MRI /宠物多通道成像先天免疫应答的骨骼肌和引流淋巴结后接种疫苗的老鼠

介绍

与人民币升值速度的增加表现出发展中Covid-19 mRNA的疫苗,需要科学的工具,将更好的新型疫苗平台建立分化而减少开发时间。下一代mRNA和辅助系统(AS)疫苗平台需要成像工具更好地理解的作用机制,使技术分化,从人类细胞有效的翻译。关键的见解如何这些疫苗平台执行将使未来的疫苗开发和更好的性能特征(1)。

临床评分的不良反应通常被评估为编译(我)请求事件包括政府网站的疼痛、发红、肿胀和(2)系统性活动,比如疲劳、发烧、恶心、呕吐、腹泻、腹痛、头痛、肌痛、关节痛,等等。这些系统性事件被归类为轻度(1级)、中度(2级)、严重(三年级),或可能危及生命(4级)(2)。虽然这些读数已有用的代理人急性先天免疫反应,然而有报道不良事件的发生率高,服用安慰剂的临床试验(3,4)。因此,需要暂时评估新方法,量化,并描述免疫反应,特别是对不良反应。成像方法长期以来一直用于检查接种疫苗后的免疫反应在注射部位出现的,在淋巴结通常骨骼肌或(5- - - - - -9)。最近,一个更大的产学领导倡议(ADITEC & BIOVACSAFE)显示系统的效用疫苗和其他高吞吐量,精密技术发展疫苗安全性和不良反应的临床前和临床生物标志物(9,10)。这种方法包括应用颞氟脱氧葡萄糖(¹⁸FDG)正电子发射断层扫描(PET)成像的注射部位和引流淋巴结免疫反应在健康个体接收不同的疫苗佐剂组合(9)。¹⁸FDG是最常用的宠物成像和示踪剂被用来评估各种炎症性疾病如动脉粥样硬化、炎症性肠病,感染,血管炎,等。虽然它是不确定的,¹⁸FDG代谢激活先天和适应性免疫细胞示踪积累高糖酵解,如单核细胞/巨噬细胞和T -和淋巴细胞(11,12)。¹⁸FDG PET提供优秀的信号从背景分化肌肉和淋巴结免疫接种后排水,重要的是,量化读数不变量比标准的不良反应的临床评分(9)。此外,T2加权磁共振成像(MRI)是一个敏感的生物标志物来评估肌肉骨骼组织炎症和水肿(13)和被用于啮齿类动物和人类特征的急性颞药物代谢和炎症反应长肌肉注射剂(14,15)。

疫苗佐剂的核心作用诱导瞬态在交付网站,促进炎症免疫细胞招聘和激活。这种炎症可能导致更好的疫苗抗原摄取critical-infiltrating vaccine-loaded细胞的细胞类型和迁移引流淋巴结建立适应性免疫(16)。虽然佐剂的疫苗安全使用在诊所几十年来,Self-Amplifying mRNA (SAM)最近才疫苗进行临床试验(17)。因此,本研究的目的是(1)结合PET和MRI无创性评估方法,在老鼠,山姆和引发的先天免疫反应的(AS01)疫苗平台使用巨细胞病毒mRNA (gB)或巨细胞病毒重组蛋白(gB和五聚物),分别,(2)比较在活的有机体内成像读数细胞因子、抗体和淋巴结免疫细胞。我们评估骨骼肌和淋巴结成像端点以及细胞因子和抗体反应暂时捕捉'和启动—提高疫苗的免疫反应。建立在活的有机体内在注射部位成像生物标记物的免疫激活和引流淋巴结将允许非侵入性评估的动态和时间响应和瞬态不良反应(目前使用佐剂18)在疫苗和基准更新mRNA功能型和临床基础脂质纳米疫苗平台。

材料和方法

动物准备和剂量

所有动物程序符合机构的指导方针葛兰素史克动物保健和使用委员会的指导后动物使用。所有的实验都是在男性的雄性SD(中(Crl: CD) SD)大鼠(查尔斯河实验室)。老鼠(250 - 300 g)被允许食物和水随意,适应了至少一个星期前开始这项研究。巨细胞病毒(CMV)抗原用于本研究是有gB的可用性佐剂的蛋白质,山姆构造。两组12('和启动—提高)大鼠每收到50μl注射,在正确的腓肠肌肌肉,下列之一:

