Трка за вакцината против Ковид-19: Во игра се 115 лаборатории, рокот сè уште е 2021 година

Овие недели и месеци во фокусот на јавноста е огромниот труд на лекарите и здравствените работници ширум светот, кои денови и ноќи живеат за да им помогнат на болните од Ковид-19. Одвоени од семејствата, на работ на силите, неретко и самите се разболуваат. Како никогаш досега од нив се очекува да прават чуда, не еднаш туку повеќе пати во денот да спасат нечиј живот што виси на конец.

Вторите од кои многу се очекува се научниците кои работат на откривање на вакцина против вирусот SARS-CoV-2. Во овој и во минатиот век вакцините толку добро ја завршуваа работата што на неуките често им се чинеше дека веќе и не се потребни. Во време на благосостојба во кое грозните инфективни болести се речиси заборавени, барем во развиениот свет, популарноста на антиваксерите беше во галопирачки залет. Често родителите од своја лаичка перспектива беа подготвени да го загрозат здравјето на своите деца зашто не почуствувале на своја кожа што значат болестите против кои се вкацинираат децата денес во редовниот календар на вакцинирање. И сега одеднаш, за само неколку месеци, кога животот им се претвори во надреален филм, од сите страни доаѓаат повици за вакцина против SARS-CoV-2. Одеднаш во популарните медиуми до детали се пренесуваат извештаи од различни истражувања, речиси школски се држат предавања за тоа како се произведуваат вакцините и колку време им е потребно за да се применат кај луѓето.

Да не се лажеме, освен основната потреба која вакцината мора да ја задоволи, таа е и работа на престиж на одредени лаборатории и фирми кои ќе успеат да бидат први или најдобри, а тоа секако се рефлектира и на престижот на државата од која ќе дојдат првите дози на вакцината. Дали тоа ќе бидат Кинези, Американци или можеби Европјани?

И до каде сме со вакцината денеска, 14.04.2020 година, кога го пишувам текстов? Дали сме блиску или далеку? Може да добиете краток одговор, а тоа е дека уште никој не знае, па дури и оние кои се целосно вклучени.

Од создавањето на вакцината која дејствува до одобрението за нејзина клиничка употреба патот е прилично долг. Суштината е таа да се направи добро и притоа да не предизвика уште поголемо зло, кое не сме можеле да го предвидиме. А тоа може да се случи ако вакцината, како и секоја друга супстанца која се користи како лек, не се тестира низ ригорозно конструирани ходограми. Се разбира, денес можеби повеќе отколку кога било во поновата историја, актуелна станува изреката за која се верува дека е на Хипократ, а останала во англискиот јазик: „extreme times call for extreme measures“, па веројатно и овој процес, кој во „нормални“ времиња се одвива бавно и систематски, сега малку ќе се забрза.

Денес тоа забрзување може да се направи поради неколку причини. За кратко време дојдовме до комплетната секвенца на геномот на овој вирус, кој на 11 јануари 2020 година го објавија Кинезите. За оваа брзина можеме да ѝ заблагодариме на технологијата на секвенцирање која е усовршена во текот на проектот на хуман геном, на сличен начин како што и резултатот на истражувањето во CERN не е само Хигсовиот бозон, туку и развојот на сè што е потребно за да се спроведат истражувањата. Се смета дека на тој начин глобалниот интерес за развој на вакцина ќе поттикне развој на нови (побрзи) пристапи во производството. Тоа веќе и се покажува, со оглед на тоа што првата американска фирма „Модерна“, уште на 16 март годинава го започна врз луѓе клиничкото истражување на својата вакцина.

Како е можно да се добие потенцијална вакцина толку брзо? Сигурно веќе сте виделе неколку теории на заговор за вирусот и вакцината, теории кои се шират со неверојатна брзина и леснотија на прифаќање. Не сум психолог, но мислам дека важна улога во тоа имаат незнаењето и стравот. Како олеснителна околност може да го земеме тоа што навистина не се работи за тривијални работи кои се учат во основно училиште, но и најкомплицираната работа може (со поедноставување) да се објасни барем во основни црти.
Значи, да се вратиме на таа прва објава за потенцијална вакцина на американската фирма „Модерна“. И од самото име може да се заклучи дека таа фирма е свртена кон модерното и кон РНК. Оваа година фирмата слави десет години од своето постоење. Луѓето некако им веруваат на старите реномирани фармацевтски гиганти зашто тие се етаблирани на пазарот и имаат огромни буџети за истражување и развој. Но, не е сè во големината и во парите; работата е и во добрата идеја, а особено во области кои се нови и каде што секојдневно има откритија. Во „Модерна“ се одлучиле за нов пристап во развојот на биолошките лекови, кои се темелат на молекулата РНК (RNA).

