Lepsze zrozumienie ewolucji patogenów przybliży nas do wynalezienia jednorazowych szczepionek
Produkcja przeciwciał, czyli białek odpowiedzialnych za rozpoznawanie, blokowanie i niszczenie antygenów lub patogenów poprzez przyłączanie się do ich powierzchni, stanowi kluczowy element układu odpornościowego. W przypadku grypy antygeny wirusa stale ewoluują w procesie zwanym „przesunięciem antygenowym”, który utrudnia układowi odpornościowemu ich rozpoznanie i zwalczenie, w efekcie uniemożliwiając wykształcenie powszechnej odporności na grypę. Jednak mechanizm ten nie wyjaśnia, dlaczego każdego roku mamy do czynienia z jednym lub zaledwie kilkoma szczepami wirusa grypy, skoro w teorii możliwa byłaby ich nieograniczona liczba. Zespół wspieranego przez UE projektu DIVERSITY opracował teorię zakładającą, że fragmenty antygenów rozpoznawane przez układ odpornościowy, zwane epitopami, nie są tak różnorodne, jak wcześniej twierdzono. W ramach projektu UNIFLUVAC, realizowanego przy wsparciu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, rozpoznano epitopy o ograniczonej zmienności w kilku podtypach grypy. „Nasze badania wykazały, że liczba wariantów, w jakie epitopy te mogą ewoluować, jest ograniczona. Pozwala nam to zatem zastosować szczepionkę, która chroni przed wszystkimi przeszłymi i obecnymi szczepami wirusa ludzkiej grypy, a prawdopodobnie także przed szczepami pandemicznymi”, mówi Craig Thompson z Uniwersytetu Oksfordzkiego, koordynator projektu. Badania oraz opracowane narzędzia i techniki mogą zostać zastosowane także do innych patogenów, takich jak COVID-19. Zespół projektowy we współpracy ze Scottish National Blood Transfusion Service wykorzystał wiedzę wyniesioną z projektu do monitorowania rozprzestrzeniania się COVID-19 w Szkocji. Naukowcy przygotowują się teraz do pierwszej fazy badań szczepionki przeciw grypie, w których udział wezmą osoby dorosłe w wieku 18–65 lat. Nawiązali oni ponadto współpracę z amerykańskim start-upem www.bluewatervaccines.com (Blue Water Vaccines), który pomoże w komercjalizacji gotowego produktu.
Ograniczona liczba wariantów wirusa grypy
Opracowany przez zespół UNIFLUVAC alternatywny model „ograniczonego przesunięcia antygenowego” opiera się na hipotezie, że istnieje ograniczona liczba wariantów, w które epitopy mogą ewoluować w reakcji na zmiany w odporności społeczeństwa. Proponowany przez naukowców model antygenowy umożliwił rozpoznanie wzorców w ewolucji grypy na przestrzeni lat, co pozwoliło na stworzenie prognoz dotyczących jej dalszego rozwoju, a następnie ich przetestowanie w warunkach laboratoryjnych. Zespół rozpoznał epitopy o ograniczonej zmienności w avian-and-other-zoonotic (wirusie grypy typu B oraz podtypach H1 i H3), które najczęściej miały od trzech do czterech wariantów. Umiejscowienie tych zmutowanych epitopów sprawia, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że wywołają one odpowiedź odpornościową. Następnie w oparciu o model i strukturalną analizę bioinfomatyczną zespół opracował szczepionkę, której skuteczność przeciwko wszystkim szczepom wirusa grypy oceniono na podstawie badań na myszach. Szczepy o podobnych epitopach ewoluowały w porządku chronologicznym – każdy nowy szczep pochodził od poprzedniego, ale posiadał wiele nowych mutacji. Badania wykazały, że produkowane przez myszy przeciwciała skutecznie chroniły je przed różnymi szczepami wirusa grypy. Podobne wyniki uzyskano także w badaniach z wykorzystaniem surowicy krwi, którą pobrano od małych dzieci do wcześniejszych badań nad skutecznością szczepionki przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B.
Praca nad jednorazową szczepionką
Szczepienie przeciwko wszystkim przeszłym i obecnym wariantom epitopów najprawdopodobniej przyczyni się nie tylko do wzrostu ochrony przed grypą, ale również wyeliminuje konieczność corocznego powtarzania szczepień. Proponowane przez zespół szczepionki mogą być wytwarzane za pomocą obecnie wykorzystywanych metod bazujących na inaktywowanych lub atenuowanych szczepach wirusa, wpływając na cenę produktów końcowych, co może zainteresować firmy farmaceutyczne. Z kolei świadczeniodawców opieki zdrowotnej niewątpliwie przekona fakt, że już pojedyncza dawka zapewnia wystarczającą ochronę. „Nasza szczepionka przeciwko grypie zostanie wprowadzona na rynek za prawdopodobnie 5–10 lat. Tę samą technologię planujemy również wykorzystać do opracowania innych szczepionek, a w szczególności szczepionki przeciwko COVID-19 lub przeciwko wszystkim koronawirusom”, wyjaśnia Thompson.
Słowa kluczowe
UNIFLUVAC, szczepienie, antygeny, COVID-19, koronawirus, grypa, epitopy, przeciwciała, wirus grypy, pandemia, szczep, patogeny
