Los resultados de la infección por malaria humana controlada (CHMI, por sus siglas en inglés) en adultos de Kenia se asocian con un historial previo de exposición a la malaria y una respuesta de anticuerpos antiesquizontes

Abstracto

Fondo:

Las personas que viven en áreas endémicas adquieren inmunidad a la malaria luego de una exposición repetida al parásito. Intentamos evaluar el modelo de infección por malaria humana controlada (CHMI, por sus siglas en inglés) como un medio para estudiar la inmunidad adquirida naturalmente en adultos de Kenia con exposición variable a la malaria.

La relación entre la infección por paludismo humano y la inmunidad es compleja. La malaria es una enfermedad infecciosa causada por el parásito Plasmodium, que ingresa al cuerpo e infecta los glóbulos rojos. Después de la infección, el sistema inmunitario del cuerpo iniciará una serie de respuestas inmunitarias para combatir el parásito de la malaria. Sin embargo, la respuesta inmunitaria puede causar daño al huésped mientras controla al parásito. Por el contrario, la inmunodeficiencia puede provocar una infección grave y prolongada de paludismo, que incluso puede causar la muerte.

Por un lado, la respuesta inmune del cuerpo humano está íntimamente relacionada con el ciclo de vida del parásito de la malaria. En la etapa inicial de la infección por Plasmodium, Plasmodium echa raíces y se reproduce rápidamente, y una gran cantidad de patógenos se concentran en los glóbulos rojos y se liberan. En este momento, las células inmunitarias del cuerpo responden rápidamente, liberando citoquinas para matar el parásito de la malaria y combatir las etapas iniciales de la infección. Durante el desarrollo de la infección por Plasmodium, el perfil de la ruta de las células inmunitarias se vuelve más complejo, creando un delicado equilibrio entre Plasmodium y el huésped humano. Sin embargo, si el sistema inmunitario reacciona de forma exagerada, puede provocar fiebre alta, escalofríos, fatiga y otros síntomas en los pacientes.

Por otro lado, la función inmunológica del cuerpo humano se ve afectada por muchos factores. Por ejemplo, la genética, la nutrición, la edad, el sexo, el historial de infecciones y otros factores pueden afectar la respuesta inmunitaria de una persona. Algunos síntomas de inmunodeficiencia debilitan la función inmunológica del cuerpo, lo que pone al individuo en mayor riesgo de malaria u otras patologías infecciosas. Estas inmunodeficiencias pueden ser congénitas, como mutaciones en genes específicos, o adquiridas, como infecciones virales como el SIDA.

Por lo tanto, la relación entre la infección por paludismo y la inmunidad en humanos es compleja y requiere la consideración de muchos factores. Al prevenir y tratar la malaria, los investigadores deben identificar y comprender la interacción entre la respuesta inmunitaria y la infección por Plasmodium. Se puede ver que necesitamos mejorar nuestra inmunidad. Cistanche puede mejorar la inmunidad. La ceniza de la carne contiene varios componentes biológicamente activos, como polisacáridos, dos hongos, Huang Li, etc. Estos componentes pueden estimular varios sistemas inmunológicos en las células similares a las células de la carne, aumentando su actividad inmunológica.

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Métodos:

Analizamos datos de 142 adultos kenianos de tres ubicaciones que representan áreas distintas de endemicidad de malaria (Ahero, Kilif North y Kilif South) inscritos en un estudio CHMI con la cepa NF54 de esporozoítos de Plasmodium falciparum (Sanaria® PfSPZ Challenge). Para identificar los resultados in vivo que reflejaban más fielmente la inmunidad adquirida de forma natural, los parámetros basados ​​en mediciones de qPCR se compararon con los niveles de anticuerpos anti-esquizontes y la residencia como marcadores indirectos de la inmunidad adquirida de forma natural.

Resultados:

El tiempo hasta el punto final se correlacionó más estrechamente con los anticuerpos antiesquizontes y el lugar de residencia que con otros parámetros del parásito, como la tasa de crecimiento o la densidad media del parásito. En comparación con los estudios observacionales de campo en niños donde se observó que 0.8 por ciento de la variabilidad en el resultado de la malaria se explicaba por los anticuerpos anti-esquizonte, en el modelo CHMI los anticuerpos anti-esquizonte dicotomizados explicaron el 17 por ciento de la variabilidad.

