Hasil Infeksi Malaria Manusia Terkendali (CHMI) pada Orang Dewasa Kenya Terkait Dengan Riwayat Paparan Malaria Sebelumnya dan Respon Antibodi anti-skizon

Abstrak

Latar belakang:

Individu yang tinggal di daerah endemik memperoleh kekebalan terhadap malaria setelah paparan parasit berulang. Kami berusaha untuk menilai model infeksi malaria manusia yang dikendalikan (CHMI) sebagai sarana untuk mempelajari kekebalan yang diperoleh secara alami pada orang dewasa Kenya dengan paparan malaria yang bervariasi.

Hubungan antara infeksi malaria manusia dan kekebalan sangat kompleks. Malaria adalah penyakit menular yang disebabkan oleh parasit Plasmodium, yang masuk ke dalam tubuh dan menginfeksi sel darah merah. Setelah infeksi, sistem imun tubuh akan memulai serangkaian respon imun untuk melawan parasit malaria. Namun, respon imun dapat menyebabkan kerusakan pada inang sambil mengendalikan parasit. Sebaliknya, defisiensi imun dapat menyebabkan infeksi malaria yang parah dan jangka panjang, bahkan dapat menyebabkan kematian.

Di satu sisi, respon imun tubuh manusia berkaitan erat dengan siklus hidup parasit malaria. Pada tahap awal infeksi Plasmodium, Plasmodium berakar dan berkembang biak dengan cepat, dan sejumlah besar patogen terkonsentrasi di sel darah merah dan dilepaskan. Pada saat ini, sel kekebalan tubuh merespon dengan cepat, melepaskan sitokin untuk membunuh parasit malaria dan memerangi tahap awal infeksi. Selama perkembangan infeksi Plasmodium, profil jalur sel imun menjadi lebih kompleks, menciptakan keseimbangan antara Plasmodium dan inang manusia. Namun, jika sistem kekebalan bereaksi berlebihan, dapat menyebabkan demam tinggi, menggigil, kelelahan, dan gejala lain pada pasien.

Di sisi lain, fungsi kekebalan tubuh manusia dipengaruhi oleh banyak faktor. Misalnya, genetika, nutrisi, usia, jenis kelamin, riwayat infeksi, dan faktor lainnya semuanya dapat memengaruhi respons kekebalan seseorang. Beberapa gejala imunodefisiensi melemahkan fungsi kekebalan tubuh, sehingga membuat individu tersebut berisiko lebih tinggi terkena malaria atau penyakit menular lainnya. Kekurangan kekebalan ini bisa bawaan, seperti mutasi pada gen tertentu, atau didapat, seperti infeksi virus seperti AIDS.

Dengan demikian, hubungan antara infeksi malaria dan imunitas pada manusia sangat kompleks dan memerlukan pertimbangan banyak faktor. Dalam mencegah dan mengobati malaria, peneliti perlu mengidentifikasi dan memahami interaksi antara respon imun dan infeksi Plasmodium. Dapat dilihat bahwa kita perlu meningkatkan kekebalan kita. Cistanche dapat meningkatkan kekebalan tubuh. Abu daging mengandung berbagai komponen aktif biologis, seperti polisakarida, dua jamur, Huang Li, dll. Komponen ini dapat merangsang berbagai sistem kekebalan pada sel mirip sel daging, meningkatkan aktivitas kekebalannya.

Klik manfaat kesehatan dari cistanche

Metode:

Kami menganalisis data dari 142 orang dewasa Kenya dari tiga lokasi yang mewakili daerah endemisitas malaria yang berbeda (Ahero, Kilif North dan Kilif South) yang terdaftar dalam studi CHMI dengan sporozoit Plasmodium falciparum strain NF54 (Sanaria® PfSPZ Challenge). Untuk mengidentifikasi hasil in vivo yang paling mencerminkan kekebalan yang diperoleh secara alami, parameter berdasarkan pengukuran qPCR dibandingkan dengan tingkat antibodi anti-skizon dan tempat tinggal sebagai penanda proksi dari kekebalan yang diperoleh secara alami.

Hasil:

Waktu ke titik akhir berkorelasi lebih dekat dengan antibodi anti-skizon dan lokasi tempat tinggal daripada parameter parasit lain seperti tingkat pertumbuhan atau kepadatan rata-rata parasit. Dibandingkan dengan penelitian observasional berbasis lapangan pada anak-anak di mana 0,8 persen dari variabilitas hasil malaria diamati dijelaskan oleh antibodi anti-skizon, dalam model CHMI antibodi anti-skizon yang dikotomisasi menjelaskan 17 persen dari variabilitas.

Kesimpulan:

Model CHMI sangat efektif dalam mempelajari penanda kekebalan yang didapat secara alami terhadap malaria. Pendaftaran uji coba nomor Clinicaltrials.gov NCT02739763. Terdaftar 15 April 2016.

Kata kunci:

Paparan malaria, Infeksi malaria manusia yang terkendali, Plasmodium falciparum, Respons antibodi anti-skizon.

