Szybki rozwój szczepionek chroniących przed Covid-19 był niezwykłym osiągnięciem naukowym, które uratowało życie milionów ludzi. Szczepionki wykazały znaczną skuteczność w ograniczaniu liczby zgonów i poważnych chorób po zakażeniu Covid-19.

Pomimo tego sukcesu skutki pandemii były druzgocące i niezwykle ważne jest rozważenie, w jaki sposób chronić się przed przyszłymi zagrożeniami związanymi z pandemią. Oprócz SARS-CoV-2 (wirusa wywołującego Covid-19) za śmiertelne epidemie SARS (2003) i MERS (epidemia w 2012 r., z trwającymi przypadkami) odpowiedzialne są wcześniej nieznane koronawirusy. Tymczasem zidentyfikowano kilka krążących koronawirusów nietoperzy, które mogą potencjalnie zakażać ludzi, co może powodować przyszłe epidemie.

Moi koledzy i ja niedawno wykazaliśmy na myszach, że pojedyncza, stosunkowo prosta szczepionka może chronić przed szeregiem koronawirusów – nawet tych, które nie zostały jeszcze zidentyfikowane. Jest to krok w kierunku naszego celu, jakim jest tak zwana „wakcynologia proaktywna”, w ramach której opracowywane są szczepionki przeciwko zagrożeniom związanym z pandemią, zanim będą mogły zarazić ludzi.

Konwencjonalne szczepionki wykorzystują pojedynczy antygen (część wirusa wywołującą odpowiedź immunologiczną), który zazwyczaj chroni przed tym wirusem i samym wirusem. Zwykle nie chronią przed różnymi znanymi wirusami lub wirusami, które nie zostały jeszcze odkryte.

W poprzednich badaniach wykazaliśmy skuteczność „nanocząstek mozaikowych” w zwiększaniu odpowiedzi immunologicznej na różne koronawirusy. W tych nanocząsteczkach mozaiki zastosowano rodzaj technologii superkleju białkowego, który nieodwracalnie łączy ze sobą dwa różne białka.

Ten „superklej” służy do ozdabiania pojedynczej nanocząstki wieloma domenami wiążącymi receptory – kluczową częścią wirusa zlokalizowaną na białku kolca – które pochodzą z różnych wirusów. Szczepionka koncentruje się na podgrupie koronawirusów zwanych arbowirusami, która obejmuje wirusy wywołujące Covid-19, SARS i kilka wirusów nietoperzy, które mogą potencjalnie zakażać ludzi.

W miarę ewolucji wirusa niektóre jego części zmieniają się, podczas gdy inne pozostają takie same. Nasza szczepionka zawiera ewolucyjnie powiązane domeny wiążące receptory (RBD), więc pojedyncza szczepionka szkoli układ odpornościowy, aby reagował na części wirusa, które pozostają niezmienione. Chroni to przed wirusami obecnymi w szczepionce i, co najważniejsze, chroni także przed pokrewnymi wirusami, które nie są uwzględnione w szczepionce.

Pomimo sukcesu z nanocząsteczkami mozaiki szczepionka była złożona, co utrudniało jej produkcję na dużą skalę.

Prostsza szczepionka

We współpracy między uniwersytetami w Oksfordzie, Cambridge i Caltech opracowaliśmy prostszą szczepionkę, która nadal zapewnia tak szeroką ochronę. Osiągnęliśmy to poprzez genetyczną fuzję RBD z czterech różnych sarbekowirusów w celu utworzenia pojedynczego białka, które nazywamy „kwartetem”. Następnie używamy pewnego rodzaju kleju białkowego, aby przymocować te kwartety do „nanoklatki białkowej” w celu wytworzenia szczepionki.

Kiedy myszy immunizowano tymi nanoszczepionkami, wytworzyły one przeciwciała, które neutralizowały szereg arbowirusów, w tym arbowirusy nieobecne w szczepionce. Pokazuje to potencjał ochrony przed pokrewnymi wirusami, które mogły nie zostać odkryte w momencie produkcji szczepionki.

Oprócz usprawnionego procesu produkcji i montażu, nasza nowa szczepionka wywołała u myszy odpowiedź immunologiczną co najmniej dorównującą, a w wielu przypadkach przewyższającą tę wywołaną przez naszą oryginalną szczepionkę z nanocząsteczkami mozaiki.

Biorąc pod uwagę, że duża część świata zaszczepiona lub wcześniej zakażona SARS-CoV-2 pojawiła się obawa, że ​​istniejąca reakcja na SARS-CoV-2 ograniczy potencjał ochrony przed innymi koronaawirusami. Wykazaliśmy jednak, że nasza szczepionka jest w stanie wywołać szeroką odpowiedź immunologiczną przeciw arbowirusowi nawet u myszy, które zostały wcześniej zaszczepione przeciwko SARS-CoV-2.

Naszym następnym krokiem będzie przetestowanie tej szczepionki na ludziach. Stosujemy tę technologię również w celu ochrony przed innymi grupami wirusów, które mogą zakażać człowieka. Wszystko to przybliża nas do naszej wizji opracowania biblioteki szczepionek przeciwko wirusom o potencjale pandemicznym, zanim zdążą przedostać się do ludzi.

Artykuł ten został pierwotnie opublikowany w The Conversation autorstwa Rory’ego Hillsa z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.