Conclusiones:

El modelo CHMI es muy eficaz en el estudio de marcadores de inmunidad adquirida de forma natural frente a la malaria. Registro de ensayo Clinicaltrials.gov número NCT02739763. Registrado el 15 de abril de 2016.

Palabras clave:

Exposición a la malaria, Infección de malaria humana controlada, Plasmodium falciparum, Respuesta de anticuerpos anti-esquizontes.

Fondo

La malaria por Plasmodium falciparum sigue siendo una urgente emergencia sanitaria mundial. Se ha logrado un progreso alentador en su control en

algunas áreas de África [1], pero la eliminación no parece realista en muchas áreas. Las principales vacunas candidatas actuales se basan en la proteína circumsporozoite (CSP) y protegen contra las manifestaciones clínicas de la enfermedad por P. falciparum en niños [2, 3]. Se podría lograr una mayor eficacia de la vacuna contra las manifestaciones clínicas mediante la inducción de respuestas inmunitarias contra los antígenos de los estadios sanguíneos asexuales [4]. La vía de desarrollo clínico para cualquier vacuna candidata es costosa y larga. Ninguna de las vacunas candidatas en etapa sanguínea sometidas a ensayos de campo ha progresado a ensayos de Fase III [5, 6]. La necesidad de comprender y cuestionar la inmunidad adquirida naturalmente contra la malaria es fundamental para la selección de antígenos y el diseño de vacunas. Un enfoque común es utilizar estudios inmunoepidemiológicos en regiones endémicas de paludismo, donde las respuestas inmunológicas de encuestas transversales de niños están vinculadas con el riesgo de episodios posteriores de paludismo [7–11]. Una limitación de este enfoque ha sido la dependencia de la exposición heterogénea pero natural no controlada a la malaria [8, 9, 12], así como la exposición a parásitos genéticamente diversos [13] en el campo.

Los estudios de infección por malaria humana controlada (CHMI) tienen el potencial de acelerar la selección de antígenos para el desarrollo de vacunas al controlar la exposición a la malaria, incluida la cepa del parásito, así como el nivel de dosis infecciosa. Por razones éticas, CHMI requiere voluntarios adultos en lugar de niños. En áreas endémicas la inmunidad se adquiere con la edad y los adultos suelen tener altos niveles de inmunidad a las consecuencias de la infección [14]. Sin embargo, incluso entre los adultos, los niveles de inmunidad pueden ser variables. Recientemente hemos descrito los resultados clínicos y la seguridad de CHMI en adultos de Kenia después de la infección con esporozoitos de Plasmodium falciparum viables, asépticos y purificados crioconservados (desafío PfSPZ) a una dosis de 3200 inyectados con jeringa [15].

Mostramos que usando CHMI en esta población de 142 adultos preexpuestos, 26 (18.3 por ciento) tenían síntomas febriles y fueron tratados; 30 (21,1 por ciento) alcanzaron Mayor o igual a 500 parásitos/ µl y fueron tratados; 53 (37,3 por ciento) tenían parasitemia sin alcanzar los umbrales para el tratamiento y; mientras que 33 (23,2 por ciento) permanecieron con qPCR negativa (en un subconjunto de voluntarios, algunos de los qPCR negativos entre los días 8 y 10 después de la infección tenían una parasitemia baja en comparación con otros dos métodos de qPCR) [15]. Estos hallazgos son consistentes con otros estudios CHMI en voluntarios de áreas endémicas [16, 17]. Sin embargo, aún no se han determinado los resultados de CHMI que están más fuertemente asociados con la inmunidad adquirida naturalmente. Además, las categorizaciones en resultados descriptivos de múltiples niveles no maximizan el poder analítico para los correlatos de inmunidad, y una clasificación binaria o una variable continua serían analíticamente óptimas.

