Pandemia COVID-19 uruchomiła potężny strumień pieniędzy na badania nad szczepionkami, które byłyby w stanie przerwać tragiczną lawinę zakażeń. To dofinansowanie, na niespotykaną w historii skalę, ze strony rządu Stanów Zjednoczonych, Komisji Unii Europejskiej, Fundacji Billa Gatesa, zaowocowało w niecały rok kilkoma wyjątkowo skutecznymi preparatami. W ramach samej tylko inicjatywy amerykańskiej Operation Warp Speed wydano na prace nad szczepionkami przeciw SARS-CoV-2 ok. 13 mld dolarów.

Ryzyko pojawienia się nowego patogenu, który wywoła jeszcze gorszy kataklizm niż COVID-19, zmusza uczonych do szukania ratunku zawczasu. Nie wiadomo, jaki mikroorganizm może nas zaatakować w następnej kolejności. Jednak na atak tzw. choroby X trzeba przygotowywać się już dziś.

Zastosowanie mRNA w szczepionkach to od dawna wyczekiwana rewolucja

Nadzieję na szybką i skuteczną reakcję dają szczepionki mRNA, które odniosły wielki sukces podczas pandemii COVID-19. Mają nie tylko wielką skuteczność, przekraczającą 90 proc. w badaniach klinicznych, ale też innowacyjny sposób działania.

Do tej pory „klasyczne” szczepienie polegało na podaniu martwego lub osłabionego patogenu albo jego białka, które spowoduje reakcję układu odpornościowego. Układ immunologiczny „uczulał się” na podane w szczepionce cząsteczki i jeśli w jakimś momencie życia ten chorobotwórczy mikrob wniknął do organizmu, komórki odpornościowe szybko go neutralizowały.

– Zdarzają się jednak przypadki niepełnej ochrony przez szczepionkę. Natomiast nowoczesne szczepionki oparte na mRNA naśladują fragment cyklu życiowego wirusa. Uczą układ odpornościowy nie tylko, jak wyglądają białka patogenu, ale też jak może on atakować organizm. Pozwala na to wprowadzenie ze szczepionką fragmentów materiału genetycznego drobnoustroju. Na jego podstawie kluczowe dla nabycia odporności białko jest produkowane w komórce, a poza tym podlega w naszym organizmie takim samym procesom jak prawdziwy patogen – wyjaśnia immunolog prof. Piotr Trzonkowski, kierujący Zakładem Immunologii Klinicznej i Transplantologii UM w Gdańsku. Dzięki temu reakcja immunologiczna jest bardziej precyzyjna i skuteczna.

Polacy też pracują nad szczepionkami i technologiami RNA

Jeden z głównych problemów, jakie trzeba było rozwiązać, produkując szczepionkę zawierającą mRNA, stanowiło wprowadzenie tej nietrwałej cząsteczki do komórki. Bez odpowiedniej osłony nie byłaby w stanie dotrzeć do celu. Firmy Pfizer/BioNTech i Moderna zastosowały w tym celu pęcherzyki lipidowe.

W Polsce testowany jest inny pomysł. Badania prowadzi zespół naukowców z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego oraz Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego.

Próbujemy upakować mRNA do pustych otoczek wirusowych. Te otoczki, czyli kapsydy, są bezpieczne – nie wywołują choroby i bez problemu wchodzą do komórki. Bardzo często są też doskonałym antygenem wywołującym odpowiedź immunologiczną organizmu. Zatem można uzyskać podwójną szczepionkę, napełniając pusty kapsyd jednego wirusa mRNA pochodzącym z innego – wyjaśnia prof. Bogusław Szewczyk z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego. Projekt jest w stadium badań.

Polscy naukowcy planują opracowanie preparatu chroniącego przed COVID-19 oraz odkleszczowym wirusowym zapaleniem mózgu (KZM). W planach jest także szczepionka przeciwko grypie, działająca przynajmniej w ciągu dwóch-trzech sezonów – a nie jednego, jak obecnie stosowana.

Szczepionki nowej generacji można szybko modyfikować i produkować

Stosowanie mRNA jest też o tyle wygodne, że bardzo szybko pozwala na zmodyfikowanie istniejącej szczepionki, np. w razie pojawienia się nowej mutacji wirusa, lub wyprodukowanie zupełnie nowej. Wystarczy tylko zmienić kolejność „cegiełek” w tej cząsteczce.

