Szczepionka na COVID-19. Wirusolog wyjaśnia, czemu prace idą szybciej niż przy HIV i HCV

Choć od wybuchu epidemii COVID-19 minęło zaledwie kilka miesięcy, to w różnych ośrodkach na świecie trwają już zawansowane badania kliniczne nad szczepionką przeciw SARS-CoV-2. Tymczasem próby opracowania szczepionek na HIV czy HCV (wywołujący wirusowe zapalenie wątroby typu C - WZW C, którego odkrycie nagrodzono w tym roku Noblem z medycyny i fizjologii) trwają od dekad i wciąż nie zakończyły się sukcesem. Wirusolog prof. Krystyna Bieńkowska-Szewczyk z Uniwersytetu Gdańskiego tłumaczy, skąd się biorą różnice w tempie prac nad różnymi szczepionkami przeciw wirusom. Okazuje się, że nie chodzi tylko o nakłady na badania.

Badaczka zauważa, że prace nad szczepionką i lekami na SARS-CoV-2 nie toczyłyby się tak szybko, gdyby nie doświadczenie, które naukowcy zdobyli w pracach nad terapiami przeciw innym wirusom - nie tylko SARS-CoV-1, ale i HCV, HIV, Eboli, grypie czy WZW typu B. - Na innych wirusach wypróbowano bardzo różne warianty konstrukcji szczepionek. Dzięki temu wiemy, jakie rozwiązania mają większą szansę zadziałać w przypadku SARS-CoV-2 - mówi wirusolog. 

Co jest potrzebne do stworzenia szczepionki?

Badaczka wymienia, co jest najważniejszym składnikiem istniejących na rynku szczepionek: wirus osłabiony, atenuowany (np. jedna z pierwszych szczepionek przeciw polio opracowana w latach 50-ych XX wieku przez Hilarego Koprowskiego); wirus zabity, inaktywowany (np. szczepionka przeciw kleszczowemu zapaleniu mózgu); cząstki wirusopodobne, nie zawierające materiału genetycznego wirusa (np. szczepionka przeciwko wirusowi brodawczaka, HPV, która zapobiega także rozwojowi raka szyjki macicy); fragmenty wirusa oczyszczone z naturalnego wirusa (np. szczepionka przeciw grypie); fragmenty wirusa uzyskane in vitro, np. w drożdżach (np. szczepionka przeciw WZW B); fragmenty wirusa przenoszone przez wektory, czyli niegroźne dla gospodarza wirusy (np. szczepionka na Ebolę).

Jeśli chodzi o SARS-CoV-2 - tłumaczy naukowiec z UG - to w Oksfordzie trwają teraz badania kliniczne trzeciej fazy nad szczepionką ostatniego typu, wektorową. Bazuje ona na niepatogennych odmianach adenowirusów, do których dołączono białka charakterystyczne dla SARS-CoV-2. Adenowirusy to powszechnie występujące wirusy, wywołujące u ludzi objawy przeziębienia, więc organizm ludzki je łatwo rozpoznaje i mógłby szybko eliminować, w związku z tym w szczepionce zastosowano jako tzw. wektory rzadkie warianty tych wirusów lub podobne adenowirusy zwierzęce. Podobny pomysł na szczepionkę (wykorzystanie adenowirusów) mają Rosjanie, ale ich szczepionka - zastrzega prof. Bieńkowska-Szewczyk - nie była testowana zgodnie z obowiązującymi regułami badań klinicznych. 

Zaawansowane prace, prowadzone w USA i Niemczech, dotyczą też szczepionki opartej na mRNA - fragmencie informacji genetycznej, który ma pomóc gospodarzowi wytworzyć białko antygenowe do zwalczania SARS-CoV-2. - To eksperymentalny wariant. Takiej szczepionki jeszcze nigdzie wcześniej nie zastosowano, choć prowadzono liczne prace nad wykorzystaniem mRNA w szczepionkach przeciwnowotworowych. Choć pokazano w badaniach wstępnych jej bezpieczeństwo, potrzeba jeszcze wielu testów, by sprawdzić jej skuteczność - komentuje wirusolog. Zaznacza jednak, że jeśli chodzi o do masową produkcję na potrzeby całego świata, taką szczepionkę byłoby znacznie łatwiej produkować, niż inne typy.