Por lo tanto, en este estudio realizamos un análisis utilizando las respuestas de anticuerpos anti-esquizontes y el lugar de residencia como sustitutos de la inmunidad. Examinamos varios parámetros de los patrones de crecimiento de parásitos durante CHMI. Esto fue para determinar qué parámetros estaban más estrechamente asociados con estos dos sustitutos de la inmunidad e identificar si alguno discriminaba más la inmunidad del huésped que los estudios inmunoepidemiológicos estándar realizados en el campo.

Métodos

Diseño del estudio y población

Se han publicado el protocolo completo [18] y la descripción de la seguridad y los resultados [15]. Brevemente, los datos del estudio CHMI-SIKA, que fue abierto, no ciego y no aleatorio con todos los voluntarios que recibieron una inyección intravenosa [inoculación venosa directa (DVI)] dosis de 3,2 × 103 PfSPZ Challenge cepa PfNF54 (es decir, crioconservada, infecciosa esporozoitos). Los voluntarios fueron monitoreados para detectar parasitemia en sangre mediante la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) para determinar el crecimiento del parásito. La dosis de 3,2 × 103 PfSPZ se seleccionó porque infectó al 100 % de los voluntarios que no habían sufrido paludismo y que se sometieron a CHMI en estudios en los EE. UU. y la UE [19, 20]. PfNF54 es de origen africano y, por lo tanto, se espera que<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Concentración de fármaco antipalúdico

Medimos retrospectivamente las concentraciones de fármacos antipalúdicos (arteméter, dihidroartemisinina, sulfadoxina, pirimetamina, cloroquina, lumefantrina y dibutil-lumefantrina), retrospectivamente un día antes del desafío (C-1) y después del desafío (en C más 8) [15] . Excluimos aquellos con niveles de fármaco por encima de la concentración inhibitoria mínima (MIC) para lumefantrina, pero retuvimos aquellos con niveles por debajo de la MIC para sulfadoxina (en ausencia de pirimetamina) y con niveles de trazas de cloroquina como se describió anteriormente [15].

Nivel de anticuerpos antiesquizontes

Las muestras de plasma se analizaron mediante ELISA para detectar la presencia de IgG humana contra el extracto de esquizonte, como se describió anteriormente [22, 23]. Se cultivaron parásitos de la cepa 3D7 de P. falciparum hasta la etapa de esquizonte para preparar extracto de esquizonte. Para ejecutar los ELISA, el extracto se usó para recubrir placas de alta absorbancia a una concentración establecida que demostró tener una saturación de respuestas usando plasma de individuos hiperinmunes. El ensayo se repitió si los valores duplicados de densidad óptica (DO) para una muestra de plasma individual variaban en más de un factor de 1,5. Un grupo de muestras de suero de un área de África donde la malaria es altamente endémica se tituló en cada placa y actuó como control positivo y proporcionó valores para una curva estándar para convertir las lecturas de densidad óptica (OD) en concentraciones (Unidades de anticuerpos, AU) .

Lugar de residencia

Se reclutaron voluntarios de diferentes regiones endémicas de malaria en Kenia: Ahero en el oeste de Kenia (región de transmisión moderada a alta); Kilif North en la costa de Kenia (transmisión de malaria baja o nula); y Kilif South (región de transmisión moderada) [1, 24]. En este análisis, los voluntarios de Ahero y Kilif South se combinaron como residentes con una intensidad de "transmisión alta" y Kilif North se tomó como residentes con una intensidad de "transmisión baja".

Detección de parásitos por qPCR

Para la detección de parásitos, se recolectaron muestras de sangre venosa dos veces al día desde los días 8 a 15 de CHMI y luego una vez al día desde los días 16 a 22 de CHMI para análisis qPCR por detección del gen 18 S ribosomal RNA P. falciparum [15] en se triplica en un ensayo TaqMan utilizando cebadores y sondas descritos previamente [25]. El control sin plantilla se usó como control negativo (en pocillos por triplicado) con cuantificación de parásitos frente a estándares de parásitos cultivados conocidos que comprenden 6 diluciones en serie de ADN extraído también realizado por triplicado. Los estándares de parásitos cultivados se produjeron en 3 lotes diferentes. Las muestras seleccionadas se volvieron a analizar de cada cohorte CHMI contra un conjunto final de estándares, incluida la muestra de control de calidad cuantificada externa de la OMS [26].

