Szanowni Państwo,

Medycyna Praktyczna wykorzystuje w swoich serwisach pliki cookies i inne pokrewne technologie. Używamy cookies w celu dostosowania naszych serwisów do Państwa potrzeb oraz do celów analitycznych i marketingowych. Korzystamy z cookies własnych oraz innych podmiotów – naszych partnerów biznesowych.

Ustawienia dotyczące cookies mogą Państwo zmienić samodzielnie, modyfikując ustawienia przeglądarki internetowej. Informacje dotyczące zmiany ustawień oraz szczegóły dotyczące wykorzystania wspomnianych technologii zawarte są w naszej Polityce Prywatności.

Korzystając z naszych serwisów bez zmiany ustawień przeglądarki internetowej wyrażacie Państwo zgodę na stosowanie plików cookies i podobnych technologii, opisanych w Polityce Prywatności.

Państwa zgoda jest dobrowolna, jednak jej brak może wpłynąć na komfort korzystania z naszych serwisów. Udzieloną zgodę mogą Państwo wycofać w każdej chwili, co jednak pozostanie bez wpływu na zgodność z prawem przetwarzania dokonanego wcześniej na podstawie tej zgody.

Klikając przycisk Potwierdzam, wyrażacie Państwo zgodę na stosowanie wyżej wymienionych technologii oraz potwierdzacie, że ustawienia przeglądarki są zgodne z Państwa preferencjami.

Czy ocena szczepionek przeciwko pneumokokom powinna obejmować serotyp 3?

21.11.2019
Should pneumococcal serotype 3 be included in serotype-specific immunoassays?
Ezra Linley, Abigail Bell, Jenna F. Gritzfeld, Ray Borrow
Vaccines, 2019; 7: 4. doi:10.3390/vaccines7010004

Tłumaczył dr n. med. Dariusz Stencel
Konsultował prof. dr hab. n. med. Jacek Wysocki, Katedra i Zakład Profilaktyki Zdrowotnej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Skróty: CPS – polisacharydy otoczki pneumokoka, IChP – inwazyjna choroba pneumokokowa, PCV – skoniugowana szczepionka przeciwko pneumokokom, PPSV-23 – 23-walentna polisacharydowa szczepionka przeciwko pneumokokom, OZUŚ – ostre zapalenie ucha środkowego, ZUŚ – zapalenie ucha środkowego

Translated from Open Access Vaccines 2019, 7, 4; doi:10.3390/vaccines7010004; © 2019 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Streszczenie

Od czasu wprowadzenia PCV-13 w wielu badaniach klinicznych wykazano jej ograniczoną skuteczność wobec serotypu 3. Wyniki uzyskane w 7 krajach (Danii, Francji, Grecji, Niemczech, Portugalii, Szwecji, Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii) wskazują, że po podaniu PCV-13 ochrona przed IChP wywołaną przez serotyp 3 oraz nosicielstwem tego serotypu jest niewielka lub jej brak. Nieskuteczność można wyjaśnić unikatowymi cechami otoczki serotypu 3 pneumokoków – wykazuje ona bardzo znaczną ekspresję polisacharydu, co skutkuje jej znacznym pogrubieniem, a w trakcie wzrostu może dochodzić do uwalniania wolnych polisacharydów otoczkowych do otoczenia. Oznaczenia serotypu 3, wchodzącego w skład multipleksowego testu Luminex, wykazują bardzo niewielką powtarzalność wyników uzyskiwanych przez różne laboratoria, co istotnie zmniejsza wiarygodność testu. W niniejszym artykule przedstawiono uzyskane dotychczas dane oraz podjęto dyskusję, czy w testach serologicznych wykonywanych w przyszłości należy uwzględniać serotyp 3.

Patrz także: Komentarz: PCV-13 i kłopotliwy serotyp 3

Wprowadzenie

Streptococcus pneumoniae występuje endemicznie na całym świecie i jest istotną przyczyną zachorowalności i umieralności. Wprowadzenie do praktyki polisacharydowych skoniugowanych szczepionek przeciwko pneumokokom (PCV), 7-walentnej (PCV-7) na początku XXI wieku, a od 2010 roku 13-walentnej (PCV-13), w istotny sposób zmniejszyło zapadalność na inwazyjną chorobę pneumokokową (IChP).1

Spośród 13 typów serologicznych pneumokoka wchodzących w skład PCV-13 (1, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19A, 19F i 23F) szczególnie interesujący jest serotyp 3, ponieważ stosunkowo rzadko wywołuje IChP u dzieci i młodzieży (ok. 4,9% przypadków na całym świecie),2 a jednocześnie jest jedną z najczęstszych przyczyn powikłań w przebiegu pnemokokowego zapalenia płuc3 i zapalenia ucha środkowego (ZUŚ)4 w populacji dziecięcej, a także istotnie częściej wywołuje IChP u starszych dzieci i dorosłych5.

Oznaczenie poziomu swoistych przeciwciał w surowicy jest przydatną metodą stosowaną w badaniach populacyjnych nad skutecznością szczepionek oraz w badaniach klinicznych, których celem jest przewidywanie skuteczności szczepienia u poszczególnych zaszczepionych osób; szczepionki pneumokokowe często wykorzystuje się także do oceny humoralnej odpowiedzi immunologicznej.6 Z uwagi na duży koszt oraz poziom trudności w wykonaniu testów immunoenzymatycznych (ELISA) stosowanych do oceny stężenia swoistych przeciwciał opracowano multipleksowe testy immunologiczne, a pierwszym tego typu narzędziem stosowanym w praktyce była platforma Luminex.7 Aktualnie tego typu immunotesty są powszechnie stosowane w wielu laboratoriach.

Od czasu wprowadzenia do praktyki PCV-13 w wielu badaniach klinicznych wykazano jej ograniczoną skuteczność kliniczną wobec serotypu 3.8-18 Opracowana wcześniej 11-walentna skoniugowana szczepionka (PCV11-PD)19 oraz 23-walentna szczepionka polisacharydowa (PPSV-23)20 również charakteryzowały się małą skutecznością kliniczną wobec tego serotypu. W niniejszym artykule przedstawiamy dane naukowe wskazujące na generalnie ograniczoną skuteczność wszystkich dostępnych szczepionek oraz tłumaczymy, dlaczego uzyskanie ochrony przed zakażeniami wywołanymi przez serotyp 3 pneumokoka może być trudne przy użyciu polisacharydowych szczepionek skoniugowanych; omawiamy też kwestie techniczne, dotyczące uwzględnienia serotypu 3 w multipleksowym teście do oznaczania swoistych przeciwciał przeciwko pneumokokom. A wszystko po to, aby przedyskutować ograniczoną przydatność tego oznaczenia oraz zadać pytanie, czy stosowane testy immunologiczne nadal powinny zawierać antygen serotypu 3 pneumokoka.