Z kolei w Chinach trwają badania kliniczne trzeciej fazy nad szczepionką z wirusami inaktywowanymi.  

Szczepionka na Ebolę

Opowiadając o historii szczepień przeciw wirusom wirusolog mówi, że największym dotąd sukcesem, jeśli chodzi o tempo prac, okazały się prace nad szczepionką na Ebolę (bazuje ona na wirusach VSV, wywołujących zapalenie jamy ustnej u bydła). Chociaż ta gorączka krwotoczna znana była w Afryce od dłuższego czasu - to dopiero wtedy, kiedy jej ogniska alarmująco się rozszerzały i pojawiły się zakażone osoby w Europie i USA, tempo prac nad szczepionką nabrało rozmachu. - To była jedyna szczepionka, którą otrzymano w niewiele ponad dwa lata - zaznacza.

Akurat tej szczepionki nie planowano do masowego użycia. - Ona jest używana po to, by wygasić ognisko choroby. Szczepi się osoby, z którymi się chorzy kontaktowali, a potem - kontakty tych osób - opowiada. Szczepienia nie obejmują więc całej populacji, a jedynie osoby wokół ognisk. Dzięki takiemu podejściu można nadążyć z produkcją szczepionek.

Ebola to ciężka choroba i nie sposób przeoczyć jakiegoś jej ogniska. W przypadku SARS- COV-2 jest inaczej - u wielu pacjentów infekcja przebiega bezobjawowo, przez co trudno zidentyfikować wszystkich nosicieli choroby. Szczepionki potrzeba więc właściwie dla całej populacji na Ziemi. "Nigdy tak szybko nie zrobiono szczepionki w takiej skali. I właśnie skala produkcji szczepień będzie teraz największym wyzwaniem" - komentuje badaczka.

W przypadku Eboli szczepionka wektorowa, bazująca na innych wirusach, spisała się świetnie. Takie podejście testowano jednak już wcześniej w badaniu szczepionki na HIV i HCV, niestety bezskutecznie. Wirusolog opowiada, że jej zespół był zaangażowany w prace nad szczepionką wektorową przeciw HCV, która była oparta na adenowirusach. - Tej szczepionki właściwie nie ma. Prace zakończyły się w 2019 r., a stopień ochrony, jaka dawała ta szczepionka, był zbyt niski, aby można mówić o sukcesie - mówi. Dodaje jednak, że choćby zespół z Oksfordu bazując na wiedzy, którą zdobył na tych badaniach, pracuje teraz nad podobną szczepionką na SARS-COV-2. 

Co z szybko mutującymi wirusami?

Prof. Bieńkowska-Szewczyk tłumaczy, że wirus HCV mutuje bardzo szybko. - O ile w przypadku SARS-CoV-2 od pół roku mamy podobne szczepy wirusowe na całym świecie, tak w wypadku HCV zaledwie w ciągu doby pojawia się olbrzymia ilość wariantów - nazywamy je pseudogatunkami - które znacznie się od siebie różnią. Szczepionką trudno to zwalczać. To jak celowanie kamieniem w całą chmurę obiektów" - ocenia.

Wielką porażką zakończyły się też dotychczasowe badania nad szczepionką przeciw HIV, mimo że zagwarantowano na nie ogromne środki (m.in. z fundacji Billa Gatesa). Tzw. Thai trial - badania kliniczne trzeciej fazy - przeprowadzono w 2003 r. na kilkunastu tysiącach żołnierzy i obywateli Tajlandii. Połowie osób podano badany preparat, a połowie - placebo. - Badania trwały pięć lat, a różnice w częstotliwościach zakażania się wirusem pomiędzy grupami wynosiły od kilkunastu do 30 procent. To za mało, by wprowadzić szczepionkę na rynek - komentuje wirusolog.