análisis estadístico

Los resultados de la PCR se presentan como la media geométrica de tres ensayos repetidos en cada momento. El tiempo hasta el tratamiento fue el número de días entre la exposición y la decisión de tratamiento tomada ya sea porque: (a) el voluntario alcanzó el umbral preasignado de 500 parásitos falciparum/ml por qPCR; (b) habían desarrollado síntomas febriles y los médicos los habían tratado con una densidad de parásitos más baja, o (c) llegaron al final del estudio sin alcanzar el umbral de densidad de parásitos o sin tener síntomas. Otros parámetros para describir los resultados se derivaron de los resultados de qPCR de la siguiente manera: (i) el tiempo hasta umbrales de densidad de parásitos particulares, donde los voluntarios que no alcanzaron esos umbrales se describieron como datos faltantes; (ii) la "proporción de días de crecimiento" donde cualquier aumento consecutivo en la densidad de parásitos se considera un "día de crecimiento" (esto se calculó a partir de datos sin procesar, luego también a partir de datos suavizados tomando el promedio móvil durante 2 días); (iii) la densidad media de parásitos como media geométrica, excluyendo los puntos de tiempo después del tratamiento; (iv) el número máximo de días de crecimiento consecutivo continuo; (v) el gradiente de crecimiento a partir de un mejor pie lineal del período definido en (iv); (vi) la mediana del número de días desde el desafío para los días de crecimiento del parásito como se define en (ii); (vii) lo contrario de (ii), (iv) y (v); (viii) para días de disminución en la densidad de parásitos en lugar de crecimiento; (ix) el "inóculo" definido como la densidad máxima de parásitos observada entre los días 8,5 y 10 después del desafío y; (x) la "variabilidad" calculada como la variación diaria sumada en la densidad de parásitos. Se usaron pruebas de Kruskal-Wallis con comparaciones múltiples para comparar anticuerpos antiesquizontes por ubicación y resultado de qPCR y se usó la correlación de rango de Spearman para explorar las correlaciones entre anticuerpos antiesquizontes, ubicación y parámetros de qPCR.

Los modelos de supervivencia se desarrollaron utilizando la regresión de Cox en tres etapas; (a) análisis univariable de todos los predictores independientes potenciales; y (b) análisis multivariable que incluye predictores significativos de (a); segundo análisis multivariable que retiene solo predictores significativos de (b). La variabilidad en el resultado explicada por los anticuerpos anti-esquizonte se calculó utilizando pseudo r 2. Para comparar la cohorte CHMI con un estudio de campo observacional previo de niños [9, 11, 23], los niveles de anticuerpos se dividieron en dos grupos (por encima y por debajo la mediana), y el análisis de la cohorte de niños se restringió al grupo infectado asintomáticamente donde el efecto protector de los anticuerpos anti-esquizonte fue más evidente [8, 11, 23].

Resultados

Respuestas de anticuerpos antiesquizontes para los voluntarios inscritos en el estudio

Los datos de 142 voluntarios se incluyeron en el análisis como se describió anteriormente [15]. La mediana de edad de los voluntarios fue de 28 años (rango 18-45) y el 30 por ciento eran mujeres. Se midieron las respuestas de anticuerpos al extracto de esquizonte para todos los voluntarios en la selección (Archivo adicional 1: Fig. S1). Los voluntarios de Kilif North tenían anticuerpos antiesquizontes significativamente más bajos (mediana de 896 unidades de anticuerpos (AU), IC del 95 % de 566 a 1473) en comparación con los voluntarios de Kilif South (mediana de 9238 AU, IC del 95 % de 6399 a 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".

resultados clasificados por qPCR sobre la ubicación y la respuesta de anticuerpos