Dlatego fundacja Coalition for Epidemic Preparedness Innovations CEPI wpadła na pomysł drukowania szczepionek. Chce w tym celu wykorzystać technologię opracowywaną przez niemiecką firmę biotechnologiczną CureVac, pracującą nad własnymi szczepionkami mRNA m.in. przeciwko COVID-19.

Kilkanaście gramów syntetycznego mRNA, które ma produkować zautomatyzowana „drukarka”, wystarcza na ponad 100 tys. dawek szczepionki. Zgodnie z wizją CEPI urządzenia takie znajdą się w różnych krajach – także tych rozwijających się, które dziś mają wielkie problemy z dostępem do najnowszych preparatów. W ten sposób produkcja szczepionek będzie bardziej rozproszona, co ułatwi dystrybucję i reagowanie na nowe zagrożenia.

Niestety plany te na razie nie zostały zrealizowane. Firma CureVac ma problemy ze swoją szczepionką na COVID-19, która – w odróżnieniu od preparatów konkurencji – na razie ma skuteczność poniżej 50 proc. To może oznaczać, że cała technologia drukowania nie jest wystarczająco dobra, by zrealizować wcześniejsze obietnice.

Naukowcy są sceptyczni wobec zapowiedzi takich jak możliwość wyprodukowania szczepionki mRNA na nieznaną jeszcze chorobę w ciągu 100 dni (czyli w czasie trzy razy krótszym niż dotychczasowy rekord). Prof. Szewczyk uważa, że są deklaracje na wyrost.

– Oczywiście technologia mRNA może znacznie przyspieszyć prace. Jednak obietnice, że dzięki temu świat stanie się wolny od chorób zakaźnych, są po prostu nierealne. A ze społecznego punktu widzenia są wręcz nieodpowiedzialne i wywołują więcej szkody niż pożytku – twierdzi uczony.

Starsze szczepionki mogą znaleźć nowe zastosowania

Lekarze nie są też przekonani do zastępowania stosowanych dotąd szczepionek nowymi wersjami opartymi na mRNA. – Mimo że ich konstrukcja nie jest już najnowsza, to świetnie spełniają swój cel, czyli są bezpieczne, chronią i pacjenta, i całą populację – mówi prof. Trzonkowski. Co więcej, klasyczne preparaty potrafią wciąż zaskoczyć badaczy.

Tak było w przypadku szczepionki przeciwko gruźlicy. To wciąż zasadniczo ten sam preparat, którym zaczynano szczepić jeszcze sto lat temu. Jest skuteczna przeciwko niektórym śmiertelnym formom gruźlicy u dzieci, jednak nie do końca chroni osoby dorosłe. Świat przypomniał sobie o tej szczepionce w 2020 roku, na początku pandemii COVID-19.

Zauważono wówczas, że w krajach, które utrzymują obowiązkowe szczepienie noworodków przeciwko gruźlicy – a więc w Polsce i innych krajach Europy Środkowo-Wschodniej – zachorowalność i umieralność z powodu koronawirusa była niższa niż w państwach, które albo zaprzestały obowiązkowych szczepień, albo ich nigdy nie wprowadziły. Spekulowano, że szczepionka na gruźlicę ogólnie zwiększa aktywność układu odpornościowego.

Dalsze badania wykazały, że jednak nie chroni ona przed ciężkim przebiegiem COVID-19. Zmienia natomiast funkcjonowanie układu odpornościowego na tyle silne, że w badaniach na zwierzętach opóźniała rozwój chorób autoimmunologicznych: cukrzycy typu I, stwardnienia rozsianego czy egzemy. Trwają dalsze badania nad tym zjawiskiem.

Okazało się natomiast, że przebieg COVID-19 łagodzi inny klasyczny preparat – szczepionka przeciw grypie sezonowej. Do takiego wniosku doszli uczeni z Akademii Medycznej Miami Miller analizujący dane ponad 37 tys. pacjentów. Osoby niezaszczepione przeciw grypie o 20 proc. częściej trafiały na OIOM, chorując na COVID-19. Znacząco zwiększone było też u nich ryzyko sepsy (o 45 proc.), udaru (58 proc.) i zakrzepicy (40 proc.). Wygląda więc na to, że stare i dobre szczepionki nieprędko odejdą do lamusa.