我佐剂的疫苗;巨细胞病毒AS01 (CMV: 10μg gB + 20μg五聚物),n = 4 /群组。

二世。AS01(5μg QS-21 (Quillaja saponaria莫利纳,分数21;许可由抗原葛兰素史克LLC Agenus Inc .)的全资子公司美国特拉华州公司)+ 5μg MPL (3 -O-desacyl-4′-monophosphoryl脂质;由葛兰素史克)脂质体配方),n = 2 /群组。

三世。Self-Amplifying mRNA疫苗;山姆巨细胞病毒(CMV山姆:10μg巨细胞病毒gB编码mRNA封装在现况),n = 4 /群组。

第四。现况(空脂质纳米粒),n = 2 /群组。

山姆疫苗配方制备以类似的方式使用不同的抗原(如前所述19)。群1(总理)成像后'疫苗注射(0)天。队列2 (Prime - boost)收到了助推器疫苗注射(21天),成像后才收到助推器疫苗注射。MRI和PET成像进行了类似的时间点最后的疫苗注射后,如图所示图1。

宠物和成像先生

结合T2加权MRI和(横向弛豫速率)¹⁸FDG PET成像的下肢肌肉,排水对淋巴结(腘)和脾脏进行基线(1天20)和4人力资源(第0天、21天),24小时(1天22),48小时(2天,23天),和72年人力资源(3天24)上传'或者启动—提高疫苗注射分别为了捕捉早期先天免疫反应(图1)。200μl血液得到基线和政府之前¹⁸FDG PET示踪剂在每个成像时间点测量血浆细胞因子。

串行¹⁸FDG PET成像使用Mediso LFER150 PET扫描仪(Mediso、匈牙利)随后在4.7 t MRI表现力量扫描仪(力量Biospin GmbH,德国)使用相同的动物的床。老鼠禁食至少4小时前减少基底PET成像¹⁸配合,这发生在non-fasted动物的肌肉。PET扫描进行麻醉(0.5 - -2%异氟烷)大鼠尾静脉后60分钟~ 400μCi管理工作¹⁸FDG注入,示踪剂摄取在所需的位置(如疫苗注射部位和引流淋巴结)内为PET成像优化~ 60分钟。加热系统被用来维持动物的体温在37°C。成像会话期间,动物的呼吸监测使用集成的生理监测。呼吸率和麻醉水平是每15分钟记录。CT扫描(80 kV、500μA 4装箱因素,预测720年)执行在每个动物(coregistration CT-based宠物的宠物数据和衰减校正扫描),后跟一个15分钟PET扫描(同一张床位置)。使用Tera-Tomo获得扫描数据重建三维重建算法;4迭代;8子集;400 - 600 keV;0.66毫米³体素的大小。的数量和活动¹⁸FDG剂量测量注入之前,剩下的注射器的剂量测量准确地计算出注射剂量。获得宠物图像衰变修正每个动物的注射时间。PET扫描后,动物的床搬到了动物的磁共振扫描仪下剩余的固定化和麻醉。

T2加权MRI进行为了评估炎症导致T2值更大。磁铁是配备了一个11.6厘米直径主动屏蔽梯度设置(660吨/米)。鸟笼线圈体积(力量Biospin GmbH)的内径86毫米被用来获得最佳射频同质性/感兴趣的体积。麻醉维持了持续吸入异氟烷(0.5 -3%)和一个恒定的体温37°C是保持身体使用热空气流通。使用呼吸呼吸监测传感器(纽约石溪SA仪器,Inc .)放在动物的腹部。三个扫描获得:(1)T2加权快速收购放松增强(罕见)冠状脂肪抑制扫描,TR / TE = 3000/6.5女士,罕见因素= 16,TE_有效的= 52女士,FOV = 6 * 6厘米,矩阵= 256 X 256,切片厚度= 1.5毫米,25片,NEX = 8,和采购的时间4分48秒。(2)T2是测量冠状摘要多层Multi-Echo (MSME)与脂肪抑制序列,TR / TE = 2500/7毫秒,回声的数量= 8和几何参数相同的罕见的扫描。(3)轴向扫描与日冕采集参数相似MSME收购为淋巴结卷和T2测量。

图像分析

PET / CT图像分析使用VivoQuant 2021软件(InviCRO,波士顿,MA)疫苗注射部位、排水和non-draining淋巴结和脾脏。功能定义的CT图像,以便coregistration宠物形象。的体积¹⁸FDG摄取增加以上背景的下肢肌肉的体积计算¹⁸前的信号,是2个标准差(SD)上面的意思¹⁸在基线前的信号。定量的宠物¹⁸FDG数据提出了吸收的比例每克组织注入剂量(% ID / g)。总¹⁸FDG计算吸收% ID / g乘以体积的增加¹⁸FDG(增强卷)吸收正确的下肢肌肉。