Previamente habíamos observado cuatro resultados distintos basados ​​en el crecimiento del parásito medido por qPCR después de CHMI [15] siendo el crecimiento del parásito por qPCR que cumplía con los criterios de umbral para el diagnóstico de malaria (mayor o igual a 500 parásitos/ml) ya sea: (a) con fiebre (es decir, "tratado febril"); (b) sin fiebre pero alcanzando una densidad parasitaria que requiere tratamiento (es decir, "tratado sin fiebre"); (c) con parásitos detectados por qPCR pero sin una densidad de parásitos que cumpla con los criterios de umbral para el tratamiento (es decir, "PCR positivo sin tratamiento"); o (d) parásitos no identificados por qPCR durante el monitoreo (es decir, "PCR negativo") (Archivo adicional 2: Fig. S2). Los voluntarios que fueron "tratados con fiebre" tenían los anticuerpos antiesquizontes más bajos y era menos probable que fueran residentes de las áreas de alta transmisión (Tabla 1, Archivo adicional 3: Fig. S3). El grupo "no febril tratado" tenía niveles intermedios de anticuerpos antiesquizontes y la probabilidad intermedia de ser residentes del área de alta transmisión. El grupo "PCR positivo sin tratar" y luego el grupo "PCR negativo" tenían altos niveles de anticuerpos antiesquizontes y era muy probable que ambos fueran residentes de las áreas de alta transmisión. Aquellos que fueron positivos para qPCR sin tratamiento podrían ser examinados en subgrupos dividiéndolos en aquellos que fueron positivos ya sea temprano, tardío o durante el monitoreo de qPCR. No identificamos ninguna diferencia significativa en los anticuerpos anti-esquizonte o la ubicación de residencia para estos subgrupos adicionales (Archivo adicional 5: Tabla S1).

Asociaciones de parámetros de qPCR con ubicación y respuesta de anticuerpos

Examinamos varios parámetros que describían los resultados de qPCR por voluntario individual (Tabla 2). Los correlatos no paramétricos más fuertes de la ubicación de residencia (es decir, residencia a intensidad de transmisión alta frente a baja) o anticuerpos antiesquizontes fueron el tiempo para alcanzar un umbral de 250 parásitos/ml; tiempo hasta el tratamiento; y la categorización de tratamiento versus ningún tratamiento (Tabla 2). Otros parámetros que eran fuertes correlatos de la ubicación de residencia o anticuerpos anti-esquizontes estaban altamente correlacionados entre sí (Archivo adicional 4: Fig. S4) y no identificamos un segundo predictor independiente usando análisis paramétricos después de ajustar por tiempo para tratamiento (Archivo adicional 5: Tabla S2). El parámetro tiempo hasta el tratamiento se usó para un análisis adicional sobre el uso del tiempo hasta un umbral de 250 parásitos/ml, ya que algunos voluntarios fueron tratados con densidades de parásitos más bajas, lo que provocó que faltaran datos para el tiempo hasta 250 parásitos/ml.

Análisis de supervivencia

Desarrollamos un modelo de regresión de Cox multivariable de tiempo hasta el tratamiento, financiando tanto los anticuerpos anti-esquizonte como el lugar de residencia para que sean fuertes predictores independientes del resultado (Tabla 3). La presencia de parásitos en la selección y las concentraciones de lumefantrina en plasma fueron predictores débiles del resultado en el análisis univariable (Tabla 3), pero no en el análisis multivariable (Multivariable 1, Tabla 3). Los parásitos en la selección y las concentraciones del fármaco lumefantrina se confundieron con el lugar de residencia (r=0.20, p=0.016 y r=0.30, p=0.0003 para asociaciones con el lugar de residencia, respectivamente). El año de inscripción en el ensayo (año de la cohorte), la concentración del fármaco antipalúdico, la edad y el sexo no fueron predictores significativos del resultado. En el modelo final (Multivariable 2), los dos predictores independientes fueron la residencia (es decir, con transmisión alta o baja) y la concentración de anticuerpos antiesquizontes, lo que explica el 35 % de la variabilidad en el resultado de la regresión logística (Tabla 3 y Fig. 1).

