Indie dopuściły do stosowania nową szczepionkę na COVID-19 o nazwie ZyCoV-D opartą na DNA. Badania wykazały, że chroni ona przed zakażeniem wirusem SARS-CoV-2 dwie trzecie (67 proc.) zaszczepionych. Nie jest to efekt tak dobry, jak w przypadku szczepionek mRNA, które chronią około 90 proc. zaszczepionych. Jest jednak w zupełności wystarczający do rozpoczęcia szczepień. Indie zamierzają w ciągu miesiąca rozpocząć podawanie szczepionki dorosłym i dzieciom od lat 12.

Jest to pierwsza szczepionka na świecie, która wykorzystuje DNA, żeby pobudzić organizm do produkcji przeciwciał. Zwiastuje ona kolejne szczepionki oparte na tej technologii. W fazie badań klinicznych jest ich już kilkanaście. – Jeśli szczepionki DNA okażą się sukcesem, będzie to przyszłość szczepień – mówi Shahid Jameel z Ashoka University.

Szczepionki DNA mają kilka zalet. Po pierwsze, są łatwiejsze w produkcji niż preparaty oparte na mRNA. Po drugie, są bardziej stabilne, a do przechowywania ich nie potrzeba warunków chłodniczych. Mają też jednak pewną wadę.

Jak działa szczepionka DNA

ZyCoV-D zawiera koliste fragmenty DNA zwane plazmidami. Informacja zapisana w takim odcinku DNA to instrukcja produkcji tzw. białek kolca, wchodzących w skład wirusa SARS-CoV-2 oraz „genetyczny włącznik”, który sygnalizuje komórce, żeby rozpoczęła produkcję tych białek.

Plazmidy muszą trafić do jądra komórki. Tam informacja z DNA jest kopiowana na mRNA, które przenosi ją do rybosomów, czyli wewnątrzkomórkowych fabryk białka. Cząsteczka mRNA jest potem szybko rozkładana w cytoplazmie.

Gdy białko kolca wirusa powstanie w komórce, organizm rozpoznaje je jako obce. Zaczyna wtedy produkować komórki układu odpornościowego zwalczające intruza. Plazmidy, czyli dostarczone w szczepionce fragmenty DNA, ulegają zaś rozłożeniu w ciągu kilku tygodni do miesięcy.

Szczepionki mRNA dostarczają co prawda komórkom gotowy przepis na produkcję białka, ale ich wadą jest to, że mRNA szybko ulega rozkładowi. W organizmie utrzymuje się najwyżej kilka dni. Przed podaniem trzeba je z kolei przechowywać w niskich temperaturach, bo inaczej też się rozłoży.

Jak przenieść DNA do jądra komórki?

Szczepionki mRNA wygrały wyścig ze szczepionkami DNA z jednego powodu. By DNA spełniło swoją rolę, trzeba dostarczyć do jądra komórki. A to miejsce jest dobrze chronione, by nie doszło do niepożądanych zmian w informacji genetycznej, którą jądro przechowuje niczym komórkowa biblioteka. Tego problemu nie ma z mRNA, które działa już w komórkowej cytoplazmie.

Przez dekady naukowcy szukali sposobów, jak dostarczyć DNA do jądra komórkowego. Opracowywane metody bywały skuteczne, ale nigdy na tyle, by wytworzyć dostatecznie silną odpowiedź układu odpornościowego. Naukowcom, którzy opracowali indyjską szczepionkę ZyCoV-D, udało się rozwiązać ten problem.

Szczepionkę DNA zdecydowali się podawać nie domięśniowo, ale do skóry. Wykorzystali fakt, że skóra stanowi naturalną barierę organizmu przed infekcjami. Jest w niej więcej komórek układu odpornościowego, niż np. w mięśniach. Specjalny aplikator szczepionki przerywa naskórek za pomocą bardzo cienkiego strumienia cieczy pod wysokim ciśnieniem.

Niestety, by szczepionka ZyCoV-D zadziałała, trzeba podać jej aż trzy dawki. Nie jest to najlepsze rozwiązanie, zwłaszcza w krajach mniej rozwiniętych. Ideałem jest odporność po jednorazowym podaniu szczepionki. Zaletą jest z kolei brak igieł i strzykawek.

To ekscytujący czas dla biotechnologii. Wreszcie pokaże ona swoje możliwości

Indyjska firma Zydus Cadila, która opracowała szczepionkę, zamierza teraz uruchomić jej produkcję. Szacuje, że 50 milionów dawek wyprodukuje już na początku przyszłego roku.

To, że szczepionki DNA są łatwiejsze w produkcji, jest wyjątkowo ważne. Indie zamieszkuje ponad miliard ludzi. Na szczepionki przeciw COVID-19 nadal czeka większość mieszkańców Ziemi. W różnych fazach badań klinicznych jest obecnie jedenaście szczepionek DNA przeciwko wirusowi SARS-CoV-19.

Naukowcy spodziewają się jednak kolejnych, także na inne choroby. Wśród opracowywanych obecnie preparatów wymienia się szczepionki przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV, mającego związek z nowotworami, zwłaszcza szyjki macicy), cytomegalii (zagrażającego kobietom w ciąży i niemowlętom), grypy, Zika czy HIV.

DNA może przechowywać mnóstwo informacji. Oznacza to, że taka cząsteczka może kodować duże i skomplikowane białka, a nawet wiele białek jednocześnie. Może to ułatwić także opracowanie szczepionek przeciw nowotworom.

– To bardzo ekscytujący czas dla biotechnologii. Nareszcie dostała szansę, by pokazać, na co ją stać – mówi David Weiner, dyrektor Centrum Szczepień i Immunoterapii Instytutu Wistar w Filadelfii.

Źródło: Nature.