Hasil Jangkitan Malaria Manusia Terkawal (CHMI) dalam Orang Dewasa Kenya Dikaitkan Dengan Sejarah Terdahulu Pendedahan Malaria Dan Tindak Balas Antibodi Anti-Schizont

Abstrak

latar belakang:

Individu yang tinggal di kawasan endemik memperoleh imuniti terhadap malaria berikutan pendedahan parasit berulang. Kami berusaha untuk menilai model jangkitan malaria manusia (CHMI) terkawal sebagai kaedah mengkaji imuniti yang diperoleh secara semula jadi pada orang dewasa Kenya dengan pendedahan malaria yang berbeza-beza.

Hubungan antara jangkitan malaria manusia dan imuniti adalah kompleks. Malaria adalah penyakit berjangkit yang disebabkan oleh parasit Plasmodium, yang memasuki badan dan menjangkiti sel darah merah. Selepas jangkitan, sistem imun badan akan memulakan satu siri tindak balas imun untuk melawan parasit malaria. Walau bagaimanapun, tindak balas imun boleh menyebabkan kerosakan kepada perumah semasa mengawal parasit. Sebaliknya, kekurangan imun boleh menyebabkan jangkitan malaria yang teruk dan jangka panjang, yang boleh menyebabkan kematian.

Di satu pihak, tindak balas imun badan manusia berkait rapat dengan kitaran hidup parasit malaria. Pada peringkat awal jangkitan Plasmodium, Plasmodium berakar dan membiak dengan cepat, dan sejumlah besar patogen tertumpu dalam sel darah merah dan dilepaskan. Pada masa ini, sel imun badan bertindak balas dengan cepat, melepaskan sitokin untuk membunuh parasit malaria dan memerangi peringkat awal jangkitan. Semasa perkembangan jangkitan Plasmodium, profil laluan sel imun menjadi lebih kompleks, mewujudkan keseimbangan yang halus antara Plasmodium dan perumah manusia. Walau bagaimanapun, jika sistem imun bertindak balas secara berlebihan, ia boleh menyebabkan demam tinggi, menggigil, keletihan, dan gejala lain pada pesakit.

Sebaliknya, fungsi imun badan manusia dipengaruhi oleh banyak faktor. Contohnya, genetik, pemakanan, umur, jantina, sejarah jangkitan dan faktor lain semuanya boleh menjejaskan tindak balas imun seseorang. Sesetengah gejala kekurangan imun melemahkan fungsi imun badan, dengan itu meletakkan individu itu pada risiko yang lebih tinggi untuk malaria atau patologi berjangkit lain. Kekurangan imun ini boleh menjadi kongenital, seperti mutasi dalam gen tertentu, atau diperoleh, seperti jangkitan virus seperti AIDS.

Oleh itu, hubungan antara jangkitan malaria dan imuniti pada manusia adalah kompleks dan memerlukan pertimbangan banyak faktor. Dalam mencegah dan merawat malaria, penyelidik perlu mengenal pasti dan memahami interaksi antara tindak balas imun dan jangkitan Plasmodium. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan imuniti kita. Cistanche boleh meningkatkan imuniti. Abu daging mengandungi pelbagai komponen aktif secara biologi, seperti polisakarida, dua cendawan, Huang Li, dan lain-lain. Komponen ini boleh merangsang pelbagai sistem imun dalam sel sel seperti daging, meningkatkan aktiviti imun mereka.

Klik manfaat kesihatan cistanche

Kaedah:

Kami menganalisis data daripada 142 orang dewasa Kenya dari tiga lokasi yang mewakili kawasan endemik malaria yang berbeza (Ahero, Kilif Utara dan Kilif Selatan) yang mendaftar dalam kajian CHMI dengan strain Plasmodium falciparum sporozoites NF54 (Sanaria® PfSPZ Challenge). Untuk mengenal pasti hasil in vivo yang paling mencerminkan imuniti yang diperoleh secara semula jadi, parameter berdasarkan pengukuran qPCR dibandingkan dengan tahap antibodi anti-schizont dan kediaman sebagai penanda proksi imuniti yang diperoleh secara semula jadi.

Keputusan:

Masa untuk titik akhir berkorelasi lebih rapat dengan antibodi anti-schizont dan lokasi kediaman daripada parameter parasit lain seperti kadar pertumbuhan atau min kepadatan parasit. Berbanding dengan kajian berasaskan lapangan pemerhatian pada kanak-kanak di mana 0.8 peratus daripada kebolehubahan dalam hasil malaria diperhatikan dijelaskan oleh antibodi anti-schizont, dalam model CHMI antibodi anti-schizont dikotomi menjelaskan 17 peratus daripada kebolehubahan.

Kesimpulan:

Model CHMI sangat berkesan dalam mengkaji penanda imuniti yang diperoleh secara semula jadi terhadap malaria. Pendaftaran percubaan nombor Clinicaltrials.gov NCT02739763. Didaftarkan pada 15 April 2016.

Kata kunci:

Pendedahan malaria, Jangkitan malaria manusia terkawal, Plasmodium falciparum, Tindak balas antibodi anti-schizont.