Comparamos la fuerza predictiva de los anticuerpos anti-esquizontes en el modelo CHMI con estudios de cohortes anteriores basados ​​en la exposición natural en el campo [9, 11, 23], para determinar si el modelo CHMI avanzaría en el campo en el examen de correlatos de infección. Para hacer comparaciones entre modelos, utilizamos niveles de anticuerpos antiesquizontes dicotomizados por encima y por debajo de la mediana para cada estudio para tener una comparación de dos niveles en cada entorno que no dependiera de los diferentes rangos de niveles de anticuerpos. Comparamos el pseudo R2 en la regresión logística para determinar la variabilidad en el resultado explicada por los niveles de anticuerpos en cada entorno. En CHMI, la razón de posibilidades (OR) de requerir tratamiento según los niveles de anticuerpos antiesquizontes por encima de la mediana fue OR=0.12 (IC del 95 por ciento 0.06 a {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) y explicó el 17 por ciento de la variabilidad. En la cohorte informada anteriormente de 121 niños entre las edades de 1 y 8 años que se encontró que eran parásitos positivos al inicio del estudio con el criterio de inclusión para el análisis siendo residir en el área de estudio, tener anticuerpos anti-esquizonte por encima del nivel medio se asoció con OR{ {23}}.64 (95 por ciento CI 0.29 a 1.4, p=0.26) para malaria febril, explicando 0.8 por ciento de la variabilidad en el resultado. Los gráficos de supervivencia del estudio CHMI mostraron una clara distinción en el tiempo hasta el tratamiento por las respuestas de anticuerpos anti-esquizontes (Fig. 2, panel izquierdo), en contraste con la distinción menos clara observada en los estudios de campo basados ​​en la exposición natural (Fig. 2, panel derecho). panel).

Discusión

Utilizamos qPCR en serie para determinar los resultados más fuertemente asociados con los anticuerpos anti-esquizonte y la ubicación de residencia (transmisión baja frente a alta), para definir los resultados de CHMI en adultos expuestos más fuertemente asociados con sustitutos de la inmunidad. Utilizamos los niveles de anticuerpos antiesquizontes y la ubicación de residencia en exposiciones previas variables a la malaria como sustitutos de la inmunidad a la malaria. Examinamos varios parámetros potenciales basados ​​en el monitoreo de qPCR realizado para CHMI por su asociación con anticuerpos anti-esquizonte y ubicación. El tiempo hasta el tratamiento y el tiempo hasta 250 parásitos/µl se asociaron fuertemente con los anticuerpos antiesquizontes y con la ubicación. Preferimos el tiempo hasta el tratamiento en lugar del tiempo hasta 250 parásitos/µl, ya que el primero incluía el conjunto completo de datos de voluntarios y evita el sesgo potencial de datos faltantes de voluntarios que fueron tratados antes de alcanzar los 250 parásitos/µl.

Después de ajustar por tiempo hasta el tratamiento, no hubo otros predictores independientes de anticuerpos antiesquizontes o el lugar de residencia. Por lo tanto, desarrollamos un análisis de supervivencia basado en el tiempo hasta el tratamiento. La combinación de la ubicación de residencia y los anticuerpos antiesquizontes como variable continua explicó el 35 por ciento de la variabilidad en el tiempo hasta el tratamiento en CHMI. Dado que la residencia previa y los anticuerpos antiesquizontes solo ofrecen información limitada sobre el verdadero alcance de la inmunidad del huésped, esto implica que una proporción muy significativa de la variabilidad en el resultado en CHMI se debe a la inmunidad del huésped.

Examinamos si el análisis de CHMI para la inmunidad adquirida naturalmente fue un avance significativo con respecto a estudios previos realizados en el campo basados ​​en la exposición natural a la malaria. Los adultos tienen niveles más altos de inmunidad que los niños, y se utilizan diferentes criterios de valoración para los adultos que participan en CHMI en comparación con los niños en estudios observacionales de campo, pero los diseños de este estudio comparten el objetivo de definir correlatos potenciales de inmunidad. Para realizar comparaciones, utilizamos la regresión logística con paludismo febril como resultado en los estudios de campo y con criterios de tratamiento como resultado en CHMI. Utilizamos anticuerpos anti-esquizonte como variable predictora. Los niveles de anticuerpos antiesquizontes fueron más altos entre los adultos que entre los niños, por lo que dividimos los anticuerpos en categorías altas o bajas en función de la mediana del nivel de anticuerpos en cada estudio. En el estudio observacional de campo analizado aquí en una cohorte de niños, las respuestas de anticuerpos antiesquizontes explicaron menos del 1 por ciento de la variabilidad observada, pero los anticuerpos antiesquizontes explicaron el 17 por ciento de la variabilidad en los resultados de CHMI. Esto no es sorprendente dada la variabilidad en la exposición a la malaria observada en el campo [8, 9], mientras que en CHMI la exposición está controlada y no varía entre los participantes.

