Ο κορωναϊός (COVID 19) επιφέρει σημαντικές κοινωνικές, οικονομικές και εκπαιδευτικές επιπτώσεις σε όλο τον κόσμο. Προς το παρόν, οι υπάλληλοι της δημόσιας υγείας στηρίζονται σε εργαλεία όπως την κοινωνική απομόνωση για να ελαχιστοποιήσουν την διάδοση του ιού, αλλά μακροπρόθεσμα, προσπαθούν για την ανάπτυξη ενός εμβολίου αν θέλουμε να υπάρχουν ελπίδες για μια επιστροφή στην κανονικότητα.
Συνήθως χρειάζονται μερικά χρόνια για να αναπτυχθεί ένα εμβόλιο, αλλά μπροστά στην επέλαση του κοροναϊού, οι εταιρείες και οι ρυθμιστικές αρχές πραγματοποιούν επιθετικά βήματα για να αναπτύξουν ένα εμβόλιο για τον COVID 19 πολύ πιο γρήγορα.
Δημόσια και ιδιωτικά εργαστήρια σε ολόκληρο τον κόσμο επιδιώκουν να δημιουργήσουν ένα εμβόλιο με στρατηγικές που δεν έχουν δοκιμαστεί ποτέ σε τόσο μεγάλη κλίμακα. Αν επιτύχουν αυτές οι προσπάθειες, το εμβόλιο θα αποτελέσει ένα ουσιαστικό εργαλείο για την καταπολέμηση ή την πρόληψη μελλοντικών επιδημιών του COVID 19.
Πώς λειτουργούν τα εμβόλια
Όταν το σώμα εκτίθεται σε ένα νέο ιό, συνήθως χρειάζονται εβδομάδες για να δημιουργηθούν αντισώματα και άλλοι αμυντικοί μηχανισμοί που θα μπορούν να τον καταπολεμήσουν. Αυτό δίνει στον ιό αρκετό χρόνο να αναπαραχθεί και να κάνει κάποιον άρρωστο.
Ωστόσο, το ανοσοποιητικό σύστημα έχει μνήμη. Αν έχει αντιμετωπίσει κάποιον άλλο ιό, το σώμα μπορεί να αναπτύξει γρήγορα τις άμυνές του ενάντια στον εισβολέα και να εξουδετερώσει τον ιό πριν αναπτυχθεί και εξαπλωθεί η λοίμωξη.
Αυτή είναι η ιδέα πίσω από τα εμβόλια: δίνουν στο σώμα την ευκαιρία να δημιουργήσει άμυνες για ένα ιό ούτως ώστε να μπορεί να τον σταματήσει στο μέλλον. Δεν παράγουν όλα τα εμβόλια το ίδιο επίπεδο ανοσολογικής ετοιμότητας. Όσο ισχυρότερη είναι η αρχική ανοσοαπόκριση, τόσο καλύτερο είναι το εμβόλιο. Όμως και μια απλή προετοιμασία είναι καλύτερη από το τίποτα.
Τα εμβόλια υπάρχουν εδώ και σχεδόν 150 χρόνια και μέχρι πρόσφατα η επιστήμη δεν άλλαξε τίποτα ουσιαστικά.
Ο παραδοσιακός τρόπος ανάπτυξης ενός εμβολίου είναι η ανάπτυξη αδρανοποιημένων ιών. Οι ιοί αυτοί περνάνε ενέσιμα στο σώμα. Όχι δεν θα σας κάνουν να νιώσετε άρρωστος, αλλά το σώμα αναγνωρίζοντας την “απειλή” αρχίζει να δυναμώνει το ανοσοποιητικό του σύστημα για να αντιμετωπίσει αυτό τον ιό κάποτε στο μέλλον όταν χρειαστεί.
Δυστυχώς, η εξεύρεση τρόπων ανάπτυξης ενός νέου ιού σε βιομηχανική κλίμακα είναι περίπλοκη και μόλις υπάρξει, η ίδια η διαδικασία είναι συχνά πολύ αργή, δύσκολη και ενδεχομένως επικίνδυνη. Για παράδειγμα, το εμβόλιο της γρίπης παράγεται με την ανάπτυξη του ιού σε εκατομμύρια αυγά κοτόπουλου.
Η διαδικασία αυτή διαρκεί συνήθως τέσσερις μήνες. Επιπλέον, όταν δημιουργείται ένας ιός για τον οποίο δεν υπάρχει κάποιο φάρμακο ή εμβόλιο, είναι ασφαλέστερο να αποφευχθεί η ανάπτυξή του σε μεγάλες ποσότητες, γιατί υπάρχει πάντα ο φόβος να διαρρεύσει τυχαία από το εργοστάσιο και να κάνει την κατάσταση ακόμη χειρότερη από ό, τι είναι ήδη.
Ο κορωνοαϊός όμως δεν περιμένει. Έτσι, σχεδόν 50 δημόσια και ιδιωτικά εργαστήρια στρέφονται σε νέες, ασφαλέστερες και ταχύτερες μεθόδους για την ανάπτυξη ενός εμβολίου.