Latar belakang

Plasmodium falciparum malaria kekal sebagai kecemasan kesihatan global yang mendesak. Kemajuan yang menggalakkan dalam kawalannya telah dibuat dalam

beberapa kawasan di Afrika [1], tetapi penyingkiran tidak kelihatan realistik di banyak kawasan. Calon vaksin utama semasa adalah berdasarkan protein circumsporozoite (CSP) dan melindungi daripada manifestasi klinikal penyakit P. falciparum pada kanak-kanak [2, 3]. Keberkesanan vaksin yang lebih tinggi terhadap manifestasi klinikal mungkin boleh dicapai dengan mendorong tindak balas imun terhadap antigen daripada peringkat darah aseksual [4]. Laluan pembangunan klinikal untuk mana-mana satu vaksin calon adalah mahal dan panjang. Tiada vaksin calon peringkat darah yang tertakluk kepada ujian lapangan telah berkembang ke ujian Fasa III [5, 6]. Keperluan untuk memahami dan menyoal siasat imuniti yang diperoleh secara semula jadi terhadap malaria adalah asas kepada pemilihan antigen dan reka bentuk vaksin. Pendekatan biasa adalah menggunakan kajian imuno-epidemiologi di kawasan endemik malaria, di mana tindak balas imunologi daripada tinjauan keratan rentas kanak-kanak dikaitkan dengan risiko episod malaria berikutnya [7-11]. Batasan pendekatan ini adalah pergantungan pada pendedahan semula jadi tetapi heterogen yang tidak terkawal kepada malaria [8, 9, 12] serta pendedahan kepada parasit yang pelbagai secara genetik [13] di lapangan.

Kajian Infeksi Malaria Manusia Terkawal (CHMI) berpotensi untuk mempercepatkan pemilihan antigen untuk pembangunan vaksin dengan mengawal pendedahan malaria, termasuk ketegangan parasit, serta tahap dos berjangkit. Atas sebab etika, CHMI memerlukan sukarelawan dewasa dan bukannya kanak-kanak. Di kawasan endemik, imuniti diperoleh dengan usia dan orang dewasa biasanya mempunyai tahap imuniti yang tinggi terhadap akibat jangkitan [14]. Walau bagaimanapun, walaupun di kalangan orang dewasa tahap imuniti mungkin berubah-ubah. Kami baru-baru ini telah menerangkan hasil klinikal dan keselamatan CHMI pada orang dewasa Kenya selepas jangkitan dengan sporozoit Plasmodium falciparum (PfSPZ Challenge) yang berdaya maju, aseptik, dan dimurnikan pada dos 3200 yang disuntik dengan picagari [15].

Kami menunjukkan bahawa menggunakan CHMI dalam populasi 142 orang dewasa pra-terdedah ini, 26 (18.3 peratus ) mempunyai gejala demam dan telah dirawat; 30 (21.1 peratus ) mencapai Lebih daripada atau sama dengan 500 parasit/µl dan telah dirawat; 53 (37.3 peratus ) mempunyai parasitemia tanpa mencapai ambang untuk rawatan dan; manakala 33 (23.2 peratus) kekal qPCR negatif (dalam subset sukarelawan, beberapa qPCR negatif antara hari 8 dan 10 selepas jangkitan mempunyai parasitemia yang rendah berbanding dengan dua kaedah qPCR lain) [15]. Penemuan ini konsisten dengan kajian CHMI lain dalam sukarelawan dari kawasan endemik [16, 17]. Walau bagaimanapun, hasil CHMI yang paling kuat dikaitkan dengan imuniti yang diperoleh secara semula jadi masih belum ditentukan. Tambahan pula, pengkategorian kepada hasil deskriptif berbilang peringkat tidak memaksimumkan kuasa analisis untuk korelasi imuniti, dan sama ada klasifikasi binari atau pembolehubah berterusan akan menjadi optimum secara analitikal.

Oleh itu, kami dalam kajian ini menjalankan analisis menggunakan tindak balas antibodi anti-schizont dan lokasi kediaman sebagai pengganti imuniti. Kami meneliti pelbagai parameter daripada corak pertumbuhan parasit semasa CHMI. Ini adalah untuk menentukan parameter mana yang paling rapat dikaitkan dengan kedua-dua pengganti imuniti ini dan untuk mengenal pasti sama ada ada yang lebih mendiskriminasi imuniti perumah daripada kajian imuno-epidemiologi standard yang dijalankan di lapangan.

Kaedah

Reka bentuk kajian dan populasi

Protokol penuh [18] dan perihalan keselamatan dan hasil [15] telah diterbitkan. Secara ringkas, data daripada kajian CHMI-SIKA, yang terbuka, tidak buta dan tidak rawak dengan semua sukarelawan menerima suntikan intravena [inokulasi vena langsung (DVI)] dos 3.2× 103 PfSPZ Challenge PfNF54 strain (iaitu cryopreserved, berjangkit sporozoit). Para sukarelawan telah dipantau untuk parasitemia darah oleh tindak balas rantai polimerase kuantitatif (qPCR) untuk menentukan pertumbuhan parasit. Dos 3.2 × 103 PfSPZ telah dipilih kerana ini telah menjangkiti 100 peratus sukarelawan malaria-naif yang menjalani CHMI dalam kajian di AS dan EU [19, 20]. PfNF54 berasal dari Afrika dan oleh itu dijangkakan<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Kepekatan ubat anti-malaria

Kami secara retrospektif mengukur kepekatan ubat antimalaria (artemether, dihydroartemisinin, sulfadoxine, pyrimethamine, chloroquine, lumefantrine, dan dibutyl-lumefantrine), secara retrospektif pada hari sebelum cabaran (C-1) dan selepas cabaran (pada C tambah 8) [15] . Kami mengecualikan mereka yang mempunyai tahap ubat melebihi kepekatan perencatan minimum (MIC) untuk lumefantrine tetapi mengekalkan mereka yang mempunyai tahap di bawah MIC untuk sulfadoksin (tanpa ketiadaan pirimetamin) dan dengan tahap surih klorokuin seperti yang diterangkan sebelum ini [15].