Este análisis, aquí, muestra cómo ajustando y teniendo en cuenta la heterogeneidad de la exposición y la infección, y dado que los anticuerpos anti-esquizontes en estudios de campo representan una pequeña fracción de la variabilidad, CHMI en una población adulta preexpuesta tiene una mayor poder discriminatorio para estudiar la inmunidad sobre exposiciones pasadas. Además, en los estudios CHMI no inmunes, una gran proporción de los voluntarios desarrollan la enfermedad y requieren tratamiento a umbrales de parasitemia relativamente bajos (entre 5 y 50 parásitos/ml), mientras que en nuestro estudio, los individuos eran a menudo asintomáticos y libres de parásitos y esto podría en gran medida como resultado de las diferencias en las respuestas de los no inmunes con los semiinmunes [27, 28]. Excepto por factores innatos como el rasgo de células falciformes [17], esta resistencia en individuos expuestos previamente a la malaria podría ser el resultado de una inmunidad adaptativa adquirida que se confirma mediante respuestas de anticuerpos anti-esquizonte.

Por lo tanto, estos hallazgos presentados aquí brindan una oportunidad única para avanzar en el campo del descubrimiento de antígenos de vacunas utilizando la plataforma CHMI con caracterización y una mejor comprensión del desarrollo de la inmunidad a la infección en el contexto de la exposición pasada a la malaria. Un análisis exhaustivo de las firmas o correlatos de la inmunidad, como se ha detallado recientemente utilizando enfoques de serología de sistemas (enfoques basados ​​en anticuerpos tanto cualitativos como cuantitativos) [29], hará avanzar significativamente el campo.

Se justifica este análisis, que no depende de uno o dos parámetros de la medida de resultado (PCR), especialmente en el contexto de realizar estos estudios en poblaciones con diversas exposiciones anteriores a la malaria. Tradicionalmente, los estudios se han basado en la cinética/tasa de crecimiento del parásito como una medida importante del resultado en los estudios CHMI, incluso como una evaluación de la eficacia de la vacuna o el fármaco [30]. Los estudios de CHMI que reclutan voluntarios con una variedad de exposiciones a parásitos, hasta la fecha en África, han adoptado el enfoque de la medición del punto final en gran medida basado en microscopía de sangre gruesa en un umbral particular para el diagnóstico [17, 22, 31] para explicar las tasas de crecimiento del parásito. Achan et al. [16] a pesar de usar PCR como criterio para el criterio de valoración, no tenían la misma amplitud de exposiciones pasadas que se presentan aquí. Por lo tanto, es importante que los estudios que utilizan particularmente la PCR lleven a cabo un análisis detallado del parámetro más confiable que explicaría la diversidad en el crecimiento del parásito.

