วัคซีนเป็นเครื่องมือสำคัญในการปกป้องมนุษย์และสัตว์จากเชื้อโรค แต่ความท้าทายที่สำคัญสำหรับการพัฒนาวัคซีนคือการทำความเข้าใจว่าเหตุใดวัคซีนจึงทำงานได้ดีสำหรับบางคนมากกว่าคนอื่น

เพื่อตอบคำถามนี้ ทีมวิจัยที่นำโดย Yana Safonova ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ Johns Hopkins Whiting School of Engineering ได้ศึกษาวัวแองกัสดำและการตอบสนองต่อโรคระบบทางเดินหายใจของวัวหรือ BRD ที่แตกต่างกัน ผลการวิจัยของทีมได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร การวิจัยจีโนม.

BRD เป็นสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตตามธรรมชาติของวัว และทำให้อุตสาหกรรมปศุสัตว์มีค่าใช้จ่ายประมาณ 900 ล้านดอลลาร์ต่อปี ยามีราคาแพง ดังนั้นผู้ผลิตโคจึงพึ่งพาการฉีดวัคซีนเพื่อบรรเทาปัญหา

การทำวิจัยของกระทรวงเกษตรสหรัฐ ซาโฟโนว่า และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก พยายามทำความเข้าใจว่าโครงสร้างทางพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของวัวและสัตว์จำพวกโคอื่นๆ เช่น วัวกระทิง ควาย และแอนทีโลปสร้างแอนติบอดีจากวัคซีน BRD ได้อย่างไร

การศึกษาอิมมูโนเจเนติกส์ของมนุษย์ในวงกว้างอาจช่วยในการทำความเข้าใจรูปแบบการตอบสนองของวัคซีนก่อนการระบาดใหญ่ครั้งต่อไป

“เราต้องการตอบคำถามหนึ่งข้อ: เหตุใดบางคนในกลุ่มประชากรของวัวแองกัสดำจึงตอบสนองต่อวัคซีนชนิดเดียวกันแตกต่างกันมาก” ซาโฟโนว่า

นักวิจัยได้ตรวจสอบลักษณะเด่นของภูมิคุ้มกันของวัว: ลูป H3 ของภูมิภาคที่กำหนดความสมบูรณ์ที่ยาวนานในแอนติบอดีที่สร้างขึ้น พบแอนติบอดีจากวัวที่มีลูป CDR H3 ที่ยาวมากดังกล่าวเพื่อต่อต้านเชื้อเอชไอวีบางสายพันธุ์ และซาโฟโนว่าและทีมของเธอได้ค้นพบว่าสิ่งเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาการตอบสนองของแอนติบอดีต่อ BRD

การใช้เครื่องมือคำนวณแบบใหม่ที่พวกเขาออกแบบ ซาโฟโนว่าและทีมของเธอได้วิเคราะห์ข้อมูลการจัดลำดับจากแอนติบอดีที่ผลิตโดยประชากรวัวแองกัสดำ และระบุความแปรผันทางพันธุกรรมของแอนติบอดีที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน

นักวิจัยพบว่าในขณะที่การสร้างโครงสร้างแอนติบอดีที่ไม่ซ้ำกันเหล่านี้ถูกกระตุ้นโดยปริมาณวัคซีนแต่ละชนิด ประสิทธิภาพของวัคซีน (วัคซีนทำงานได้ดีเพียงใด) ถูกกำหนดไว้นานก่อนที่แต่ละคนจะมีการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ส่วนของ DNA ที่เรียกว่าตัวแปร ความหลากหลาย และการรวมยีนอิมมูโนโกลบูลิน หรือที่เรียกว่ายีน IG เป็นสิ่งที่ผลิตแอนติบอดีและควบคุมการตอบสนองของแต่ละบุคคลต่อวัคซีน

ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพของวัคซีนสำหรับแต่ละบุคคลจะถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าก่อนที่จะให้วัคซีนด้วยซ้ำ

เนื่องจากวิธีการของทีมสามารถเปิดเผยเครื่องหมายทางพันธุกรรมเหล่านี้ ผู้ผลิตโคจึงอาจใช้ข้อมูลนี้เพื่อคัดเลือกวัวพันธุ์ที่อ่อนแอต่อ BRD น้อยกว่าโดยพิจารณาจากความโน้มเอียงทางพันธุกรรมของพวกมัน Safonova กล่าว

นักวิจัยกล่าวว่าการศึกษาของพวกเขาเป็นการศึกษาเกี่ยวกับอิมมูโนเจเนติกส์ส่วนบุคคลที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาสปีชีส์ใดๆ จนถึงปัจจุบัน และผลลัพธ์ของพวกเขาก็เปิดประตูสู่การใช้อิมมูโนซีเคว้นซิ่งเพื่อการศึกษาวัคซีนในมนุษย์ การวิจัยภูมิคุ้มกันเชิงลึกจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบรูปแบบในจีโนมมนุษย์ที่กำหนดการตอบสนองตามโปรแกรมของร่างกายต่อวัคซีน ในความเป็นจริง Safonova กล่าวว่าการศึกษาเกี่ยวกับภูมิคุ้มกันของมนุษย์ในวงกว้างสามารถช่วยในการทำความเข้าใจรูปแบบการตอบสนองของวัคซีนก่อนการระบาดใหญ่ครั้งต่อไป

Safonova อธิบายว่า “ด้วยเชื้อ COVID-19 สายพันธุ์ใหม่ สายพันธุ์ใหม่ และความจำเป็นในการฉีดวัคซีน เราสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าการศึกษาประเภทนี้จะใช้ได้กับวิชาต่างๆ มากมาย เราต้องการเน้นว่าเราจะศึกษาได้อย่างไร [the vaccination process] ในจีโนมต่างๆ”