早期基因特征与 Tdap-IPV 抗体反应相关

研究发现，接种后基因表达的变化与个体间体液免疫反应的差异相关，尤其是B细胞反应在英国队中与抗体诱导呈正相关，而荷兰队中与先天免疫BTMs高度相关。研究还揭示了与脊髓灰质炎病毒血清型相关的分子特征。通过对所有参与者进行相关性和BTM富集分析，发现干扰素和抗病毒感知、单核细胞、DC激活以及炎症反应的BTMs与接种后1年的百日咳特异性抗体反应相关。研究结果显示，包括抗病毒反应在内的先天免疫激活在接种后1天至1年内与Tdap-IPV疫苗的抗体反应相关(图2)。

图2：与 Tdap-IPV 诱发的调整对数倍数变化抗体反应相关的分子特征。血液转录模块（BTMs，行）的点图，显示接种后1天（第1天/第0天）的活性与Tdap-IPV诱导的特异抗体反应（列）在接种后28天（第28天/第0天）或1年（第1年/第0天）的调整对数折叠变化（方法）相关。数据显示了荷兰（NL，来自N=13参与者的26对样本）和英国（UK，来自N=11参与者的22对样本）队的合并参与者。基因集富集分析用于识别在预先排名的基因列表中BTMs的正（红色）或负（蓝色）富集，其中基因根据其基因表达与抗体反应之间的相关性进行排序。统计显著性和p值根据经验空值分布进行计算，反映双侧检验。假发现率（FDR）调整后的p值已计算。显示的BTMs（名义p值<0.05）与抗体反应有两个以上的FDR调整显著关联（FDR<0.05），富集的BTMs与FDR<0.05的已用黑色边框突出显示。右侧根据生物功能注释BTMs。缩写：NES标准化富集分数，FHA纤维素凝集素，PRN百日咳毒素，PT百日咳毒素，Dt白喉毒素，TT破伤风毒素。

Tdap-IPV疫苗接种在单核细胞和树突状细胞中诱导了I型干扰素和促炎细胞因子的产生。

全血基因表达分析揭示了疫苗诱导的先天免疫特征，与单核细胞和树突状细胞等抗原呈递细胞相关。单核细胞和树突状细胞激活的基因模式与疫苗抗原1年后的抗体反应密切相关。研究通过大质谱检验探究了这些发现是否与细胞数量和/或激活状态的变化有关。接种后1天，循环白细胞数量显著增加，T细胞减少，粒细胞和单核细胞显著增加。详细分析了多个抗原呈递细胞亚群，显示出不同的细胞数量和促炎细胞因子产生。总体而言，Tdap-IPV疫苗引发早期免疫反应，包括T细胞和树突状细胞的外流，伴随着单核细胞和树突状细胞中的促炎细胞因子和干扰素的诱导(图3)。

图3: Tdap-IPV 疫苗接种可诱导经典单核细胞、浆细胞和经典 DC2 细胞产生干扰素和炎症细胞因子。在对基线（D0）和接种后第1天（D1）的血液样本进行聚类和手动合并类似聚类之后，确定了八个抗原呈递细胞亚群（附加信息，图S11）。每个亚群的标准化表型蛋白标记表达值的点图显示在左边缘。UMAP可视化显示了所有亚群，其中用虚线框标示了对疫苗作出反应的亚群。显示了经典DC2细胞、浆细胞样DC和经典单核细胞的数量变化（显示血液中细胞数的箱线图）和细胞因子产生（显示平均信号强度的箱线图）。数据来自荷兰队中12名参与者的24个样本，（C）、（D）和（E）的数据点代表每个样本的值，同一参与者的数据点由灰线连接。箱线图显示了从第25到第75百分位数的边界，中位线和触须，触须延伸到最大或最小值不超过1.5倍四分位距。白色填充的箱线图对应于D0样本，灰色填充的箱线图对应于D1样本。针对每个反应（数量或细胞因子），从混合效应回归模型中计算了统计显著性（经过虚发现率（FDR）调整的双侧p值），并指定了研究日和参与者编号为固定和随机效应，分别为* FDR < 0.05；** FDR < 0.01；*** FDR < 0.001，ns FDR > 0.05。

灭活脊髓灰质炎病毒刺激单核细胞和树突状细胞中的p38丝裂原活化蛋白激酶信号传导

研究表明，灭活脊髓灰质炎病毒刺激单核细胞和树突状细胞中的p38-MAPK信号传导。Tdap-IPV疫苗可能通过激活这些细胞来引发早期抗病毒反应。实验比较了含有或不含IPV的疫苗在体外诱导的细胞内信号差异，结果显示IPV可引发更强的磷酸化反应。研究还暗示内体TLR对于引导Tdap-IPV疫苗成分的炎症反应可能起着重要作用(图5)。

