Choć od wybuchu epidemii COVID-19 minęło zaledwie kilka miesięcy, to w różnych ośrodkach na świecie trwają już zaawansowane 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. W rozmowie z PAP 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, Ebolą, grypą 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.
Rodzaje szczepionek
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).
Stan prac nad szczepionkami na SARS-CoV-2
Jeśli chodzi o SARS-CoV-2 – tłumaczy naukowiec z UG – to w Oksfordzie trwają teraz badania kliniczne 3. 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 3. fazy nad szczepionką z wirusami inaktywowanymi.
Ebola – szybko, ale na małą skalę
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.
Brak sukcesu w szukaniu szczepionki na HCV
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.
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 rozmówczyni PAP.
HIV i wielka porażka Thai Trial
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 rozmówczyni PAP.
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 da się szczepić, ale można leczyć
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.
„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.
PAP – Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
Czytaj też:
Zespół Downa a ryzyko koronawirusa – co pokazały badania?