Η «Γενετική Μηχανική» θα μπορούσε να παράξει ένα εμβόλιο για αντιμετώπιση του COVID-19 σε μήνες αντί για χρόνια όπως υπολογίζεται για τις υπόλοιπες έρευνες που γίνονται, αναφέρει ένα δημοσίευσμα του Scientific American.
Σημειώνεται επίσης ότι οι υποψήφιες εταιρείες επιταχύνουν τις δοκιμές αυτής της μεθόδου σε ανθρώπους αφού πρώτα ακολουθηθούν όλα τα ιατρικά –επιστημονικά στάδια σε δοκιμές σε ζώα και εργαστηριακοί έλεγχοι.
Ακολουθεί μετάφραση του άρθρου Τσαρλ Σμιτ:
Στις 10 Ιανουαρίου, όταν Κινέζοι ερευνητές δημοσίευσαν το γονιδίωμα ενός μυστηριώδους, γρήγορου ιού, ιού, που επιβεβαίωσε τη μεγαλύτερη ανησυχία του Dan Barouch. Το γονιδίωμα ήταν παρόμοιο με αυτό του κορωνοϊού που προκάλεσε την εμφάνιση του SARS το 2003, αλλά είχε επίσης εντυπωσιακές διαφορές. «Συνειδητοποίησα αμέσως ότι κανείς δεν θα είχε ανοσία σε αυτό», λέει ο Barouch, διευθυντής ιολογίας και έρευνας εμβολίων στο Beth Israel Deaconess Medical Center στη Βοστώνη.
Μέσα σε λίγες μέρες το εργαστήριό του και δεκάδες άλλοι σε όλο τον κόσμο άρχισαν να σχεδιάζουν εμβόλια που ελπίζουν ότι θα μπορούσαν να προστατεύσουν δισεκατομμύρια ανθρώπους από τον ιό SARS-CoV-2, τη μεγαλύτερη πρόκληση για την παγκόσμια υγεία και ευημερία μετά τον Β ‘Παγκόσμιο Πόλεμο. Στις αρχές Απριλίου, σχεδόν 80 εταιρείες και ινστιτούτα σε 19 χώρες εργάζονταν για εμβόλια, τα περισσότερα με βάση γονίδια αντί να χρησιμοποιούν παραδοσιακές προσεγγίσεις, όπως αυτές που έχουν χρησιμοποιηθεί σε εμβόλια γρίπης για περισσότερα από 70 χρόνια. Τα εργαστήρια προέβλεπαν ότι ένα εμπορικό εμβόλιο θα μπορούσε να είναι διαθέσιμο για επείγουσα ή παρηγορητική χρήση έως τις αρχές του 2021 – απίστευτα γρήγορα, δεδομένου ότι τα εμβόλια σε ολοκαίνουργια παθογόνα χρειάστηκαν μια δεκαετία για να τελειοποιηθούν και να αναπτυχθούν. Ακόμη και το εμβόλιο του Έμπολα, το οποίο εντοπίστηκε γρήγορα, χρειάστηκε πέντε χρόνια για να επιτύχει σε εκτεταμένες δοκιμές. Εάν ο Barouch και οι συνεργάτες του μπορούν να προσφέρουν μια ασφαλή, αποτελεσματική παρασκευή σε ένα χρόνο, «θα είναι η ταχύτερη ανάπτυξη εμβολίων στην ιστορία», λέει.
Αυτό όμως είναι μεγάλο «αν». Παρόλο που τα εργαστήρια έχουν δημιουργήσει πολλά εμβόλια με βάση γονίδια για άλλους ιούς, κανένα δεν έχει εμπορευματοποιηθεί για ανθρώπινη ασθένεια.
Ένα συμβατικό εμβόλιο που εγχέεται στο σώμα εισάγει επιλεγμένα κομμάτια ενός ιού σε κύτταρα κοντά στο σημείο της ένεσης. Το ανοσοποιητικό σύστημα αναγνωρίζει μόρια σε αυτά τα κομμάτια, που ονομάζονται αντιγόνα, ως απειλές και αντιδρά δημιουργώντας αντισώματα, μόρια που μπορούν να βρουν τον ιό οπουδήποτε στο σώμα και να τον εξουδετερώσουν. Μόλις γίνει αυτή η πρόβα, το ανοσοποιητικό σύστημα θυμάται πώς να εξουδετερώσει τους εισβολείς, ώστε να μπορεί να σταματήσει μια μελλοντική λοίμωξη.
Η καθιερωμένη προσέγγιση είναι να αναπτυχθούν εξασθενημένοι ιοί στα αυγά κοτόπουλου – ή πιο πρόσφατα σε κύτταρα θηλαστικών ή εντόμων – και να εξαχθούν τα επιθυμητά κομμάτια. Η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει τέσσερις έως έξι μήνες για να πάρει τα κατάλληλα αντιγόνα για γνωστούς ιούς που αλλάζουν κάθε χρόνο, όπως η γρίπη. Μπορεί να χρειαστούν πολλές προσπάθειες με την πάροδο των ετών για ένα νέο μικρόβιο. Αυτό είναι πολύ αργό για την καταπολέμηση ενός ιού που έχει ήδη εξαπλωθεί σε πανδημικές αναλογίες.
Αντ ‘αυτού, τα εργαστήρια στρέφονται σε εμβόλια που βασίζονται σε γονίδια. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν πληροφορίες από το γονιδίωμα του ιού για να δημιουργήσουν ένα σχεδιάγραμμα επιλεγμένων αντιγόνων. Το σχεδιάγραμμα είναι κατασκευασμένο από DNA ή RNA – μόρια που έχουν γενετικές οδηγίες. Στη συνέχεια, οι ερευνητές εγχέουν το DNA ή το RNA σε ανθρώπινα κύτταρα. O μηχανισμός του κυττάρου χρησιμοποιεί τις οδηγίες για την παραγωγή αντιγόνων ιών στα οποία αντιδρά το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα κύτταρα ανταποκρίνονται στις οδηγίες ως φυσιολογικό μέρος της καθημερινής τους ύπαρξης. Αυτό είναι το ίδιο χαρακτηριστικό που εκμεταλλεύονται οι μολυσματικοί ιοί. Δεν μπορούν να αναπαραχθούν από μόνοι τους, επομένως χρησιμοποιούν τον μηχανισμός ενός κυττάρου για να φτιάξουν αντίγραφα τους. Ξεφεύγουν από το κύτταρο και μολύνουν περισσότερα κύτταρα, διευρύνοντας τη μόλυνση.
Σχεδόν όλα τα εργαστήρια θέλουν να βρουν έναν τρόπο να εκπαιδεύσουν τα ανθρώπινα κύτταρα για να κάνουν ένα αντιγόνο που ονομάζεται « πρωτεΐνη αγκάθι». Βγαίνει από το SARS-CoV-2 σαν καρφίτσα στο ελαστικό, επιτρέποντας στον ιό να συνδεθεί με ένα ανθρώπινο κύτταρο και να γλιστρήσει μέσα. Σχεδόν όλα τα εργαστήρια χρησιμοποιούν μία από τις τρεις προσεγγίσεις για να παραδώσουν το σχέδιο του αγκαθιού. Το πρώτο είναι ένα πλασμίδιο DNA, συνήθως ένα μικρό μόριο σχήματος στεφάνης. Ένα πλασμίδιο είναι ένα εύχρηστο εργαλείο, επειδή εάν ένας ιός μεταλλάσσεται, οι ερευνητές μπορούν εύκολα να ανταλλάξουν ένα νέο σχέδιο. Τα εμβόλια DNA-πλασμιδίου έχουν κατασκευαστεί για κτηνιατρικές χρήσεις σε ψάρια, σκύλους, χοίρους και άλογα, αλλά οι ανθρώπινες εφαρμογές έχουν καθυστερήσει, κυρίως επειδή τα εμβόλια είχαν δυσκολία να περάσουν από την προστατευτική εξωτερική μεμβράνη ενός κυττάρου για να φτάσουν στο εσωτερικό. Μια πρόσφατη βελτίωση είναι η ένεση του εμβολίου με ένα όργανο που διαχειρίζεται σύντομα ηλεκτρικά φορτία σε κύτταρα κοντά στο σημείο της ένεσης, το οποίο ανοίγει πόρους στις κυτταρικές μεμβράνες, έτσι ώστε το εμβόλιο να μπορεί να εισέλθει.
Η Inovio Pharmaceuticals, με έδρα το Plymouth Meeting, Pa., Χρησιμοποιεί την προσέγγιση DNA-πλασμιδίου. Πριν από αρκετά χρόνια ξεκίνησε κλινικές δοκιμές που στοχεύουν σε ακίδες πρωτεΐνες μιας διαφορετικής νόσου του κορωνοϊού που ονομάζεται αναπνευστικό σύνδρομο Μέσης Ανατολής (MERS). Σύμφωνα με τον διευθύνοντα σύμβουλο Joseph Kim, τα επίπεδα αντισωμάτων στους εμβολιασμένους ανθρώπους «είναι τόσο καλά ή καλύτερα από αυτά που βλέπουμε σε δείγματα αίματος από άτομα που [φυσικά] ανέκαμψαν από MERS». Η εταιρεία προσάρμοσε την πλατφόρμα της – το πλασμίδιο και τα μέσα για τη δοκιμή της – για να κάνει ένα εμβόλιο για το SARS-CoV-2.