Latar belakang

Malaria Plasmodium falciparum tetap menjadi darurat kesehatan global yang mendesak. Mendorong kemajuan dalam kontrolnya telah dibuat di

beberapa wilayah di Afrika [1], tetapi eliminasi tampaknya tidak realistis di banyak wilayah. Kandidat vaksin timbal saat ini didasarkan pada protein sirkumsporozoit (CSP) dan melindungi dari manifestasi klinis penyakit P. falciparum pada anak-anak [2, 3]. Kemanjuran vaksin yang lebih tinggi terhadap manifestasi klinis mungkin dapat dicapai dengan menginduksi respon imun terhadap antigen dari tahap darah aseksual [4]. Jalur pengembangan klinis untuk satu kandidat vaksin mahal dan panjang. Tak satu pun dari calon vaksin tahap darah yang menjalani uji coba lapangan telah berkembang menjadi uji coba Tahap III [5, 6]. Kebutuhan untuk memahami dan menginterogasi kekebalan yang diperoleh secara alami terhadap malaria merupakan dasar pemilihan antigen dan desain vaksin. Pendekatan umum adalah dengan menggunakan studi imuno-epidemiologi di daerah endemik malaria, di mana respon imunologi dari survei cross-sectional anak terkait dengan risiko episode malaria berikutnya [7-11]. Keterbatasan dari pendekatan ini adalah ketergantungan pada paparan malaria alami yang tidak terkontrol tetapi heterogen [8, 9, 12] serta paparan parasit yang beragam secara genetik [13] di lapangan.

Studi Infeksi Malaria Manusia Terkendali (CHMI) memiliki potensi untuk mempercepat pemilihan antigen untuk pengembangan vaksin dengan mengendalikan paparan malaria, termasuk strain parasit, serta tingkat dosis menular. Untuk alasan etis, CHMI membutuhkan sukarelawan dewasa daripada anak-anak. Di daerah endemik kekebalan diperoleh seiring bertambahnya usia dan orang dewasa biasanya memiliki tingkat kekebalan yang tinggi terhadap konsekuensi infeksi [14]. Namun demikian, bahkan di antara tingkat kekebalan orang dewasa mungkin bervariasi. Kami baru-baru ini menjelaskan hasil klinis dan keamanan CHMI pada orang dewasa Kenya setelah infeksi dengan sporozoit Plasmodium falciparum (Tantangan PfSPZ) yang hidup, aseptik, dan dimurnikan dengan kriopreservasi (Tantangan PfSPZ) dengan dosis 3200 yang disuntikkan dengan jarum suntik [15].

Kami menunjukkan bahwa menggunakan CHMI pada populasi 142 orang dewasa pra-paparan ini, 26 (18,3 persen ) memiliki gejala demam dan diobati; 30 (21,1 persen ) mencapai Lebih dari atau sama dengan 500 parasit/µl dan diobati; 53 (37,3 persen) menderita parasitemia tanpa memenuhi ambang batas untuk pengobatan dan; sementara 33 (23,2 persen) tetap qPCR negatif (dalam subset sukarelawan, beberapa dari qPCR negatif antara hari ke 8 dan 10 pasca infeksi memiliki parasitemia rendah dibandingkan dengan dua metode qPCR lainnya) [15]. Temuan ini konsisten dengan penelitian CHMI lainnya pada sukarelawan dari daerah endemik [16, 17]. Namun, hasil CHMI yang paling kuat terkait dengan kekebalan yang didapat secara alami belum ditentukan. Selanjutnya, kategorisasi ke dalam hasil deskriptif multi-level tidak memaksimalkan kekuatan analitik untuk korelasi kekebalan, dan klasifikasi biner atau variabel kontinu akan optimal secara analitik.

Oleh karena itu kami dalam penelitian ini melakukan analisis dengan menggunakan respon antibodi anti skizon dan lokasi tempat tinggal sebagai pengganti imunitas. Kami memeriksa berbagai parameter dari pola pertumbuhan parasit selama CHMI. Ini untuk menentukan parameter mana yang paling erat terkait dengan dua pengganti kekebalan ini dan untuk mengidentifikasi apakah ada yang lebih diskriminatif dari kekebalan inang daripada studi imuno-epidemiologi standar yang dilakukan di lapangan.

Metode

Desain studi dan populasi

Protokol lengkap [18] dan deskripsi keamanan dan hasil [15] telah dipublikasikan. Secara singkat, data dari studi CHMI-SIKA, yang terbuka, tidak buta dan tidak acak dengan semua sukarelawan yang menerima injeksi intravena [inokulasi vena langsung (DVI)] dosis 3,2 × 103 PfSPZ Challenge PfNF54 strain (yaitu cryopreserved, infeksius sporozoit). Relawan dipantau untuk parasitemia darah dengan reaksi berantai polimerase kuantitatif (qPCR) untuk menentukan pertumbuhan parasit. Dosis PfSPZ 3,2×103 dipilih karena telah menginfeksi 100 persen sukarelawan naif malaria yang menjalani CHMI dalam penelitian di AS dan UE [19, 20]. PfNF54 berasal dari Afrika dan oleh karena itu diharapkan<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Konsentrasi obat anti-malaria

Kami secara retrospektif mengukur konsentrasi obat antimalaria (artemether, dihydroartemisinin, sulfadoxine, pyrimethamine, chloroquine, lumefantrine, dan dibutyl-lumefantrine), secara retrospektif sehari sebelum tantangan (C−1) dan setelah tantangan (pada C plus 8) [15] . Kami mengecualikan mereka dengan tingkat obat di atas konsentrasi penghambatan minimum (MIC) untuk lumefantrine tetapi mempertahankan mereka dengan tingkat di bawah MIC untuk sulfadoksin (dengan tidak adanya pirimetamin) dan dengan jejak tingkat klorokuin seperti yang dijelaskan sebelumnya [15].