MRI图像分析进行使用Jim8 (Xinapse系统有限公司,英国)软件。t2加权罕见的扫描是用来识别信号增强疫苗注射后的体积。感兴趣的区域(ROI)(在平面压大于2 x 2)被放在左后肢(不包括内侧脂质区域,骨头,肌肉面部飞机)作为控制。平均信号强度+ 2 SD在左后肢被用作低阈值识别激活区域正确的后肢。体素的体积超过这个阈值被总结获得一个信号增强。T2-RARE roi计算T2进口参数从日冕MSME扫描图像。这些roi是用来计算平均从日冕MSME T2图像正确的下肢肌肉。计算M0参数映射在轴向MSME图像被用来识别和绘制roi计算体积腘淋巴结的突起物。ROI是复制到轴向T2图像参数,和T2是计算腘淋巴结。

此外,radiomics分析找到相关成像特性与血浆细胞因子和抗体滴度。使用pyradiomics Radiomics特性计算(20.)四成像序列(MRI T2和M0、PET、CT)的roi注释图像分析部分。1400 radiomics特性,包括强度、形状和纹理特征计算每个样本。单变量使用相关阈值进行特征选择。

组织和等离子体分析

最终的成像会话后第三天,24天,老鼠被安乐死。腓肠肌的骨骼肌和腘淋巴结是收获,和福尔马林固定的免疫组织化学(包含IHC)和成像质量血细胞计数(IMC)。

等离子体收集细胞因子分析在基线和每个成像会话之前。与V-PLEX +促炎细胞因子测定面板2(老鼠)生物标志物多路复用分析(MesoScaleDiscovery,马里兰州,猫。不。KL5059G)根据制造商的指示。板块分析规模内消旋发现部门的600年代。最后从老鼠收集血清样本接种这两个平台(AS01和山姆)巨细胞病毒g抗体效价评估启动—提高队列。由于最后的血清样本收集72 hr剂量后,抗体反应形成,但不是在高峰效价。

IMC分析

右腘淋巴结样品收集在72年人力资源职位决赛疫苗注射福尔马林固定,石蜡包埋,然后分段4µm厚度。分析了部分通过亥伯龙神成像系统成像质量血细胞计数(Fluidigm,旧金山南部,CA)与metal-labelled单克隆抗体进行染色后(21)。在每个淋巴结部分,roi的选择覆盖整个淋巴结。每个ROI的尺寸不大于1毫米x 1毫米。抗体在无载体得到缓冲,然后贴上使用MaxPar抗体接合工具包(Fluidigm)。抗体用于本研究中列出补充数据(补充表S1)。燥热引起抗原检索优化是95°C的EDTA-based pH值为1小时9缓冲区。亥伯龙神仪器设置进行优化之前报道(21),成像像素直径是固定在1µm。CyTOF软件版本7是用于数据采集。

IMC数据分析使用一个内部开发的分析管道。简单地说,细胞分割的首次演出是使用基于机器学习的图像像素分类通过Ilastik (22),传播核像素膜像素紧随其后的是一代的细胞的分割使用CellProfiler面具(23)。然后使用细胞分割掩模对阅读单细胞水平平均像素强度作为蛋白表达的代理人。单细胞表达数据然后z-normalized和安装2-component高斯混合模型来自动识别积极表达none-expressing细胞在每一个频道。规范化和清洁单细胞蛋白表达数据然后通过k - means聚类算法分类细胞到细胞集群独特的蛋白表达的足迹。每个蛋白表达足迹可视化,然后分配给一个细胞类型/表型名称基于他们的表达规范的标记。细胞类型的比率被计算为每个动物通过聚合的单细胞信息成像roi计算每一个公认的细胞类型的比例/表型对整个细胞群在相应的样本。每个ROI的XY坐标系用来核对每个样本的马赛克部分整体形象和执行后续的空间关系分析全球。

细胞进入细胞类型定义的分类后,三个全球指标进行评估。细胞类型比率被定义为总细胞的比例被指定为一个特定的细胞类型。剩下的两个措施描述两个细胞类型之间的空间关系,这里描述细胞类型和细胞类型B细胞类型之间的距离,测量邻近细胞的数量,定义为B型的平均数量的细胞,每个细胞类型的距离(即。15微米)。最近邻距离,测量距离一个附近的细胞,被定义为B型的平均距离最近的细胞类型的每一个细胞。

