Svaki put kada nam se pojavi nova bolest, ljude će prvo obuzeti strah. To je prirodno, mi smo potomci ljudi koji su nekim čudom preživjeli kuge, kolere, šarlahe, dječju paralizu, velike boginje i bezbroj drugih infekcija. Strah je prirodni ljudski refleks. Ljudi možda nisu spektakularno fizički snažni i neustrašivi, ali ipak imamo jednu malu prednost – intelekt. Jedan od tih trikova protiv nevidljivih neprijatelja su i vakcina, ali razvoj vakcine nije jednostava i to je dug put.

Ovo je tekst koji je pripremio magistar farmacije Stribor Marković za FB grupu Cijepljenje.

Kako se razvija vakcina?

U XIX. i XX. stoljeću naučili smo obuzdavati bolesti. Na svaki strah javlja se moć ljudskog razuma – što mogu napraviti s obzirom na ono što znam? Osim lijekova za liječenje već nastale infekcije, kako napraviti cjepivo? Znamo već puno, pa upoznajmo neke od strategija.Prva nam je mogućnost napraviti isto što i u slučaju virusa morbila, parotitisa, rubeole, dječje paralize, žute groznice. Možemo ih utišati (atenuirati). Napravit ćemo laboratorijske oblike virusa koji više ne izazivaju bolest, ali izazivaju dobru imunološku reakciju. No, atenuiranje ima jednu slabost. Za njega je potrebno puno vremena, katkad i godine. Sjetimo se priče o tome (http://bit.ly/2uqHuGQ).

U slučaju virusa koji trenutno puni medije, za tako nešto nemamo vremena. Uz sve, postoje virusi koje nismo mogli atenuirati. Primjer je virus hepatitisa B. Jednostavno to nismo uspjeli napraviti.Uvijek nam ostaje druga mogućnost koju znamo iz klasične proizvodnje cjepiva. Virus možemo uzgojiti, kao što je slučaj s virusom gripe, dječje paralize ili bjesnoće, a potom ćemo taj virus – ubiti. Kažemo ljepšim rječnikom, inaktivirati. Inaktivirani virus ćemo dati čovjeku u injekciji i priča je riješena. Nije to uvijek tako lako. Prvo, moramo naći dobrog domaćina za uzgoj željenog virusa. Ponekad su nam potrebni mjeseci da nađemo stanice gdje virus nesmetano raste – virus može biti previše destruktivan i ubiti stanice prije no ga dobijemo u dovoljnim količinama.

Drugi pristupi za razvoj vakcine (cjepiva)

Može se i desiti kako stanična linija na kojoj rastu se teško može koristiti za masovnu proizvodnju. Osim tog problema, postoje i drugi. Morate dokazati s jasnim metodama jeste li virus doista ubili. Samo za razvoj ispitivanja efikasnosti inaktivacije trebate niz mjeseci. Sam virus može biti toliko opasan da predstavlja opasnost za uzgoj u industriji čak i kod vrhunskih eksperata za proizvodnju cjepiva – sjetite se primjera virusa ebole. Kada sve to konačno imamo, može nam se desiti razočaranje – imat ćemo mrtvi virus, ali on neće stvarati dovoljno snažan imunološki odgovor. Takav problem smo imali s virusom ospica. U povijesti cjepiva razvili smo „mrtvo“ cjepivo protiv ospica koje je stvaralo vrlo slabu imunološku reakciju i prestalo se koristiti još sedamdesetih godina.U slučaju da nam ne uspije atenuiranje ili inaktivacija, što je gotovo sigurno kod SARS-CoV-2 virusa, morat ćemo krenuti u sljedeći korak – rekombinantno cjepivo (http://bit.ly/2ZqnukD).

Rekombinatna cjepiva

Zvuči jednostavno – uzet ćemo gene za proteine virusa, prebaciti ih u drugi organizam kao što je kvasac, pa će nam takav kvasac biti “tvornica” tih proteina. Po potrebi, dodat ćemo adjuvant i stvoriti imunološku reakciju. Ta-da! Kad bi barem to bilo toliko jednostavno. Prvo, moramo analizirati sve gene virusa odnosno slijed baza u njihovoj DNK ili RNK. Srećom, danas to ide munjevito, kineski su znanstvenici analizirali gene SARS-CoV-2 iznimnom brzinom i učinili ih dostupnima cijelom svijetu. Drugo, moramo biti sigurni kako određeni protein virusa stvara tzv. zaštitni imunitet.

Vrlo lako se dogodi da protutijela protiv nekog proteina virusa uopće ne štite od infekcije samim virusom. To je normalno, tijelo stvara imunološku reakciju protiv niza proteina u borbi proti virusa, ali samo će neke strategije biti djelotvorne. Stoga moramo identificirati koji protein moramo uzeti. Kod virusa hepatitisa B to je bio površinski antigen čiji smo gen ubacili u kvasac, a taj nam je kvasac poslužio kao tvornica. Kod cjepiva protiv HPV-a, to su bili L proteini. Kada se pojavi novi virus uvijek postoji pitanje koji je protein najbolje uzeti.

RNK cjepiva

U slučaju SARS-CoV-2 to može biti „spike“ protein koji omogućuje ulazak u stanicu, no samo će vrijeme pokazati je li to najbolja strategija. Trebamo odabrati i najbolji način (kažemo – ekspresijski sustav), to mogu biti kvasci, ali i stanice insekata. Za razvoj te tehnologije, a da bude sigurna i primjenjiva u ljudima, trebaju dugi mjeseci. Osim rekombinantnih proteina u cjepivima, postoji moguća prečica. Svi proteini nastaju iz tzv. glasničke RNK (mRNK). Zašto onda ne napraviti cjepivo s glasničkom RNK i dati čovjeku? To omogućuje ekspresni razvoj cjepiva i tvrtke kao što je Moderna upravo su to i započele. Stanice će iz ubrizgane mRNK napraviti protein, nastat će imunološka reakcija i posao je gotov.

