillige ble gitt ved skriftlig samtykke.

Samtykke til publisering

Ikke aktuelt.

Konkurrerende interesser

BKLS er en lønnet, heltidsansatt i Sanaria Inc., produsenten av Sanaria PfSPZ Challenge. Dermed har alle forfattere tilknyttet Sanaria Inc. potensielle interessekonflikter. Alle andre forfattere erklærer ingen konkurrerende interesser.

Forfatterdetaljer

1 Center for Geographic Medicine Research (Coast), Kenya Medical Research Institute-Wellcome Trust Research Programme, Postboks 230, Kilif 80108, Kenya. 2 Senter for tropisk medisin og global helse, Nuffield Department of Medicine, University Oxford, Oxford OX3 7LG, Storbritannia. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, USA.

Referanser

1. Kamau A, Mogeni P, Okiro EA, Snow RW, Bejon P. En systematisk gjennomgang av endret malariasykdomsbyrde i Afrika sør for Sahara siden 2000: sammenligning av modellprediksjoner og empiriske observasjoner. BMC Med. 2020;18:1–11.

2. Agnandji ST, Lell B, Soulanoudjingar SS, Fernandes JF, Abossolo BP, Conzelmann C, et al. Første resultater av fase 3-studie av RTS, S/AS01 malariavaksine hos afrikanske barn. N Engl J Med. 2011;365:1863–75.

3. Datoo MS, Natama MH, Somé A, Traoré O, Rouamba T, Bellamy D, et al. Effekten av en lavdosekandidat malariavaksine, R21 i adjuvans MatrixM, med sesongbasert administrering til barn i Burkina Faso: en randomisert kontrollert studie. Lancet. 2021;397:1809–18. https://doi.org/10.1016/S0140- 6736(21)00943-0.

4. Dufy PE, Patrick Gorres J. Malariavaksiner siden 2000: fremgang, prioriteringer, produkter. npj Vaksiner. 2020;5:1–9.

5. Ogutu BR, Apollo OJ, McKinney D, Okoth W, Siangla J, Dubovsky F, et al. Malariavaksine i blodstadiet som fremkaller høye antigenspesifikke antistoffkonsentrasjoner gir ingen beskyttelse til små barn i Vest-Kenya. PLoS EN. 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 feltforsøk for å vurdere en malariavaksine 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 mellom anti-merozoitt-antistoffer og forekomst av Plasmodium falciparum malaria: en systematisk gjennomgang 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. Identifisering av barn med overflødig malariaepisoder etter justering for variasjon i eksponering: identifikasjon fra en longitudinell studie ved bruk av statistiske tellemodeller. BMC Med. 2015;13:1–8.

9. Bejon P, Warimwe G, Mackintosh CL, Mackinnon MJ, Kinyanjui SM, Musyoki JN, et al. Analyse av immunitet mot febril malaria hos barn som skiller immunitet fra mangel på eksponering. Infisere Immun. 2009;77:1917–23. https://doi.org/10.1128/IAI.01358-08.

10. Beeson JG, Osier FH, Engwerda CR. Nyere innsikt i humorale og cellulære immunresponser mot malaria. Trender 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 for en multikomponent malariavaksine 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. Estimere mellom- og langsiktige trender i malariaoverføring ved å bruke 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 av Plasmodium falciparum mangfold i naturlige infeksjoner ved dyp sekvensering. 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. Malariainfeksjon, sykdom og dødelighet blant barn og voksne på kysten av Kenya. 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. Sikkerhet og PCR-overvåking hos 161 semi-immune kenyanske voksne etter kontrollert human malariainfeksjon. JCI Insight. 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 funksjonelle antistoffer som hemmer parasittvekst er assosiert med parasittkinetikk etter en Plasmodium falciparum-kontrollert human infeksjon. 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 av sigdcelletrekk og naturlig ervervet immunitet på ukomplisert malaria etter kontrollert human malariainfeksjon 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. Kontrollert human malariainfeksjon hos semi-immune kenyanske voksne (Chmi-sika): en studieprotokoll for å undersøke in vivo plasmodium falciparum malariaparasittvekst i sammenheng med eksisterende immunitet [versjon 2; fagfellevurdering: 2 godkjent]. Velkommen Open Res. 2019;3:155.

19. Gómez-Pérez GP, Legarda A, Muñoz J, Sim BKL, Ballester MR, Dobaño C, et al. Kontrollert human malariainfeksjon ved intramuskulær og direkte venøs inokulering av kryokonserverte Plasmodium falciparum-sporozoitter hos malaria-naive frivillige: effekt av injeksjonsvolum og -dose på infeksjonsrater. 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 inokulering av Plasmodium falciparum sporozoitter for kontrollert human malariainfeksjon: en dosefinnende studie i to sentre. Malar J. 2015;14:117. https://doi.org/10.1186/s12936-015-0628-0.

For more information:1950477648nn@gmail.com