Skuteczność PCV-13 przeciwko serotypowi 3

Inwazyjna choroba pneumokokowa

Szczepionkę PCV-13 wprowadzono do programu szczepień w Danii w 2010 roku. Szacuje się, że około 80% kwalifikujących się do szczepień dzieci otrzymało wszystkie 3 dawki do 12. miesiąca życia. Od 2007 roku wszystkie laboratoria mikrobiologii klinicznej w Danii są zobowiązane do przesyłania wszystkich izolatów pneumokoka wywołujących IChP do Statens Serum Institute (SSI) w celu określenia serotypu. Na podstawie danych z SSI Slotved i wsp. przeprowadzili analizę zapadalności na IChP wywołaną zakażeniem serotypem 3 pneumokoka w latach 1999–2016, porównując ją w okresach przed wprowadzeniem szczepionki i po jej wprowadzeniu.8 Nie wykazano statystycznie istotnych różnic zachorowalności w tym okresie, także pomiędzy trzema analizowanymi grupami wiekowymi. Autorzy wysunęli hipotezę, że PCV-13 nie zapewnia pośredniej ochrony (tzn. ochrony zbiorowiskowej) przed zakażeniem serotypem 3 pneumokoka, ale nie umieli wyjaśnić mechanizmu tego zjawiska.

W Portugalii PCV-13 wprowadzono w 2010 roku, choć ani tej szczepionki, ani PCV-7 do 2015 roku nie stosowano w ramach krajowego programu szczepień. Portuguese Group for the Study of Streptococcal Infections (PGSSI) monitoruje występowanie IChP od 1999 roku, a w 31 laboratoriach określa się serotyp szczepów izolowanych od chorych na IChP, choć nie jest to obowiązkowe. Na podstawie danych PGSSI Horácio i wsp. ocenili zapadalność na IChP wywołaną wszystkimi serotypami u dorosłych w latach 2012–2014,9 wykazując, że w tym okresie coraz rzadziej występowała większość serotypów wchodzących w skład PCV-13, z wyjątkiem serotypu 3, którego częstość pozostała na niezmienionym poziomie. W drugim badaniu analizującym występowanie IChP u dzieci i młodzieży w Portugalii w latach 2010–2015 wykazano natomiast, że zakażenie serotypem 3 było przyczyną 17 zachorowań u dzieci prawidłowo i kompletnie zaszczepionych PCV-13.10 Autorzy wykazali również, że częstość występowania serotypu 3 u dzieci, które zakończyły pełen cykl szczepień szczepionką PCV-13, była większa niż wśród innych chorych o znanym statusie szczepienia.

W 2010 roku szczepionkę PCV-13 wprowadzono do programu szczepień w Stanach Zjednoczonych. Sieć laboratoriów zrzeszona w Active Bacterial Core surveillance (ABC) działająca w ramach Centers for Disease Control (CDC) zbierała izolaty pneumokoka od wszystkich chorych na IChP z placówek medycznych w całych Stanach Zjednoczonych. Moore i wsp. wykorzystali te dane do identyfikacji przypadków IChP oraz określenia serotypu izolatów zebranych w kresie od 1 lipca 2004 roku do 30 czerwca 2013 roku (p. Med. Prakt. Szczepienia 1/2015, s. 52 – przyp. red.).11 Określono serotyp łączenie 9830 izolatów zgromadzonych w okresie po wprowadzeniu PCV-13 (wyszczepialność populacji dzieci w tym czasie oceniono na 76%). Autorzy wykazali zmniejszenie o 64% zapadalności na IChP wywołaną łącznie przez wszystkich pięć serotypów PCV-13/nie-PCV-7; jednak analiza poszczególnych serotypów nie wskazała na redukcję zachorowań spowodowanych przez serotyp 3, a autorzy podsumowali, że ocena skuteczności PCV-13 wobec zakażeń tym serotypem wymaga dalszych badań.

Od 1 kwietnia 2010 roku PCV-13 stosuje się także w ramach programu szczepień w Wielkiej Brytanii. Wykorzystując dane uzyskane w ramach rozszerzonego nadzoru epidemiologicznego Public Health England (PHE), Andrews i wsp. przeprowadzili badanie metodą kohorty pośredniej, aby ocenić skuteczność kliniczną PCV-13 w profilaktyce IChP wywołanej przez poszczególne serotypy pneumokoka uwzględnione w szczepionce (p. Med. Prakt. Szczepienia 1/2015, s. 52 – przyp. red.).12 Analizowano wszystkie przypadki IChP zarejestrowane w Anglii i Walii w kohorcie kwalifikującej się do szczepienia szczepionką PCV-13 w okresie od 1 kwietnia 2010 roku do 31 października 2013 roku, a skuteczność rzeczywistą oszacowano metodą kliniczno-kontrolną, w której grupę przypadków tworzyli chorzy na IChP wywołaną przez serotypy uwzględnione w szczepionce, a grupę kontrolną chorzy na IChP spowodowaną serotypami pozaszczepionkowymi. Autorzy oszacowali skuteczność PCV-13 na 79% w zapobieganiu IChP wywołanej łącznie przez wszystkich pięć serotypów PCV-13/nie-PCV-7, ale skuteczność wobec serotypu 3 wyniosła tylko 26%, przy czym 95% przedział ufności (CI) wahał się od -69 do 68 (tzn. wynik nie był istotny statystycznie, bo przedział obejmował wartość 0). Część tego badania stanowiła próba ustalenia bardziej adekwatnego serologicznego korelatu ochrony niż wcześniej akceptowana wartość 0,35 µg/ml; w losowo wybranej podgrupie 100 próbek autorzy zastosowali test ELISA w celu oceny stężenia swoistych przeciwciał przeciwko serotypom pneumokoka uwzględnionym w PCV-13 oraz test opsonofagocytozy. Po analizie wyników Andrews i wsp. uznali, że 0,35 µg/ml jest wartością zaniżoną i podali skorygowaną wartość stężenia ochronnego swoistych przeciwciał w surowicy dla serotypu 3 wynoszącą 2,83 µg/ml. W drugim badaniu Oligbu i wsp. prześledzili zachorowania na IChP u dzieci w wieku <5 lat odnotowane od 4 września 2006 roku do 2 września 2014 roku i wykazali 28 przypadków niepowodzenia szczepienia wśród dzieci, które otrzymały kompletny cykl szczepienia PCV-13.13 W tej grupie przyczyną 12 (43%) zachorowań było zakażenia serotypem 3. Autorzy uznali, że niepowodzenie kliniczne szczepienia częściej dotyczyło właśnie tego typu serologicznego.