Tahap antibodi anti-skizon

Sampel plasma telah diuji oleh ELISA untuk kehadiran IgG manusia terhadap ekstrak schizont seperti yang diterangkan sebelum ini [22, 23]. Parasit terikan P. falciparum 3D7 telah dikultur ke peringkat schizont untuk menyediakan ekstrak schizont. Untuk menjalankan ELISA, ekstrak digunakan untuk menyalut plat penyerapan tinggi pada kepekatan yang ditetapkan yang ditunjukkan mempunyai ketepuan tindak balas menggunakan plasma daripada individu hiperimun. Ujian diulang jika nilai ketumpatan optik (OD) pendua untuk sampel plasma individu berbeza dengan lebih daripada faktor 1.5. Kumpulan sampel serum dari kawasan di Afrika di mana malaria sangat endemik telah dititrasi pada setiap plat dan bertindak sebagai kawalan positif dan memberikan nilai untuk lengkung standard untuk menukar bacaan ketumpatan optik (OD) kepada kepekatan (Unit Antibodi, AU) .

Lokasi kediaman

Sukarelawan telah diambil dari kawasan endemik malaria yang berbeza di Kenya: Ahero di Kenya Barat (rantau penghantaran sederhana hingga tinggi); Kilif Utara di Pantai Kenya (rendah hingga tiada penularan malaria); dan Kilif Selatan (wilayah penghantaran sederhana) [1, 24]. Dalam analisis ini sukarelawan dari Ahero dan Kilif South telah digabungkan sebagai penduduk pada intensiti "transmisi tinggi" dan Kilif North diambil sebagai penduduk pada intensiti "transmisi rendah".

Pengesanan parasit oleh qPCR

Untuk pengesanan parasit, sampel darah vena dikumpul dua kali setiap hari dari hari 8 hingga 15 CHMI dan kemudian sekali setiap hari dari hari 16 hingga 22 CHMI untuk analisis qPCR dengan pengesanan gen 18 S ribosom RNA P. falciparum [15] dalam tiga kali ganda dalam ujian TaqMan menggunakan primer dan probe yang diterangkan sebelum ini [25]. Kawalan bukan templat digunakan sebagai kawalan negatif (dalam telaga tiga kali ganda) dengan kuantifikasi parasit terhadap piawaian parasit kultur yang diketahui yang terdiri daripada 6 pencairan siri DNA yang diekstrak juga dijalankan dalam tiga kali ganda. Piawaian parasit kultur dihasilkan dalam 3 kelompok berbeza. Sampel terpilih telah dijalankan semula dari setiap kohort CHMI terhadap set piawaian terakhir, termasuk sampel kawalan kualiti terkuantiti WHO luaran [26].

Analisis statistik

Keputusan PCR dibentangkan sebagai min geometri bagi tiga ujian ulangan pada setiap titik masa. Masa untuk rawatan ialah bilangan hari antara cabaran dan keputusan rawatan yang diambil sama ada kerana: (a) sukarelawan mencapai ambang pra-diberikan 500 parasit falciparum/ ml oleh qPCR; (b) mereka telah mengalami gejala demam dan doktor telah merawatnya pada ketumpatan parasit yang lebih rendah, atau (c) mereka mencapai penghujung kajian tanpa mencapai ambang ketumpatan parasit atau mengalami gejala. Parameter lain untuk menerangkan hasil diperoleh daripada keputusan qPCR seperti berikut: (i) masa kepada ambang ketumpatan parasit tertentu, di mana sukarelawan yang tidak mencapai ambang tersebut digambarkan sebagai data yang hilang; (ii) "perkadaran hari berkembang" di mana sebarang peningkatan berturut-turut dalam ketumpatan parasit dianggap sebagai "pertambahan hari" (ini dikira daripada data mentah, kemudian juga daripada data terlicin yang mengambil purata bergerak selama 2 hari); (iii) min ketumpatan parasit sebagai min geometri, tidak termasuk titik masa selepas rawatan; (iv) bilangan maksimum hari pertumbuhan berterusan berturut-turut; (v) kecerunan pertumbuhan daripada kaki-linear terbaik bagi tempoh yang ditakrifkan dalam (iv); (vi) bilangan median hari sejak cabaran untuk hari-hari pertumbuhan parasit seperti yang ditakrifkan dalam (ii); (vii) kebalikan (ii), (iv), dan (v); (viii) untuk hari penurunan ketumpatan parasit daripada pertumbuhan; (ix) "inokulum" ditakrifkan sebagai ketumpatan parasit puncak yang diperhatikan antara hari 8.5 dan 10 selepas cabaran dan; (x) "kebolehubahan" yang dikira sebagai jumlah variasi harian ketumpatan parasit. Ujian Kruskal-Wallis dengan pelbagai perbandingan digunakan untuk membandingkan antibodi anti-schizont mengikut lokasi dan hasil qPCR dan korelasi pangkat Spearman digunakan untuk meneroka korelasi antara antibodi anti-schizont, lokasi dan parameter qPCR.