Зошто токму РНК а не ДНК? ДНК е наследениот запис кој се пренесува од генерација на генерација, но молекулите на РНК (рибонуклеинска киселина) и особено на типот мРНК се „работниците“, кои секојдневно ја извршуваат работата запишана во молекулата на ДНК. Значи, ДНК е нацртот, а РНК е егзекуцијата на тој нацрт. Оваа фирма се посветила токму на обидот да се „поправи“ работата не на ниво на нацртот, туку на ниво на изведба. (1)

Притоа, мора да се обезбеди целната РНК да влезе во точно одредените клетки на организмот каде ќе ја изврши својата задача и притоа да го заобиколи имунолошкиот систем, кој настојува да елиминира сè што му е туѓо, па така и овие молекули ги доживува како закана. Ако оваа РНК успее доволно да се прикрие за да го избегне имунолошкиот систем, како што, всушност, прават и вирусите, кога ќе влезе во клетката мора да ги придвижи нејзините механизми за да ја извршат работата заради која сме ја ставиле РНК во клетката. А таа работа, заправо се сведува на производство на точно одреден протеин на начин како што е запишано во РНК и во количина потребна за да се постигне терапевтски учинок.

Ваквиот пристап може да се користи за изработка на биолошки лекови, кои настојуваат на ниво на функција (а не на самиот запис) да ја „исправат“ грешката во работата на клетката. Таквиот пристап е интересен при развивањето терапија за различни болести предизвикани од мутации на некој ген, што е случај во редица ретки наследни болести, потоа за болести со тумори, но и за разивање вакцина. Во случајот на вакцина, не се поправа постоечка грешка во ДНК клетките, туку во нив се настојува да се произведе протеин (антиген) карактеристичен за вирусот, за да го препознае имунолошкиот систем и развие антитела за него, пред реално да се сретнеме со него.

Иако не е тема на текстов, постои сличен пристап со кој се развиваат т.н. туморски мРНК вакцини (англ. mRNA cancer vaccines) со кои клетките на онколошките пациенти се тераат да произведуваат (нео)антигени карактеристични исклучиво за клетките на туморите. На тој начин имунолошкиот систем на болниот би ги препознал и самиот би се изборил со лошата болест. Значи тука се отвораат цели нови хоризонти на можности настанати поради промената на парадигмата, односно идејата да не се таргетира молекулата на ДНК , како што е случај да речеме со различните пристапи на генската терапија, или во поново време, технологијата CRISPR-Cas9, туку да се таргетира егзекуциската молекула мРНК.

Како тоа се одвивало од објавата на секвенцата на вирусот SARS-Cov-2 до објавата за првиот кандидат за вакцината? Верувале или не, сето тоа траело само два дена. По објавата на секвенцата на овој вирус во јавната база на податоци, на 13 јануари, 2020 година, американските фирми „NIH“ и „Модерна“ објавија дека имаат готова секвенца наречена мРНК-1273, како потенцијален кандидат за вакцина.
Оваа мРНК е избрана во процесот на пребарување и in silico моделирање на потенцијалните мети за вакцина врз основа на секвенците на вирусот. Се работи за липидна наночестичка во која се наоѓа мРНК, која пак содржи дел од секвенцата кој кодира за протеинот S (англ. Spike) на површината на вирусот со помош на кој тој се врзува за рецепторот ACEII на нашите клетки и влегува во нив. Идејата е, откако ќе се вакцинира човекот, оваа мРНК во клетките на нашиот имунолошки систем да произведе антитела и кога ќе се сретнеме со вистинскиот вирус, да може навремено да реагира и да го уништи.

За помалку од 25 денови од објавата на секвенцата на вирусот, првите „ампули“ на вакцината беа подготвени откако го поминаа аналитичкото тестирање, на 24 февруари првите вакцини за клиничка употреба биле во фаза 1 на клиничка студија. По десетина дена, на 4 март 2020 година, американската ФДА одобрила да се почне со првите клинички експерименти, а првиот учесник на истражувањето е вакциниран на 16 март.

Првата пациентка вакцинирана во клиничко испитување на лек против коронавирусот. Статијата и видеото слободно се достапни овде.

Во фаза 1 од испитувањата се проценува сигурноста на имуногеноста на оваа вакцина, а во тестирањето се вклучени 45 здрави доброволци на возраст помеѓу 18 и 55 години и тоа ќе трае 6 недели. А бидејќи се работи за молекулата РНК, се смета дека вакцината би можела да биде релативно сигурна, зашто молекулите на РНК генерално не се токсични за организмот и не предизвикуваат силна реакција на нашиот имунолошки систем, како што може да биде реакцијата на „класичните вакцини“ во кои се презентира протеинскиот антиген на микроорганизмите.