W Szwecji po wprowadzeniu w 2007 roku PCV-7 do programu szczepień obserwowano nieoczekiwane zwiększenie współczynników zachorowań wywołanych serotypem 3.14 W 2010 roku PCV-7 zastąpiono więc PCV-13, a zgodnie z szacunkami otrzymało je 97% kwalifikujących się dzieci. W Szwecji zgłaszanie wszystkie przypadków IChP do Agencji Zdrowia Publicznego jest obowiązkowe, a od wszystkich chorych należy pobrać izolaty pneumokoka. Galanis i wsp. wykorzystali te dane w analizie zachorowalności na IChP w hrabstwie sztokholmskim w latach 2005–2014. Porównano okres przed wprowadzeniem PCV-7, po jej wprowadzeniu i po jej zastąpieniu przez PCV-13. Autorzy wykazali zmniejszenie o 18% zachorowalności na IChP w całej populacji pod wpływem szczepień PCV-7 i o dalsze 11% po wprowadzeniu PCV-13, jednak nie zauważyli efektu wobec IChP spowodowanej zakażeniem serotypem 3.

Z kolei w Hiszpanii PCV-13 dopuszczono do stosowania w 2010 roku, ale do 2016 roku nie była ona finansowana ze środków publicznych, a dopiero w styczniu 2017 roku wprowadzono ją do zalecanego krajowego programu szczepień. W związku z tym odsetek szczepionych dzieci w Hiszpanii był mały (ok. 55% w Katalonii w latach 2012–2013). Mimo to do 2016 roku odnotowano wiele przypadków niepowodzenia szczepienia przeciwko IChP wywołanej serotypem 3.15 Od stycznia 2012 roku do czerwca 2016 roku w 3 szpitalach w Barcelonie Domínguez i wsp. przeprowadzili badanie kliniczno-kontrolne, którym objęli 814 dzieci w wieku 7–59 miesięcy (169 przypadków IChP i 645 odpowiednio do nich dopasowanych dzieci w grupie kontrolnej). Oszacowana skuteczność wobec inwazyjnych zakażeń wywołanych serotypem 3 nie była istotna statystycznie (25,9% [95% CI: -65,3 do 66,8]), dlatego autorzy wyciągnęli wniosek, że PCV-13 nie zapewnia ochrony przed tym serotypem.15

Nie wszystkie badania oceniające skuteczność PCV-13 wykazały jednak, że jest ona nieskuteczna wobec IChP wywołanej przez serotyp 3. Moore i wsp. w badaniu kliniczno-kontrolnym obejmującym 3713 dzieci w wieku 2–59 miesięcy w Stanach Zjednoczonym (722 chorych na IChP i 2991 w grupie kontrolnej) w okresie od 1 maja 2010 roku do 31 maja 2014 roku oszacowali skuteczność ≥1 dawki PCV-13 wobec IChP wywołanej serotypem 3 na 79,5% (95% CI: 30,3–94,8 [p. Med. Prakt. Szczepienia 3/2016, s. 59 – przyp. red.]).21 Z kolei w niemieckim badaniu przeprowadzonym metodą kohorty pośredniej przez van der Linden i wsp. w okresie od lipca 2006 roku do czerwca 2015 roku stwierdzono 618 przypadków IChP u dzieci w wieku 74–729 dni o znanym statusie szczepień, a skuteczność PCV-13 przeciwko IChP spowodowanej przez serotyp 3 pneumokoka określono na 74% (95% CI: 2–93).22

De Wals w swoim komentarzu podjął próbę wyjaśnienia tej pozornej sprzeczności wyników kilku badań z pozytywnym efektem, podczas gdy większość innych go nie wykazała.23 Sugeruje on, że ochrona bezpośrednia przeciwko serotypowi 3 uzyskana dzięki PCV-13 może być krótkotrwała. Jako dowód podaje wyniki badania kliniczno-kontrolnego przeprowadzonego w Quebec, w którym skuteczność szczepionki określono na 79% (95% CI: -148 do 98) w ciągu pierwszych 365 dni po kompletnym cyklu szczepień, natomiast na -199% (95% CI: -2004 do 98) w okresie po upływie 365 dni od podania ostatniej dawki (wartość ujemna wskazuje na większe ryzyko zachorowania po szczepieniu niż w grupie kontrolnej [p. Med. Prakt. Szczepienia 4/2015, s. 55] – przyp. red.).24 Dodatkowo przywołuje brytyjskie badanie Andrewsa i wsp., w którym skuteczność PCV-13 określono na 66% (95% CI: -322 do 92) u dzieci w wieku 4–11 miesięcy, ale tylko na 26% (95% CI: -69 do 68) u dzieci w wieku 4–55 miesięcy. De Wals sugeruje także, że podanie pojedynczej dawki PCV-13 w wieku poniemowlęcym może być skuteczniejsze niż szczepienie według schematu 2+1 lub 3+1 z uwagi na „zjawisko tolerancji immunologicznej po kolejnych dawkach szczepienia”. Powołuje się przy tym na wyniki wielu badań klinicznych, w których wykazano albo mniejsze stężenie swoistych przeciwciał przeciwko serotypowi 3 w surowicy po dawce przypominającej PCV niż po pierwszej dawce szczepienia pierwotnego,19 albo mniejsze stężenie przeciwciał u dzieci zaszczepionych PCV-13 według schematu 2+1 lub 3+1 niż u dzieci, u których szczepienie pierwotne w pierwszym półroczu wykonano szczepionką skoniugowaną niezawierającą antygenu serotypu 3, a jako dawkę uzupełniającą szczepienie podstawowe podano 1 dawkę PCV-13.25,26