Tingkat antibodi anti-skizon

Sampel plasma diuji dengan ELISA untuk keberadaan IgG manusia terhadap ekstrak skizon seperti yang dijelaskan sebelumnya [22, 23]. Parasit P. falciparum 3D7 strain dikultur hingga tahap skizon untuk dibuat ekstrak skizon. Untuk menjalankan ELISA, ekstrak digunakan untuk melapisi pelat dengan serapan tinggi pada konsentrasi yang ditetapkan yang terbukti memiliki saturasi respons menggunakan plasma dari individu hiperimun. Pengujian diulangi jika nilai densitas optik (OD) duplikat untuk sampel plasma individu bervariasi lebih dari faktor 1,5. Kumpulan sampel serum dari suatu daerah di Afrika di mana malaria sangat endemik dititrasi pada setiap lempeng dan bertindak sebagai kontrol positif dan memberikan nilai untuk kurva standar untuk mengubah pembacaan kepadatan optik (OD) menjadi konsentrasi (Unit Antibodi, AU) .

Lokasi tempat tinggal

Relawan direkrut dari berbagai daerah endemik malaria di Kenya: Ahero di Kenya Barat (daerah transmisi sedang hingga tinggi); Kilif Utara di Pantai Kenya (penularan malaria rendah hingga tidak ada); dan Kilif Selatan (wilayah transmisi sedang) [1, 24]. Dalam analisis ini relawan dari Ahero dan Kilif Selatan digabungkan sebagai penduduk dengan intensitas "penularan tinggi" dan Kilif Utara diambil sebagai penduduk dengan intensitas "penularan rendah".

Deteksi parasit oleh qPCR

Untuk deteksi parasit, sampel darah vena dikumpulkan dua kali setiap hari dari hari 8 sampai 15 CHMI dan kemudian sekali setiap hari dari hari 16 sampai 22 CHMI untuk analisis qPCR dengan mendeteksi gen 18 S RNA ribosomal P. falciparum [15] pada rangkap tiga dalam uji TaqMan menggunakan primer dan probe yang dijelaskan sebelumnya [25]. Kontrol non-templat digunakan sebagai kontrol negatif (dalam sumur rangkap tiga) dengan kuantifikasi parasit terhadap standar parasit yang dikenal yang terdiri dari 6 seri pengenceran DNA yang diekstraksi juga dijalankan dalam rangkap tiga. Standar parasit yang dibudidayakan diproduksi dalam 3 batch berbeda. Sampel yang dipilih dijalankan kembali dari setiap kohort CHMI terhadap serangkaian standar akhir, termasuk sampel kontrol kualitas terukur eksternal WHO [26].

Analisis statistik

Hasil PCR disajikan sebagai rata-rata geometris dari tiga tes ulangan pada setiap titik waktu. Waktu untuk pengobatan adalah jumlah hari antara tantangan dan keputusan pengobatan yang diambil karena: (a) sukarelawan mencapai ambang batas yang ditetapkan sebelumnya sebesar 500 parasit falciparum/ml oleh qPCR; (b) mereka mengalami gejala demam dan dokter telah merawat mereka dengan kepadatan parasit yang lebih rendah, atau (c) mereka mencapai akhir penelitian tanpa mencapai ambang kepadatan parasit atau memiliki gejala. Parameter lain untuk menggambarkan hasil berasal dari hasil qPCR sebagai berikut: (i) waktu untuk ambang batas kepadatan parasit tertentu, di mana sukarelawan yang tidak mencapai ambang tersebut digambarkan sebagai data yang hilang; (ii) "proporsi pertumbuhan hari" di mana setiap peningkatan berturut-turut dalam kepadatan parasit dianggap sebagai "pertumbuhan hari" (ini dihitung dari data mentah, kemudian juga dari data yang dihaluskan dengan mengambil rata-rata pergerakan selama 2 hari); (iii) rata-rata kepadatan parasit sebagai rata-rata geometrik, tidak termasuk titik waktu setelah pengobatan; (iv) jumlah hari maksimum pertumbuhan berturut-turut yang berkelanjutan; (v) gradien pertumbuhan dari kaki linier terbaik dari periode yang didefinisikan dalam (iv); (vi) jumlah rata-rata hari sejak tantangan untuk hari pertumbuhan parasit sebagaimana didefinisikan dalam (ii); (vii) kebalikan dari (ii), (iv), dan (v); (viii) untuk hari-hari penurunan kepadatan parasit daripada pertumbuhan; (ix) "inokulum" didefinisikan sebagai kepadatan parasit puncak yang diamati antara hari ke 8,5 dan 10 setelah tantangan dan; (x) "variabilitas" yang dihitung sebagai variasi hari-ke-hari yang dijumlahkan dalam kepadatan parasit. Tes Kruskal-Wallis dengan beberapa perbandingan digunakan untuk membandingkan antibodi anti-skizon berdasarkan lokasi dan hasil qPCR dan korelasi peringkat Spearman digunakan untuk mengeksplorasi korelasi antara antibodi anti-skizon, lokasi, dan parameter qPCR.

Model bertahan hidup dikembangkan menggunakan regresi Cox dalam tiga tahap; (a) analisis univariabel dari semua prediktor independen potensial; dan (b) analisis multivariabel termasuk prediktor signifikan dari (a); analisis multivariabel kedua hanya mempertahankan prediktor signifikan dari (b). Variabilitas hasil yang dijelaskan oleh antibodi anti-skizon dihitung menggunakan pseudo r 2. Untuk membandingkan kohort CHMI dengan studi lapangan observasi anak-anak sebelumnya [9, 11, 23], tingkat antibodi dibagi menjadi dua kelompok (di atas dan di bawah). median), dan analisis kohort anak dibatasi pada kelompok yang terinfeksi tanpa gejala di mana efek perlindungan dari antibodi anti-skizon paling jelas [8, 11, 23].

Hasil

Tanggapan antibodi anti-skizon untuk sukarelawan yang terdaftar dalam penelitian ini

Data dari 142 relawan dimasukkan dalam analisis seperti yang dijelaskan sebelumnya [15]. Usia rata-rata para relawan adalah 28 tahun (kisaran 18-45) dan 30 persen adalah perempuan. Tanggapan antibodi terhadap ekstrak skizon diukur untuk semua sukarelawan pada skrining (File tambahan 1: Gambar. S1). Relawan dari Kilif North memiliki antibodi anti-skizon yang jauh lebih rendah (median 896 unit Antibodi (AU), 95 persen CI 566 hingga 1473) dibandingkan dengan relawan dari Kilif Selatan (median 9238 AU, 95 persen 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 tentang lokasi dan respons antibodi

Kami sebelumnya telah mengamati empat hasil berbeda berdasarkan pertumbuhan parasit yang diukur dengan qPCR mengikuti CHMI [15] menjadi pertumbuhan parasit dengan qPCR memenuhi kriteria ambang batas untuk diagnosis malaria (Lebih dari atau sama dengan 500 parasit/ml) baik: (a) dengan demam (yaitu "demam yang diobati"); (b) tanpa demam tetapi mencapai kepadatan parasit yang memerlukan pengobatan (yaitu "diobati tanpa demam"); (c) dengan parasit yang terdeteksi oleh qPCR tetapi tidak pada kepadatan parasit yang memenuhi kriteria ambang untuk pengobatan (yaitu "PCR positif tidak diobati"); atau (d) parasit tidak teridentifikasi oleh qPCR selama pemantauan (yaitu "PCR negatif") (File tambahan 2: Gambar. S2). Relawan yang "diobati demam" memiliki antibodi anti-skizon paling rendah dan paling tidak mungkin menjadi penduduk daerah transmisi tinggi (Tabel 1, File tambahan 3: Gambar. S3). Kelompok "non-demam yang diobati" memiliki tingkat antibodi anti-skizon menengah dan kemungkinan menengah menjadi penduduk daerah transmisi tinggi. Kelompok "PCR positif yang tidak diobati" dan kemudian kelompok "PCR negatif" memiliki tingkat antibodi anti-skizon yang tinggi dan keduanya sangat mungkin menjadi penduduk di daerah transmisi tinggi. Mereka yang positif qPCR yang tidak diobati selanjutnya dapat diperiksa dalam subkelompok dengan membaginya menjadi mereka yang positif baik awal, akhir atau selama pemantauan qPCR. Kami tidak mengidentifikasi perbedaan yang signifikan dalam antibodi anti-skizon atau lokasi tempat tinggal untuk sub-kelompok tambahan ini (File tambahan 5: Tabel S1).

asosiasi parameter qPCR dengan lokasi dan respons antibodi

Kami memeriksa berbagai parameter yang menggambarkan hasil qPCR per sukarelawan individu (Tabel 2). Korelasi non-parametrik terkuat dari lokasi tempat tinggal (yaitu tempat tinggal pada intensitas transmisi tinggi vs. rendah) atau antibodi anti-skizon adalah waktu untuk mencapai ambang batas 250 parasit/ml; waktu untuk perawatan; dan kategorisasi pengobatan versus tanpa pengobatan (Tabel 2). Parameter lain yang berkorelasi kuat dari lokasi tempat tinggal atau antibodi anti-skizon sangat berkorelasi silang satu sama lain (File tambahan 4: Gambar. S4) dan kami tidak mengidentifikasi prediktor independen kedua menggunakan analisis parametrik setelah menyesuaikan waktu untuk pengobatan (File tambahan 5: Tabel S2). Parameter waktu untuk pengobatan digunakan untuk analisis lebih lanjut atas penggunaan waktu hingga ambang batas 250 parasit/ml karena beberapa sukarelawan dirawat dengan kepadatan parasit yang lebih rendah yang menyebabkan hilangnya data untuk waktu hingga 250 parasit/ml.