Πρωτεϊνικά εμβόλια
Αντί να χρησιμοποιηθεί ολόκληρος ο ιός, είναι δυνατόν να εμβολιάσουμε ένα άτομο με ένα μόνο συστατικό του ιού. Αυτό που χρησιμοποιείται συχνότερα είναι οι πρωτεΐνες από την επιφάνεια ενός ιού. Αν ένας ζωντανός ιός εισέλθει στο σώμα, αυτές οι επιφανειακές πρωτεΐνες αναγνωρίζονται εύκολα από το ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτή η προσέγγιση είναι ευκολότερη, ταχύτερη και ασφαλέστερη επειδή η πρωτεΐνη του ιού μπορεί να παραχθεί σε κυτταρικές καλλιέργειες.
Χρησιμοποιώντας πρωτεΐνες από την επιφάνεια του ιού, είναι δυνατόν να εμβολιάσετε ένα άτομο χωρίς να περάσετε από την περίπλοκη διαδικασία ανάπτυξης ενός επικίνδυνου ιού.
Δύο εταιρείες, η Sanofi και η Novawax, αναπτύσσουν αμφότερες πρωτεϊνικά εμβόλια βασισμένα στην πρωτεΐνη της ακίδας του SARS-CoV-2, που υπάρχουν στην επιφάνεια του νέου κορωναϊού που προκαλεί το COVID-19.
Τα εμβόλια που βασίζονται σε πρωτεΐνες, επίσης γνωστά και ως ανασυνδυασμένα εμβόλια, χρησιμοποιούνται ήδη για τον εμβολιασμό κατά ιικών λοιμώξεων όπως ο ιός HPV. Είναι πολύ απλούστερο να παραχθούν σε σύγκριση με τα παραδοσιακά εμβόλια που χρησιμοποιούν ολόκληρο τον ιό, αλλά μπορεί να χρειαστεί ακόμα ένας χρόνος για την ανάπτυξη μιας νέας διαδικασίας και αρκετές εβδομάδες για την παραγωγή του εμβολίου μετά την ανάπτυξη της διαδικασίας παρασκευής. Ο κόσμος χρειάζεται όμως κάτι πιο γρήγορα.
Γονιδιακά εμβόλια
Θεωρητικά, ο πιο απλός και ταχύτερος τρόπος για να δημιουργηθεί ένα εμβόλιο θα ήταν τα ίδια τα κύτταρα ενός ατόμου να μπορούν να παράγουν ελάχιστες ποσότητες μιας ιικής πρωτεΐνης κάτι που θα ενεργοποιεί μια ανοσοαπόκριση. Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές στρέφονται προς τη γενετική.
Η πρώτη γενετική προσέγγιση χρησιμοποιεί το DNA. Ένα μοναδικό γονίδιο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη από τον κοροναϊό εγχέεται στα κύτταρα του ασθενούς με την ελπίδα ότι ένα μικρό κλάσμα των μορίων του ϋΝΑ θα βρεθεί στον πυρήνα των κυττάρων. Εκεί θα αντιγραφούν σε ένα μόριο RNA το οποίο στη συνέχεια διαβάζεται από το κύτταρο για να παράγει την απαραίτητη ιική πρωτεΐνη.
Όμως είναι δύσκολο να κάνουμε το ανθρώπινο σώμα να παράγει αρκετές πρωτεΐνες χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση. Συχνά, το DNA μετατρέπει τον πυρήνα του κυττάρου και το κύτταρο δεν παράγει την απαραίτητη πρωτεΐνη σε επαρκή ποσότητα για να προκαλέσει μια αρκετά ισχυρή ανοσοαπόκριση.
Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν εμβόλια DNA που έχουν εγκριθεί από το FDA για ανθρώπινη χρήση και η επιτυχία αυτής της μεθόδου φαίνεται να είναι περιορισμένη. Αλλά δίνει υποσχέσεις. Το 2016, αρκετές επιστημονικές ομάδες ανέπτυξαν υποψήφια εμβόλια χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία και τουλάχιστον μία εταιρεία, η INOVIO Pharmaceuticals, Inc. αναπτύσσει το INO-4800, ένα υποψήφιο εμβόλιο DNA για τον κοροναϊό.
Η δυσκολία των εμβολίων DNA να περάσουν την “πληροφορία” στον πυρήνα φαίνεται να αντιμετωπίζεται χρησιμοποιώντας απευθείας το RNA. Τα εμβόλια που χρησιμοποιούν το RNA απευθείας θα μπορούσαν να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα. Επειδή το RNA μεταφράζεται σε πρωτεΐνες μόλις εισέλθει στο κύτταρο, αυτή η προσέγγιση έχει σαν αποτέλεσμα ισχυρότερες ανοσοαποκρίσεις από τα εμβόλια DNA. Ωστόσο, το RNA διασπάται πιο γρήγορα από το DNA.