Zapalenie ucha środkowego

We Francji PCV-13 wprowadzono do programu szczepień w 2010 roku. W okresie od października 2010 roku do maja 2011 roku Cohen i wsp. przeprowadzili w 58 przychodniach w całej Francji badanie w celu oceny wpływu programu szczepień PCV-13 na nosicielstwo pneumokoków u niemowląt z ostrym ZUŚ (OZUŚ).16 Autorzy wykazali, że nosicielstwo sześciu serotypów swoistych dla szczepionki PCV-13 (tzn. zawartych w szczepionce PCV-13, ale nie w szczepionce PCV-7) łącznie zmniejszyło się o 49,2% po szczepieniach PCV-13, jednak bez wyraźnego wpływu na nosicielstwo samego serotypu 3. W innym badaniu przeprowadzonym przez Cohena i wsp. w ciągu 13 lat (od października 2001 r. do czerwca 2014 r.), w którym wzięło udział 121 pediatrów z całej Francji, ponownie nie wykazano istotnego wpływu programu szczepień PCV-13 na nosicielstwo serotypu 3 u dzieci z OZUŚ.17

Z kolei Lewnard i wsp. przeanalizowali wpływ wprowadzenia PCV-7 i PCV-13 w Izraelu na odsetek progresji z nosicielstwa do klinicznie jawnego OZUŚ w przypadku różnych serotypów pneumokoków u dzieci.27 W tym celu autorzy wykorzystali wyniki opublikowanych badań dotyczących nosicielstwa pneumokoków oraz zachorowalności na OZUŚ wśród Beduinów i dzieci żydowskich w regionie Negew w południowym Izraelu, a ryzyko progresji zdefiniowali jako współczynnik zachorowalności na OZUŚ podzielonej przez częstość nosicielstwa każdego z serotypów. Autorzy zauważyli statystycznie istotne zmniejszenie ryzyka progresji do OZUŚ u nosicieli serotypu 3, jednak podobną redukcję wykazali także w przypadku serotypów nieuwzględnionych w PCV-13, a w badaniu, z którego pochodzą dane dotyczące zachorowalności na OZUŚ (Ben-Shimol i wsp.),28 podobne zmniejszenie ryzyka zauważono w przypadku OZUŚ wywołanego przez inne bakterie niż pneumokoki, co autorzy wiązali z zapobieganiem wczesnym epizodom OZUŚ wywoływanym przez pneumokoki. W konsekwencji tych wątpliwości wydaje się, że nie można określić, czy zaobserwowana redukcja ryzyka jest rzeczywiście bezpośrednim efektem szczepienia.

Nosicielstwo

W badaniu z randomizacją przeprowadzonym metodą podwójnie ślepej próby Dagan i wsp. podjęli się porównania skuteczności PCV-7 i PCV-13 w redukcji nosicielstwa pneumokoków w nosowej części gardła u dzieci w Izraelu.18 Zdrowe niemowlęta przydzielono losowo do grupy szczepionej PCV-7 lub PCV-13 w 2., 4., 6. i 12. miesiącu życia. Wymaz z nosowej części gardła pobierano w 2., 4., 6., 7., 12., 13., 18. i 24. miesiącu życia, a próbki krwi w 7. i 13. miesiącu życia. Kolonizację ustalano na podstawie wyniku posiewu wymazu, serotyp poszczególnych izolatów określano w reakcji Quellunga, a stężenie swoistych IgG mierzono za pomocą testu ELISA. Spośród 801 dzieci zaszczepionych PCV-13 u 16 stwierdzono kolonizację serotypem 3 po 24 miesiącach, dokładnie tak samo jak u 804 dzieci, które otrzymały PCV-7. Średnia geometryczna stężenia (GMC) swoistych IgG wyniosła 0,97 µg/ml w grupie PCV-13 i 0,04 µg/ml w grupie PCV-7. Autorzy wyciągnęli wniosek, że szczepienie PCV-13 nie wpływa na kolonizację przez serotyp 3.

Skuteczność innych szczepionek przeciwko serotypowi 3

Po wprowadzeniu szczepionki PCV-7 opracowano 11-walentną szczepionkę składającą się z 11 polisacharydów pneumokokowych skoniugowanych z rekombinowanym, nielipidowanym białkiem D Haemophilus influenzae (PCV11-PD). W badaniu z randomizacją przeprowadzonym metodą podwójnie ślepej próby Prymula i wsp. ocenili jej skuteczność przeciwko OZUŚ u niemowląt w Czechach i na Słowacji.19 Łącznie 4968 niemowląt przydzielono losowo do grupy otrzymującej PCV11-PD lub szczepionkę przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby (WZW) typu A w 3., 4., 5. i 12.–15. miesiącu życia, a następnie objęto obserwacją do ukończenia 2 lat. Od dzieci z objawami OZUŚ pobierano próbki wysięku z ucha środkowego na posiew i w celu określenia serotypu pneumokoka. W grupie zaszczepionej PCV11-PD odnotowano znamienne (57,6%) zmniejszenie zachorowalności na OZUŚ wywołane którymkolwiek z serotypów uwzględnionych w szczepionce, jednak skuteczność przeciwko serotypowi 3 określono na -17,1% (co oznacza, że była ona nieskuteczna). W związku z tym antygen serotypu 3 usunięto z tej szczepionki, która stała się w konsekwencji szczepionką 10-walentną (PCV-10).