图5：灭活脊髓灰质病毒刺激经典单核细胞和树突状细胞中的P38和MAPK磷酸化信号反应。

A. 用于分析疫苗刺激后磷酸化信号反应的实验计划。来自健康供体的外周血单个核细胞（PBMCs）未经刺激或与所示刺激物之一孵育15分钟。随后使用质谱细胞术识别先天免疫细胞群，并量化磷酸化信号反应。
B. 在Tdap、Tdap-IPV或IPV刺激后，细胞中表达磷酸化p38（pp38）或MAPKAPK2（pMAPKAPK2）的比例。显示了五种抗原呈递细胞亚群的反应。数据为N = 5名健康供体。经典单核细胞（pMAPKAPK2）：TdapIPV vs Tdap p = 0.023；IPV vs Tdap p = 1.98 × 10^(-5)；TdapIPV vs IPV p = 0.001；IPV vs TdapIPV p = 0.001。经典单核细胞（pp38）：TdapIPV vs Tdap p = 0.009；IPV vs Tdap p = 2.41 × 10^(-5)；IPV vs TdapIPV p = 0.016。经典树突状细胞（pMAPKAPK2）：TdapIPV vs Tdap p = 0.039；IPV vs Tdap p = 0.004；经典树突状细胞（pp38）：IPV vs Tdap p = 0.011；TdapIPV vs Tdap p = 0.045；中间单核细胞（pMAPKAPK2）：IPV vs Tdap p = 0.03；中间单核细胞（pp38）：IPV vs Tdap p = 0.002；非经典单核细胞（pp38）：TdapIPV vs Tdap p = 0.02。
C. 在第二个实验中，PBMCs预先用巴非洛霉素孵育或未处理，并随后受到所示疫苗的刺激。显示了经典单核细胞中pp38和pMAPKAPK2的表达。数据为N = 6名健康供体。经典单核细胞（pMAPKAPK2）：TdapIPV.Bafilomycin vs TdapIPV.Untreated p = 0.012，IPV.Bafilomycin vs IPV.Untreated p = 0.036，Tdap.Bafilomycin vs Tdap.Untreated p = 0.15，TdapIPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.02，IPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.0002，IPV.Untreated vs TdapIPV.Untreated p = 0.0046；经典单核细胞（pp38）：TdapIPV.Bafilomycin vs TdapIPV.Untreated p = 0.007，IPV.Bafilomycin vs IPV.Untreated p = 0.040，Tdap.Bafilomycin vs Tdap.Untreated p = 0.73；TdapIPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.004，IPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.0002，IPV.Untreated vs TdapIPV.Untreated p = 0.008。* P < 0.05，** P < 0.01，*** P < 0.001，统计学显著性（名义p值）通过双侧配对T检验确定。每个图中的水平黑线对应样本均值。

Tdap-IPV疫苗引起的抗病毒反应比Tdap疫苗更强

研究结果表明，含有IPV的疫苗诱导了更高水平的抗病毒、干扰素和单核细胞、树突状细胞反应，与Tdap疫苗相比。这表明Tdap-IPV疫苗中IPV的存在会增强免疫反应(图6)。

图6：与 Tdap 相比，Tdap-IPV 可诱导更强的抗病毒基因表达。

A. 一种比较Tdap和Tdap-IPV疫苗接种效果的方法。

B. 对一个基因列表进行基因集富集分析（GSEA），该列表按照Tdap-IPV（合并NL和UK队列）和Tdap疫苗接种（Antunes队列）之间的对数折叠变化差异（D1/D0）进行排名。显示了显著富集（FDR < 0.05）的血液转录模块（BTMs）。
C. 显示了从（B）中选择的BTMs的基因，以及Tdap-IPV（合并NL和UK队列）和Tdap疫苗的对数折叠表达（D1/D0）。差异表达基因（DEG，FDR < 0.05和|对数折叠变化| > 0.5）用星号标记。统计学显著性通过负二项式线性模型计算，并计算了FDR调整的双侧p值。
D. 显示了与调整后的PT特异性抗体反应的对数折叠变化相关的选定BTMs（行）的点图，该反应在Tdap接种后第1天（D1/D0）与Tdap接种后第30天（Day 30/Day 0）或第90天（D90/Day 0）相关。数据为Tdap队列的N = 32名参与者。使用GSEA识别基因列表中BTMs的正（红色）或负（蓝色）富集，其中基因根据它们的基因表达与抗体反应之间的相关性进行排序。与Tdap-IPV接种后抗体反应相关的选定BTMs（与图3相关）标记在y轴上，并显示了这些BTMs与Tdap诱导的PT抗体反应的显著相关性（名义p < 0.05），FDR < 0.05的富集BTMs用黑色边框突出显示。根据生物功能在右侧对BTMs进行注释。GSEA分析的统计学显著性和p值（B，D）根据经验零分布计算，并反映双侧检验。计算了FDR调整的p值。缩写：FHA纤维素凝集素，PRN扁平苔藓素，PT百日咳毒素，PBMC外周血单个核细胞。