AI prezice răspunsul la vaccin în funcție de tiparele anticorpilor existenți
Vaccinurile protejează majoritatea oamenilor de boli grave, însă intensitatea acestei protecții poate varia considerabil de la o persoană la alta. Un nou studiu condus de Universitatea de Stat din Arizona ne ajută să înțelegem de ce.
Înainte ca un vaccin să fie administrat, sistemul imunitar al unei persoane poate deja oferi indicii cu privire la cât de bine va răspunde. Cercetătorii de la ASU, împreună cu colegii lor, au analizat probe de sânge de la peste 4.000 de persoane, măsurând anticorpii împotriva a 185 de antigene, adică ținte recunoscute de sistemul imunitar, inclusiv cele asociate cu viruși și bacterii comune, precum și cu boli autoimune.
Ei au folosit inteligența artificială pentru a analiza tiparele din probele prelevate înainte și după vaccinarea împotriva COVID-19, identificând semnăturile anticorpilor care ajutau la distincția între respondenții puternici la vaccin și cei slabi.
Acest studiu deschide o posibilă cale către strategii de vaccinare mai personalizate.
„Ce a descoperit studiul nostru este că anumiți biomarkeri, atunci când sunt analizați cu ajutorul AI, pot prezice cine este probabil să răspundă bine la un vaccin, chiar înainte de a-l primi. Acest lucru sugerează că unii oameni pot fi mai pregătiți imunitar decât alții”, afirmă Joshua LaBaer, liderul studiului.
LaBaer este director executiv al Institutului Biodesign de la ASU și director al Centrului Virginia G. Piper pentru Diagnostice Personalizate. Studiul a fost realizat cu colaboratorii ASU și cu instituții medicale și de cercetare din întreaga țară.
Studiul este publicat în numărul curent al revistei Cell Press Blue.
Anticorpii ca indicii ai pregătirii imunitare
În mod obișnuit, cercetătorii evaluează răspunsul la vaccin după administrare, măsurând dacă sistemul imunitar a produs anticorpi împotriva țintei. Însă, în acest caz, cercetătorii au pus o întrebare diferită: pot tiparele deja prezente în sânge prezice răspunsul înainte de vaccinare?
Vârsta, sexul, genetica, bolile anterioare și condițiile de sănătate subiacente au fost toate corelate cu intensitatea răspunsului la vaccinuri. Persoanele cu condiții de imunodepresie au un risc mai ridicat de răspunsuri slabe. Totuși, chiar și în cadrul acestor grupuri, rezultatele pot varia considerabil.
Noua abordare este una dintre primele care utilizează o „amprentă” a anticorpilor pre-vaccin pentru a evalua pregătirea imunitară. Spre deosebire de unele metode de predicție care se bazează pe analize genetice, această strategie folosește tiparele anticorpilor din sânge, care ar putea fi mai ușor de adaptat pentru utilizarea clinică.
Dincolo de categoriile imune
Pentru a testa dacă amprenta anticorpilor ar putea dezvălui pregătirea pentru vaccin, cercetătorii au analizat răspunsurile anticorpilor la 185 de antigene, inclusiv SARS-CoV-2, virusul care cauzează COVID-19, alți viruși și bacterii comune, precum și ținte asociate cu boli autoimune.
Studiul a inclus 8.687 de probe de la 4.089 de participanți, acoperind voluntari sănătoși și persoane cu condiții sau tratamente legate de imunodepresie, cum ar fi HIV, mielom multiplu, malignitate de organ solid, boli autoimune, boală inflamatorie intestinală și transplant de organ solid.
Cercetătorii au descoperit că mai multe grupuri imunocompromise erau mai susceptibile de a avea răspunsuri diminuate la vaccinarea împotriva COVID-19. Cu toate acestea, aceste categorii nu erau predictori perfecți. Unii participanți imunocompromiși au avut răspunsuri puternice, în timp ce aproximativ 5% până la 6% dintre participanții sănătoși au avut răspunsuri slabe.
Anticorpii sentinelă
Studiul a constatat că nivelurile mai ridicate ale anumitor anticorpi preexistenți, inclusiv anticorpi împotriva microbilor comuni precum Staphylococcus aureus, RSV și human respirovirus 3, erau asociate cu răspunsuri mai puternice la vaccinul COVID-19.
Cercetătorii descriu acești anticorpi ca fiind „sentinelă”, deoarece ei pot indica pregătirea de bază a imunității unei persoane. Aceștia nu luptă neapărat direct împotriva țintei vaccinului, ci pot reflecta cât de receptiv este brațul producător de anticorpi al sistemului imunitar.
Apoi, cercetătorii au întrebat dacă întreaga amprentă de anticorpi, nu doar câțiva markeri individuali, ar putea ajuta la identificarea persoanelor care sunt susceptibile de a avea răspunsuri slabe la vaccin. Modelul lor de învățare profundă a analizat tiparele din panoul de anticorpi, combinând multe măsurători într-un profil imunitar mai amplu.
Studiul evidențiază o putere cheie a AI în cercetarea sănătății: abilitatea sa de a găsi tipare subtile, predictive în milioane de puncte de date biologice care altfel ar rămâne ascunse. Abordarea sugerează că pregătirea pentru vaccinare ar putea fi înțeleasă mai bine prin analiza întregului sistem imunitar, mai degrabă decât prin concentrare pe o singură boală sau un singur anticorp.
De asemenea, cercetătorii subliniază valoarea noilor tehnologii care pot măsura un număr mare de răspunsuri anticorpale simultan. În loc să întrebe dacă cineva are anticorpi împotriva unui singur patogen, metoda poate scana un peisaj imunitar mai larg, capturând tiparele formate de multe întâlniri anterioare cu viruși, bacterii și alte ținte imune.
Cercetătorii afirmă că descoperirile ar putea avea implicații dincolo de COVID-19, dacă sunt validate în studii suplimentare și cu alte vaccinuri. Profilarea anticorpilor sentinelă ar putea ajuta la ghidarea testării vaccinurilor, dezvoltării vaccinurilor și îngrijirii clinice pentru persoanele cu risc de răspunsuri imune slabe.
Abordarea ar putea, în cele din urmă, să ajute medicii să identifice pacienții care au nevoie de doze suplimentare de vaccin, de un follow-up mai atent sau de măsuri de protecție alternative. De asemenea, ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine de ce unii oameni răspund bine la vaccinare, în timp ce alții nu.
Lucrarea semnalează un viitor în care deciziile legate de vaccinare ar putea fi ghidate de pregătirea imunitară a unei persoane.