W 2003 roku do programu szczepień w Wielkiej Brytanii wprowadzono dla każdej osoby >65. roku życia 23-walentną polisacharydową szczepionkę przeciwko pneumokokom (PPSV-23), która obejmuje także serotyp 3. Andrews i wsp. przeanalizowali dane z rozszerzonego nadzoru epidemiologicznego nad zachorowaniami na IChP w Anglii i Walii z lat 1998–2010, a skuteczność PPSV-23 przeciwko serotypowi 3 określono na -23% (nieskuteczna), co stanowiło najmniejszą wartość spośród 23 serotypów uwzględnionych w tej szczepionce (skuteczność wobec pozostałych 22 serotypów mieściła się w zakresie od -12–63%).20

Przyczyny nieskuteczności szczepionek

Poolman i wsp. postanowili wyjaśnić przyczynę nieskuteczności PCV11-PD wobec zakażenia serotypem 3, wykonując posiewy wielu izolatów serotypu 3 i oceniając fenotyp uzyskanych kolonii, w tym obrazu otoczki bakterii w mikroskopie elektronowym. Wykazali oni, że serotyp 3 tworzy śluzowate kolonie (z wyjątkiem szczepu SSI 3/1 rosnącego w postaci małych kolonii), w przeciwieństwie do pozostałych 10 serotypów zawartych w PCV11-PD.29 Na obrazach elektronomikroskopowych zauważyli bardzo gęstą otoczkę o grubości około 200 nm (z wyjątkiem szczepu SSI 3/1, który posiadał „nieco cieńszą i wyraźnie mniej gęstą otoczkę”). Test opsonofagocytozy wykazał małą aktywność przeciwciał wobec izolatów serotypu 3 z gęstą otoczką, w porównaniu z pozostałymi serotypami uwzględnionymi w szczepionce lub ze szczepem SSI 3/1. We wcześniejszych badaniach zauważono, że wraz ze zwiększeniem grubości lub gęstości otoczki polisacharydowej maleje możliwość zabicia pneumokoka przez przeciwciała w mechanizmie opsonofagocytozy.30 Poolman i wsp. sugerowali, że z uwagi na tak nietypową otoczkę serotyp 3 może być mniej podatny na mechanizmy obronne mediowane przez przeciwciała przeciwko polisacharydom otoczkowym. Omówili także dowody popierające hipotezę, że zahamowanie produkcji otoczki jest ważnym czynnikiem wirulencji serotypu 3, gdyż otoczka znacznych rozmiarów może blokować wzrost w postaci biofilmu bakteryjnego. Dane wskazują, że biofilm bakteryjny odgrywa ważną rolę w progresji do OZUŚ, a serotyp 3 rosnący w postaci biofilmu in vitro tworzy małe kolonie komórek pozbawionych otoczki. Bezotoczkowe inwazyjne fenotypy serotypu 3 mogą w związku z tym nie indukować produkcji swoistych przeciwciał, co wyjaśnia nieskuteczność szczepionki.

Choi i wsp. sugerują natomiast inny mechanizm, aby wyjaśnić nieskuteczność aktualnie dostępnych szczepionek pneumokokowych wobec serotypu 3.30 Zaobserwowali oni, że w przypadku większości serotypów proces wytwarzania polisacharydów otoczkowych (CPS) przebiega szlakiem zależnym od polimerazy wzy, natomiast serotyp 3 wykorzystuje szlak zależny od syntazy. W efekcie powstaje polisacharyd, który nie wiąże się kowalencyjnie z peptydoglikanem w ścianie komórki bakteryjnej, tylko jest związany z fosfatydyloglicerolem lub syntazą na błonie komórkowej i może być uwalniany w wyniku dysocjacji z fosfatydyloglicerolu lub wyrzucany z połączenia z syntazą. Autorzy porównali uwalnianie CPS różnych serotypów w warunkach in vitroin vivo, a następnie określili, czy uwalniania ilość CPS wystarcza do zahamowania zabijania bakterii w mechanizmie zależnym od przeciwciał i ochrony przeciwko serotypowi 3. Wykazali, że serotyp 3 w hodowli uwalniał około 60 µg CPS/107 jednostek tworzących kolonie (CFU), w porównaniu z 0,4–10 µg/107 CFU uwalnianych przez serotypy 1, 4, 6B lub 14. Zaobserwowali też, że uwalnianie w warunkach in vitro wyniosło 31,2 µg/107 CFU, w porównaniu z <0,1 µg/107 CFU dla serotypu 4 oraz 0,8 µg/107 CFU dla serotypu 5. Dodanie 12 ng oczyszczonego CPS wystarczyło do zmniejszenia skuteczności niszczenia komórek bakteryjnych w teście opsonofagocytozy z 90–100% do 50%. W celu określenia zdolności uwalnianych CPS do eliminacji ochrony nabytej biernie przez transfer przeciwciał skierowanych przeciwko otoczce, autorzy wstrzyknęli myszom dootrzewnowo surowicę królika skierowaną swoiście przeciwko antygenom otoczki w dawce zapewniającej ≥80% ochrony przed zakażeniem, a po 24 godzinach podali im 1000 CFU pneumokoków serotypu 3. Po podaniu myszom jedynie 0,03 µg CPS typu 3 odsetek przeżycia wśród zakażonych zwierząt zmniejszył się do ≤20%. Autorzy wyciągnęli wniosek, że „bezpośrednią przyczyną nieskuteczności PCV-13 wobec serotypu 3 może być uwalnianie CPS przez ten serotyp pneumokoka”.

Nurkka i wsp. ocenili skuteczność PCV11-PD w profilaktyce OZUŚ u niemowląt w Finlandii w badaniu z randomizacją przeprowadzonym metodą podwójnie ślepej próby.32 Łącznie 154 niemowląt otrzymało: (1) 3 dawki PCV11-PD w 2., 4. i 6. miesiącu życia z dawką uzupełniającą w 12.–15. miesiącu; (2) 3 dawki PCV11-PD w 2., 4. i 6. i pojedynczą dawkę uzupełniającą PPSV-23 w 12.–15. miesiącu; (3) 3 dawki szczepionki przeciwko WZW typu B w 2., 4. i 6. miesiącu życia z pojedynczą dawką „uzupełniającą” PCV11-PD w 12.–15. miesiącu. Próbki krwi pobierano w 7. miesiącu życia, bezpośrednio przed podaniem ostatniej dawki cyklu podstawowego (tzn. uzupełniającej) oraz 28 dni jej podaniu, a stężenia IgG swoistych dla poszczególnych serotypów mierzono metodą ELISA. Autorzy wykazali, że po szczepieniu podstawowym w pierwszym półroczu (tzn. w 7. mż.) stężenie swoistych IgG przeciwko serotypowi 3 było statystycznie istotnie większe w grupie dzieci zaszczepionych PCV11-PD niż w grupie kontrolnej (szczepionej przeciwko WZW typu B), jednak po 5 miesiącach (tzn. bezpośrednio przed dawką uzupełniającą) różnica nie była już istotna. Po 28 dniach od podania dawki uzupełniającej także nie zaobserwowano statystycznie istotnych różnic pomiędzy grupami, choć we wszystkich 3 grupach stwierdzono zwiększenie stężenia swoistych przeciwciał.