Dodaje, że w przypadku HIV problemem jest - jak w przypadku HCV - szybkie tempo mutowania wirusa. Kolejną ważną kwestią jest fakt, że HIV namnaża się w komórkach układu odpornościowego - limfocytach T. - Do walki z wirusem pobudza się szczepionką układ zaatakowany przez tego wirusa. Układ ten musi walczyć sam ze sobą. To duże utrudnienie - zauważa.

W przypadku zaś SARS-CoV-2 jest łatwiej, bo wirus ten atakuje przede wszystkim układ oddechowy. 

Nie ma szczepionki, ale są leki

Wirusolog zaznacza, że choć na HCV i HIV szczepionki jeszcze nie ma, to są już dostępne skuteczne leki przeciw tym wirusom (szczepionki - podawane prewencyjnie - "uczą" organizm, jak wygląda wirus i przygotowują do przyszłej z nim walki, a leki - stosowane doraźnie - hamują chorobę lub jej objawy).

I tak w przypadku HIV dostępne są leki, na tyle skuteczne, że zapobiegają rozwinięciu choroby AIDS i zapewniają chorym normalne życie, choć nigdy całkowicie nie eliminują wirusa z organizmu. Od kilku lat pojawiły się też leki, które mogą usuwać w szybkim tempie wirusa HCV. Dla ich stworzenia kluczowe były prace tegorocznych laureatów Nobla z dziedziny medycyny. Badaczka zaznacza, że leki te są wprawdzie skuteczne, ale ciągle bardzo drogie, a przez to niedostępne dla milionów chorych, np. w Indiach czy Chinach. - Dlatego jeden z odkrywców HCV, noblista Michael Houghton, którego poznałam na wielu konferencjach wirusologicznych, nadal pracuje nad szczepionką na HCV - mówi badaczka.

- Prace dzisiejszych noblistów to nie tylko izolacja i identyfikacja wirusa zapalenia wątroby typu C, ale także (prace Altera i Houghtona) przyczynienie się do zatrzymania tysięcy zakażeń wirusowych dzięki zaprzestaniu używania w klinikach krwi od płatnych dawców (dawniej w ten sposób pozyskiwano krew do transfuzji i jeden zakażony dawca mógł być źródłem infekcji całych banków krwi). Ponad 30-letnie prace z laboratorium Charlesa Rice ogromnie przyczyniły się do poznania wirusa HCV, jednego z najtrudniejszych "do rozgryzienia" wirusów ,którego do niedawna nie można było hodować w laboratorium i którego jedynym gospodarzem jest człowiek - dodaje. 

Znaleźć słabe punkty wirusa

- Opracowanie leków na choroby wirusowe powodowane przez HIV i HCV nie byłoby możliwe, gdyby nie rozpracowano biologii molekularnej patogenów - zauważa prof. Bieńkowska-Szewczyk. Dzięki temu udało się znaleźć substancje, które blokują działanie białek, niezbędnych wirusom do namnażania się. - To, sukces, jeśli znajdzie się związek, który hamuje enzymy patogenów, ale nie uszkadza procesów w komórkach ludzkich - mówi badaczka. I zwraca uwagę, że jeśli chcemy znaleźć lek na COVID-19 - musimy bardzo dobrze zrozumieć biologię SARS-CoV-2: wiedzieć, jak patogen się namnaża, w jakie interakcje wchodzi z gospodarzem. - Musimy znaleźć słabe punkty wirusa i uderzyć w nie, bez uszkadzania komórki, w której patogen się znajduje - tłumaczy wirusolog.

Pracę biologów molekularnych porównuje ona do pracy śledczych wywiadu wojskowego. - Tak jak w wojsku ważne jest poznanie sekretów wroga, tak i szukanie nowych metod terapeutycznych oparte musi być na badaniu biologii wirusa - podsumowuje.