Τα εμβόλια DNA-πλασμιδίου λειτουργούν μεταφέροντας το γενετικό σχεδιάγραμμα στο RNA στον κυτταρικό μηχανισμό, το οποίο δημιουργεί τα αντιγόνα ακίδων. Αλλά οι επιστήμονες μπορούν να παραλείψουν το βήμα του πλασμιδίου ενσωματώνοντας ένα σχεδιάγραμμα σε ένα σκέλος RNA – μια δεύτερη προσέγγιση γνωστή ως εμβόλια RNA. Το RNA μεταφέρεται σε λιπίδια που εγχέονται στο σώμα. Τα λιπίδια είναι λιπαρά μόρια που μπορούν να περάσουν εύκολα στα κύτταρα. Η έρευνα δείχνει ότι τα εμβόλια RNA μπορεί να είναι καλύτερα από τα πλασμίδια DNA στην κινητοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος για τη δημιουργία αντισωμάτων. Φαίνεται επίσης ότι προκαλούν πιο ισχυρή ανοσία – μια ισχυρότερη μνήμη στο ανοσοποιητικό σύστημα – και ως εκ τούτου απαιτούν χαμηλότερες δόσεις. Ορισμένα εμβόλια RNA βρίσκονται σε κλινικές δοκιμές σε πρώιμο στάδιο για άλλες ιογενείς ασθένειες, συμπεριλαμβανομένων της λύσσας, του HIV και του Zika. Η Moderna στο Cambridge, Mass., Χρησιμοποιεί αυτήν την προσέγγιση για το SARS-CoV-2.
Τα εμβόλια RNA είναι λιγότερο σταθερά από τα εμβόλια DNA-πλασμιδίου αφού τα κοινά ένζυμα στο σώμα μπορούν να τα αποικοδομήσουν γρήγορα. Η θερμότητα μπορεί επίσης να τα καταστρέψει. Τα εμβόλια RNA πρέπει γενικά να διατηρούνται κατεψυγμένα ή να καταψύχονται, γεγονός που δημιουργεί εμπόδια υλικοτεχνικής υποστήριξης, ιδιαίτερα στις φτωχότερες χώρες. Τα εμβόλια DNA-πλασμιδίου είναι σταθερά σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
Ο Barouch και οι συνεργάτες του στο Johnson & Johnson χρησιμοποιούν μια τρίτη προσέγγιση: εισάγοντας το σχεδιάγραμμα DNA σε έναν κοινό ιό κρυολογήματος. Όταν εγχέεται, αυτός ο αδενοϊικός φορέας, όπως λέγεται, μολύνει ανθρώπινα κύτταρα και παραδίδει το σχεδιάγραμμα που μεταφέρει. Οι αδενοϊοί είναι καλοί στο να εισέρχονται στα κύτταρα, αλλά στο παρελθόν η έρευνα έδειξε ότι το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα αναγνωρίζει εύκολα μερικούς αδενοϊούς και τους επιτίθεται προτού μπορέσουν να γλιστρήσουν. Ο Barouch χρησιμοποιεί έναν αδενοϊό που είναι απίθανο να αναγνωριστεί από τις δοκιμές. Ορισμένοι ειδικοί ανησυχούν επίσης ότι ο ίδιος ο αδενοϊός μπορεί να αναπαραχθεί μέσα στο σώμα και να προκαλέσει ασθένεια. Για να αντιμετωπίσει αυτή τη δυνατότητα, η ομάδα του Barouch χρησιμοποιεί έναν κατασκευασμένο ιό που δεν αντιγράφει – δεν μπορεί να δημιουργήσει αντίγραφα μέσα σε ένα ανθρώπινο κύτταρο, επειδή χρειάζεται μια ουσία για αναπαραγωγή που δεν παρέχει το ανθρώπινο σώμα. Στα τέλη Απριλίου, το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης ξεκίνησε μια περιορισμένη δοκιμή σε ανθρώπους με έναν άλλο αδενοϊό.