W artykule przeglądowym omawiającym zjawisko supresji odpowiedzi immunologicznej po polisacharydowych lub skoniugowanych szczepionkach przeciwko pneumokokom Poolman i Borrow stwierdzili, że Nurkka i wsp.32 dostarczyli dowodów na taką supresję wobec serotypu 3, którego antygen wchodził w skład PCV11-PD.33 Obserwacje te porównali z wieloma podobnymi badaniami dotyczącymi PCV-13, w których wykazano podobne wyniki, a dawka uzupełniająca nie zwiększyła stężenia przeciwciał swoistych wobec serotypu 3.

Powtarzalność testu Luminex

Oznaczanie swoistych przeciwciał w surowicy przeciwko poszczególnym serotypom pneumokoków nadzoruje brytyjska agencja National External Quality Assessment Service for Immunology, Immunochemistry and Allergy (UK NEQAS IIA). Wiele laboratoriów w Wielkiej Brytanii i innych krajach testuje materiał pochodzący z dwóch próbek dystrybuowanych co 2 miesiące przez UK NEQAS IIA, a instytucja ta regularnie analizuje i porównuje uzyskiwane wyniki. Szczegółowe informacje, w tym dotyczące opisów przeprowadzonych analiz, znajdują się na stronie internetowej UK NEQAS IIA.34

Na rycinie przedstawiono wyniki przesłane przez 10 laboratoriów uczestniczących w wykonywaniu badań i porównano średnie stężenia swoistych przeciwciał przeciwko serotypowi 3 z odsetkiem zgodności poszczególnych laboratoriów. Dla każdej pojedynczej próbki wyniki nadesłano z 6–8 laboratoriów. Zgodność wyników oznaczeń dla serotypu 3 pomiędzy laboratoriami była mała, często wynosiła 50% (tzn. nie była większa od przypadku), natomiast w zakresie pozostałych 11 serotypów zgodność ta była ogólnie większa – około 90%, w porównaniu ze średnio około 65% dla serotypu 3. Zgodność była większa w przypadku próbek z małym średnim stężeniem swoistych przeciwciał, mogącym prowadzić do uzyskania wyniku jednoznacznie ujemnego. W przypadku próbek z większym stężeniem przeciwciał zgodność jest mniejsza, mimo iż w takiej sytuacji można byłoby oczekiwać wyników jednoznacznie dodatnich. Takich prawidłowości nie obserwuje się w przypadku innych serotypów – zgodnie z oczekiwaniami zgodność jest mniejsza w przypadku próbek, w których stężenie swoistych przeciwciał jest zbliżone do granicznej wartości korelatu ochrony, natomiast większe stężenie daje większą zgodność oznaczeń. Sugeruje to, że pomiędzy poszczególnymi laboratoriami powtarzalność oznaczeń przeciwciał swoistych wobec serotypu 3 przy użyciu tego testu jest niewielka, a uzyskiwane wyniki mogą być niewiarygodne.

(kliknij, by powiększyć)

Ryc. Wykres przedstawia średnie stężenie IgG swoistych wobec serotypu 3 pneumokoka w surowicy, w porównaniu z odsetkiem zgodnych wyników pomiędzy laboratoriami w zakresie rozkładu oznaczeń serotypowo-swoistych przeciwciał skierowanych przeciwko pneumokokom przy użyciu imunotestów wykonywanych pod nadzorem UK National External Quality Assessment Service for Immunology, Immunochemistry and Allergy (UK NEQAS IIA) w latach 2016–2018. Za wynik dodatni uznawano wartość większą niż ustalony przez laboratorium korelat ochrony (0,35 µg/ml), a za ujemny stężenie równe lub mniejsze niż korelat ochrony. Odsetek zgodności odpowiada odsetkowi laboratoriów, które uzyskały ten sam wynik, przy czym najmniejszą możliwą wartością było 50%. GMC – średnia geometryczna stężenia

Dyskusja

Wiele dowodów naukowych wskazuje, że aktualnie dostępne szczepionki przeciwko pneumokokom są nieskuteczne wobec serotypu 3.8-20 W niniejszym artykule omówiono wyniki 10 badań klinicznych z 7 krajów, przy czym we wszystkich nie wykazano skuteczności PCV-13 w profilaktyce nosicielstwa lub zakażeń wywołanych przez serotyp 3 S. pneumoniae lub była ona ograniczona. Także inne szczepionki pneumokokowe (skoniugowane lub polisacharydowe) mają ograniczoną skuteczność lub wcale nie chronią przed serotypem 3 pneumokoka.21,22

W wielu badaniach klinicznych wykazano supresję odpowiedzi immunologicznej wobec serotypu 3 po szczepieniu PCV,23,32,33 co sugeruje, że opracowanie skutecznej metody uzyskania długotrwałej odporności przeciwko zakażeniom wywołanym przez ten serotyp wymaga dalszych badań.

Wyniki uzyskane przez Andrewsa i wsp. wskazują, że stosowana aktualnie wartość graniczna korelatu ochrony przed serotypem 3 pneumokoka jest ponad 8-krotnie zaniżona, dlatego nawet względnie duże stężenie swoistych przeciwciał po szczepieniu może nie wystarczyć do skutecznej ochrony przed zakażeniem.12 Niezwykle gruba i gęsta otoczka komórki wytwarzana przez serotyp 3 może poprzez różne mechanizmy umożliwiać patogenowi unikanie barier ochronnych układu odporności. Zdolność komórek tego serotypu do uwalniania cząsteczek CPS do otoczenia może być dodatkowym mechanizmem hamującym niszczenie bakterii przez przeciwciała.