统计分析

比较这两个在活的有机体内成像和血浆细胞因子组端点,曲线下面积(AUC)和最大信号每个端点(38)被用来评估差异组。每个治疗组的最大信号被最高的计算样本之间的平均响应。这些子集的数据被用来比较的“山峰”治疗的平均信号曲线在所有观察到的时间点。单独的方差分析(方差分析)模型符合对数变换的AUC值和最大信号值对于每个端点和队列,以治疗为独立变量。额外的模型结合的主要和启动—提高人群适合单个模型与治疗,队列,治疗人群互动作为独立的变量。所有模型都符合R统计软件,版本以下4.4.1 (R统计计算的基础,维也纳,奥地利)。剂量组比较(CMV AS01 vs巨细胞病毒山姆,AS01 vs LNP)是治疗在给定队列所有端点之间,和在相同的组群。为了控制family-wise错误率和防范虚假结论团体之间的统计学意义,对比包括所有可能的成对比较图基假定值的调整(24),不过只有那些前面提到的兴趣和研究。描述性统计和皮尔逊相关性的数据生成使用Prism 8.0软件(GraphPad,圣地亚哥,CA)。

比较IMC前一节中定义的指标在治疗组,每个鼠和模型的计算结果与一个固定的治疗效果。使用β细胞比率是模仿与分对数回归联系;一个伪数到10⁵被添加到任何比率等于零。细胞类型之间的亲近与平方根使用线性回归模型转换的结果。最近邻之间的距离对细胞类型是使用线性回归模型与对数转换的结果。前治疗比较感兴趣的是指定数据收集;因此,所有指标,假定值调整。统计分析使用统计软件R,版本以下4.4.1包β回归“glmmTMB”,和“emmeans”因果比较和假定值计算。

结果

T2加权MRI信号增强疫苗注射的网站被用来评估先天免疫激活(图2)。后疫苗或控制(辅助/ LNP)注入右后肢(面向放射图像显示在左边)有显著的信号增强和信号增强的体积增加炎症和水肿有关。最大的信号增强4 - 24小时时间点出现。信号增强巨细胞病毒的体积在右后肢肌肉山姆集团不仅表现在更大程度上24小时(图2 a, B),但长时间(图2 c, D比巨细胞病毒AS01组)。没有信号增强观察侧下肢,建议当地早期诱导反应的性质。MRI捕获的排水腘淋巴结图像是用来测量淋巴结体积变化在整个实验期间(图2 e)。此外,CT图像被用来识别腘淋巴结和相邻肌肉床宠物图像coregistration (图3一)。¹⁸FDG PET信号中检测出两个右腘淋巴结(图3 b)和右下肢肌肉(图3 c, D疫苗接种后)。类似于核磁共振,几乎没有吸收在侧腓肠肌肌肉(黄色突出显示roi)图3 d或侧腘淋巴结(补充图S1)。核磁共振信号增强和区域¹⁸FDG PET吸收正确的后肢可以观察到类似的PET / MRI coregistered图像(图3 e)。额外的基线和24小时后'先生和疫苗接种¹⁸FDG PET图像显示在所有剂量组补充图S1。