Αυτό δεν αποθάρρυνε ορισμένες εταιρείες να δοκιμάσουν αυτή την τεχνική. Αξιοσημείωτη προσπάθεια στις Η.Π.Α. έχει κάνει η εταιρεία Moderna και στις 16 Μαρτίου, μαζί με τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας ξεκίνησαν κλινικές δοκιμές ενός υποψήφιου εμβολίου μολύβδου για τον κοροναϊό, mRNA-1273.
Στις 16 Μαρτίου του 2020, η Jennifer Haller από το Seattle, έγινε ο πρώτος άνθρωπος που δοκίμασε το πειραματικό εμβόλιο RNA της Moderna.
Η παραγωγή εμβολίων DNA και RNA βασίζεται σε τυποποιημένες και αρκετά απλές διαδικασίες. Τα εμβόλια DNA παράγονται με βακτήρια που αναπτύσσονται όλη τη νύχτα, ενώ τα εμβόλια RNA παράγονται σε δοκιμαστικούς σωλήνες χρησιμοποιώντας μια βιοχημική αντίδραση που χρειάζεται λίγες ώρες. Τα γονιδιακά εμβόλια θα μπορούσαν να παραχθούν εξαιρετικά γρήγορα σε σύγκριση με τα παραδοσιακά εμβόλια που βασίζονται σε πρωτεΐνες.
Φιλικά ιικά εμβόλια
Το κύριο πρόβλημα με τα εμβόλια που βασίζονται στα γονίδια είναι το πως μπορούν να φτάσουν στο DNA ή το RNA. Ένας κομψός τρόπος για να λυθεί αυτή η πρόκληση είναι να χρησιμοποιηθεί ένας αβλαβής ιός σαν σύστημα παράδοσης. Οι ιοί είναι εξαιρετικά καλοί στην διείσδυση των κυττάρων. Ένας ιός με γονίδια από το SARS-CoV-2 θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει το μηχανισμό του κυττάρου για να παράγει πρωτεΐνες για να προκαλέσει μια ανοσοαπόκριση για τον κοροναϊό (COVID 19).
Η τεχνική αυτή επιδιώκεται από μερικές εταιρείες σε όλο τον κόσμο. Για παράδειγμα, η CanSino Biologics που εδρεύει στο Χονγκ Κονγκ εισάγει το γονίδιο του κοροναϊού που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη ακίδας σε έναν αδενοϊό. Χρησιμοποίησαν αυτή την τεχνική για την παραγωγή του πρώτου εγκεκριμένου από την κυβέρνηση εμβολίου για τον Ebola και οι κλινικές δοκιμές ενός “μηχανικού” αδενοϊού που θα μπορούσε να μας προστατεύσει από τον κοροναϊό έχουν ήδη ξεκινήσει στην Κίνα.
Η παραγωγή εμβολίων που παρέχονται από αβλαβείς ιούς είναι βραδύτερη από την παραγωγή εμβολίων DNA ή RNA επειδή συμπεριλαμβάνει την καλλιέργεια βραδέως αναπτυσσόμενων κυττάρων θηλαστικών. Ωστόσο, όπως και η παραγωγή γονιδιακών εμβολίων, βασίζονται σε υπάρχουσες διαδικασίες που εκμεταλλεύονται τους ιούς που έχουν βελτιστοποιηθεί για την παρασκευή.
Ατελείωτα εμβόλια
Ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης του εμβολίου COVID 19 είναι πρωτοφανής, κάποιο χρονοδιάγραμμα για μαζικό εμβολιασμό δεν υπάρχει και παραμένει αβέβαιο. Ο μεγάλος αριθμός προσεγγίσεων που ακολουθούνται μπορεί να δίνει την εντύπωση απελπισίας και σύγχυσης, αλλά η πολυεπίπεδη προσέγγιση είναι ένας τρόπος για να αντισταθμιστεί το στοίχημα ανάπτυξης ενός εμβολίου.
Είναι απίθανο τα πρώτα εμβόλια που θα αναπτυχθούν για τον COVID 19 να είναι 100% αποτελεσματικά και δεν θα είναι εύκολο να παραχθούν σε τεράστια κλίμακα.
Ρεαλιστικά, οι ερευνητές θα αναπτύξουν αρκετά καλά εμβόλια που θα μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας διαφορετικές υποδομές παραγωγής. Τα εμβόλια αυτά μπορεί αρχικά να έχουν περιορισμένη αποτελεσματικότητα, όμως η ποικιλομορφία των διαδικασιών παραγωγής θα επιτρέψει στις εταιρείες να τα κατασκευάζουν και να τα διανέμουν πολύ γρήγορα, “αγοράζοντας” χρόνο για την συγκράτηση της τρέχουσας επιδημίας αλλά και την πρόληψη μελλοντικών επιδημιών.
Το άρθρο δημοσιεύτηκε στο The Conversation από τον Jean Peccoud, Professor, Abell Chair in Synthetic Biology, Colorado State University με έδεια Creative Commons
