B-CELL RESPONSES AFTER PERTUSSIS VACCINATION

Despite years of vaccination efforts, whooping cough, or pertussis, is not under control. Although immunization has greatly reduced the disease incidence, thousands of children die of whooping cough each year. Therefore, there is an urgent need to improve the available vaccines as well as our understanding of the immunological mechanisms required for optimal protection against pertussis. The focus of this thesis was on B-cell responses after pertussis vaccination within the scope of two clinical trials. The B-cell ELISpot protocol was optimized to ensure sensitive detection of B-cell responses. In paper I, the superiority of the novel protocol was demonstrated with regard to B-cell activation, detection sensitivity, antigen consumption, and assay time in comparison to an established protocol. The first trial evaluated the safety and immunogenicity of a novel live, attenuated, whole-cell vaccine named BPZE1 in a phase 1 clinical setting (reported in papers II and III). This vaccine strain is genetically modified and is designed for intranasal administration and a subsequent nonpathologic infection in the immunized subjects. The second trial was a phase 4 booster study of a fifth consecutive dose of an acellular pertussis vaccine in adolescents. Memory B-cell and serological responses are reported in paper IV. In both studies, strong serological and B-cell responses were detected with ELISA and ELISpot. Colonization was crucial for the BPZE1 study, whereas both antigen content and concentration influenced the responses in the booster study. Immunity against pertussis is still not fully understood. Evaluating several parameters of the immune response will give a better understanding of the immunological activities following pertussis infection or vaccination. More knowledge will enable better vaccines and contribute to the control of pertussis. POPULARVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING Kikhosta ar en sjukdom som kannetecknas av frekventa och svara hostanfall som avslutas med en kiknande inandning. Kikhosta kallas aven for pertussis, vilket betyder svar hosta pa latin (per svar, tussis hosta). Sjukdomen orsakas av bakterien Bordetella pertussis och drabbar alla aldrar, dock ar ovaccinerade spadbarn varst drabbade. Vaccination ar ett effektivt skydd mot kikhosta. Den globala introduktionen av kikhostevaccinet pa 1950-talet ledde till en dramatisk minskning av sjukdomen. Det vaccin som anvandes var ett sa kallat helcellsvaccin och bestod av hela avdodade B. pertussis bakterier. Pa 1980-talet utvecklades en annan typ av vaccin, det acellulara, som endast bestar av enstaka komponenter av bakterien och ger mindre biverkningar. Manniskans skydd mot kikhosta ar kortvarigt, varken naturlig infektion eller vaccination ger ett livslangt skydd mot kikhosta. En naturlig infektion anses dock ge langre skydd an ett vaccin och helcellsvacciner anses generellt vara mer effektiva an acellulara vacciner. Individer som har genomgatt en infektion eller som har vaccinerats far vanligtvis inte svar kikhosta om de smittas utan en mildare form av sjukdomen som kanske inte ens diagnostiseras eller uppmarksammas. Detta leder till att infekterade personer inte ar medvetna om sin smittsamhet, vilket blir problematiskt om de har nara kontakt med ovaccinerade barn. Att oka skyddet for spadbarn och att oka vaccineffektiviteten har darfor hog prioritet for att minska fallen av allvarlig och dodlig kikhosta. Trots hog vaccinationstackning har man de senaste aren internationellt sett en okning av kikhosta med flera dodsfall som foljd. Det verkar darfor som om de acellulara vaccinerna vi idag anvander inte fungerar tillfredsstallande. En effektivisering av nuvarande vacciner och vaccinationsprogram ar darfor efterfragad. For att battre forsta hur detta ska goras maste kunskapen om immunforsvarets roll okas. For att fa en battre bild av detta har vi utvarderat svaret, som en viss typ av immunceller (sa kallade Bceller) ger efter vaccination mot kikhosta. B-celler skyddar mot infektioner genom att utsondra antikroppar. Nar antikropparna binder till mikroorganismen sa neutraliseras den, det vill saga mikroorganismen hindras fran att orsaka infektion. I avhandlingen ar tva kliniska studier av kikhostevaccin inkluderade. Forst utvecklade och utvarderade vi ett metodprotokoll for att mata antalet B-celler i blod, en sa kallad B-cells ELISpot, for att forsakra oss om att vi skulle fa palitliga resultat. Vart nya protokoll visade sig vara snabbare och battre pa att pavisa B-celler an ett redan etablerat protokoll, sa i fortsattningen anvandes bara det nya protokollet. Den forsta kliniska studien som genomfordes inneholl ett nytt vaccin vid namn BPZE1. I studien provades vaccinet for forsta gangen pa manniskor och vaccinets sakerhet och formaga att aktivera immunforsvaret studerades. Den andra kliniska studien utvarderade B-cellssvaret efter en femte dos av tva olika typer av acellulart kikhostevaccin i ungdomar for att mata dess effektivitet och sakerhet. Skillnaden mellan de tva vaccinerna var antalet bakteriekomponenter och deras koncentration. En grupp fick ett vaccin med en komponent medan den andra gruppen fick fem komponenter i sitt vaccin. I bada studierna kunde vi se ett starkt B-cellssvar, vilket visar pa att B-cellerna aktivt bidrar till det immunsvar som ses efter vaccination. Trots ar av vaccination ar kikhostans spridning inte under kontroll och runt 200 000 barn i varlden dor av sjukdomen varje ar. Effektivare vaccin och vaccinationsprogram kan ge befolkningen battre skydd och minska smittorisken for spadbarn. Ett annat tillvagagangssatt ar att vaccinera spadbarnen och pa sa satt mer direkt skydda dem mot smitta. Det nya vaccinet BPZE1 ar tankt att sa smaningom ges till spadbarn vid fodseln for att sa tidigt som mojligt kunna skydda dem mot kikhosta. Det kommer att droja innan vi har full forstaelse for hur vi bast kan skydda oss mot kikhosta, men med talamod och forskning kommer var insikt om hur vi bast loser