Conclusiones

Por lo tanto, concluimos que los estudios CHMI en áreas endémicas de malaria, utilizando un inóculo estandarizado, son una plataforma eficaz y una herramienta poderosa para estudiar la inmunidad del huésped. La variabilidad en los resultados se atribuye más estrechamente a la inmunidad del huésped que a los estudios de campo basados ​​en la exposición natural. Por lo general, no se considera que los anticuerpos antiesquizontes estén relacionados mecánicamente con la inmunidad, sino más bien como un marcador de exposición pasada. Por lo tanto, es probable que los anticuerpos antiesquizontes se correlacionen con otros múltiples mecanismos potenciales de inmunidad [22, 23, 32, 33]. Por lo tanto, en estudios posteriores de la inmunidad del huésped, esperaríamos que las respuestas específicas de antígeno y los anticuerpos funcionales explicaran la variabilidad restante en el resultado. Es posible que algunos marcadores mecanísticos se asocien de forma independiente con el resultado y que, al ajustar, las asociaciones con otros marcadores de exposición se atenúen, o que el resultado se explique de forma independiente por una serie de parámetros. En cualquier caso, se espera que las condiciones controladas experimentalmente dejen menos variación sin explicación que la que ocurre en el campo debido a la exposición variable a las picaduras de mosquitos. En los análisis de seguimiento, los parámetros inmunológicos, que incluyen, entre otros, ensayos funcionales para la inmunidad del estadio sanguíneo [34, 35] y análisis de micromatrices de proteínas para identificar antígenos del estadio sanguíneo [36], deberán realizarse sobre la PCR. parámetros descritos aquí. Esto ayudará en la identificación adicional de firmas o correlatos de inmunidad. Estudios inmunoepidemiológicos previos que utilizaron cohortes de observación identificaron varios marcadores inmunológicos mucho más fuertemente asociados con la inmunidad que los anticuerpos anti-esquizontes [11], y estos hallazgos ahora pueden probarse utilizando el enfoque CHMI en áreas endémicas de malaria.

abreviaturas

AU: Unidad de anticuerpos; CHMI: Infección de malaria humana controlada; CHMI-SIKA: Infección de malaria humana controlada en adultos semiinmunes de Kenia; DVI: inoculación venosa directa; ELISA: ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas; qPCR: reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa; Desafío con PfSPZ: esporozoitos de P. falciparum asépticos, purificados y criopreservados.

Contribuciones de los autores

MCK diseñó el estudio y escribió el primer borrador del manuscrito. MCK y EO analizaron los datos. DK realizó ensayos moleculares para la detección y cuantificación de parásitos. MCK, RK y JT realizaron ensayos para la detección de anticuerpos antiesquizontes. PN y MH contribuyeron a la recopilación de datos. BKLS contribuyó a la preparación y fabricación de esporozoitos. MCK concibió el estudio y dirigió el equipo de estudio. Todos los autores contribuyeron a interpretar los análisis y revisar el borrador del manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Fondos

Este trabajo fue apoyado por una subvención de Wellcome Trust (Número de subvención 107499). El financiador no desempeñó ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación, el análisis y la interpretación de los datos, ni en la redacción del manuscrito.

Disponibilidad de datos y materiales.

Los datos estarán disponibles, incluidos los diccionarios de datos, después de la desidentificación de los voluntarios. Los datos estarán disponibles para los investigadores que envíen solicitudes a dgc@kemri-wellcome.org para obtener acceso a los datos luego de un acuerdo de acceso a datos firmado. El protocolo del estudio, los formularios de consentimiento informado y todos los demás documentos asociados se han publicado previamente.

Declaraciones

Aprobación ética y consentimiento para participar

El estudio se realizó en el Programa de Investigación Wellcome Trust de KEMRI en Kilif, Kenia, y recibió la aprobación ética de la Unidad de Revisión Científica y Ética de KEMRI (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) y el Comité de Ética de Investigación Tropical de la Universidad de Oxford. (OxTREC 2-16). El estudio se registró en ClinicalTrials.gov (NCT02739763), se realizó sobre la base de buenas prácticas clínicas (GCP) y bajo los principios de la Declaración de Helsinki. El consentimiento para participar en el estudio por parte de todos los voluntarios del estudio se proporcionó por escrito.

Consentimiento para publicación

No aplica.

Conflicto de intereses

BKLS es un empleado asalariado de tiempo completo de Sanaria Inc., el fabricante de Sanaria PfSPZ Challenge. Por lo tanto, todos los autores asociados con Sanaria Inc. tienen posibles conflictos de intereses. Todos los demás autores declaran no tener intereses en competencia.

Detalles del autor

1 Centro de Investigación de Medicina Geográfica (Costa), Instituto de Investigación Médica de Kenia-Programa de Investigación Wellcome Trust, PO Box 230, Kilif 80108, Kenia. 2 Centro de Medicina Tropical y Salud Global, Departamento de Medicina de Nuffield, Universidad de Oxford, Oxford OX3 7LG, Reino Unido. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, EE. UU.

Referencias

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