Ny metode kan gi skreddersydde vaksiner

– Bakteriene utvikler seg hele tiden, og vi må stadig utvikle nye vaksiner og antibiotika for å holde dem i sjakk. Vi har analysert store mengder informasjon om forskjellige bakterier fra ulike geografiske områder. Dermed kan vi ved bruk av kunstig intelligens lage modeller som gir oss mulighet til å skreddersy vaksiner i stedet for en one-fits all-varianter som vi har nå, sier professor Jukka Corander ved Universitetet i Oslo.

Forskergruppen til Corander hentet inn store mengder data fra studier av genene til en kjent bakterie og satte dette sammen med statistikk om hvordan sykdommen utviklet seg hos de som var smittet.

Og her kommer kunstig intelligens inn.

Ved hjelp av kraftige datamaskiner kunne de teste hvordan ulike typer nye vaksiner sannsynligvis ville fungere og hvilken effekt de ville ha, ikke bare på den enkelte smittede, men også på befolkningen som helhet.

Med hjernehinnebetennelse som eksempel

Det var pneumokokk-bakterien som ble studert (Streptococcus pneumoniae). Denne bakterien er hovedårsak til de fleste lungebetennelser og hjernehinnebetennelser.

Bakterien er godt kjent av helsepersonell og forskere, og det finnes veldig mye tilgjengelige data.

Forskerne fikk tilgang til å bruke genomiske helsedata fra overvåking av bakterien. Det vil si gendata fra sykdom hos mange ulike pasienter og også fra studier på friske bærere.

Dermed kunne de sette sammen en modell av hvordan sykdommen utviklet seg.

– Forskningen vår viser tydelig at det er viktig å ta hensyn til bakteriestammene som er til stede i en befolkning når man utvikler nye vaksiner. Det er store forskjeller mellom landene, og dermed også store forskjeller i hvor effektiv en vaksine er i de ulike landene, sier professor Corander.

Det kommer enorme mengder data ut av en slik studie. Dette gir også tilsvarende store muligheter til å forutsi hva som vil skje dersom man gjør endringer i bakteriepopulasjonen, som for eksempel ved vaksinering.

Dette kan bane vei for nye måter å utvikle vaksiner på, og det vil gi flere nye verktøy til fremtidig forskning på vaksiner.

Det vil også åpne opp for muligheten til å skreddersy vaksiner for svært lokale områder, langt billigere enn i dag.

– Det er store forskjeller land og dermed også store forskjeller i hvor effektiv en vaksine er i de ulike landene, sier professor Corander. (Foto: Universitetet i Oslo)

Mindre antibiotika, og mindre resistente bakterier

Bedre vaksiner kan hjelpe oss til å redusere bruken av antibiotika. Det vil si, dersom du er vaksinert og ikke blir syk, så trenger du heller ikke antibiotika. Og når mange i en gruppe er vaksinert mister bakterien mulighet til å spre seg. Det oppstår det som heter flokk-immunitet.

Denne helsegevinsten kan det være vanskelig å måle, men den gir samfunnet store gevinster i mindre sykefravær og mindre behov for helsehjelp.

Og når vi vet at det er den høye bruken av antibiotika som er hovedårsak til at bakterier blir resistente, så er dette til stor hjelp for de få som likevel blir syke fordi faren for resistens blir kraftig redusert.

Lavere kostnader

Effektive vaksiner er et av de viktigste verktøy et samfunn har for å bekjempe livstruende og ødeleggende sykdommer. Verden opplever en raskt økende bakteriell resistenskrise.

Det betyr at antibiotika i mange sykdomstilfeller ikke vil fungere. Det gir begrenset eller ingen behandlingsalternativ igjen for et økende antall pasienter som får smittsom sykdom.

– Bakteriene muterer stadig og det finnes veldig mange ulike varianter av pneumokokkbakterien. Det vil si at selv mellom ulike aldersgrupper i samme befolkning fant vi forskjeller som tilsier at en spesifikk vaksine vil ha ulik grad av effekt på de ulike aldersgruppene, sier Corander.

Resultatene fra denne forskningen kan gi helsemyndighetene i mange land en langt bedre mulighet til å vurdere kostnadene. Det vil si om de skal bruke av eksisterende vaksine utviklet for en annen folkegruppe en deres egen, eller om det vil lønne seg å utvikle en ny vaksine som er skreddersydd til befolkningen den skal brukes på.

Valget som tas, er basert på reelle genomiske data fra innbyggerne. Den er med andre ord skreddersydd for det behovet som eksisterer.

– Løsningene vi foreslår, gjør det mulig å ta erfaringene høyinntektsland har gjort ved utvikling av sine vaksiner og bruke denne kunnskapen til å bekjempe sykdommen i land hvor belastningen er langt høyere.

Forskergruppen til Jukka Corander ønsker nå å utvide forskningen til andre store sykdomsfremkallende bakterier som E. coli, hvilken er en globalt ledende årsak til bakterier i blodet, eller det forskerne kaller bakteremi.

Multiresistente E. coli er nummer en på WHOs liste over kritiske bakterier som skal vies mest mulig oppmerksomhet i forskning og klinisk virksomhet siden denne bakterien er på god vei mot total resistens mot alle eksisterende former av antibiotika.

Artikkelen:

Caroline Colijn, Jukka Corander og Nicholas J. Croucher: Designing ecologically optimized pneumococcal vaccines using population genomics. Nature, februar 2020.

Doi.org/10.1038/s41564-019-0651-y