Model kemandirian dibangunkan menggunakan regresi Cox dalam tiga peringkat; (a) analisis boleh ubah semua peramal bebas yang berpotensi; dan (b) analisis pelbagai pembolehubah termasuk peramal penting daripada (a); analisis berbilang pembolehubah kedua hanya mengekalkan peramal penting daripada (b). Kebolehubahan dalam hasil yang dijelaskan oleh antibodi anti-schizont dikira menggunakan pseudo r 2. Untuk membandingkan kohort CHMI dengan kajian lapangan pemerhatian terdahulu kanak-kanak [9, 11, 23], tahap antibodi dibahagikan kepada dua kumpulan (di atas dan di bawah median), dan analisis kohort kanak-kanak dihadkan kepada kumpulan yang dijangkiti tanpa gejala di mana kesan perlindungan antibodi anti-schizont adalah paling jelas [8, 11, 23].

Keputusan

Tindak balas antibodi anti-schizont untuk sukarelawan yang mendaftar dalam kajian ini

Data daripada 142 sukarelawan telah dimasukkan ke dalam analisis seperti yang diterangkan sebelum ini [15]. Umur median sukarelawan adalah 28 tahun (julat 18-45) dan 30 peratus adalah wanita. Tindak balas antibodi terhadap ekstrak schizont diukur untuk semua sukarelawan semasa pemeriksaan (Fail tambahan 1: Rajah S1). Sukarelawan dari Kilif Utara mempunyai antibodi anti-schizont yang jauh lebih rendah (median 896 unit Antibodi (AU), 95 peratus CI 566 hingga 1473) berbanding dengan sukarelawan dari Kilif Selatan (median 9238 AU, 95 peratus CI 6399 hingga 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 mengkategorikan hasil mengenai lokasi dan tindak balas antibodi

Kami sebelum ini telah memerhatikan empat hasil yang berbeza berdasarkan pertumbuhan parasit seperti yang diukur oleh qPCR berikutan CHMI [15] sebagai pertumbuhan parasit oleh qPCR memenuhi kriteria ambang untuk diagnosis malaria (Lebih daripada atau sama dengan 500 parasit/ml) sama ada: (a) dengan demam (iaitu "demam yang dirawat"); (b) tanpa demam tetapi mencapai kepadatan parasit yang memerlukan rawatan (iaitu "tidak dirawat tidak demam"); (c) dengan parasit yang dikesan oleh qPCR tetapi tidak pada ketumpatan parasit memenuhi kriteria ambang untuk rawatan (iaitu "PCR positif tidak dirawat"); atau (d) parasit tidak dikenal pasti oleh qPCR sepanjang pemantauan (iaitu "PCR negatif") (Fail tambahan 2: Rajah S2). Sukarelawan yang "diubati demam" mempunyai antibodi anti-skizon yang paling rendah dan paling tidak berkemungkinan adalah penduduk di kawasan penularan tinggi (Jadual 1, Fail tambahan 3: Rajah S3). Kumpulan "tidak demam yang dirawat" mempunyai tahap pertengahan antibodi anti-skizon dan kemungkinan pertengahan untuk menjadi penduduk di kawasan penularan tinggi. Kumpulan "positif PCR yang tidak dirawat" dan kemudian kumpulan "PCR negatif" mempunyai tahap antibodi anti-schizont yang tinggi dan kedua-duanya berkemungkinan besar menjadi penduduk di kawasan penularan tinggi. Mereka yang positif qPCR tidak dirawat boleh diperiksa selanjutnya dalam subkumpulan dengan membahagikan mereka kepada mereka yang positif sama ada awal, lewat atau sepanjang pemantauan qPCR. Kami tidak mengenal pasti sebarang perbezaan ketara dalam antibodi anti-schizont atau lokasi kediaman untuk subkumpulan tambahan ini (Fail tambahan 5: Jadual S1).

Perkaitan parameter qPCR dengan lokasi dan tindak balas antibodi

Kami memeriksa pelbagai parameter yang menerangkan keputusan qPCR setiap sukarelawan individu (Jadual 2). Korelasi bukan parametrik terkuat bagi lokasi kediaman (iaitu kediaman pada intensiti penghantaran tinggi vs rendah) atau antibodi anti-schizont adalah masa untuk mencapai ambang 250 parasit/ml; masa untuk rawatan; dan pengkategorian rawatan berbanding tiada rawatan (Jadual 2). Parameter lain yang merupakan korelasi kuat lokasi kediaman atau antibodi anti-schizont sangat berkorelasi silang antara satu sama lain (Fail tambahan 4: Rajah S4) dan kami tidak mengenal pasti peramal bebas kedua menggunakan analisis parametrik selepas melaraskan masa untuk rawatan (Fail tambahan 5: Jadual S2). Parameter masa untuk rawatan digunakan untuk analisis lanjut ke atas penggunaan masa kepada ambang 250 parasit/ml kerana beberapa sukarelawan telah dirawat pada ketumpatan parasit yang lebih rendah yang membawa kepada kehilangan data untuk masa kepada 250 parasit/ml.

