Vaksinasjon er en av grunnpillarene i moderne medisin. Dette til tross for en begrenset forståelse av hvordan immunforsvaret gjenkjenner fremmede mikroorganismer. Ved å kombinere avansert datateknologi og immunologi jobber forskere med å tyde hvordan immunceller lagrer informajson om tidligere infeksjoner.

Skrevet av Rahmad Akbar, Victor Greiff, Milena Pavlović , Philippe Robert, Geir Kjetil Sandve, Lonneke Scheffer, Andrei Slabodkin, Igor Snapkov, Universitetet i Oslo.

Click here to read the original text in English.

Vaksinasjon har som formål å utnytte immunforsvarets evne til å danne immunologisk hukommelse. Vi husker tidligere «kamper» med bestemte mikroorganismer, slik at vi raskt kan sette i gang en immunresponse ved neste gjensyn. På samme måte som vi kan huske ting fra vi var små, så har immunforsvaret vårt et arkiv over mikroorganismer vi har bekjempet opp gjennom livet.

Immunologisk hukommelse ligger lagret i DNA. Immuncellene (immunforsvarets soldater) inneholder unike DNA fragmenter, som programerer dem til å gjenkjenne ulike mikroorganismer. Vår immunologiske hukommelse består derfor av de immuncellene som er blitt utvalgt og multiplisert fra tidligere infeksjoner.

En effektv vaksine må derfor kunne aktivere tilstrekkelig mange immunsoldater og trene dem til å gjenkjenne et bestemt mål.

I løpet av de siste 10 årene har blitt mulig å lese immuncellenes unike DNA (kalt immunreseptor sekvensering). Men selv om vi kan lese cellenes DNA, så betyr ikke det at vi helt forstår hvordan immunologisk hukommelse er lagret. Det blir som en tysker som kan lese en fransk tekst, vel og merke med en viss aksent, uten å nødvendigvis forstå innholdet. Vi kan lese hvordan DNA fragmentene er satt sammen (rekkefølgen på bokstavene), men fortår ikke ordene. Hvis vi lærer oss å tyde hvordan tidligere infeksjoner ligger lagret i vår immunologiske hukommelse, så kan bruke denne kunnskapen til å lage bedre vaksiner.

En av utfordringene vi står ovenfor i dag er å lage best mulig vaksiner når vi ikke helt forstår hvordan immunsystemet fungerer.

I det siste så har bioinformatik hatt en enorm innvirkning på vår evne til å hente ut nyttig informasjon fra store biologiske dataset (som DNA sekvenser fra immunceller). Våre forskningsgrupper har begynt å kombinere avansert dataanalyse med immunologi (og til og med lingvistikk) for å forstå «språket» som koder for immunologisk hukommelse. Hvis vi ser på de unike DNA fragmentene i immuncellene som setninger, så kan det være mulig å finne enkeltord i ulike celler som forklarer hvordan bestemte mikroorganismer gjenkjennes. Identifiserer vi nok slike ord, kan vi lage et immunologisk svar på Rosettasteinen, og forstå hvordan immunforsvaret holder styr på alle mikroorganismene vi møter opp gjennom livet.

Ved bruk av avansert dataanalyse kan vi nå begynne å tyde hvordan immunologisk hukommelse er lagret i immuncellene.

Ved å låne metoder fra bl.a. utviklingslæren, kan vi nå analysere hvordan immunforsvaret utvikler seg over tid når det bekjemper en infeksjon. På den måten oppnår vi en bedre forståelse av prosessen der de beste immuncellene blir plukket ut til å til å bli en del av vår immunologiske hukommelse. Med slik kunnskap kan vi utvikle bedre og mer effektive vaksiner.

Våre forskningsgrupper jobber også med å forstå hvordan immuncellene gjenkjenner fremmede partikler og mikroorganismer på et molekylært nivå. Her er det snakk om en størrelsesorden som er 1 million ganger mindre enn tykkelsen på et menneskehår. Gjennom slike analyser prøver vi å forstå hvilke strukturer immuncellene «ser» på bakteriene og virusene – for å kunne sørge for at disse strukturene er bevart i fremtidige vaksiner.

DNA sekvensering av immunceller er fortsatt et nytt fagfelt. Derfor er det begrenset med eksperimentelle dataset tilgjengelig. For å kompensere, jobber vi også med datasimuleringer av hvordan langvarig immunologisk hukommelse dannes. På denne måten kan vi evaluere millioner av ulike senarioer som kan oppstå i immunforsvaret vårt, og på den måten komme til nye oppdagelser.

Å beskytte oss mot infeksjoner er ingen enkel oppgave. Likevel klarer immunforsvaret vårt å bekjempe bakterier og virus hver eneste dag ved bruk av et svært komplisert immunspråk. Takket være ny teknologi og omfatttende datasimuleringer kan vi nå lese språket. Det eneste som gjenstår er å forstå det – slik at vi i fremtiden lage bedre vaksiner gjennom en «dialog» med immuncellene våre.

Helt til slutt er en kort video som illustrerer den enorme effekten vaksinasjon har hatt på folks helse.

Oversatt av Even Fossum

Spre kunnskapen