W przypadku testu multipleksowego stosowanego obecnie w wielu laboratoriach do oznaczania stężenia przeciwciał skierowanych swoiście przeciwko określonym serotypom wykazano problemy związane z powtarzalnością wyniku, zwłaszcza w przypadku większego stężenia przeciwciał. Nawet gdyby zgodnie z postulatem Andrewsa i wsp.12 zwiększyć wartość korelatu ochrony, problem powtarzalności wyników prawdopodobnie stałby się jeszcze ważniejszy z uwagi na małą zgodność w przypadku większego stężenia przeciwciał.

Wszystkie te czynniki powodują, że pomiar stężenia przeciwciał swoistych dla serotypu 3 w praktyce klinicznej ma ograniczoną przydatność. Oceny serotypowo swoistych przeciwciał w surowicy nie zaleca się w diagnostyce zakażenia pneumokokowego,6 dlatego większość pomiarów będzie wykorzystywana do oceny skuteczności szczepień lub zdolności pacjentów do wytworzenia swoistej humoralnej odpowiedzi immunologicznej. Kontrowersje związane z rzeczywistą wartością korelatu ochrony oznaczają,12 że stężenie uznawane aktualnie za „ochronne” jest prawdopodobnie zbyt małe (z wyjątkiem sytuacji, gdy zmierzona wartość stężenia jest duża, ale mała powtarzalność wyników pomiędzy różnymi laboratoriami stawia pod znakiem zapytania wiarygodność właściwie każdego oznaczenia). Ze względu na bardzo szybkie zmniejszanie się stężenia swoistych przeciwciał wobec serotypu 3 po szczepieniu12,23,24 oraz zjawisko hamowania odpowiedzi immunologicznej na ten antygen po kolejnych dawkach szczepionki,23,32,33 ujemny wynik oznaczenia nie daje żadnych informacji o zdolności szczepionego pacjenta do wytworzenia odpowiedzi humoralnej, w związku z tym test nie jest też przydatny w diagnostyce zaburzeń immunologicznych.

Mała powtarzalność wyników testu oznaczania swoistych przeciwciał wobec serotypu 3 pneumokoka wymaga dalszych badań, aby określić zakres tego zjawiska, jego przyczyny oraz wskazać możliwe rozwiązania. Ich wdrożenie w praktyce będzie następnie wymagało ponownej, intensywnej walidacji testu. Wszystkie te działania wymagałyby znacznych inwestycji finansowych i nakładu czasu, w związku z czym należy się poważnie zastanowić, na ile byłyby rzeczywiście przydatne i ewentualnie jakie korzyści mogłyby z nich wynikać. Uważamy, że wobec niepełnego wyjaśnienia mechanizmów odpowiedzi immunologicznej wobec serotypu 3, pomiar stężenia swoistych przeciwciał ma w tym przypadku tak ograniczone znaczenie kliniczne, że aktualnie jego wartość jest niewielka. Zamiast tego sugerujemy, aby rozważyć usunięcie serotypu 3 z serotypowo swoistych testów immunologicznych wykonywanych w praktyce klinicznej i skupić się na dodatkowych badaniach mechanizmów odpowiedzi immunologicznej wobec tego typu, aby przyczynić się do ulepszenia szczepionek stosowanych w przyszłości.

Udział poszczególnych autorów: A.B. – prowadzenie badania; E.L. – przygotowanie manuskryptu; J.F.G. – przegląd i redakcja manuskryptu; R.B. – nadzór.
Finansowanie: Badanie nie było finansowane ze źródeł zewnętrznych.
Podziękowania: Podziękowania dla Diny Patel i Williama Egnera z UK NEQAS IIA za możliwość wykorzystania danych.
Deklaracja konfliktu interesów: Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Piśmiennictwo:

1. Hulten K.G.: The changing epidemiology of pneumococcal diseases. Lancet Infect. Dis., 2018; 18: 929–930
2. Balsells E., Guillot L., Nair H., Kyaw M.H.: Serotype distribution of Streptococcus Pneumoniae causing invasive disease in children in the post-PCV Era: a systematic review and meta-analysis. PLoS ONE, 2017; 12: e0177113
3. Fletcher M.A., Schmitt H.-J., Syrochkina M., Sylvester G.: Pneumococcal empyema and complicated pneumonias: global trends in incidence, prevalence, and serotype epidemiology. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2014; 33: 879–910
4. Alonso M., Marimon J.M., Ercibengoa M., Pérez-Yarza E.G., Pérez-Trallero E.: Dynamics of Streptococcus Pneumoniae serotypes causing acute otitis media isolated from children with spontaneous middle-ear drainage over a 12-year period (1999–2010) in a region of Northern Spain. PLoS ONE, 2013; 8: e54333
5. Hausdorff W.P., Bryant J., Paradiso P.R., Siber G.R.: Which pneumococcal serogroups cause the most invasive disease: implications for conjugate vaccine formulation and use, part I. Clin. Infect. Dis., 2000; 30: 100–121
6. Daly T.M., Hill H.R.: Use and clinical interpretation of pneumococcal antibody measurements in the evaluation of humoral immune function. Clin. Vaccine Immunol., 2015; 22: 148–152
7. Pickering J.W., Martins T.B., Greer R.W., et al.: A multiplexed fluorescent microsphere immunoassay for antibodies to pneumococcal capsular polysaccharides. Am. J. Clin. Pathol., 2002; 117: 589–596
8. Slotved H.-C., Dalby T., Harboe Z.B., et al.: The incidence of invasive pneumococcal serotype 3 disease in the Danish population is not reduced by PCV-13 vaccination. Heliyon, 2016; 2: e00198
9. Horácio A.N., Silva-Costa C., Lopes J.P., Ramirez M., Melo-Cristino J., Vaz T.: The Portuguese Group for the Study of Streptococcal Infections. Serotype 3 remains the leading cause of invasive pneumococcal disease in adults in Portugal (2012–2014) despite continued reductions in other 13-valent conjugate vaccine serotypes. Front. Microbiol., 2016: 7 
10. Silva-Costa C., Brito M.J., Pinho M.D., et al.: Complicated pneumonia caused by streptococcus pneumoniae serotype 3 in 13-valent pneumococcal conjugate vaccinees, Portugal, 2010–2015. Emerg. Infect. Dis., 2018; 24: 1307–1314
11. Moore M.R., Link-Gelles R., Schaffner W., et al.: Effect of use of 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in children on invasive pneumococcal disease in children and adults in the USA: analysis of multisite, population-based surveillance. Lancet Infect. Dis., 2015; 15: 301–309
12. Andrews N.J., Waight P.A., Burbidge P., et al.: Serotype-specific effectiveness and correlates of protection for the 13-valent pneumococcal conjugate vaccine: a postlicensure indirect cohort study. Lancet Infect. Dis., 2014; 14: 839–846
13. Oligbu G., Collins S., Andrews N., et al.: Characteristics and serotype distribution of childhood cases of invasive pneumococcal disease following pneumococcal conjugate vaccination in England and Wales, 2006–2014. Clin. Infect. Dis., 2017; 65: 1191–1198
14. Galanis I., Lindstrand A., Darenberg J., et al.: Effects of PCV7 and PCV13 on invasive pneumococcal disease and carriage in Stockholm, Sweden. Eur. Respir. J., 2016; 47: 1208–1218
15. Domínguez Á., Ciruela P., Hernández S., et al.: Effectiveness of the 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in preventing invasive pneumococcal disease in children aged 7–59 months. A matched case-control study. PLoS ONE, 2017; 12: e0183191
16. Cohen R., Levy C., Bingen E., Koskas M., Nave I., Varon E.: Impact of 13-valent pneumococcal conjugate vaccine on pneumococcal nasopharyngeal carriage in children with acute otitis media. Pediatr. Infect. Dis. J., 2012; 31: 297–301
17. Cohen R., Varon E., Doit C., et al.: A 13-year survey of pneumococcal nasopharyngeal carriage in children with acute otitis media following pcv7 and pcv13 implementation. Vaccine, 2015; 33: 5118–5126
18. Dagan R., Patterson S., Juergens C., et al.: Comparative immunogenicity and efficacy of 13-valent and 7-valent pneumococcal conjugate vaccines in reducing nasopharyngeal colonization: a randomized double-blind trial. Clin. Infect. Dis., 2013; 57: 952–962
19. Prymula R., Peeters P., Chrobok V., et al.: Pneumococcal capsular polysaccharides conjugated to protein D for prevention of acute otitis media caused by both Streptococcus pneumoniae and non-typable Haemophilus influenzae: a randomised double-blind efficacy study. Lancet, 2006; 367: 740–748
20. Andrews N.J., Waight P.A., George R.C., Slack M.P.E., Miller E.: Impact and effectiveness of 23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine against invasive pneumococcal disease in the Elderly in England and Wales. Vaccine, 2012; 30: 6802–6808
21. Moore M.R., Link-Gelles R., Schaffner W., et al.: Effectiveness of 13-valent pneumococcal conjugate vaccine for prevention of invasive pneumococcal disease in children in the USA: a matched case-control study. Lancet Respir. Med., 2016; 4: 399–406
22. Van der Linden M., Falkenhorst G., Perniciaro S., Fitzner C., Imöhl M.: Effectiveness of pneumococcal conjugate vaccines (PCV7 and PCV13) against invasive pneumococcal disease among children under two years of age in Germany. PLoS ONE, 2016; 11: e0161257
23. DeWals P.: Commentary on paradoxical observations pertaining to the impact of the 13-valent pneumococcal conjugate vaccine on serotype 3 Streptococcus pneumoniae infections in children. Vaccine, 2018; 36: 5495–5496
24. Deceuninck G., De Wals P., Boulianne N., Lefebvre B., De Wals P.: Effectiveness of three pneumococcal conjugate vaccines to prevent invasive pneumococcal disease in Quebec, Canada. Vaccine, 2015; 33: 2684–2689
25. Grimprel E., Laudat F., Patterson S., et al.: Immunogenicity and safety of a 13-valent pneumococcal conjugate vaccine (PCV13) when given as a toddler dose to children immunized with PCV7 as infants. Vaccine, 2011; 29: 9675–9683
26. Urbancikova I., Prymula R., Goldblatt D., Roalfe L., Prymulova K., Kosina P.: Immunogenicity and safety of a booster dose of the 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in children primed with the 10-valent or 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in the Czech Republic and Slovakia. Vaccine, 2017; 35: 5186–5193
27. Lewnard J.A., Givon-Lavi N., Weinberger D.M., Lipsitch M., Dagan R.: Pan-serotype reduction in progression of Streptococcus pneumoniae to otitis media after rollout of pneumococcal conjugate vaccines. Clin. Infect. Dis., 2017; 65: 1853–1861
28. Ben-Shimol S., Givon-Lavi N., Leibovitz E., Raiz S., Greenberg D., Dagan R.: Impact of widespread introduction of pneumococcal conjugate vaccines on pneumococcal and nonpneumococcal otitis media. Clin. Infect. Dis., 2016; 63: 611–618
29. Poolman J., Kriz P., Feron C., et al.: Pneumococcal serotype 3 otitis media, limited effect of polysaccharide conjugate immunisation and strain characteristics. Vaccine, 2009; 27: 3213–3222
30. Kim J.O., Romero-Steiner S., Sorensen U.B.S., et al.: Relationship between cell surface carbohydrates and intrastrain variation on opsonophagocytosis of Streptococcus pneumoniae. Infect. Immun., 1999; 67: 2327–2333
31. Choi E.H., Zhang F., Lu Y.-J., Malley R.: Capsular Polysaccharide (CPS) release by serotype 3 pneumococcal strains reduces the protective effect of anti-type 3 CPS antibodies. Clin. Vaccine Immunol., 2016; 23: 162–167
32. Nurkka A., Joensuu J., Henckaerts I., et al.: Immunogenicity and safety of the eleven valent pneumococcal polysaccharide-protein D conjugate vaccine in infants. Pediatr. Infect. Dis. J., 2004; 23: 1008–1014
33. Poolman J., Borrow R.: Hyporesponsiveness and its clinical implications after vaccination with polysaccharide or glycoconjugate vaccines. Expert Rev. Vaccines, 2011; 10: 307–322
34. UK NEQAS Immunology, Immunochemistry and Allergy. Available online: www.immqas. org.uk (accessed on 6 December 2018)

Reklama

Napisz do nas

Zadaj pytanie ekspertowi, przyślij ciekawy przypadek, zgłoś absurd, zaproponuj temat dziennikarzom.
Pomóż redagować portal.
Pomóż usprawnić system ochrony zdrowia.

Przegląd badań