Analisis kelangsungan hidup

Kami membangunkan model regresi Cox berbilang pembolehubah masa ke rawatan, membiayai kedua-dua antibodi anti-schizont dan lokasi kediaman untuk menjadi peramal bebas yang kuat terhadap hasil (Jadual 3). Kehadiran parasit pada pemeriksaan dan kepekatan ubat lumefantrine plasma adalah peramal yang lemah hasil dalam analisis univariable (Jadual 3), tetapi bukan dalam analisis multivariable (Multivariable 1, Jadual 3). Parasit pada penyaringan dan kepekatan ubat lumefantrine kedua-duanya dikelirukan oleh lokasi kediaman (r=0.20, p=0.016 dan r=0.30, p=0.0003 untuk persatuan dengan lokasi kediaman, masing-masing). Tahun pendaftaran dalam percubaan (tahun kohort), kepekatan ubat anti-malaria, umur, dan jantina bukanlah peramal penting hasil. Dalam model akhir (Multivariable 2), dua peramal bebas adalah kediaman (iaitu pada penghantaran tinggi vs rendah) dan kepekatan antibodi anti-schizont, menjelaskan 35 peratus daripada kebolehubahan dalam hasil pada regresi logistik (Jadual 3, dan Rajah. 1).

Kami membandingkan kekuatan ramalan antibodi anti-schizont dalam model CHMI dengan kajian kohort sebelumnya berdasarkan pendedahan semula jadi di lapangan [9, 11, 23], untuk menentukan sama ada model CHMI akan memajukan bidang dalam memeriksa korelasi jangkitan. Untuk membuat perbandingan merentas model, kami menggunakan tahap antibodi anti-schizont dikotomi di atas dan di bawah median untuk setiap kajian untuk mempunyai perbandingan dwi-peringkat dalam setiap tetapan yang tidak bergantung pada julat tahap antibodi yang berbeza. Kami membandingkan pseudo R2 dalam regresi logistik untuk menentukan kebolehubahan dalam hasil yang dijelaskan oleh tahap antibodi dalam setiap tetapan. Dalam CHMI, nisbah kemungkinan (OR) yang memerlukan rawatan berdasarkan tahap antibodi anti-schizont di atas median ialah OR=0.12 (95 peratus CI 0.06 hingga {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) dan menerangkan 17 peratus kebolehubahan. Dalam kohort yang dilaporkan sebelum ini iaitu 121 kanak-kanak berumur antara 1 dan 8 tahun didapati positif parasit pada peringkat awal dengan kriteria inklusi untuk analisis adalah kediaman di kawasan kajian, mempunyai antibodi anti-schizont melebihi paras median dikaitkan dengan OR{ {23}}.64 (95 peratus CI 0.29 hingga 1.4, p=0.26) untuk malaria demam, menerangkan 0.8 peratus kebolehubahan dalam hasil. Plot kelangsungan hidup daripada kajian CHMI menunjukkan perbezaan yang jelas dalam masa untuk rawatan oleh tindak balas antibodi anti-schizont (Rajah 2, panel kiri), berbeza dengan perbezaan yang kurang jelas dilihat dalam kajian lapangan berdasarkan pendedahan semula jadi (Rajah 2, kanan). panel).

Perbincangan

Kami menggunakan qPCR bersiri untuk menentukan hasil yang paling kuat dikaitkan dengan antibodi anti-schizont dan lokasi kediaman (rendah vs. penghantaran tinggi), untuk menentukan hasil untuk CHMI pada orang dewasa terdedah yang paling kuat dikaitkan dengan pengganti imuniti. Kami menggunakan tahap antibodi anti-schizont dan lokasi kediaman pada pendedahan terdahulu yang berbeza-beza kepada malaria sebagai pengganti imuniti kepada malaria. Kami memeriksa beberapa parameter berpotensi berdasarkan pemantauan qPCR yang dilakukan untuk CHMI untuk kaitannya dengan antibodi dan lokasi anti-schizont. Masa untuk rawatan dan masa untuk 250 parasit/µl sangat dikaitkan dengan antibodi anti-schizont dan dengan lokasi. Kami lebih suka masa untuk rawatan daripada masa untuk 250 parasit/µl, kerana yang pertama termasuk set lengkap data sukarelawan dan mengelakkan potensi berat sebelah kehilangan data daripada sukarelawan yang dirawat sebelum mencapai 250 parasit/µl.

Selepas melaraskan masa untuk rawatan, tiada peramal bebas lain bagi antibodi anti-schizont atau lokasi kediaman. Oleh itu, kami membangunkan analisis survival berdasarkan masa untuk rawatan. Gabungan lokasi kediaman dan antibodi anti-schizont sebagai pembolehubah berterusan menjelaskan 35 peratus daripada kebolehubahan dalam masa rawatan di CHMI. Memandangkan antibodi kediaman dan anti-schizont terdahulu hanya menawarkan maklumat terhad mengenai tahap sebenar imuniti perumah, ini menunjukkan bahawa sebahagian besar kebolehubahan hasil dalam CHMI adalah disebabkan oleh imuniti perumah.

