Nowatorska szczepionka opracowana przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) i California Institute of Technology (Caltech) może stanowić klucz do zapobiegania przyszłym pandemiom. Eksperymentalna technologia oparta na nanocząsteczkach wykazuje skuteczność nie tylko wobec kolejnych wariantów SARS-CoV-2, ale także przeciwko innym sarbekowirusom, które potencjalnie mogą przeskoczyć ze zwierząt na ludzi. Szczegóły opisano w czasopiśmie Cell.
Czytaj też: Ten grzyb nigdy wcześniej nie atakował człowieka. Teraz mamy problem
SARS-CoV-2, wywołujący COVID-19, to jedynie część szerszego problemu. Sarbekowirusy to podgrupa koronawirusów, do której należy również wirus SARS-CoV-1, sprawca epidemii z początku XXI wieku. Naukowcy od dawna obserwują ich obecność w nietoperzach i innych ssakach, obawiając się, że nowe mutacje mogą prowadzić do kolejnej, globalnej fali zakażeń.
Nowa szczepionka to broń ostateczna
Aby wyprzedzić ewolucję wirusów, naukowcy zaprojektowali szczepionkę, która wykorzystuje innowacyjne podejście do aktywacji układu odpornościowego. Kluczowym elementem tej technologii są nanocząsteczki, na których umieszczono osiem różnych wersji białek wiążących (RBD) pochodzących z różnych sarbekowirusów. Dzięki takiej konstrukcji szczepionka stymuluje produkcję przeciwciał rozpoznających konserwatywne regiony wirusa – fragmenty, które pozostają niezmienne mimo pojawiania się kolejnych mutacji.
Czytaj też: Pełna ochrona czy wariactwo? Przyjął 217 szczepionek przeciwko COVID-19
Tradycyjne szczepionki (m.in. te oparte na technologii mRNA) kierują odpowiedź immunologiczną przeciwko łatwo dostępnym, lecz podatnym na mutacje fragmentom białka S (kolca) wirusa. Dlatego wymagają regularnych aktualizacji, aby nadążyć za zmieniającymi się wariantami. Nowe podejście eliminuje ten problem, celując w stabilne struktury wirusa, które nie podlegają tak szybkim zmianom.
Prof. Arup K. Chakraborty z MIT, współautor badań, mówi:
To doskonały przykład, jak połączenie metod obliczeniowych z badaniami immunologicznymi może prowadzić do przełomowych odkryć.
Prace nad szczepionką są kontynuacją wcześniejszych badań nad tzw. mozaikowymi nanocząsteczkami, które zapoczątkowano w laboratorium prof. Pameli Bjorkman z Caltech. Eksperymenty na modelach zwierzęcych potwierdziły, że nowy preparat – nazwany mosaic-8 – prowadzi do produkcji szeroko neutralizujących przeciwciał, które skutecznie blokują zakażenie zarówno SARS-CoV-2, jak i SARS-CoV-1.
Po sukcesach wcześniejszych badań, naukowcy postanowili wykorzystać algorytmy komputerowe, by zoptymalizować kombinacje białek RBD w szczepionce. Stworzyli kilkaset tysięcy potencjalnych wariantów i przeprowadzili analizy ich stabilności oraz zdolności do wywoływania reakcji immunologicznej. Na tej podstawie wybrali najlepsze warianty, tworząc nowe wersje szczepionki: mosaic-2COM, mosaic-5COM i mosaic-7COM.
Gdy testy przeniesiono na zwierzęta, wyniki były obiecujące. Mosaic-7COM wywołał najsilniejszą odpowiedź immunologiczną, skutecznie chroniąc przed wieloma wariantami SARS-CoV-2 i innymi sarbekowirusami. Szczepionka działała nawet u zwierząt, które wcześniej otrzymały tradycyjną szczepionkę mRNA, co sugeruje możliwość stosowania jej jako uzupełnienia dotychczasowych metod profilaktyki.
Dr Eric Wang, główny autor badań, mówi:
Chcieliśmy odzwierciedlić rzeczywistość, w której większość ludzi była już zaszczepiona lub miała kontakt z wirusem. mosaic-7COM generuje najszerszą odpowiedź immunologiczną zarówno przeciwko wariantom SARS-CoV-2, jak i innym sarbekowirusom.
Kolejnym krokiem będą badania kliniczne na ludziach, które mają ocenić skuteczność i bezpieczeństwo nowej technologii. Laboratorium Bjorkman otrzymało już finansowanie od Coalition for Epidemic Preparedness Innovations (CEPI) na przeprowadzenie testów klinicznych mozaikowej szczepionki. Naukowcy pracują również nad wersją preparatu opartą na technologii mRNA, co mogłoby znacznie przyspieszyć jego produkcję i dystrybucję. Wsparcie finansowe dla badań pochodzi m.in. z Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH), Fundacji Billa i Melindy Gatesów oraz Wellcome Leap.
Jeśli mosaic-7COM przejdzie kolejne etapy badań, może stać się pierwszą szczepionką zaprojektowaną do ochrony przed nie tylko obecnymi, ale także przyszłymi pandemiami koronawirusów. To oznaczałoby, że świat nie będzie musiał czekać na nowe mutacje wirusa, by opracowywać kolejne wersje szczepionek – zamiast tego, jedna technologia mogłaby zapewnić długoterminową ochronę.