巨细胞病毒AS01 '剂量队列,MRI信号增强体积在右后肢肌肉增加早在4人力资源和达到24小时之前解决回到基线大约72人力资源(图4一)。然而,巨细胞病毒SAM '剂量队列在48小时达到顶峰,仍高在72小时(图4一)。后启动—提高疫苗的反应是通常类似于观察巨细胞病毒的主要剂量组除了AS01可能见顶前4小时(图4 b)。平均最大核磁共振信号增强成交量8481毫米³巨细胞病毒山姆组相比2458毫米³巨细胞病毒AS01组'剂量后,和6000毫米³和3283毫米³巨细胞病毒山姆和巨细胞病毒AS01组分别后启动—提高剂量组两组之间(P < 0.05)。此外,MRI信号增强计算体积AUC是4.3和2.3折大山姆在巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01组分别'和启动—提高疫苗注射后(P < 0.01)。类似的时间反应观察AS01或LNP组内各个剂量组。然而,巨细胞病毒山姆反应似乎比独自LNP更持久。此外,我们假设增加间隙压力测试针注射或剂量体积会使观察到的炎症反应。这样做是通过执行一个盐水在一个单独的动物。最大信号增强体积生理盐水后政府只有88毫米³4人力资源和解决由24小时(数据没有显示)。T2在右后肢肌肉增加早在4人力资源'和启动—提高军团和达到大约24小时。T2 AUC是1.3和1.2折大山姆巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01组'和分别启动—提高组(P < 0.01,补充图S2)。虽然总¹⁸FDG后右下肢肌肉吸收¹⁸FDG PET反映了相似的响应文件后MRI '和启动—提高管理,有显著差异¹⁸FDG AUC山姆在巨细胞病毒和巨细胞病毒吸收AS01集团启动—提高队列(↑3.9折,P < 0.05,图4 c, D)。总糖酵解负担在右后肢肌肉主要与体积的增加有关¹⁸FDG(吸收补充图S3)。虽然不显著,MRI-derived右腘淋巴结体积AUC似乎在山姆巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01集团在剂量组(图4 e)和AS01政府似乎对腘淋巴结的体积增大启动—提高群(图4 f)。没有统计上显著的剂量组之间差异对腘淋巴结T2 '和启动—提高军团(补充图S2)。总¹⁸配合正确的腘淋巴结在山姆巨细胞病毒和巨细胞病毒高AS01集团主要群组(↑3.5折AUC,↑4.5折最大,P < 0.05),主要是由于增加的¹⁸FDG淋巴结(吸收图4 g, H,补充图S3)。虽然总¹⁸FDG仍普遍低吸收在整个实验侧下肢肌肉和腘淋巴结id毫米(< 50%³/ g和mm ~ 2 - 6% - id³/ g分别在所有团体和人群)有巨细胞病毒的显著提升AS01侧下肢肌肉在72小时后剂量(~ 100% id毫米³两个组别/ g)在(数据没有显示)。此外,有一个轻微的增加¹⁸FDG在脾脏中巨细胞病毒吸收AS01 ' vs Prime - boost队列/观察到的时间段(↑1.4折AUC, P < 0.05,补充图S4)。

一组血浆中促炎细胞因子进行了评估的每个成像会话之前。KC / GRO是最大限度地增加了8.7和6.1倍巨细胞病毒AS01 vs巨细胞病毒分别'和启动—提高军团(SAM集团补充图S5,P < 0.001)。而其他细胞因子并没有表现出如此大的动态变化,il - 4、il - 6和IL-13 auc增加山姆在巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01集团在队列(P < 0.05)和其他细胞因子auc (il - 10, TNF-α)同样升高在巨细胞病毒AS01和巨细胞病毒山姆团体'和启动—提高军团(图5一个,补充图S5)。il - 6的峰值响应在4小时和24小时后巨细胞病毒AS01和巨细胞病毒山姆管理局分别在队列(P < 0.05,图5 a, B)。细胞因子之间的相关分析进行MRI和PET成像端点与il - 6和IL-13表现最强的关系(图5 c, D)。此外,我们评估MRI和PET端点之间的关系来理解异同为了更好地利用这些端点在将来的研究中。我们发现两个最强的相关性在(1)右下肢肌肉,增强MRI T2,和宠物之间的体积和总¹⁸FDG '和启动—提高吸收管理组,(2)腘淋巴结,评估MRI体积和宠物相关,核磁共振T2强烈相关¹⁸在主要群组FDG PET体积测量。此外,还有其他MRI和PET成像测量之间的正相关性(补充图S6)。

成像质量血细胞计数是用于生成含量高,广泛的排水腘淋巴结免疫细胞表现型(图6)。面板的标记成像、细胞类型的列表被确认,包括抗原呈递细胞(MHCII +), B细胞(CD20 +), CD8 + T细胞(CD3 + CD8 +),卵泡B细胞(CD20 + Bcl6 +),辅助T细胞(CD3 + CD4 +),吞噬细胞(CD68 +),调节性T细胞(CD4 + FoxP3 +),滤泡树突细胞(CD21 + CD20 -表征),和卵泡辅助T细胞(CD3 + Bcl6 +) (补充图S7 S8)。当排水腘淋巴结细胞类型比例是不同治疗方法相比,B细胞的比例被确定为巨细胞病毒AS01 vs巨细胞病毒山姆组明显高于在剂量组(图6 b),与更多的B细胞在淋巴结在发展在这个时间点的巨细胞病毒AS01 vs巨细胞病毒SAM '。然而,助推政府显著增加在淋巴结B细胞发展的巨细胞病毒山姆组。CD8 + T细胞比例在淋巴结中保持了至少72小时后升压政府巨细胞病毒山姆组虽然比减少巨细胞病毒AS01组后加强管理。相比之下,山姆巨细胞病毒诱导吞噬细胞的比例明显高于治疗巨细胞病毒AS01治疗的主要群体,反映出强烈的细胞免疫反应引起的巨细胞病毒山姆注入(图6 b)。

细胞间的相互作用通过执行检查细胞接近和最近的邻居分析。邻近分析表明,平均而言,滤泡树突状细胞与卵泡巨细胞病毒AS01治疗B细胞比山姆巨细胞病毒治疗两组(图6 c)。最近邻分析证实了这一结果显示显著降低滤泡树突细胞及其间距离最近的中值滤泡巨细胞病毒AS01治疗B细胞,比山姆巨细胞病毒治疗'队列(图6 d)。我们进一步检查之间的关系IMC细胞疫苗治疗组的读数与MRI和PET端点和观察到的许多有着紧密的联系,其中最强烈的正相关关系对腘淋巴结T2和最近邻之间的滤泡树突细胞和卵泡B细胞(r = 0.808, P < 0.01)。此外,右下肢肌肉之间的相关性增强MRI体积和最近邻抗原呈递和辅助T细胞(r = 0.704, P < 0.01)观察(补充表S2)。CD8 + T细胞的比例与巨细胞病毒gB负相关抗体效价在72年启动—提高集团在人力资源post-booster管理局(r = -0.918, P < 0.01),表明体液免疫和细胞免疫疫苗治疗组之间的动力学可能不同。

Radiomics分析启动—提高群组先生,PET和CT图像提取成像特性是高度相关和巨细胞病毒g抗体滴度成像时间点。图7说明先生(上面一行)和PET / CT(底部行)与roi图像显示在红色和蓝色分别右后肢MRI和PET / CT。成像特性,如强度、形状和纹理提取。图7 b在每个计算显示了最高radiomics特性相关。具体地说,在淋巴结T2强度的四分位范围在基线和72年人力资源高度相关,灰度相关矩阵(GLDM)依赖不均匀(DNU)下肢M0的信号增强成交量在4小时和48小时高度相关,和一阶能源宠物信号强度的后肢在24小时高度相关(见补充材料的详细描述这些功能)。时间相关性表明,T2强度特性可能表明早期和晚期的免疫反应的影响。M0纹理特征的相关性GLDM DNU后肢改变的非常积极的在4人力资源高- 48小时显示这个M0纹理特征与提高免疫反应。此外,一阶宠物的能量特征信号强度在下肢捕获峰值的免疫反应。

虽然不是专为最优响应,巨细胞病毒g抗体滴度在启动—提高评估群体只有在成像研究(即终止。72人力资源)。然而,浓度高出约10倍的gB巨细胞病毒AS01 vs巨细胞病毒山姆集团(图8)。磁共振成像和之间的相关性分析¹⁸FDG端点和抗体反应(图8 b)。核磁共振T2值之间的负相关性在右下肢肌肉和腘淋巴结和抗体效价分别观察(P < 0.05和P < 0.01)。另外负相关性在右后肢肌肉之间的核磁共振信号增强体积和抗体效价,和宠物之间¹⁸FDG和吸收抗体效价观察(分别P < 0.01和P < 0.05)。然而,观察到的负相关性主要是由大剂量组抗体滴度的差异。

讨论

从历史上看,新辅助系统的行业发展缓慢,只有4个新的辅助系统销售在过去的20年里(25)。这部分是由于机械的理解这些小说辅助系统的不足和免疫原性之间的相互作用和不良反应。全血转录组、循环免疫细胞或细胞因子分析通常用于鉴定生物标记物的免疫原性(26)。然而,常规预测生物标记疫苗安全性尚未建立(或不良反应9,10)。最近的进步包括使用系统疫苗学的方法来更好地理解系统和地方网站不良反应(10,18,27)。然而,这些方法不提供直接监测疫苗注射部位近端引流淋巴结。

目前的研究是第一个应用程序的临床可翻译,结合MRI和PET成像方法的同步和非侵入性评估免疫激活肌肉和疫苗接种后引流淋巴结。巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01山姆导致快速MRI和PET信号增强下肢肌肉和排水腘淋巴结,最终反映先天和适应性免疫调制。此外,许多在活的有机体内成像读数在下肢肌肉和腘淋巴结与系统相关细胞因子反应,淋巴结免疫细胞概要文件和生发中心交互。这些读数使从临床前模型更准确的预测可能的不良反应/耐受性的下一代佐剂和mRNA制定疫苗。

迄今为止,已有许多临床调查评估淋巴结¹⁸FDG疫苗接种后吸收回顾性和前瞻性PET成像研究(5,6,9,28- - - - - -30.)。尽管有广泛的应用¹⁸FDG PET成像评估疫苗免疫反应在引流淋巴结,有有限的应用程序来注射部位不良反应评估成像(9)。的总¹⁸FDG反应观察吸收正确的下肢肌肉(25.4倍高于基线)被减少在一些动物¹⁸FDG在邻近的高度吸收糖酵解比目鱼肌。这可能反映出代谢偷供应的增加代谢需要激活先天免疫细胞在邻近肌肉。此外,增加下肢的肌肉增强卷和核磁共振信号¹⁸FDG观察吸收巨细胞病毒山姆和LNP组似乎是部分由LNP吸收,可能反映了阳离子脂质(辅助特征31日)。

训练免疫包括一系列代谢和表观遗传修饰固有细胞和最近被视为目标调节放大器的方法除了传统的抗原/佐剂组合(32,33)。虽然细胞中间代谢可能使用其他宠物目标或审问¹³C超极化核磁共振方法(34),¹⁸FDG PET可能仍然提供了一些见解天生的细胞代谢需求增加反映出先天训练免疫(35)。虽然投机,AS01政府仅导致早期增加腘淋巴结体积和总¹⁸FDG测量吸收Prime - boost vs '队列可能反映了新陈代谢的贡献和训练有素的先天免疫佐剂效应。此外,意思是¹⁸FDG测量吸收排水腘淋巴结与吞噬细胞,可能识别人口免疫细胞可能参与训练的先天免疫。

T2加权磁共振成像已经被用来评估药品仓库管理长效注射剂后骨骼肌,和信号增加相关的急性炎症反应(15,36)。然而,疫苗免疫反应监测中的应用是有限的。绝对T2和信号增强体积在右后肢肌肉强劲增加24小时和48小时后巨细胞病毒山姆政府总理和启动—提高军团。这是暂时的类似已经观察到以下长肌肉注射剂药物管理局(14),虽然响应机制是不同的。健壮的动态反应观察MRI信号增强后体积巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01山姆管理,但这些反应的绝对差是有趣的。增加反应后巨细胞病毒山姆政府表明这读出作为一个敏感的生物标志物的反应机制包括当地的不良反应。的确,Bernau等人已经成功地使用MRI评估当地反应的兽医在猪和羊疫苗(37- - - - - -40)。此外,啤酒等人用核磁共振和德拜等人分别评估引流淋巴结体积作为成功的疫苗治疗反应的生物标志物在肿瘤小鼠轴承(41,42)。虽然我们没有观察到相关性MRI-assessed排水腘淋巴结体积和抗体滴度在目前的研究中,这可能是由于小样本大小和样本收集的最优时机最大生产抗体。大部分的核磁共振成像和正电子成像读数彼此相关。相关性最强的是(1)右下肢肌肉¹⁸FDG PET增强体积和总¹⁸与核磁共振T2配合,(2)淋巴结MRI体积和T2¹⁸FDG PET增强体积。核磁共振信号增强和右下肢肌肉¹⁸FDG PET总¹⁸FDG反应相似,表明要么吸收成像生物标志物可能是恰当的。然而,¹⁸FDG PET吸收在淋巴结免疫活动区分疫苗提供了一个独特的测量平台,不能通过使用核磁共振。

虽然全身细胞因子表现出类似的响应的时间在活的有机体内成像端点,健壮的绝对细胞因子反应一般都小于成像读数。例如,在巨细胞病毒AS01和巨细胞病毒SAM '军团,il - 6最大限度分别增加1.3 -和vs 1.7倍基线,而PET-derived总¹⁸FDG增加吸收在24小时分别为13.4和25.4倍。增强MRI信号同样强劲是因为没有在基线检测炎症或水肿。此外,最大的il - 6的反应只有33%在山姆巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01 '队列而体积最大的核磁共振信号增强在右后肢肌肉大245%。同样,绝对PET-derived总动态范围¹⁸配合正确的淋巴结大于细胞因子反应虽然一定程度上比右下肢肌肉。最近,这是表明,il - 1受体拮抗剂轴调节vaccine-mediated系统性炎症和依赖于RNA和脂质配方(43)。虽然我们没有测量il - 1在最近的研究中,它诱导il - 6调制比il - 1更大的动态范围。因此,在活的有机体内成像读数的骨骼和/或引流淋巴结可能会提供一个更敏感比单独全身细胞因子反应措施的局部不良反应。