Kami mengkaji sama ada analisis CHMI untuk imuniti yang diperoleh secara semula jadi adalah kemajuan yang ketara berbanding kajian terdahulu yang dijalankan di lapangan berdasarkan pendedahan semula jadi kepada malaria. Orang dewasa mempunyai tahap imuniti yang lebih tinggi daripada kanak-kanak, dan titik akhir yang berbeza digunakan untuk orang dewasa yang mengambil bahagian dalam CHMI berbanding dengan kanak-kanak dalam kajian pemerhatian lapangan, tetapi reka bentuk kajian ini kedua-duanya berkongsi matlamat untuk mentakrifkan potensi korelasi imuniti. Untuk membuat perbandingan, kami menggunakan regresi logistik dengan malaria demam sebagai hasil dalam kajian lapangan, dan dengan kriteria rawatan sebagai hasil dalam CHMI. Kami menggunakan antibodi anti-schizont sebagai pembolehubah peramal. Tahap antibodi anti-schizont adalah lebih tinggi dalam kalangan orang dewasa berbanding kanak-kanak, jadi kami membahagikan antibodi kepada kategori tinggi atau rendah berdasarkan tahap antibodi median dalam setiap kajian. Dalam kajian pemerhatian berasaskan lapangan yang dianalisis di sini dalam kohort kanak-kanak, tindak balas antibodi anti-schizont menjelaskan kurang daripada 1 peratus daripada kebolehubahan yang diperhatikan, tetapi antibodi anti-schizont menjelaskan 17 peratus daripada kebolehubahan dalam hasil CHMI. Ini tidak menghairankan memandangkan kebolehubahan dalam pendedahan kepada malaria yang dilihat di lapangan [8, 9], sedangkan dalam pendedahan CHMI dikawal dan tidak berbeza antara peserta.

Analisis ini, di sini, menunjukkan bagaimana penyesuaian dan perakaunan untuk heterogeniti pendedahan dan jangkitan, dan memandangkan antibodi anti-schizont dalam kajian berasaskan lapangan menyumbang sebahagian kecil daripada kebolehubahan, CHMI dalam populasi pra-terdedah dewasa mempunyai lebih besar. kuasa diskriminasi untuk mengkaji imuniti tentang pendedahan masa lalu. Tambahan pula, dalam kajian CHMI bukan imun, sebahagian besar sukarelawan menghidap penyakit dan memerlukan rawatan pada ambang parasitemia yang agak rendah (antara 5 dan 50 parasit/ml) manakala dalam kajian kami, individu selalunya asimtomatik dan bebas parasit dan ini boleh sebahagian besarnya adalah akibat daripada perbezaan dalam tindak balas dalam bukan imun dengan separa imun [27, 28]. Kecuali faktor semula jadi seperti sifat sel sabit [17], rintangan pada individu yang terdedah kepada malaria sebelum ini mungkin disebabkan oleh imuniti adaptif yang diperolehi yang disahkan oleh tindak balas antibodi anti-schizont.

Oleh itu, penemuan yang dibentangkan di sini, memberikan peluang unik untuk memajukan bidang penemuan antigen vaksin menggunakan platform CHMI dengan pencirian dan pemahaman yang lebih baik tentang perkembangan imuniti terhadap jangkitan dalam konteks pendedahan malaria yang lalu. Analisis komprehensif tandatangan atau korelasi imuniti seperti yang telah diperincikan baru-baru ini menggunakan pendekatan serologi sistem (kedua-dua pendekatan berasaskan antibodi kualitatif dan kuantitatif) [29] akan memajukan bidang ini dengan ketara.

Analisis ini, tidak bergantung pada satu atau dua parameter ukuran hasil (PCR), terutamanya dalam konteks menjalankan kajian ini dalam populasi dengan pelbagai pendedahan lepas kepada malaria adalah wajar. Secara tradisinya, kajian bergantung kepada kinetik/kadar pertumbuhan parasit sebagai ukuran penting hasil dalam kajian CHMI—termasuk sebagai penilaian keberkesanan vaksin atau ubat [30]. Kajian CHMI yang mendaftarkan sukarelawan dengan pelbagai pendedahan parasit, sehingga kini di Afrika, telah mengambil pendekatan pengukuran titik akhir sebahagian besarnya berdasarkan mikroskop darah tebal pada ambang tertentu untuk diagnosis [17, 22, 31] untuk menjelaskan kadar pertumbuhan parasit. Achan et al. [16] walaupun menggunakan PCR sebagai kriteria untuk titik akhir, tidak mempunyai keluasan pendedahan masa lalu yang sama seperti yang dibentangkan di sini. Oleh itu, adalah penting bagi kajian terutamanya menggunakan PCR untuk menjalankan analisis terperinci tentang parameter yang paling boleh dipercayai yang akan menyumbang kepada kepelbagaian dalam pertumbuhan parasit.

Kesimpulan

Oleh itu, kami menyimpulkan bahawa kajian CHMI di kawasan endemik malaria, menggunakan inokulum piawai, adalah platform yang berkesan dan alat yang berkuasa untuk mengkaji imuniti perumah. Kebolehubahan dalam hasil lebih rapat dikaitkan dengan imuniti perumah berbanding kajian berasaskan lapangan berdasarkan pendedahan semula jadi. Antibodi anti-schizont secara amnya tidak dianggap berkaitan secara mekanikal dengan imuniti sebaliknya penanda pendedahan masa lalu. Antibodi anti-schizont oleh itu berkemungkinan berkorelasi silang dengan pelbagai mekanisme potensi imuniti yang lain [22, 23, 32, 33]. Oleh itu dalam kajian lanjut mengenai imuniti perumah, kami menjangkakan tindak balas khusus antigen dan antibodi berfungsi untuk menerangkan kebolehubahan yang tinggal dalam hasil. Ada kemungkinan bahawa beberapa penanda mekanistik akan dikaitkan secara bebas dengan hasil dan, apabila pelarasan, perkaitan dengan penanda pendedahan lain akan dilemahkan, atau hasil itu akan dijelaskan oleh julat parameter secara bebas. Dalam kedua-dua kes, keadaan yang dikawal secara eksperimen dijangka meninggalkan variasi yang kurang dapat dijelaskan daripada yang berlaku di lapangan disebabkan oleh pendedahan berubah-ubah kepada gigitan nyamuk. Dalam analisis susulan, parameter imunologi, termasuk tetapi tidak terhad kepada contohnya ujian fungsian untuk imuniti peringkat darah [34, 35] dan analisis microarray protein untuk mengenal pasti antigen peringkat darah [36], perlu dilakukan mengenai PCR. parameter yang diterangkan di sini. Ini akan membantu dalam mengenal pasti lebih lanjut tandatangan atau korelasi imuniti. Kajian imuno-epidemiologi sebelumnya menggunakan kohort pemerhatian telah mengenal pasti beberapa penanda imunologi yang lebih kuat dikaitkan dengan imuniti daripada antibodi anti-schizont [11], dan penemuan ini kini boleh diuji menggunakan pendekatan CHMI di kawasan endemik malaria.

Singkatan

AU: Unit antibodi; CHMI: Jangkitan malaria manusia terkawal; CHMI-SIKA: Jangkitan malaria manusia terkawal pada orang dewasa Kenya yang separuh imun; DVI: Inokulasi vena langsung; ELISA: Ujian imunosorben berkaitan enzim; qPCR: Tindak balas rantai polimerase kuantitatif; Cabaran PfSPZ: Sporozoit P. falciparum aseptik, disucikan, terpelihara.

Sumbangan penulis

MCK mereka bentuk kajian dan menulis draf pertama manuskrip. MCK dan EO menganalisis data. DK melakukan ujian molekul untuk pengesanan dan kuantifikasi parasit. MCK, RK, dan JT melakukan ujian untuk pengesanan antibodi anti-schizont. PN dan MH menyumbang kepada pengumpulan data. BKLS menyumbang kepada penyediaan dan pembuatan sporozoit. MCK menyusun kajian dan mengetuai pasukan kajian. Semua pengarang menyumbang untuk mentafsir analisis dan menyemak semula draf manuskrip. Semua pengarang membaca dan meluluskan manuskrip akhir.

Pembiayaan

Kerja ini disokong oleh geran Wellcome Trust (Nombor Geran 107499). Pembiaya tidak memainkan apa-apa peranan dalam reka bentuk kajian, pengumpulan data, analisis, dan tafsiran, atau dalam penulisan manuskrip harus.

Ketersediaan data dan bahan

Data akan disediakan termasuk kamus data selepas nyah pengenalan sukarelawan. Data tersebut akan tersedia kepada penyelidik yang menyerahkan permintaan kepada dgc@kemri-wellcome.org untuk mendapatkan akses kepada data berikutan perjanjian capaian data yang ditandatangani. Protokol kajian, borang persetujuan termaklum, dan semua dokumen lain yang berkaitan telah diterbitkan sebelum ini.

Pengisytiharan

Kelulusan etika dan persetujuan untuk mengambil bahagian

Kajian itu dijalankan di Program Penyelidikan Amanah Wellcome KEMRI di Kilif, Kenya dan mendapat kelulusan etika daripada Unit Kajian Saintifik dan Etika KEMRI (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) dan Jawatankuasa Etika Penyelidikan Tropika Universiti Oxford (OxTREC 2-16). Kajian itu didaftarkan di ClinicalTrials.gov (NCT02739763), dijalankan berdasarkan amalan klinikal yang baik (GCP), dan di bawah prinsip Deklarasi Helsinki. Persetujuan untuk mengambil bahagian dalam kajian oleh semua sukarelawan kajian telah disediakan dengan kebenaran bertulis.

Persetujuan untuk penerbitan

Tidak berkaitan.

Kepentingan yang bersaing

BKLS ialah pekerja sepenuh masa bergaji di Sanaria Inc., pengeluar Sanaria PfSPZ Challenge. Oleh itu, semua pengarang yang dikaitkan dengan Sanaria Inc. mempunyai potensi konflik kepentingan. Semua pengarang lain mengisytiharkan tiada kepentingan bersaing.

Butiran Pengarang

1 Pusat Penyelidikan Perubatan Geografi (Pantai), Institut Penyelidikan Perubatan Kenya-Program Penyelidikan Amanah Selamat Datang, Peti Surat 230, Kilif 80108, Kenya. 2 Pusat Perubatan Tropika dan Kesihatan Global, Jabatan Perubatan Nuffield, Universiti Oxford, Oxford OX3 7LG, UK. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, Amerika Syarikat.

