Микробиом кишечника может отвечать за слабый иммунный ответ на мРНК-вакцины

мРНК-вакцины, такие как BNT162b2 от Pfizer, показали свою эффективность во время пандемии COVID-19. Двумя ключевыми компонентами вакцины являются мРНК с модифицированными нуклеозидами, кодирующая S-белок SARS-CoV-2, и липидные наночастицы, содержащие ионизируемые липиды (iLNP), которые обеспечивают эффективную доставку мРНК в цитоплазму клеток. В результате вакцинации клетки врожденного иммунитета взаимодействуют с мРНК BNT162b2 через цитозольные РНК-сенсоры, что приводит к формированию Т-клеточного и гуморального иммунных ответов. Не все люди одинаково хорошо отвечают на вакцинацию. Однако причины индивидуального уровня адаптивного иммунитета у большинства людей остаются неясными.

Ученые из Окинавского института науки и технологий с коллабораторами использовали мультиомный анализ и определили ряд факторов, связанных с адаптивным иммунным ответом после вакцинации против SARS-CoV-2. Исследователи взяли образцы кала и крови у 95 здоровых участников до вакцинации, через два дня после первой дозы мРНК-вакцины от Pfizer и через два, восемь и 41 день после второй дозы. В результате экспериментов были идентифицированы популяции и транскрипты иммунных клеток человека, таксоны бактерий кишечника, а также функциональные пути, связанные с иммунным ответом на BNT162b2.

Авторы не обнаружили значительной связи слабого гуморального иммунного ответа после вакцинации и микробиома кишечника. Однако люди с пониженным Т-клеточным ответом имели более высокую экспрессию двух генов, FOS и ATF3, которые относятся к крупной группе факторов транскрипции AP-1 (FOS, FOSB и ATF3). У людей с высокой экспрессией генов FOS и ATF3 до вакцинации в микробиоме кишечника была высокая активность расщепления моносахарида фукозы.

При распаде фукозы образуется (S)-(+)-1,2-пропандиол и пируват, что приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот (SCFA). Полученные из кишечника SCFA модулировали иммунные реакции, а также индуцировали выработку простагландина Е2 (PGE2), который повышает экспрессию AP-1. Гены, связанные с расщеплением фукозы, усиливали синтез простагландин-эндопероксидсинтазы 2 (PTGS2), которая участвует в экспрессии AP-1, FOS, FOSB и ATF3.

Полученные данные свидетельствуют о том, что исходная экспрессия FOS и других факторов AP-1 в Т-клетках может ингибировать ответ интерферона первого типа и активацию Т-клеток. В результате исследования авторы предположили, что влияние кишечного микробиома на иммунную систему осуществляется через путь, который включает FOS и ATF3.

«Механизм еще не доказан, но мы предполагаем, что переваривание фукозы приводит к увеличению базовой экспрессии FOS и ATF3 в иммунных клетках крови, что, в свою очередь, ослабляет ответ на вакцину против COVID-19», — сказал Масато Хирота, первый автор статьи и аспирант отдела иммунных сигналов. «Понятно, что кишечные бактерии оказывают важное влияние на общее состояние иммунной системы».

Авторы планируют экспериментально воздействовать на микробиом кишечника мышей и исследовать точный механизм FOS и ATF3 для предсказания эффективности вакцин и улучшения иммунного ответа на них.

Состав микробиома мышей связан с минеральной плотностью костной ткани в условиях микрогравитации