Rethinking the Immune Responses Induced by Commercial Multicomponent Acellular and Whole Cell Pertussis Vaccines and Pertussis Infection in the Baboon Model

يُعد السعال الديكي، المعروف طبياً باسم "النفخة" (pertussis)، مرضاً تنفسياً شديد العدوى ناتجاً عن نوع معين من البكتيريا. وبينما قد يكون خفيفاً لدى البالغين، فإنه يشكل تهديداً خطيراً للرضع، مما قد يؤدي إلى الالتهاب الرئوي، أو الإعاقة الدائمة، أو الوفاة. ولعقود من الزمن، كان الدفاع الأساسي ضد هذا المرض هو التطعيم. تاريخياً، كانت اللقاحات الأولى المستخدمة لمكافحة السعال الديكي مصنوعة من بكتيريا كاملة ومقتولة. وكانت هذه اللقاحات "كاملة الخلية" فعالة للغاية في منع المرض نفسه، وكذلك في منع انتشار البكتيريا من شخص لآخر. ومع ذلك، غالباً ما تسببت في آثار جانبية كبيرة، مما أدى إلى استبدالها في التسعينيات بلقاحات "الخلوية" (acellular). تحتوي هذه النسخ الأحدث على أجزاء منقاة فقط من البكتيريا بدلاً من الكائن الحي بأكمله. وبينما تعتبر اللقاحات الخلوية أكثر أماناً ولا تزال تحمي الأطفال من الإصابة بمرض شديد، تُظهر بيانات الصحة العامة اتجاهاً مقلقاً: ففي البلدان التي تستخدم هذه اللقاحات الأحدث، ارتفع عدد حالات السعال الديكي بشكل مستمر. وقد اشتبه العلماء لفترة طويلة في أنه بينما توقف اللقاحات الأحدث المرض، إلا أنها تفشل في منع البكتيريا من العيش في الأنف والحلق والانتشار إلى الآخرين، لكن الأسباب البيولوجية لهذا الاختلاف ظلت غير واضحة.

ولحل هذا الغموض، لجأ الباحثون إلى نموذج يحاكي الفسيولوجيا البشرية بدقة: وهو حيوان البابون. ففي دراسة شاملة، قارن العلماء أجهزة المناعة لدى قرود البابون بعد تلقيها اللقاح الخلوي الحديث، أو لقاح الخلية الكاملة القديم، أو بعد إصابتها طبيعياً بالبكتيريا. وكان الهدف هو النظر بعمق داخل خلايا الدم لمعرفة كيفية استجابة جهاز الدفاع في الجسم لكل سيناريو من هذه السيناريوهات الثلاثة. لم يكتفِ الباحثون بالبحث عن الأجسام المضادة، وهي البروتينات التي تحيد الجراثيم، بل رسموا خريطة لنشاط آلاف الجينات لفهم "المحادثة" الأوسع التي تجري بين أجزاء مختلفة من الجهاز المناعي. لقد أرادوا معرفة ما إذا كان اللقاح الأحدث يرسل مجموعة مختلفة من التعليمات إلى دفاعات الجسم مقارنة باللقاح الأقدم أو العدوى الحقيقية.

وكشفت الدراسة أن التعرضات الثلاثة تثير مناعات متباينة جوهرياً. فعندما تلقت قرود البابون اللقاح الخلوي الحديث، أطلق جسمها استجابة قوية وسريعة تشبه إلى حد كبير التفاعل مع فيروس. ومن المرجح أن هذا يعود إلى احتواء اللقاح على مكون مخصص للحماية من شلل الأطفال، والذي تعرّف عليه الجهاز المناعي كتهديد فيروسي. تسببت هذه الإشارة "المضادة للفيروسات" في جعل الجهاز المناعي ينتج بروتينات محددة لمحاربة الفيروسات وتنشيط نوع من خلايا الدم البيضاء يُعرف باسم الخلايا التائية السامة للخلايا (cytotoxic T cell)، والتي تطارد الخلايا المصابة. ومع ذلك، لم تتضمن هذه الاستجابة المجموعة الكاملة من الإشارات اللازمة لتطهير العدوى البكتيرية من الرئتين؛ فقد كان الجهاز المناعي مشغولاً بالاستعداد لمعركة فيروسية بدلاً من معركة بكتيرية.

في المقابل، أظهرت قرود البابون التي تلقت لقاح الخلية الكاملة القديم أو تلك التي أصيبت بالبكتيريا طبيعياً نمطاً مختلفاً تماماً. فقد نشطت أجهزتها المناعية مساراً يتضمن نوعاً معيناً من خلايا الدم البيضاء يسمى "الخلايا المتعادلة" (neutrophil)، وهي ضرورية لمحاربة الغزوات البكتيرية. كان هذا التفاعل مدفوعاً بسلسلة معقدة من الإشارات التي شملت علامات التهابية ونوعاً معيناً من الخلايا المناعية يسمى خلية Th17. وتُعرف هذه الخلايا بأنها أساسية لتطهير البكتيريا من المجرى التنفسي ومنع انتشارها. ووجد الباحثون أن لقاح الخلية الكاملة والعدوى الطبيعية كلاهما نجح في تفعيل هذه الآلية المحاربة للبكتيريا، بينما فشل اللقاح الخلوي الحديث في القيام بذلك إلى حد كبير. ويساعد هذا الفرق في تفسير سبب توفير اللقاح القديم والعدوى الطبيعية حماية أفضل ضد انتشار المرض، رغم أن اللقاح الجديد أكثر أماناً ويمنع المرض الشديد.

كما كشفت الدراسة عن اختلافات دقيقة ولكنها مهمة في كيفية تعامل الجسم مع مكونات اللقاح. فبدا أن اللقاح الخلوي الحديث، الذي يتضمن مكون شلل الأطفال، يبقي الجهاز المناعي في حالة أكثر انضباطاً وتنظيماً؛ حيث قام بتنشيط جينات مرتبطة بإنتاج خلايا الدم الحمراء وتجلط الدم، مما يشير إلى أن الجسم يدير موارده بعناية دون شن حرب التهابية شاملة. أما اللقاح القديم والعدوى، فقد أثارا استجابة التهابية أكثر قوة واتساعاً، وشمل ذلك تنشيط جينات تساعد الجهاز المناعي على تذكر العدوى على المدى الطويل، مما يخلق دفاعاً أكثر ديمومة. ولاحظ الباحثون أن البابون المصاب بالبكتيريا طور ذاكرة قوية للميكروب المحدد، بينما أظهرت القرود التي تلقت لقاح الخلية الكاملة مزيجاً متوازناً من الدفاع الفوري والذاكرة طويلة الأمد. أما مجموعة اللقاح الخلوي، فقد ركزت بشكل قوي على إنتاج أجسام مضادة فورية ولكنها افتقرت إلى نفس العمق في الذاكرة الخلوية طويلة الأمد الموجودة في المجموعتين الأخريين.

وكان أحد أكثر النتائج إثارة للدهشة هو كيف غير تكوين اللقاح الاستجابة المناعية. فاللقاح الخلوي الحديث المستخدم في الدراسة كان نسخة "خماسية التكافؤ" (pentavalent)، مما يعني أنه يحمي من خمسة أمراض مختلفة في آن واحد. ووجد الباحثون أن تضمين مكون شلل الأطفال في هذا المزيج كان محركاً رئيسياً للاستجابة المضادة للفيروسات. وهذا يشير إلى أن الطريقة التي تُعبأ بها اللقاحات اليوم — عبر دمج مستضدات متعددة في حقنة واحدة — قد تكون في طريقها لتشكيل رد فعل الجهاز المناعي بطرق لم تكن موجودة في اللقاحات القديمة أحادية المرض. لم تجد الدراسة أن اللقاح الجديد "خاطئ" أو غير فعال، بل أظهرت أنه يعلم الجهاز المناعي درساً مختلفاً؛ فهو يعلم الجسم صنع أجسام مضادة لإيقاف أعراض المرض، لكنه لا يعلم الجسم كيفية تطهير الممرات الهوائية من البكتيريا أو منع انتشارها.

كما نظر الباحثون في كيفية تنظيم الجهاز المناعي لنفسه لمنع الإفراط في التفاعل. ففي المجموعات التي تلقت لقاح الخلية الكاملة أو العدوى الطبيعية، أنتج الجسم إشارات تساعد على تهدئة الاستجابة المناعية بعد القضاء على البكتيريا. أما في مجموعة اللقاح الخلوي، فقد فعل الجسم إشارات تنظيمية مختلفة، بما في ذلك تلك المرتبطة بنوع من الخلايا التي تثبط النشاط المناعي. وهذا يشير إلى أن اللقاح الجديد قد يبقي الجهاز المناعي في حالة تأهب عالٍ ولكن مع انخفاض في العدوانية، وهو أمر آمن ولكنه ربما يكون أقل فعالية في تطهير البكتيريا. وأكدت الدراسة أنه بينما يعد اللقاح الخلوي ممتازاً في منع نوبات السعال الشديدة والاستشفاء، فإنه لا يوفر نفس "المناعة التعقيمية" (sterilizing immunity) التي تمنع البكتيريا من التمكن من المكان في المقام الأول.

توفر هذه النتائج تفسيراً بيولوجياً واضحاً للبيانات الوبائية التي حيرت مسؤولي الصحة لسنوات. إن التحول من لقاحات الخلية الكاملة إلى اللقاحات الخلوية قد أنقذ الأرواح من خلال تقليل شدة المرض، ولكنه قد غيّر أيضاً طبيعة الاستجابة المناعية بطريقة تسم تسمح للبكتيريا بالبقاء والانتشار. وتشير الدراسة إلى أن الطريق نحو تصميم اللقاحات قد يكمن في فهم كيفية الجمع بين سلامة اللقاح الخلوي والتنشيط المناعي القوي واسع النطاق لنسخة الخلية الكاملة. ومن خلال استخدام نموذج البابون، تمكن الباحثون من رؤية هذه التفاعلات المعقدة في نظام حي، مما قدم خارطة طريق لتطوير الجيل القادم من اللقاحات التي يمكنها الحماية من المرض وانتشاره معاً. ويسلط هذا العمل الضوء على أن الجهاز المناعي ليس مجرد مفتاح يمكن تشغيله أو إطفاؤه، بل هو شبكة معقدة تستجيب بشكل مختلف بناءً على ما يتم عرضه عليها بالضبط. إن فهم هذه التفاصيل الدقيقة أمر ضروري لإنشاء لقاحات توفر حماية كاملة للجميع.