Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology51710.36233/0372-9311-2020-97-1-15-18ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleModel of Prophylactic Efficiency of Influenza Virus Vaccine Corrected to the Antigenic Distance HypothesisМодель профилактической эффективности противогриппозной вакцины с поправкой на гипотезу антигенного расстоянияhttps://orcid.org/0000-0002-4305-3423KolesinI. D.КолесинИ. Д.
Russian Federation

Igor D. Kolesin — D. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Management of Biomedical Systems, Faculty of Applied Mathematics — Control Processes

Saint-Petersburg 198504

Колесин Игорь Дмитриевич — доктор физико-математических наук, профессор кафедры управления медико-биологическими системами факультета прикладной математики — процессов управления

198504, Санкт-Петербург

kolesin_id@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5085-9003ZhitkovaE. M.ЖитковаЕ. М.
Russian Federation

Ekaterina M. Zhitkova — Cand. Sci. (Phys.-Math.), researcher, Department of Management of Biomedical Systems, Faculty of Applied Mathematics — Control Processes

Saint-Petersburg 198504

Житкова Екатерина Михайловна — кандидат физико-математических наук, научный сотрудник кафедры управления медикобиологическими системами факультета прикладной математики — процессов управления

198504, Санкт-Петербург

zhitkovakaterina@mail.ruSt. Petersburg State UniversityФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»0204202097115180503202005032020Copyright ©; 2020, Kolesin I.D., Zhitkova E.M.Copyright ©; 2020, Колесин И.Д., Житкова Е.М.2020Kolesin I.D., Zhitkova E.M.Колесин И.Д., Житкова Е.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/517

The aim of the study is to find a quantitative relationship between antigenic distances (AD) and vaccination effectiveness (VE) and investigate the response of VE to changes in AD.

Material and methods. Through the epidemiological data of three influenza seasons in Canada, interpreted within the framework of the antigenic distance hypothesis (ADH), the introduction of the correction factor into the model for estimating VE was substantiated considering the antigenic relationship between the previous season vaccine (V1), the current season vaccine (V2) and the circulating epidemic strain (e).

Results. A quantitative relationship between VE and AD was found, reproducing the results of epidemiological observation of two groups of people: vaccinated in the previous and current seasons (V1+V2) and vaccinated only in the current season (0+V2). The difference in the response of VE to different indicators of AD was found and allowing to use only one significant indicator.

Conclusion. Тhe model proposed relates the microbiological indicators AD with epidemiological characteristic of VE. The model extends the analysis, allowing to use it as an assessment tool for the expected changes in vaccine effectiveness in various settings of the ADH hypothesis experiment.

Цель исследования — найти количественную взаимосвязь антигенных расстояний (AD) с эффективностью вакцины (VE) и исследовать чувствительность VE к изменению AD.

Материал и методы. С помощью данных эпидемиологических наблюдений за тремя сезонами по гриппу в Канаде с интерпретацией в рамках гипотезы антигенного расстояния (ADH) обосновывается введение поправочного множителя в модель для оценки VE. Поправка учитывает наличие антигенной взаимосвязи между вакциной предыдущего сезона (V1), вакциной текущего сезона (V2) и циркулирующим эпидемическим штаммом (е).

Результаты. Найдена количественная взаимосвязь VE с AD, воспроизводящая результаты эпидемиологических наблюдений за двумя группами лиц: одна — только с текущей вакцинацией (0+V2), другая — с предшествующей и текущей (V1+V2) вакцинациями. Выявлено различие в чувствительности VE к разным показателям AD, позволяющее ограничиться ведущим показателем.

Заключение. Предложенная модель соотносит микробиологические показатели AD с эпидемиологической характеристикой VE. Модель расширяет анализ, позволяя использовать ее как средство оценки ожидаемых изменений VE в разных постановках эксперимента по проверке гипотезы ADH.

effectiveness of influenza vaccinehypothesis of antigenic distanceprior season’s vaccinecurrent season’s vaccineepidemic straina model for evaluating the effectiveness of a vaccineэффективность противогриппозной вакциныгипотеза антигенного расстояниявакцина предыдущего сезонавакцина текущего сезонаэпидемический штамммодель оценки эффективности вакциныHoskins T.W., Davies J.R., Smith A.J., Miller C.L., Allchin A. Assessment of inactivated influenza-A vaccine after three outbreaks of influenza A at Christ’s Hospital. Lancet. 1979; 1(8106): 33-5. DOI: http://doi.org/10.1016/s0140-6736(79)90468-9Bartoszko J.J., McNamara I.F., Aras OA.Z., Hylton D.A., Zhang Y.B., Malhotra D., et al. Does consecutive influenza vaccination reduce protection against influenza: Asystematic review and meta-analysis. Vaccine. 2018; 36(24): 3434-44. DOI: http://doi.org/10.1016/j.vaccine.2018.04.049Beyer W.E., de Bruijn I.A., Palache A.M., Westendorp R.G., Osterhaus A.D. Protection against influenza after annually repeated vaccination: a meta-analysis of serologic and field studies. Arch. Intern. Med. 1999; 159(2): 182-8. DOI: http://doi.org/10.1001/archinte.159.2.182Keitel W.A., Cate T.R., Couch R.B., Huggins L.L., Hess K.R. Efficacy of repeated annual immunization with inactivated influenza virus vaccines over a five year period. Vaccine. 1997; 15(10): 1114-22. DOI: http://doi.org/10.1016/s0264-410x(97)00003-0Szilagyi P.G., Fairbrother G., Griffin M.R., Hornung R.W., Donauer S., Morrow A., et al. Influenza vaccine effectiveness among children 6 to 59 months of age during 2 influenza seasons: a casecohort study. Arch. Pediatr. Adolesc. Med. 2008; 162(10): 943-51. DOI: http://doi.org/10.1001/archpedi.162.10.943Smith D.J., Forrest S., Ackley D.H., Perelson A.S. Variable efficacy of repeated annual influenza vaccination. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999; 96(24): 14001-6. DOI: http://doi.org/10.1073/pnas.96.24.14001Skowronski D.M., Chambers C., De Serres G., Sabaiduc S., Winter A.L., Dickinson J.A., et al. Serial vaccination and the antigenic distance hypothesis: effects on influenza vaccine effectiveness during A(H3N2) epidemics in Canada, 2010-2011 to 2014-2015. J. Infect. Dis. 2017; 215(7): 1059-99. DOI: http://doi.org/10.1093/infdis/jix074Kim J.H., Davis W.G., Sambhara S., Jacob J. Strategies to alleviate original antigenic sin responses to influenza viruses. PNAS. 2012, 109(34): 13751-8. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0912458109