Rujukan

1. Kamau A, Mogeni P, Okiro EA, Snow RW, Bejon P. Kajian sistematik tentang perubahan beban penyakit malaria di sub-Sahara Afrika sejak tahun 2000: membandingkan ramalan model dan pemerhatian empirikal. BMC Med. 2020;18:1–11.

2. Agnandji ST, Lell B, Soulanoudjingar SS, Fernandes JF, Abossolo BP, Conzelmann C, et al. Keputusan pertama percubaan fasa 3 vaksin malaria RTS, S/AS01 pada kanak-kanak Afrika. N Engl J Med. 2011;365:1863–75.

3. Datoo MS, Natama MH, Somé A, Traoré O, Rouamba T, Bellamy D, et al. Keberkesanan vaksin malaria calon dos rendah, R21 dalam adjuvant MatrixM, dengan pentadbiran bermusim kepada kanak-kanak di Burkina Faso: percubaan terkawal rawak. Lancet. 2021;397:1809–18. https://doi.org/10.1016/S0140- 6736(21)00943-0.

4. Dufy PE, Patrick Gorres J. Vaksin malaria sejak 2000: kemajuan, keutamaan, produk. vaksin npj. 2020;5:1–9.

5. Ogutu BR, Apollo OJ, McKinney D, Okoth W, Siangla J, Dubovsky F, et al. Vaksin malaria peringkat darah yang menimbulkan kepekatan antibodi khusus antigen yang tinggi tidak memberikan perlindungan kepada kanak-kanak kecil di Kenya Barat. PLoS SATU. 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. Percubaan lapangan untuk menilai vaksin malaria peringkat darah. N Engl J Med. 2011;365:1004–13. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1008115.

7. Fowkes FJI, Richards JS, Simpson JA, Beeson JG. Hubungan antara antibodi anti-merozoit dan kejadian malaria Plasmodium falciparum: kajian sistematik dan meta-analisis. 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. Mengenal pasti kanak-kanak dengan lebihan episod malaria selepas menyesuaikan untuk variasi dalam pendedahan: pengenalpastian daripada kajian membujur menggunakan model kiraan statistik. BMC Med. 2015;13:1–8.

9. Bejon P, Warimwe G, Mackintosh CL, Mackinnon MJ, Kinyanjui SM, Musyoki JN, et al. Analisis imuniti terhadap malaria demam pada kanak-kanak yang membezakan imuniti daripada kekurangan pendedahan. Jangkitan Immun. 2009;77:1917–23. https://doi.org/10.1128/IAI.01358-08.

10. Beeson JG, Osier FH, Engwerda CR. Pandangan terkini tentang tindak balas imun humoral dan selular terhadap malaria. Trend 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: antigen baharu untuk vaksin malaria peringkat darah berbilang komponen. 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. Menganggar trend jangka sederhana dan panjang dalam penghantaran malaria dengan menggunakan penanda serologi pendedahan malaria. 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. Analisis kepelbagaian Plasmodium falciparum dalam jangkitan semula jadi dengan penjujukan mendalam. alam semula jadi. 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. Jangkitan malaria, penyakit dan kematian di kalangan kanak-kanak dan orang dewasa di pantai 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. Pemantauan keselamatan dan PCR dalam 161 orang dewasa Kenya separuh kebal berikutan jangkitan malaria manusia terkawal. 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. Penanda serologi bagi pendedahan malaria sebelumnya dan antibodi berfungsi yang menghalang pertumbuhan parasit dikaitkan dengan kinetik parasit berikutan jangkitan manusia yang dikawal Plasmodium falciparum. 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. Kesan sifat sel sabit dan imuniti yang diperoleh secara semula jadi pada malaria yang tidak rumit selepas jangkitan malaria manusia dikawal pada orang dewasa di Gabon. Am J Trop Med Hyg. 2017. https://doi.org/10.4269/ajtmh. 17-0343.

18. SKMM Kapulu, Njuguna P, Hamaluba MMM, Abdi AIAI, Abebe Y, Audi A, et al. Jangkitan malaria manusia terkawal dalam orang dewasa Kenya separa imun (Chmi-sika): protokol kajian untuk menyiasat dalam vivo plasmodium falciparum pertumbuhan parasit malaria dalam konteks imuniti sedia ada [versi 2; semakan rakan sebaya: 2 diluluskan]. Ucapan Terbuka Selamat Datang. 2019;3:155.

19. Gómez-Pérez GP, Legarda A, Muñoz J, Sim BKL, Ballester MR, Dobaño C, et al. Jangkitan malaria manusia terkawal oleh inokulasi intramuskular dan vena langsung bagi sporozoit Plasmodium falciparum yang dipelihara dalam sukarelawan malaria-naif: kesan jumlah suntikan dan dos ke atas kadar infektiviti. 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. Inokulasi vena langsung sporozoit Plasmodium falciparum untuk jangkitan malaria manusia terkawal: percubaan mencari dos di dua pusat. Malar J. 2015;14:117. https://doi.org/10.1186/s12936-015-0628-0.

For more information:1950477648nn@gmail.com