Од друга страна, нашиот организам има начини како да ја разгради таа РНК пред воопшто да дојде во клетките, а исто така, се поставува прашањето колку таа РНК ќе биде имуногена. Тоа всушност значи колку ќе се произведе таргетиран антиген во клетките на база на мРНК-1273 и дали тој ќе биде доволен во нашиот организам да предизвика адекватно производство на антитела и имуна меморија, за кога ќе се сретнеме со вистинскиот антивирус да можеме побрзо и посилно да изреагираме, што е темелната идеја на сите вакцини.

На крајот на март (23.03.2020.) „Модерна“ објави дека комерцијалното производство на вакцината ќе започне за 12 до 18 месеци, но дека под посебни услови ќе им се овозможи вакцинирање на здравствените работници – веќе есента 2020 година. Оваа примена исто така мора да биде одобрена иако се работи за т.н. користење во случај на итност (англ. emergency use) и тоа врз база на податоци од клиничките студии кои ќе бидат достапни до есеноска. Дополнителен предизвик е скалирањето на производството во милиони дози месечно за коешто фирмата интензивно бара дополнително финансирање (2).

Научниците од „Модерна“ се првите, но тоа уште не значи дека во завршницата ќе бидат и најуспешните. Во статија во „Nature Reviews Drug Discovery“ од пред неколку денови, објавено е дека постојат 115 кандидати за вакцина од кои 78 се потврдени како активни, додека за 37 од нив уште нема јавно достапна потврда за нивната активност. Се работи за различни пристапи во создавањето на вакцината, од оние најстарите до овие претходно опишани модерни пристапи. Сепак, вакцините кои настанале со класичен пристап што вклучува жив, но атенуиран (ослабнат) вирус или инактивен т.е. умртвен вирус, се чини дека се во помал број. Причината за тоа е што овие вакцини, иако се можеби најпотентни, истовремено се потенцијално (и реално психолошки) најризични, па со таков пристап обично се занимаваат оние лаборатории кои имаат долга традиција и добро разработен систем на такво производство (и ние некогаш имавме вакви потенцијали).

Потоа доаѓаат овие технолошки помодерни пристапи кои вклучуваат вирусни вектори, односно вирусни честички, на пример, на некој друг респираторен вирус, кој може но и не мора да се размножува во клетките на домаќинот. Такви вирусни вектори не се опасни за нашето здравје, но сепак можат во таргетираните клетки да произведат некои протеински компоненти на таргетираниот вирус за нашиот организам да може навремено да создаде антитела. Слична идеја имаат и поновите технологии на целосно „вештачки“ креирани честички налик на вируси. Следната група ја претставуваат обидите во нашиот организам да се внесат рекомбинатни протеини или пептиди кои го поттикнуваат нашиот имунолошки одговор. И конечно, модерните вакцини втемелени на внес на ДНК или РНК секвенци, кои посредно ќе го поттикнат имунолошкиот одговор.

Кандидати за вакцина против SARS-Cov-2 вирусот. Преземено од Tung Thanh L i sur. (2020) The COVID-19 vaccine development landscape. Nature Rev Discov od 9.4.2020.

Од овие 78 вакцини со потврдена активност, само неколку од нив стигнале до клиничка фаза на испитување. Покрај опишаната вакцина на фирмата „Модерна“, тука се и Ad5-nCoV на фирмата „CanSino Biologicals“,INO-4800 на фирмата „Inovio“, како и две вакцини од Кина: LV-SMENP-DC и патогено специфичната aAPC на Geno-Immune Medical Institute“ од Шензен. Во случајот со Ad5-nCoV вакцината се работи за аденовирален тип на вектор кој го експримира протеинот S. Додека INO-4800, всушност, е ДНК плазмид (кружна молекула на ДНК) која исто така содржи ген за дел од секвенсата на протеинот Ѕ, а идејата е тој плазмид (кружна молекула на ДНК) да се внесува со процес на електропорација. Универзитетот од Оксфорд, исто така, во текот на април се подготвува да започне со фаза 1 на испитувањето на вакцината ChAdOx1 nCoV-19, кое се темели на аденовиралниот вектор со информации за синтеза на протеинот Ѕ. Поновите пристапи кои се темелат на ДНК и мРНК молекулите даваат поголема флексибилност и брзина на развојот како што се гледа од примерот со мРНК-1237.

Предноста на ДНК пристапот е што (како ни кај мРНК) не користиме цел вирус, производството е релативно евтино, вакцината е термостабилна и може да се произведе релативно брзо. Од друга страна, виралните вектори имаат поголем потенцијал во производството на протеински антиген, па долгорочно се постабилни и предизвикуваат посилен имунолошки одговор. Но развивањето на имунолошката реакција на самиот вектор може да ја намали ефикасноста на тој пристап. Третиот пристап кој се темели на клетките на имуниот систем го развиваат Кинезите. Вакцината LV-SMENP-DC се базира на прилично комплексен систем, кој вклучува дендритски клетки (вид клетки на имуниот систем), кои се генетички модифицирани со лентвирусни вектори така што можат да произведуваат делови на протеинот на вирусот SARS-CoV2. Овој вид модифицирани клетки би се давале заедно со антиген специфични цитотоксични Т-лимфоцити. Од истиот извор доаѓа и вториот клеточен пристап за вакцината кој вклучува патоген специфични вештачки генерирани антиген – презентирачки клетки (инаку, исто така клетки на нашиот имун систем), модифицирани со лентвирусен вектор со секвенца за делови на различни протеини на вирусот.

На повеќето од овие вакцини целта им е протеинот Spike (S) на површината на вирусот да го неутрализира и на тој начин да го спречи неговото врзување за рецепторот и влегувањето во клетката (Слика 2.). Но, засега сè уште малку се знае како различните варијанти на овој протеин, кој го користат одредени лаборатории, влијае врз потенцијалната успешност на вакцината.

Интересно е што поголемиот број фирми што излегоа со потенцијални вакцини, не се некои големи играчи, туку мали фирми што немаат искуство со производство на вакцини во големи количини, или никогаш не произведувале вакцини. Исто така, најголем број на кандидатите за вакцини доаѓаат од приватно финансирани компании, додека помал број е од академскиот сектор. Повеќето кандидати за вакцина се од САД (36), додека Кина, остатокот од Азија (без Кина) и Австралија, како и Европа имаат по 18 кандидати за вакцина (3).

Различни пристапи кон развојот на вакцината за SARS-Cov2. Преземено од Amanat F i Krammer F (2020)  SARS-CoV-2 Vaccines: Status Report. Immunity. 2020 Apr 6 (во печат).

Со напорите кои се прават на експериментален план, улогата на компјутерската биологија, како што е пристапот in silico во откривањето на потенцијалните кандидати за вакцина, особено во сферата на мРНК вакцината, можеби имаше најзначајна улога во првите денови на борбата со оваа болест. Токму брзото пронаоѓање на мРНК беше возможно благодарение на развиените протоколи за анализа и моделирање на секвенците на геномот на вирусот. Затоа во борбата со овој вирус помогнаа и компании како IBM, HP, Амазон, Гугл и Мајкрософт, за да се создаде конзорциум за брзо моделирање на можните вакцини, како и скрининг на потенцијалните хемиски споеви кои би можеле да се користат во терапијата на болеста Ковид-19.

И покрај сите напори, засега само „Модерна“ најави вакцина во поблиска иднина, на почетокот на 2021 година. Тоа би било само една година од секвенционирањето на вирусот до вакцината што, ако се оствари, ќе биде успех без преседан, оссобено во сферата на вакцините кои во просек се развиваат и по десет години. На тој пат ќе мора да се направат големи исчекори во регулативата и во областа на скалирање на производствените капацитети.

Значајна ставка во овие истражувања се и животинските модели кои вклучуваат различни трансгенски животни, примати кои Кинезите можат најпрво и најлесно може да ги набават. Исто така треба да се обезбеди „локално“ производство на вакцината, како и доволни количини за оние региони во светот кои, како и за други работи, денес се на работ на случувањата, па вакцината може да ги заобиколи. Конечно, ова е само еден во редицата корона вируси со кои се сретнал човекот, а извесно е дека нема да биде последен. Затоа идеално би било кога би можеле да добиеме универзална вакцина што би делувала и на евентуалните идни верзии на овие вируси. Што навистина ќе се случи, ќе дознаеме во блиска иднина.

Тамара Чачев виш научен соработник во Заводот за молекуларна медицина во Институтот „Руѓер Бошковиќ“

Литература:
1) https://www.modernatx.com/mrna-technology/science-and-fundamentals-mrna-technology
2) https://investors.modernatx.com/news-releases/news-release-details/moderna-announces-first-participant-dosed-nih-led-phase-1-study
3) Tung Thanh L i sur. (2020) The COVID-19 vaccine development landscape. Nature Rev Discov od 9.4.2020. https://www.nature.com/articles/d41573-020-00073-5?fbclid=IwAR2E1pBHGNMeXMrzvbcgPDqhBVnuhIaGrRMetMSLv_-YD_1qNr25wMD2NTo

Извор: ideje.hr