Danas dostupne vakcine protiv Covid-19 su neverovatna dostignuća nauke. Istraživači su za manje od godinu dana postigli ono što ponekad može potrajati decenijama: ciljali su novi virus s višestrukim visoko efikasnim vakcinama koje su dosegle milijarde ljudi.
Oni su primijenili nove pristupe kao što je korištenje RNK glasnika i vektora adenovirusa u velikim razmjerima po prvi put, čineći neke od najvećih skokova u tehnologiji cjepiva u stotinama godina.
Ali ograničenja ovih vakcina postaju očigledna, zbog čega neki naučnici pozivaju na još veći iskorak u tehnologiji vakcina.
Zamišljaju univerzalnu vakcinu protiv koronavirusa koja bi se mogla suprotstaviti svim poznatim varijantama virusa koji izazivaju Covid-19, pa čak i varijantama koje se još nisu pojavile. Moguće je da bi takva vakcina mogla zaštititi od cijele porodice korona virusa, jačajući dugoročni imunitet i smanjujući rizike od sličnih pandemija u budućnosti.
Ovaj posao je hitan jer naučnici otkrivaju da zaštita od Covid-19 vakcina vremenom slabi. I sam virus se mijenja, mutira na načine koji otežavaju imunološkom sistemu da se suprotstavi. Omikronska varijanta je već izazvala prodorne infekcije kod velikog broja cijepljenih ljudi i pitanje je vremena kada će virus ponovo mutirati.
„Sada moramo dati prioritet razvoju široko zaštitnih vakcina poput univerzalnih vakcina protiv gripa na kojima smo radili posljednjih godina“, napisali su istraživači Nacionalnog instituta za zdravlje David Morens, Jeffery Taubenberger i Anthony Fauci u New England Journal of Medicine prošlog mjeseca.
Ovaj ključni posao je dug. Zavisi od otkrića u tehnologiji i našeg trenutnog razumijevanja imunološkog sistema, jer postoji mnogo istraživača koji još uvijek ne znaju o tome kako nas naše stanice brane od infekcije. A univerzalni pristupi vakcinama sa kojima naučnici eksperimentišu – sa univerziteta, pa čak i iz američke vojske – nikada ranije nisu bili masovno korišćeni.
Čak i slaba nada da će se spriječiti još jedna globalna kataklizma - i doprinijeti kraju ove koju sada živimo - zaslužuje novac i naučnu pažnju, rekli su istraživači Voxu. Mogle bi biti potrebne godine kontinuiranog napora, ali neki istraživači su uvjereni da će se pojaviti univerzalne vakcine.
Kako napraviti univerzalnu vakcinu protiv korona virusa?
Prije nego što se pojavio Covid-19, vakcine su slijedile standardnu formulu. Uveli su imuni sistem u virusne prijetnje ubrizgavanjem oslabljenih ili mrtvih virusa, ili fragmenata virusa, u tijelo.
Pandemija Covid-19 bila je zora nove ere vakcina. Vektorske vakcine protiv adenovirusa (poput one od Johnsona i Johnsona) i mRNA vakcine (poput onih iz Moderne i Pfizer/BioNTech) dostavljaju genetske upute ljudskim stanicama, tako da mogu proizvesti fragment SARS-CoV-2, koronavirusa koji uzrokuje Covid19. Imuni sistem koristi ove komponente za ciljanu praksu. Ako dođe pravi patogen, imunološki sistem ima plan akcije.
Izazov, čak i sa ovim novim platformama za vakcinu, je u tome što je ciljna praksa vrlo specifična i ne prelazi uvijek iz jedne varijante u drugu. Ako virus mutira, vakcine mogu postati manje efikasne u zaustavljanju bolesti. Otuda potreba za vakcinom koja može pokriti spektar prijetnji.
Prvi zadatak u razvoju univerzalne vakcine je odlučivanje o tome koliko će biti univerzalna. Hoće li to biti vakcina usmjerena na sve varijante SARS-CoV-2? Vakcina za širu kategoriju sarbekovirusa koji uključuju patogene koji uzrokuju SARS i MERS? Ili vakcina za čitav rod betakorona virusa?
"Kada kažemo univerzalne vakcine, riječ 'univerzalna', moramo je staviti u navodnike", rekao je Morens, koji je viši savjetnik Faucija i profesor na Johns Hopkins Bloomberg školi javnog zdravlja. “Ako bismo sada napravili univerzalnu vakcinu, prvo što bismo željeli učiniti je da ona bude dovoljno univerzalna da pokrije sve sojeve koji kruže ljudima.”
Ali što je širi opseg vakcine, veći je izazov.
Većina vakcina protiv Covid-19 trenira imuni sistem da identifikuje šik protein virusa. Ovo je dio virusa koji fizički strši i započinje proces infekcije spajanjem s receptorom na ljudskim stanicama. U vakcini, šiljak služi kao antigen — komponenta koja aktivira imuni sistem.
