Vaccin versterkt aangeboren immuniteit bij mensen met ‘slapende’ immuuncellen

Bacillus Calmette-Guérin (BCG) is een vaccin tegen tuberculose dat verrassend genoeg ook het risico op verschillende andere infecties verkleint. Deze bredere bescherming ontstaat door een mechanisme dat getrainde immuniteit wordt genoemd. Het vaccin roept echter niet bij iedereen die bredere bescherming op. Mihai Netea, Christoph Bock en collega’s ontdekten dat de epigenetische toestand van bepaalde cellen van de aangeboren afweer voorspelt of iemand wel of niet profiteert van die bredere wake-up call. De ontdekking, gepubliceerd in Immunity, is van belang voor toekomstige behandelingen die beschermende getrainde immuniteit opwekken.

Aangeboren, aangeleerd, getraind

Het immuunsysteem beschermt mensen op twee manieren. De aangeboren immuniteit biedt een ingebouwde verdediging tegen wijdverspreide kenmerken van bacteriën en virussen, terwijl de adaptieve (of aangeleerde) immuniteit individuele ziekteverwekkers onthoudt die iemand al eerder hebben geïnfecteerd. Vaccins informeren het adaptieve immuunsysteem over een nieuwe ziekteverwekker zonder dat je daarvoor een infectie hoeft door te maken. Dit heeft sterk bijgedragen aan onze gezondheid, maar er is voor elke ziekteverwekker – denk aan covid – wel steeds een specifiek vaccin nodig.

Sommige vaccins informeren niet alleen het adaptieve immuunsysteem over een specifieke ziekteverwekker, maar verhogen ook de algehele waakzaamheid van de aangeboren immuuncellen van ons lichaam. Dat is bijvoorbeeld het geval bij het BCG-vaccin, dat ons adaptieve immuunsysteem leert om tuberculosebacteriën te bestrijden, maar óók de kindersterfte door andere infecties vermindert. Dat tweede aspect loopt via een mechanisme dat we getrainde immuniteit noemen - het idee dat aangeboren immuuncellen kunnen schakelen tussen een slapende en waakzame staat, en effectiever zijn in het bestrijden van infecties wanneer ze in hun waakzame staat zijn.

Vaccin traint alleen slapende afweer

Het opwekken van getrainde immuniteit door medicijnen of vaccins kan beschermen in tijden van hoog infectierisico, bijvoorbeeld na een grote operatie of tijdens pandemieën voordat er specifieke vaccins beschikbaar zijn. Maar getrainde immuniteit varieert sterk tussen individuen en het is niet duidelijk wie er baat kan hebben bij het opwekken van getrainde immuniteit.

Om dit probleem te onderzoeken vaccineerde een team onder leiding van Mihai Netea (Radboudumc) en Christoph Bock (Medical University of Vienna) 323 gezonde vrijwilligers met BCG en analyseerde de effecten op het immuunsysteem. Ze ontdekten dat de getrainde immuniteit het beste werkte bij personen met een slapende aangeboren immuniteit. Die situatie is af te lezen aan een karakteristieke epigenetische toestand van de cellen en die toestand voorspelt heel nauwkeurig de respons op het vaccins.

Het vaccin leidde bij 213 personen tot een reactie van de getrainde afweer, bij 78 personen werd geen reactie vastgesteld. Degenen die reageerden op het vaccin hadden meer slapende aangeboren immuuncellen dan degenen die niet reageerden. Kortom, de hogere immuun waakzaamheid die bij de responders wordt opgeroepen, bestaat al bij degenen die niet reageren.

Epigenetische regulatie van de immuunbalans

Zowel genetische als omgevingsfactoren dragen bij aan deze variantie, maar de meest interessante verschillen werden waargenomen in de epigenetische toestand van de immuuncellen. De epigenetische toestand van een cel - veranderingen in chromatine waardoor genen makkelijker of moeilijker te activeren zijn - weerspiegelen het vermogen van een cel om snel te reageren op veranderingen in de omgeving. Op die manier kan de getrainde immuniteit gereguleerd worden. Dat zagen de onderzoekers inderdaad terug in beide groepen. De groep die niet op de vaccinatie reageerde had al open, toegankelijke chromatine op genen betrokken bij aangeboren immuniteit. De andere groep niet, maar ontwikkelde dat wel ná vaccinatie. Dit verklaart hoe epigenetische veranderingen immuuncellen in staat stelt om te schakelen tussen verschillende niveaus van waakzaamheid. Het is een mechanisme dat bijdraagt aan een goede balans van het immuunsysteem; niet overactief en niet ingedut.

Slapend immuunsysteem prikkelen tot alertheid

De resultaten bieden niet alleen nieuwe inzichten in de immuunbiologie en de rol van epigenetica, maar vormen ook een leidraad voor de ontwikkeling van toekomstige geneesmiddelen. "We kunnen ons een nieuwe klasse medicijnen voorstellen die gericht een slapend immuunsysteem wakker maken," zegt Netea. "Zo zouden ouderen een boost voor hun immuunsysteem kunnen krijgen voor een gepland ziekenhuisverblijf en misschien kunnen we het onderdrukte immuunsysteem reactiveren bij patiënten met kanker. Verschillende farmaceutische bedrijven zoeken al naar manieren om getrainde immuniteit op te wekken zonder het BCG-vaccin te gebruiken."

De nieuwe studie biedt een belangrijke leidraad voor dergelijke inspanningen. Een beter begrip van de biologische routes van getrainde immuniteit kan bijvoorbeeld nieuwe therapeutische doelen blootleggen. Verder toont de studie aan dat dergelijke middelen waarschijnlijk nuttig zijn voor personen met een slapende aangeboren immuniteit, geïdentificeerd door middel van chromatine profilering of functionele immuuntests. Ook werden er geen doorgeschoten immuunreacties gezien bij mensen met een hoge aangeboren immuniteit voorafgaand aan de vaccinatie; een goed voorteken voor de veiligheid van toekomstige geneesmiddelen die immuniteit opwekken.

Bock: "Onze studie benadrukt het nauwe verband tussen epigenetische toestanden van afweercellen en getrainde immuniteit, waardoor het menselijk lichaam kan schakelen tussen waakzame en slapende aangeboren immuniteit. Dit proces verschilt per persoon en kan worden benut met precisiegeneeskunde."

­­­­­­­­­­­­-

Artikel in Immunity: Multi-omics analysis of innate and adaptive responses to BCG vaccination reveals epigenetic cell states that predict trained immunity - Simone J.C.F.M. Moorlag, Lukas Folkman, Rob ter Horst, Thomas Krausgruber, Daniele Barreca, Linda C. Schuster, Victoria Fife, Vasiliki Matzaraki, Wenchao Li, Stephan Reichl, Vera P. Mourits, Valerie A.C.M. Koeken, L. Charlotte J. de Bree, Helga Dijkstra, Heidi Lemmers, Bram van Cranenbroek, Esther van Rijssen, Hans J.P.M. Koenen, Irma Joosten, Cheng-Jian Xu, Yang Li, Leo A.B. Joosten, Reinout van Crevel, Mihai G. Netea, Christoph Bock

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.12.005

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen