Un nou tip de vaccin intranazal inactivat antibiotic împotriva tusei convulsive oferă imunitate sterilizantă și protecție de lungă durată

Cercetătorii au dezvoltat o nouă platformă vaccinală bazată pe bacterii inactivate cu antibiotice, destinată administrării pe cale respiratorie. Scopul a fost evaluarea eficacității acesteia în inducerea imunității locale împotriva Bordetella pertussis, agentul cauzator al tusei convulsive, o boală respiratorie severă care rămâne o problemă majoră de sănătate publică. Studiul demonstrează că vaccinul inactivat cu ciprofloxacină (AIBP – antibiotic-inactivated B. pertussis) administrat intranazal sau prin aerosoli induce un răspuns imun protector robust, cu un profil de siguranță superior vaccinurilor existente.
Deși vaccinurile existente împotriva tusei convulsive – cele cu celule întregi (wP) și cele acelulare (aP) – au redus semnificativ incidența bolii, ele prezintă limitări importante. Vaccinurile wP au fost retrase treptat din cauza reacțiilor adverse sistemice severe, iar vaccinurile aP, deși mai sigure, induc o imunitate care se estompează rapid și nu previn colonizarea nazală sau transmiterea bacteriei. Studiile au arătat că vaccinurile aP nu stimulează suficient imunitatea mucosală și nu generează celule T de tip TH1, TH17 sau celule de memorie tisulară rezidente (TRM) în tractul respirator.

În acest context, cercetătorii au explorat o nouă strategie de imunizare bazată pe bacterii complet inactivate cu antibiotice, capabile să păstreze integritatea antigenică, dar incapabile de colonizare. Platforma AIBP a fost proiectată pentru a oferi o combinație între siguranța vaccinurilor inactivate și capacitatea vaccinurilor vii atenuate de a induce imunitate locală de durată.

Despre studiu

Echipa de la Trinity College Dublin a tratat culturi de B. pertussis cu ciprofloxacină (0,25 mg/ml timp de 3 ore), ceea ce a determinat o inactivare completă a bacteriei, fără liza celulelor. Bacteriile tratate și spălate au fost utilizate pentru formularea vaccinului AIBP. Testele efectuate pe șoareci au confirmat că vaccinul nu colonizează plămânii sau cavitatea nazală și nu produce creșteri ale markerilor inflamatori sistemici (IL-1β, TNF, IL-6, CRP). Spre deosebire de vaccinul wP, AIBP nu a indus neutrofilie, pierdere în greutate sau secreție de toxină pertussis (PT), demonstrând un profil de siguranță favorabil.

Activarea răspunsului imun

Vaccinul AIBP a stimulat maturarea celulelor dendritice și expresia moleculelor de costimulare (MHCII, CD40, CD80), precum și secreția citokinelor IL-1β, IL-12p70 și IL-23, esențiale pentru diferențierea celulelor T de tip TH1 și TH17. Aceste citokine au fost crescute la nivel pulmonar la 4 ore după imunizare, fără a genera inflamație sistemică. În culturi celulare, celulele T CD4 specifice B. pertussis din șoarecii imunizați cu AIBP au secretat cantități semnificativ mai mari de IL-17 și IFNγ comparativ cu vaccinurile wP sau cu bacteriile omorâte prin căldură.

Rezultate

Imunizarea respiratorie și generarea celulelor TRM

Administrarea aerosolizată a vaccinului AIBP, dar nu și a bacteriilor tratate cu cloramfenicol, a dus la expansiunea masivă a celulelor CD4 TRM în plămâni și mucoasa nazală. Aceste celule secretau IL-17 și IFNγ – două citokine esențiale pentru eliminarea B. pertussis. Efectul s-a menținut indiferent dacă bacteriile fuseseră tratate 3 sau 24 de ore.

Două doze de vaccin AIBP au generat titruri mari de anticorpi IgA specifici în mucoasa nazală, în timp ce vaccinul aP nu a indus IgA detectabil. În ser au fost detectați anticorpi IgG1 și IgG2c, dar doar după administrarea celei de-a doua doze. Aceste răspunsuri locale și sistemice au fost corelate cu imunitate sterilizantă completă împotriva infecției pulmonare și nazale la 14 zile după expunerea la bacterii vii.

Durabilitatea și eficacitatea răspunsului imun

Celulele TRM au persistat în plămâni și mucoasa nazală timp de cel puțin 6 luni după vaccinare, iar provocarea cu B. pertussis a arătat o eliminare completă a bacteriei până la ziua 21. Răspunsul imun a fost mediat în principal de celulele CD4 producătoare de IL-17, care au atras neutrofile Siglec-F+ la nivelul tractului respirator. Neutralizarea IL-17 sau depleția CD4 a abolit complet protecția, confirmând rolul esențial al acestor celule în imunitatea indusă de AIBP.

Compararea cu vaccinurile existente

Comparativ cu vaccinurile wP și aP, AIBP a indus:

• răspunsuri TH1 și TH17 mult mai puternice;
• niveluri ridicate de IgA în mucoasa respiratorie;
• acumularea de celule TRM în plămâni și cavitatea nazală;
• protecție completă împotriva infecției nazale, spre deosebire de wP și aP.

De asemenea, imunizarea anterioară cu două doze de vaccin aP nu a afectat eficacitatea AIBP – răspunsurile TH1/TH17 și TRM au fost comparabile cu cele observate la animalele naive, ceea ce sugerează că AIBP poate fi utilizat ca vaccin de rapel la indivizii deja vaccinați cu aP.

Interpretare

Rezultatele oferă un nou model de vaccinare împotriva infecțiilor respiratorii bacteriene. Administrarea respiratorie a bacteriilor inactivate cu ciprofloxacină reușește să combine siguranța vaccinurilor inactivate cu eficacitatea imunologică a celor vii atenuate. În plus, vaccinul AIBP păstrează conformațiile antigenelor intacte, spre deosebire de vaccinurile wP inactivate cu formaldehidă, unde legăturile covalente dintre proteine pot altera recunoașterea antigenică și răspunsul T celular.

Platforma AIBP induce un răspuns imun caracterizat prin producția de IL-1β, IL-12 și IL-23, promovând activarea celulelor T helper 1 și 17 și formarea de celule TRM în căile respiratorii. Aceste celule oferă imunitate de durată și protejează împotriva infecției și transmiterii bacteriei. În plus, vaccinul este sigur, neinflamator sistemic, nu eliberează toxină pertussis și nu colonizează tractul respirator.

Datorită simplității procesului de producție și administrării fără ac (prin spray sau nebulizator), vaccinul AIBP ar putea reprezenta o opțiune ideală pentru țările cu resurse limitate, contribuind la reducerea transmiterii comunitare a tusei convulsive.

Concluzii

Vaccinul intranazal AIBP bazat pe B. pertussis inactivată cu ciprofloxacină oferă o protecție superioară împotriva infecției pulmonare și nazale, inducând o imunitate sterilizantă susținută de celulele T CD4 producătoare de IL-17 și de anticorpii IgA mucosali. Platforma are un potențial major pentru dezvoltarea de vaccinuri sigure, eficiente și accesibile împotriva agenților patogeni respiratori, inclusiv în scopuri de control global al tusei convulsive.