Kada se virus identifikuje, imuni sistem počinje da proizvodi proteine koji se zovu antitela. Vežu se za određene dijelove virusa poznate kao epitopi. Ako antitijela ometaju virus dovoljno da ga spriječe da izazove infekciju, nazivaju se neutralizirajućim antitijelima.
Protein šiljaka je lako prepoznatljiv za imunološki sistem, tako da vakcine koje ga ciljaju mogu stvoriti robusnu zaštitu. Ali vakcine takođe podstiču virus da evoluira, dajući prednost mutiranim proteinima šiljaka koje je imunološkom sistemu teže prepoznati. Kao rezultat toga, šiljasti protein SARS-CoV-2 bio je jedan od dijelova virusa koji najbrže mutira, što ga čini pokretnom metom imunološkog sistema.
Naučnici pokušavaju dva glavna pristupa da zaobiđu ovaj problem, kaže Deborah Fuller, profesorica mikrobiologije na Medicinskom fakultetu Univerziteta Washington.
Strategija 1: Uvježbajte tijelo da prepozna mozaik šiljastih proteina iz mnogih varijanti
Jedan pristup je kombiniranje više antigena u jednoj injekciji. "Jednostavno uzmete što više šiljastih proteina iz onoliko različitih koronavirusa koji postoje i sa svima njima ukrasite protein nanočestica sličan virusu", rekao je Fuller. Ideja je da ako imuni sistem proba tanjir uzorka sa dovoljno različitih šiljastih proteina, naučiće da popuni praznine i pokrije većinu, ako ne i sve, potencijalne mutacije u SARS-CoV-2.
"Postoji ograničenje broja mutacija koje eventualno može razviti kako bi u potpunosti izbjegla imunološki sistem, bez ugrožavanja vlastite sposobnosti da se veže i inficira ćelije", rekao je Fuller. “Kada dođete do određenog broja šiljastih proteina, dobit ćete sve moguće mutacije predstavljene unutar njih.”
Koristeći kompjutersku biologiju, naučnici mogu simulirati spektar mutacija i odabrati strukture koje imaju najveće šanse da obezbede širok imunitet.
Ovo je pristup koji američka vojska trenutno istražuje spajanjem različitih šiljaka SARS-CoV-2 na protein koji se zove feritin. Njegova vakcina je trenutno u ranim kliničkim ispitivanjima. (Istraživači američke vojske odbili su komentirati sve dok ne završe analizu svojih ranih rezultata.)
Strategija 2: Vakcinirajte se protiv dijelova koronavirusa koji ne mutiraju
Druga strategija je ciljanje dijelova virusa koji ostaju isti čak i kada virus evoluira, ili dijelova koji su zajednički sa njegovim srodnicima (naučnici opisuju ove dijelove kao „konzervirane“). Ovo je pristup koji Fuller proučava u svojoj laboratoriji.
Očuvane regije su često dijelovi virusa koji su kritični za njegovu funkciju; virus prestaje da funkcioniše ako mutira. “Ako ciljate na dijelove koji su sačuvani, onda bi to, teoretski, imalo zaštitnu učinkovitost protiv bilo kojeg od koronavirusa koji postoje”, rekao je Fuller. To bi se moglo proširiti na svaku prošlu i buduću varijantu SARS-CoV-2 i širu grupu ili porodicu koronavirusa kojoj pripada.
Ove očuvane regije mogu biti zakopane na dijelovima virusa koji su manje vidljivi imunološkom sistemu ili fizički teško dostupni antitijelima kada je virus cijeli. Ali kada virus napadne ćeliju i započne proces infekcije, fragmenti patogena mogu se pojaviti na vanjskoj strani ćelije domaćina, uključujući dijelove koji su prethodno bili skriveni. Antitijela se tada mogu vezati za te fragmente i početi raditi.
Takva se antitijela opisuju kao neneutralizirajuća jer uopće ne sprječavaju infekciju. Ali oni regrutuju druge igrače u imunološkom sistemu, uključujući B ćelije koje proizvode antitela i T ćelije koje eliminišu inficirane ćelije.
Univerzalna vakcina koja cilja na očuvane regije možda neće spriječiti infekciju, prema Fulleru, ali bi mogla pretvoriti opasne koronaviruse u bube koje uglavnom uzrokuju manje bolesti. "Izgrađuje nivo imuniteta u populaciji tako da kad god dođe do izbijanja koronavirusa, stvarno više nema očnjaka da izazove pandemiju", rekla je.
Zvuči dovoljno jednostavno, ali ima mnogo komplikacija. Prvo, ne stvara svaka konzervirana regija dobar antigen. Neke će imunološki sistem potpuno zanemariti i neće generirati odgovor. Drugo, naučnici moraju proučiti cijeli spektar koronavirusa kako bi otkrili koji dijelovi virusa ostaju isti. Treće, odgovor imunološkog sistema na očuvanu regiju možda neće biti efikasan protiv infekcije.
“Ako sve to možemo shvatiti – uvjeren sam da možemo – onda možemo dizajnirati univerzalnu vakcinu protiv koronavirusa” koja cilja na očuvane regije, rekao je Fuller.