Μόλις επιβεβαιωθεί η βασική λειτουργικότητα ενός εμβολίου σε εργαστηριακές καλλιέργειες, αξιολογείται σε ζώα για να διαπιστωθεί εάν είναι ασφαλές και εάν προκαλεί ανοσοαπόκριση. Στη συνέχεια δοκιμάζεται σε άτομα – πρώτα μικρές ομάδες για να ελεγχθεί η ασφάλεια και οι παρενέργειες, και στη συνέχεια όλο και μεγαλύτεροι αριθμοί για να διαφανεί πόσο αποτελεσματικό είναι. Το πλασμίδιο DNA του Inovio υποβλήθηκε σε δοκιμές μικρής κλίμακας σε ανθρώπους στις 6 Απριλίου – μόνο τρεις μήνες μετά τη δημοσίευση του γονιδιώματος SARS-CoV-2. Η Moderna ξεκίνησε μικρές ανθρώπινες δοκιμές για το εμβόλιο RNA ακόμα πιο γρήγορα, στις 16 Μαρτίου και τον Απρίλιο η κυβέρνηση των ΗΠΑ δεσμεύτηκε να φτάσει τα 483 εκατομμύρια δολάρια για να επιταχύνει τη μαζική παραγωγή εάν οι δοκιμές πάνε καλά. Το εργαστήριο της Barouch επινόησε ένα πρωτότυπο εμβόλιο αδενοϊού σε μόλις τέσσερις εβδομάδες. Η Johnson & Johnson, σε συνεργασία με το εργαστήριο του Barouch, το δοκιμάζει τώρα σε ποντίκια, κουνάβια και μακάκους rhesus. Στις 30 Μαρτίου οι ΗΠΑ και η Johnson & Johnson δεσμεύτηκαν να δώσουν περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο δολάρια για τη χρηματοδότηση μεγάλων κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους, οι οποίες αναμένεται να ξεκινήσουν τον Σεπτέμβριο, εάν αποδειχθούν οι περιορισμένες δοκιμές.
Αν και ο χρόνος από το ξέσπασμα του κορωνοϊού έως τις μικρές δοκιμές ήταν πολύ πιο γρήγορος από ό, τι θα χρησιμοποιούσε την προσέγγιση των αυγών, δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι οι εκτεταμένες δοκιμές εμβολίων γενετικά τροποποιημένων δεν θα διαρκέσουν χρόνια. Ευτυχώς, το SARS-CoV-2 δεν φαίνεται να μεταλλάσσεται τόσο γρήγορα όσο η γρίπη, υποδηλώνοντας ότι ένα αποτελεσματικό εμβόλιο, μόλις αναπτυχθεί, μπορεί να προσφέρει προστασία για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Εκτός από την αποτελεσματικότητα, οι ειδικοί παρακολουθούν τις δοκιμές για «βελτίωση της νόσου» – την πιθανότητα ένα εμβόλιο να επιδεινώσει κατά λάθος τα συμπτώματα του COVID-19, την ασθένεια που προκαλεί το SARS-CoV-2. Τα κουνάβια που έλαβαν ένα πειραματικό εμβόλιο SARS το 2004 ανέπτυξαν επιβλαβείς φλεγμονές. Ο Kim λέει ότι οι άνθρωποι που έλαβαν θεραπεία με τα πειραματικά εμβόλια SARS δεν παρουσίασαν αύξηση της νόσου. Αλλά αυτές οι διατυπώσεις δεν έγιναν ποτέ σε μεγάλες δοκιμές σε ανθρώπους, διότι το ξέσπασμα – το οποίο επηρέασε περίπου 8.000 άτομα σε σχεδόν 30 χώρες – εξερράγη σε λίγο περισσότερο από ένα χρόνο.
Οι εταιρείες επιταχύνουν τον χρόνο ανάπτυξης ενός εμβολίου SARS-CoV-2 εν μέρει δοκιμάζοντας εμβόλια σε πολλά είδη ζώων ταυτόχρονα και παράλληλα με μικρό αριθμό ανθρώπων. Συνήθως η διαδικασία είναι ένα ζώο κάθε φορά, και οι άνθρωποι αργότερα, για να βεβαιωθεί ότι οι παρενέργειες είναι μικρές, ότι η ανοσοαπόκριση είναι μεγάλη και ότι η ασθένεια είναι πραγματικά νικημένη. Η έλλειψη χρόνου δικαιολογεί μεγαλύτερο κίνδυνο.
Η προστασία του πλανήτη από το COVID-19 θα απαιτήσει τεράστια παραγωγική ικανότητα. Τα εμβόλια DNA-πλασμιδίου και RNA δεν είχαν ποτέ κλιμακωθεί σε εκατομμύρια δόσεις και μικρές εταιρείες όπως η Inovio και η Moderna δεν θα είχαν τέτοια χωρητικότητα εσωτερικά. Σύμφωνα με τον Barouch, το εμβόλιο αδενοϊού είναι πιο χρονοβόρο στην αρχή, αλλά μόλις αποδείχτηκε ότι «μπορεί να κλιμακωθεί γρήγορα». Η Johnson & Johnson χρησιμοποίησε μια προσέγγιση αδενοϊού για τη δημιουργία εκατομμυρίων δόσεων εμβολίου κατά του Έμπολα, οι οποίες βρίσκονται τώρα σε εκτεταμένες ανθρώπινες δοκιμές. Μερικές ομάδες ερευνούν άλλες τεχνικές DNA που θα μπορούσαν να διαρκέσουν περισσότερο.
Κανένα πρωτότυπο εμβόλιο δεν είναι ξεκάθαρα προτιμητέο ακόμη, σύμφωνα με την Brenda G. Hogue, ιολόγο και εμπειρογνώμονα κορωνοϊού στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα.