Rok to za mało na stworzenie szczepionki przeciw wirusowi

Wykładniczy przyrost zachorowań na Covid-19 zmusza rządy wielu państw świata do wprowadzenia szczególnych rygorów sanitarnych i poszukiwania sposobów na przerwanie postępów epidemii. Żaden kraj nie ma jednak nieograniczonych zasobów medycznych, zwłaszcza jeśli chodzi o specjalistyczny personel, sprzęt i oddziały intensywnej terapii, mogące zapewnić opiekę pacjentom w stanie krytycznym. Lepiej, łatwiej i taniej jest zapobiegać, niż leczyć.

Wiele firm farmaceutycznych i instytucji naukowych prowadzi intensywne badania nad szczepionką przeciw wirusowi SARS-CoV-2. Mimo postępów medycyny i biotechnologii jest to zadanie szczególnie trudne i wymagające czasu. Potencjalna szczepionka musi być wystarczająco skuteczna, czyli przynosić odporność na wirusa, a jednocześnie być bezpieczna i nie powodować niepotrzebnej czy nadmiernej reakcji układu immunologicznego. Szczepionka musi być też bezpieczna dla personelu medycznego oraz osób powyżej 60. roku życia z dodatkowymi chorobami. Ważne jest, by można ją było bezpiecznie magazynować.

Ile potrzeba czasu?

Zazwyczaj stworzenie takiej wakcyny zajmuje od dwóch do pięciu lat. Zanim zaczniemy walczyć z czynnikiem chorobotwórczym, musimy go poznać. Powinniśmy zrozumieć, w jaki sposób działa, jak zakaża organizm, jak przebiegają jego procesy biologiczne i jak jest zbudowany. SARS-CoV-2 jest nowym patogenem, ale już wcześniej naukowcy zetknęli się z podobnymi wirusami. Poprzednie epidemie SARS i MERS spowodowały, że laboratoria zaczęły prace nad szczepionkami przeciw tym wirusom. Dobrą wiadomością jest, że nowy patogen jest do nich podobny, ponieważ z wirusem SARS współdzieli 80 proc. genomu. Wyniki wcześniejszych badań można więc wykorzystać przy pracy nad szczepionką na atakującego właśnie teraz wirusa.

Niektóre projekty szczepionek są już na etapie wstępnych testów. Jednak nawet jeżeli w grudniu tego roku naukowcy otworzą szampana, świętując sukces, to nadal potrzeba wiele pracy, aby otrzymać masowo produkowany preparat. Niektóre projekty wykorzystują nowatorskie technologie i trudno przewidzieć, w którym momencie natrafią na nieznane dotąd problemy.

Kolejnym wyzwaniem jest uzyskanie dużej ilości preparatu i znalezienie sposobu, by był trwały i łatwy w zastosowaniu. Realistycznie patrząc, nie powinniśmy się spodziewać wprowadzenia na rynek gotowego produktu przed czerwcem przyszłego roku.

– Szczepionka, którą stworzysz i zaczniesz testować w ciągu roku, nie jest preparatem, który możesz wdrożyć do masowego użycia – oświadczył Anthony Fauci, długoletni dyrektor amerykańskiego Narodowego Instytutu Alergii i Chorób Zakaźnych, w odpowiedzi na polecenie prezydenta Donalda Trumpa, by jak najszybciej uzyskać szczepionkę przeciw koronawirusowi. – Jest to możliwe najwcześniej za półtora roku, bez względu na to, jak szybko będą postępować prace – podkreślił Fauci.

Równie sceptyczny jest John Shiver, szef badań nad szczepionkami koncernu Sanofi, który także był na spotkaniu z prezydentem USA.

– Próby kliniczne są prowadzone na zdrowych ludziach – podkreślił Shiver. – Nie chcemy szczepionki, która może pogorszyć przebieg choroby. W dodatku może się okazać, że gdy szczepionka będzie gotowa, epidemia wygaśnie. Istnieje też groźba, że wirus zmieni swoją strukturę i szczepionka nie będzie już tak skuteczna, jak pierwotnie zakładano.

Wirus grypy wykazuje tendencje do przesunięcia antygenowego, czyli spontanicznych mutacji w czasie powielania, co powoduje, że co roku musi zmieniać się szczepionka. Proces technologiczny także ma swoje ograniczenia – szczepionka przeciw grypie jest hodowana na kurzych jajkach, a czas potrzebny do uzyskania odpowiedniej ilości białek antygenowych może sięgać dwóch lat.

Wirus cały lub w kawałkach

Rolą szczepionki nie jest zwalczanie wirusa. Podając w czasie szczepienia antygen, uczymy organizm rozpoznawać intruza, by był przygotowany i zareagował w momencie inwazji. A poznać wirusa najłatwiej po wyglądzie zewnętrznym, dlatego badacze koncentrują się nie na genomie, lecz na proteinach wypustek i białkach otoczki zewnętrznej, z którymi ma kontakt układ immunologiczny.

Co powinien zobaczyć układ immunologiczny, by skutecznie rozpoznać wirusa? Strategie zespołów pracujących nad szczepionką są różne. Niektóre używają całego, osłabionego wirusa, inne białek otoczki, modyfikowanych na różne sposoby, jeszcze inne kwasów nukleinowych.

Zastosowanie całej cząstki patogenu to klasyczne podejście do problemu, stosowane od dawna w innych szczepionkach. Tak przygotowywana jest szczepionka BCG, wprowadzona w 1921 r. Zawiera osłabione prątki bydlęce. Zaletą tego podejścia jest pobudzanie zarówno swoistej, jak i nieswoistej odpowiedzi, czyli poza reakcją na konkretny patogen uczulenie wprowadza stan podwyższonej gotowości układu. Z drugiej strony, przygotowane w ten sposób preparaty wymagają dłuższych testów klinicznych, by potwierdzić ich bezpieczeństwo.

Szczepionka wykorzystująca białka wypustek wirusa, czyli białko S, ma tę zaletę, że powoduje powstawanie przeciwciał, które blokują możliwość łączenia się wirusa z receptorem na powierzchni komórek ludzkich, uniemożliwiając ich zatkanie. Tutaj bioinżynieria stwarza wiele możliwości. Różne zespoły badawcze stosują całe białka, zmodyfikowane fragmenty lub nawet tylko fragment zawierający miejsce łączenia białka z receptorem ACE2 na powierzchni komórki.

Szczepionki zawierające kwasy nukleinowe stanowią nową drogę w stymulowaniu odporności. Zamiast wirusa zawierają fragmenty kodu, na podstawie których komórki gospodarza same produkują białka stanowiące antygeny.

Zamiast wprowadzić antygen do organizmu, dostarcza się mu informacje, jak ma sobie sam wyprodukować szczepionkę.

Wyzwaniem technologicznym jest stabilność kwasów nukleinowych, wytworzenie ich wystarczającej ilości oraz skuteczne dostarczenie stworzonego materiału do wnętrza komórek. Gdyby udało się uzyskać tą drogą szczepionkę przeciw SARS-CoV-2, byłaby to pierwsza stosowana u człowieka szczepionka zawierająca kwasy nukleinowe.

Na różnych etapach badań jest w tej chwili przynajmniej sześć programów medycznych dotyczących koronawirusa. Zanim jednak szczepionka trafi do stosowania, musi przejść fazę testów potwierdzających bezpieczeństwo i skuteczność, a potem trzeba ocenić działanie i efekty uboczne u ludzi. Zapotrzebowanie na szczepionkę nie powinno jednak skłaniać do skracania drogi potwierdzającej bezpieczeństwo stosowania preparatu.