Na žalost, postoje opet slabosti i ovog pristupa. I rekombinantni proteini i mRNK mogu stvoriti preslab imunološki odgovor, čak i kad smo odabrali dobar cilj, odnosno protein. To može biti problem usprkos adjuvansima (pojačivačima imunološke reakcije), baš kao i u slučaju inaktiviranih cjepiva. Imunološki sustav u nekim situacijama zahtijeva trajnije prisustvo ili živi virus da bi stvorio zaštitni imunitet. Jedini je način vratiti se u pokušaj stvaranja živog, atenuiranog („utišanog“) virusa, bez garancije uspjeha.

Virus u virusu

Naizgled smo se zavrtjeli u krugu. Srećom, tehnologija današnjice nam omogućuje nešto drugo.Možemo ubaciti gen virusa u – drugi virus. Ova istraživačka platforma je relativno nova tehnika u povijesti cjepiva. Na neki način je hibrid između atenuiranih virusa i rekombinantnih cjepiva. Glavni je uvjet da „virus primatelj“ ne bude opasan po čovjeka. I sve smo to stvorili.Jednu grupu čine virusi koji su živi, ali se u čovjeku ne mogu umnožavati. Najpoznatiji takav virus je MVA, modificirani vakcinija virus Ankara. Vakcinija virusi svoje podrijetlo u cjepivima sežu još od Jennerovog cjepiva protiv velikih boginja (variole). Moderna znanost o cjepivima je uvijek inspirirana uspjesima prošlosti. MVA je ono što na engleskom zovemo „tailor made“ odnosno točno skrojen za potrebe novih cjepiva. MVA raste lako u pilećim staničnim linijama koje desetljećima koristimo za uspješna cjepiva kao što su ospice (morbili) ili parotitis.

No, ne može se razmnožavati u čovjeku. Ipak, kada u virus ubacimo gen za željeni protein drugog virusa može nastati bolji imunološki odgovor i bez potrebe za adjuvansima. Stvoren je niz takvih cjepiva koja su zasada u eksperimentalnoj fazi protiv virusa kao što su Chikungunya, zika i ebola. Osim MVA, potencijalno se mogu koristiti i AAV virus (adenovirus asocirani virus) te arenavirusi i alfavirusi. Kako ne rastu u čovjeku, ovakva „fuzijska“ virusna cjepiva nazivamo „replikacijski negativna“ jer se ne umnožavaju (repliciraju) u čovjeku.Postoji i snažnija strategija od replikacijski negativnih virusnih cjepiva, a to su, logično, replikacijski pozitivni. Takvi se virusi aktivno umnožavaju u čovjeku, no ne štete čovjeku.

Da li ima nade?

Ova strategija za razvoj vakcina je čak mudrija od prethodne – replikacija će omogućiti dulji kontakt s proteinom virusa protiv kojeg želimo imunološku reakciju, koji traje danima ili tjednima. Ovdje iskorištavamo sve dobre strane atenuiranih virusa i rekombinantne tehnologije. Dva su poznata virusa koja koristimo za tu namjenu. Prvi je VSV, virus vezikularnog stomatitisa, a drugi je atenuirani virus kojeg zovemo skraćenicom YF-17D. Ovaj koncept je itekako zaživio u stvarnoj medicinskoj primjeni. Sanofi-Pasteur razvio je cjepivo protiv virusa japanskog encefalitisa, vrlo opasne bolesti, tako da je u YF-17D virus ugradio dva proteina virusa japanskog encefalitisa. Proteini se zovu prM i E i nalaze se u ovojnici virusa. Ovo je cjepivo dobro klinički ispitano i registrirano u zemljama gdje se ta bolest pojavljuje.

Cjepivo je živo i stvara zbog toga odličan imunološki odgovor. Drugi poznati primjer je cjepivo protiv ebole koje je nedavno registrirano u cijelom svijetu. Tvrtka MSD je razvila cjepivo protiv ebole tako da je u VSV virus ubacio gen GP (površinski glikoprotein) virusa Ebole, soja Kikwit 1995. Sjetimo se kako bi uzgoj tog virusa živog bio iznimno opasan, a proces njegovog atenuiranja je vjerojatno nemoguć ili je dugotrajan. VSV virus živjet će i umnožavati i davati našem organizmu protein ebole. Tako nastaje efikasna imunološka reakcija.

Takva „fuzijska“ virusna cjepiva predstavljaju novo poglavlje u cjepivima. Podsjetimo se kako je pred desetak godina cjepivo protiv ebole bio samo san. Virus ebole inače pripada istoj skupini virusa kao što je i Marburg virus. Malena, ali potencijalno opasna epidemija tog virusa desila se u Beogradu 1967. godine i odnijela nekoliko ljudskih života, no dobrom karantenom je spriječeno daljnje širenje.I za kraj, ostaje pitanje – hoće li se razviti cjepivo protiv SARS-CoV-2 virusa? Više istraživačkih grupa užurbano radi na tome raznim strategijama, ali će potrebu za tim cjepivom diktirati sam virus. Ako ga njegove epidemiološke karakteristike učine trajnim ili sezonskim kao što je gripa, potreba za cjepivom očito će postojati.