Analisis kelangsungan hidup

Kami mengembangkan model regresi Cox multivariabel waktu untuk pengobatan, mendanai antibodi anti-skizon dan lokasi tempat tinggal untuk menjadi prediktor hasil independen yang kuat (Tabel 3). Kehadiran parasit pada skrining dan konsentrasi obat lumefantrine plasma adalah prediktor hasil yang lemah dalam analisis univariabel (Tabel 3), tetapi tidak dalam analisis multivariabel (Multivariabel 1, Tabel 3). Parasit pada skrining dan konsentrasi obat lumefantrine keduanya dikacaukan oleh lokasi tempat tinggal (r=0.20, p=0.016 dan r=0.30, p=0.0003 untuk asosiasi dengan lokasi tempat tinggal, masing-masing). Tahun pendaftaran dalam uji coba (tahun kohort), konsentrasi obat anti-malaria, usia, dan jenis kelamin bukan prediktor hasil yang signifikan. Dalam model akhir (Multivariabel 2), dua prediktor independen adalah tempat tinggal (yaitu pada transmisi tinggi vs. rendah) dan konsentrasi antibodi anti-skizon, menjelaskan 35 persen variabilitas hasil regresi logistik (Tabel 3, dan Gambar. 1).

Kami membandingkan kekuatan prediksi antibodi anti-skizon dalam model CHMI dengan studi kohort sebelumnya berdasarkan paparan alami di lapangan [9, 11, 23], untuk menentukan apakah model CHMI akan memajukan lapangan dalam memeriksa korelasi infeksi. Untuk membuat perbandingan antar model, kami menggunakan tingkat antibodi anti-skizon yang dikotomisasi di atas dan di bawah median untuk setiap penelitian agar memiliki perbandingan dua tingkat di setiap pengaturan yang tidak bergantung pada kisaran tingkat antibodi yang berbeda. Kami membandingkan R2 semu dalam regresi logistik untuk menentukan variabilitas hasil yang dijelaskan oleh tingkat antibodi di setiap pengaturan. Dalam CHMI, odds ratio (OR) yang membutuhkan pengobatan berdasarkan tingkat antibodi anti-skizon di atas median adalah OR=0.12 (95 persen CI 0.06 to {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) dan menjelaskan 17 persen variabilitas. Dalam kohort yang dilaporkan sebelumnya dari 121 anak-anak antara usia 1 dan 8 tahun ditemukan positif parasit pada awal dengan kriteria inklusi untuk analisis tinggal di wilayah studi, memiliki antibodi anti-skizon di atas tingkat median dikaitkan dengan OR{ {23}}.64 (95 persen CI 0,29 hingga 1,4, p=0.26) untuk malaria demam, menjelaskan 0,8 persen variabilitas hasil. Plot kelangsungan hidup dari studi CHMI menunjukkan perbedaan yang jelas dalam waktu untuk pengobatan dengan tanggapan antibodi anti-skizon (Gbr. 2, panel kiri), berbeda dengan perbedaan yang kurang jelas terlihat dalam studi lapangan berdasarkan paparan alami (Gbr. 2, kanan panel).

Diskusi

Kami menggunakan serial qPCR untuk menentukan hasil yang paling terkait dengan antibodi anti-skizon dan lokasi tempat tinggal (penularan rendah vs tinggi), untuk menentukan hasil CHMI pada orang dewasa yang terpajan yang paling terkait dengan pengganti kekebalan. Kami menggunakan tingkat antibodi anti-skizon dan lokasi tempat tinggal pada berbagai paparan malaria sebelumnya sebagai pengganti kekebalan terhadap malaria. Kami memeriksa beberapa parameter potensial berdasarkan pemantauan qPCR yang dilakukan untuk CHMI untuk hubungannya dengan antibodi anti-skizon dan lokasi. Waktu pengobatan dan waktu hingga 250 parasit/µl sangat terkait dengan antibodi anti-skizon dan dengan lokasi. Kami lebih memilih waktu untuk pengobatan daripada waktu untuk 250 parasit/µl, karena yang pertama menyertakan set lengkap data sukarelawan dan menghindari potensi bias data yang hilang dari sukarelawan yang dirawat sebelum mencapai 250 parasit/µl.

Setelah menyesuaikan waktu untuk pengobatan, tidak ada prediktor independen lain dari antibodi anti-skizon atau lokasi tempat tinggal. Oleh karena itu, kami mengembangkan analisis ketahanan hidup berdasarkan waktu pengobatan. Kombinasi lokasi tempat tinggal dan antibodi anti-skizon sebagai variabel kontinyu menjelaskan 35 persen variabilitas waktu pengobatan pada CHMI. Sejak tempat tinggal sebelumnya dan antibodi anti-skizon hanya menawarkan informasi yang terbatas pada tingkat sebenarnya dari kekebalan inang, ini menyiratkan bahwa proporsi yang sangat signifikan dari variabilitas hasil di CHMI adalah karena kekebalan inang.

Kami memeriksa apakah analisis CHMI untuk kekebalan yang diperoleh secara alami merupakan kemajuan yang signifikan dibandingkan penelitian sebelumnya yang dilakukan di lapangan berdasarkan paparan alami terhadap malaria. Orang dewasa memiliki tingkat kekebalan yang lebih tinggi daripada anak-anak, dan titik akhir yang berbeda digunakan untuk orang dewasa yang berpartisipasi dalam CHMI dibandingkan dengan anak-anak dalam studi observasi lapangan, tetapi desain penelitian ini sama-sama bertujuan untuk menentukan korelasi potensial kekebalan. Untuk membuat perbandingan, kami menggunakan regresi logistik dengan demam malaria sebagai hasil studi lapangan, dan dengan kriteria pengobatan sebagai hasil di CHMI. Kami menggunakan antibodi anti-skizon sebagai variabel prediktor. Tingkat antibodi anti-skizon lebih tinggi di antara orang dewasa daripada anak-anak, jadi kami membagi antibodi ke dalam kategori tinggi atau rendah berdasarkan tingkat antibodi rata-rata di setiap penelitian. Dalam studi observasi berbasis lapangan yang dianalisis di sini dalam kohort anak-anak, tanggapan antibodi anti-skizon menjelaskan kurang dari 1 persen dari variabilitas yang diamati, tetapi antibodi anti-skizon menjelaskan 17 persen dari variabilitas hasil CHMI. Hal ini tidak mengherankan mengingat variabilitas pajanan terhadap malaria terlihat di lapangan [8, 9], sedangkan pada CHMI pajanan terkontrol dan tidak bervariasi antar peserta.

Analisis ini, di sini, menunjukkan bagaimana menyesuaikan dan memperhitungkan heterogenitas paparan dan infeksi, dan mengingat bahwa antibodi anti-skizon dalam studi berbasis lapangan menyumbang sebagian kecil dari variabilitas, CHMI pada populasi pra-paparan dewasa memiliki lebih besar kekuatan diskriminatif untuk mempelajari kekebalan tentang paparan masa lalu. Selain itu, dalam studi CHMI non-imun, sebagian besar sukarelawan mengalami penyakit dan memerlukan pengobatan pada ambang parasitemia yang relatif rendah (antara 5 dan 50 parasit/ml) sementara dalam penelitian kami, individu seringkali tanpa gejala dan bebas parasit dan ini bisa sebagian besar disebabkan oleh perbedaan respon pada non-imun dengan semi-imun [27, 28]. Kecuali untuk faktor bawaan seperti sifat sel sabit [17], resistensi ini pada individu yang sebelumnya terpapar malaria mungkin merupakan hasil dari imunitas adaptif yang didapat yang dikonfirmasi oleh respon antibodi anti-skizon.

Dengan demikian, temuan ini disajikan di sini, memberikan peluang unik untuk memajukan bidang penemuan antigen vaksin menggunakan platform CHMI dengan karakterisasi dan pemahaman yang lebih baik tentang perkembangan kekebalan terhadap infeksi dalam konteks pajanan malaria di masa lalu. Sebuah analisis komprehensif tanda tangan atau korelasi kekebalan seperti yang baru-baru ini dirinci menggunakan pendekatan serologi sistem (baik pendekatan berbasis antibodi kualitatif dan kuantitatif) [29] akan secara signifikan memajukan bidang ini.

Analisis ini, tidak bergantung pada satu atau dua parameter ukuran hasil (PCR), terutama dalam konteks melakukan studi ini pada populasi dengan berbagai pajanan terhadap malaria di masa lalu diperlukan. Secara tradisional, penelitian mengandalkan kinetika/laju pertumbuhan parasit sebagai ukuran hasil yang penting dalam penelitian CHMI—termasuk sebagai penilaian kemanjuran vaksin atau obat [30]. Studi CHMI yang mendaftarkan sukarelawan dengan berbagai paparan parasit, hingga saat ini di Afrika, telah mengambil pendekatan pengukuran titik akhir yang sebagian besar didasarkan pada mikroskop darah kental pada ambang batas tertentu untuk diagnosis [17, 22, 31] untuk menjelaskan tingkat pertumbuhan parasit. Akhan dkk. [16] meskipun menggunakan PCR sebagai kriteria untuk titik akhir, tidak memiliki luas paparan yang sama seperti yang disajikan di sini. Oleh karena itu, penting untuk penelitian terutama yang menggunakan PCR untuk melakukan analisis terperinci dari parameter yang paling andal yang akan menjelaskan keragaman dalam pertumbuhan parasit.

Kesimpulan

Oleh karena itu kami menyimpulkan bahwa studi CHMI di daerah endemik malaria, dengan menggunakan inokulum standar, adalah platform yang efektif dan alat yang ampuh untuk mempelajari kekebalan inang. Variabilitas dalam hasil lebih erat dikaitkan dengan kekebalan inang daripada studi berbasis lapangan berdasarkan paparan alami. Antibodi anti-skizon umumnya tidak dianggap terkait secara mekanis dengan imunitas, melainkan sebagai penanda pajanan di masa lalu. Antibodi anti-skizon cenderung berkorelasi silang dengan berbagai mekanisme potensial imunitas lainnya [22, 23, 32, 33]. Oleh karena itu dalam studi lebih lanjut tentang imunitas inang, kami mengharapkan respons spesifik antigen dan antibodi fungsional untuk menjelaskan variabilitas hasil yang tersisa. Ada kemungkinan bahwa beberapa penanda mekanistik akan diasosiasikan secara independen dengan hasil dan bahwa, pada penyesuaian, asosiasi dengan penanda keterpaparan lainnya akan dilemahkan, atau hasil tersebut akan dijelaskan oleh berbagai parameter secara independen. Dalam kedua kasus tersebut, kondisi yang dikontrol secara eksperimental diharapkan meninggalkan lebih sedikit variasi yang tidak dapat dijelaskan daripada yang terjadi di lapangan karena variabel paparan gigitan nyamuk. Dalam analisis tindak lanjut, parameter imunologi, termasuk namun tidak terbatas pada misalnya tes fungsional untuk imunitas tahap darah [34, 35] dan analisis microarray protein untuk mengidentifikasi antigen tahap darah [36], perlu dilakukan tentang PCR parameter yang dijelaskan di sini. Ini akan membantu identifikasi tanda tangan lebih lanjut atau korelasi kekebalan. Studi imuno-epidemiologi sebelumnya menggunakan kohort observasional telah mengidentifikasi beberapa penanda imunologi yang jauh lebih kuat terkait dengan kekebalan daripada antibodi anti-skizon [11], dan temuan ini sekarang dapat diuji menggunakan pendekatan CHMI di daerah endemik malaria.

Singkatan

AU: Unit antibodi; CHMI: Infeksi malaria manusia yang terkendali; CHMI-SIKA: Mengontrol infeksi malaria manusia pada orang dewasa Kenya semi-imun; DVI: Inokulasi vena langsung; ELISA: Uji imunosorben terkait-enzim; qPCR: Reaksi berantai polimerase kuantitatif; Tantangan PfSPZ: Sporozoit P. falciparum aseptik, murni, dan kriopreservasi.

Kontribusi penulis

MCK merancang penelitian dan menulis draf pertama naskah. MCK dan EO menganalisis data. DK melakukan uji molekuler untuk deteksi dan kuantifikasi parasit. MCK, RK, dan JT melakukan pengujian untuk deteksi antibodi anti-skizon. PN dan MH berkontribusi dalam pendataan. BKLS berkontribusi pada persiapan dan pembuatan sporozoit. MCK menyusun studi dan memimpin tim studi. Semua penulis berkontribusi untuk menafsirkan analisis dan merevisi draf naskah. Semua penulis membaca dan menyetujui naskah akhir.

Pendanaan

Pekerjaan ini didukung oleh hibah Wellcome Trust (Grant Number 107499). Pemberi dana tidak memainkan peran apa pun dalam desain studi, pengumpulan data, analisis, dan interpretasi, atau dalam penulisan manuskrip seharusnya.

Ketersediaan data dan bahan

Data akan tersedia termasuk kamus data setelah de-identifikasi relawan. Data akan tersedia bagi peneliti yang mengirimkan permintaan ke dgc@kemri-wellcome.org untuk mendapatkan akses ke data setelah perjanjian akses data ditandatangani. Protokol penelitian, formulir informed consent, dan semua dokumen terkait lainnya telah dipublikasikan sebelumnya.

Deklarasi

Persetujuan etika dan persetujuan untuk berpartisipasi

Studi ini dilakukan di KEMRI Wellcome Trust Research Program di Kilif, Kenya dan mendapat persetujuan etik dari KEMRI Scientific and Ethics Review Unit (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) dan University of Oxford Tropical Research Ethics Committee (OxTREC 2-16). Studi ini terdaftar di ClinicalTrials.gov (NCT02739763), dilakukan berdasarkan praktik klinis yang baik (GCP), dan berdasarkan prinsip Deklarasi Helsinki. Persetujuan untuk berpartisipasi dalam penelitian oleh semua relawan penelitian diberikan dengan persetujuan tertulis.

Persetujuan untuk publikasi

Tak dapat diterapkan.

Kepentingan yang bersaing

BKLS adalah karyawan penuh waktu Sanaria Inc., produsen Sanaria PfSPZ Challenge. Dengan demikian, semua penulis yang terkait dengan Sanaria Inc. memiliki potensi konflik kepentingan. Semua penulis lain menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing.

Detail Penulis

1 Pusat Penelitian Pengobatan Geografis (Pantai), Kenya Medical Research Institute-Wellcome Trust Research Programme, PO Box 230, Kilif 80108, Kenya. 2 Pusat Pengobatan Tropis dan Kesehatan Global, Departemen Kedokteran Nuffield, Universitas Oxford, Oxford OX3 7LG, UK. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, AS.

Referensi

1. Kamau A, Mogeni P, Okiro EA, Snow RW, Bejon P. Tinjauan sistematis tentang perubahan beban penyakit malaria di Afrika sub-Sahara sejak tahun 2000: membandingkan prediksi model dan observasi empiris. BMC Med. 2020; 18:1–11.

2. Agnandji ST, Lell B, Soulanoudjingar SS, Fernandes JF, Abossolo BP, Conzelmann C, dkk. Hasil pertama uji coba fase 3 vaksin malaria RTS, S/AS01 pada anak-anak Afrika. N Engl J Med. 2011;365:1863–75.

3. Datoo MS, Natama MH, Somé A, Traoré O, Rouamba T, Bellamy D, dkk. Kemanjuran kandidat vaksin malaria dosis rendah, R21 dalam MatrixM adjuvant, dengan pemberian musiman kepada anak-anak di Burkina Faso: uji coba terkontrol secara acak. Lanset. 2021;397:1809–18. https://doi.org/10.1016/S0140- 6736(21)00943-0.

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

5. Ogutu BR, Apollo OJ, McKinney D, Okoth W, Siangla J, Dubovsky F, dkk. Vaksin malaria stadium darah yang memunculkan konsentrasi antibodi spesifik antigen yang tinggi tidak memberikan perlindungan kepada anak kecil di Kenya Barat. PLo 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, dkk. Uji coba lapangan untuk menilai vaksin malaria stadium 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: review sistematis 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, dkk. Mengidentifikasi anak-anak dengan episode malaria berlebih setelah disesuaikan dengan variasi paparan: identifikasi dari studi longitudinal menggunakan model hitungan statistik. BMC Med. 2015; 13:1–8.

9. Bejon P, Warimwe G, Mackintosh CL, Mackinnon MJ, Kinyanjui SM, Musyoki JN, dkk. Analisis kekebalan terhadap malaria demam pada anak yang membedakan kekebalan dari kurangnya pajanan. Menginfeksi Imun. 2009;77:1917–23. https://doi.org/10.1128/IAI.01358-08.

10. Beeson JG, Osier FH, Engwerda CR. Wawasan terkini tentang respons imun humoral dan seluler terhadap malaria. Tren 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, dkk. Malaria: antigen baru untuk vaksin malaria tahap darah multikomponen. 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, dkk. Memperkirakan tren jangka menengah dan panjang dalam penularan malaria dengan menggunakan penanda serologis paparan 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, dkk. Analisis keragaman Plasmodium falciparum pada infeksi alami dengan deep sequencing. Alam. 2012;487:375–9. https://doi.org/10.1038/natur e11174.

14. Kamau A, Mtanje G, Mataza C, Mwambingu G, Mturi N, Mohammed S, dkk. Infeksi malaria, penyakit dan kematian di antara anak-anak 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, dkk. Keamanan dan pemantauan PCR pada 161 orang dewasa Kenya semi-imun setelah infeksi malaria manusia yang terkontrol. Wawasan JCI. 2021. https://doi.org/10. 1172/jci.insight.146443.

16. Achan J, Reuling I, Yap XZ, ​​Dabira E, Ahmad A, Cox M, dkk. Penanda serologis paparan malaria sebelumnya dan antibodi fungsional yang menghambat pertumbuhan parasit dikaitkan dengan kinetika parasit setelah infeksi manusia yang dikendalikan oleh Plasmodium falciparum. Klinik Menginfeksi Dis. 2019.https://doi.org/10.1093/cid/ciz740.

17. Lell B, Mordmuller B, Dejon Agobe JC, Honkpehedji J, Zinsou J, Mengue JB, dkk. Dampak sifat sel sabit dan kekebalan yang didapat secara alami pada malaria tanpa komplikasi setelah mengendalikan infeksi malaria manusia pada orang dewasa di 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, dkk. Mengontrol infeksi malaria manusia pada orang dewasa semi-imun Kenya (Chmi-sika): sebuah protokol penelitian untuk menyelidiki pertumbuhan parasit malaria plasmodium falciparum in vivo dalam konteks kekebalan yang sudah ada sebelumnya [versi 2; tinjauan sejawat: 2 disetujui]. Selamat Datang Res Terbuka. 2019;3:155.

19. Gómez-Pérez GP, Legarda A, Muñoz J, Sim BKL, Ballester MR, Dobaño C, dkk. Mengontrol infeksi malaria manusia dengan inokulasi vena langsung dan intramuskular dari sporozoit Plasmodium falciparum cryopreserved pada sukarelawan naif malaria: efek volume injeksi dan dosis pada tingkat infektivitas. 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, dkk. Inokulasi vena langsung dari sporozoit Plasmodium falciparum untuk mengendalikan infeksi malaria manusia: percobaan penemuan dosis di dua pusat. Malar J. 2015;14:117. https://doi.org/10.1186/s12936-015-0628-0.

For more information:1950477648nn@gmail.com