尽管定量免疫细胞表型出现淋巴结可以执行使用流式细胞术方法,空间细胞的细胞间的相互作用关系分析允许评价淋巴结解剖/组织学特性包括卵泡和被膜下的地区。接近和最近邻读数(补充图S9, S10)增加抗原呈递细胞之间的相互作用和辅助T细胞,滤泡树突细胞和卵泡B细胞间和巨细胞病毒AS01 vs巨细胞病毒山姆组。这些增长导致B细胞数量增加,体液免疫。此外,萨姆在巨细胞病毒和巨细胞病毒AS01集团有一个增加的CD8 + T细胞后启动—提高管理和提高吞噬细胞后'管理。而CD8 + T细胞的增加已经从先前的研究与脾细胞中观察到山姆构造(19,44),这是第一次报告的CD8 + T细胞在淋巴结增加。此外,增加淋巴结吞噬细胞近端在巨细胞病毒AS01卵泡B细胞和巨细胞病毒山姆prime - boost队列(补充图S9)是一个独特的发现可能强调对吞噬细胞的作用强大的免疫刺激和体液反应(45)。巨细胞病毒的抗原呈递细胞也显著降低山姆Prime - boost vs '队列(补充图S7)可能突出机制减少巨细胞病毒山姆对巨细胞病毒AS01生发中心活动组。

之间的关系在活的有机体内成像的端点(例如,MRI信号增强,¹⁸配合等)和IMC-derived细胞内容或距离读数表明这些成像生物标志物之间的关联与先天和适应性免疫反应的淋巴结。之间牢固的关系观察淋巴结T2 1)抗原呈递细胞,和2)滤泡树突细胞和卵泡B细胞相互作用,可能反映出读出的适应性免疫反应。尽管T2可能增加水肿,有更少的证据表明,它是与特定的细胞类型或多孔性的增加。此外,MRI信号增强体积在右后肢肌肉似乎与淋巴结白细胞显著相关内容和抗原呈递细胞之间的相互作用和辅助T细胞。当免疫细胞环境并不表现为腓肠肌在这项研究中,它只能推测,增加信号观察与巨噬细胞的先天反应,抗原呈递细胞疫苗注射部位。

未来实现AI / ML-based radiomics可能显示成像特性在时空派生的MRI和PET数据可能与不良反应和免疫原性生物标记。这种综合的方法可能是使用系统疫苗学的方法来研究这些成像生物标志物是否可以帮助预测资料,免疫反应和细胞的疫苗注射和引流淋巴结(26)。未来临床实验医学成像研究有潜力转化生物标志物评估当前的研究结果来支持不良反应以类似的方式使用BIOVACSAFE和ADITEC财团的努力(9)。这说明定量成像的优势生物标志物在肌肉高度可变标准征求不良反应调查。这种成像读数可能允许使用更少的对象在一个系统疫苗学的方法来优化配方和限制不良反应(10)。

总之,本研究建立了实用的多通道在活的有机体内成像方法暂时评估疫苗注射部位和引流淋巴结免疫激活。这项研究是探索性的,不是为统计分析比较,设计或分析拟合的免疫反应,这可能是一个更好的方法来描述免疫应答和对比组。不过,利用这些标准的成像应用程序可用在大多数研究设置临床前和临床实用程序使用这两种营销(如AS01, AS03)和/或小说疫苗平台(例如:山姆,信使rna)提供了一个独特的机会来加强我们的知识模式的行动。除了基本的认识未来佐剂的免疫反应,使以证据为基础的发展和基于RNA的疫苗,成像方法也可以开辟新的途径结合药效学读出的疫苗功效。工作范围扩展到其他疫苗配方,交付平台,或管理模式也可能推出新颖的机制,可以作为资产区别各种疫苗平台。关键的见解在这些平台上执行使用系统疫苗学方法将使一个做出必要的抗原,佐剂,制定修改构建下一代疫苗更好的性能特征。这种非侵入性成像分析强调了这样一个成像的实用程序读出的发现应用程序和诊所。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料。进一步询问可以针对相应的作者。

道德声明

综述了动物研究和葛兰素史克公司制度动物保健和使用委员会的批准。

作者的贡献

SM、外汇、C-YH,做是什么,通用,某人,ST, RJ, BJ概念和设计的研究。SM、S-HC助教,党卫军,先生,TS和BJ表现生活中实验。SM、KF C-YH、SS和TL组织数据库。AC, VS, SM和HT进行了统计分析。SM, BJ写了初稿的手稿。SM,外汇,C-YH, AC, VS, BJ写的手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。

确认

我们要感谢鲍黄平君Raafiah Haroon,珍妮特·康拉德的优秀的包含IHC / IMC分析组织的准备。我们感谢巴特Corsaro和托尼·卡尔抗体效价评估。我们要感谢安德鲁Gehman审查和建议进行的统计分析。

的利益冲突

所有的作者或者当时葛兰素史克公司员工的工作行为。

出版商的注意

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补充材料

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