Dlaczego prace nad szczepionką przeciw koronawirusowi SARS-COV-2 przebiegają szybciej niż w przypadku HIV i HCV?

Choć od wybuchu epidemii COVID-19 minęło kilka miesięcy, to w różnych ośrodkach na świecie trwają już zaawansowane badania kliniczne nad szczepionką przeciw koronawirusowi SARS-CoV-2. Tymczasem próby opracowania szczepionek przeciw HIV czy HCV trwają od dekad i wciąż nie zakończyły się sukcesem. W rozmowie z PAP prof. dr hab. n. biol. Krystyna Bieńkowska-Szewczyk, wirusolog z Uniwersytetu Gdańskiego, wytłumaczyła, skąd różnice w tempie prac nad różnymi szczepionkami przeciw wirusom. Okazuje się, że decydują nie tylko nakłady na badania.

Szczepionka przeciw COVID-19. Dlaczego prace nad nią przebiegają szybciej niż w przypadku HIV i HCV

Zdaniem badaczki prace nad szczepionką i lekami na SARS-CoV-2 nie toczyłyby się tak szybko, gdyby nie doświadczenie, które naukowcy zdobyli w pracach nad terapiami przeciw innym wirusom - nie tylko SARS-CoV-1, lecz także HCV, HIV, Ebola, grypy czy HBV.

"Na innych wirusach wypróbowano bardzo różne warianty konstrukcji szczepionek. Dzięki temu wiemy, jakie rozwiązania mają większą szansę zadziałać w przypadku SARS-CoV-2" - oceniła prof. Bieńkowska-Szewczyk.

Wirusolog przypomniała, co jest najważniejszym składnikiem istniejących na rynku szczepionek:

• wirus osłabiony, atenuowany (np. jedna z pierwszych szczepionek przeciw polio opracowana w latach 50. XX wieku przez Hilarego Koprowskiego);
• wirus zabity, inaktywowany (np. szczepionka przeciw kleszczowemu zapaleniu mózgu);
• cząstki wirusopodobne, nie zawierające materiału genetycznego wirusa ( np. szczepionka przeciwko wirusowi brodawczaka, HPV, która zapobiega także rozwojowi raka szyjki macicy);
• fragmenty wirusa oczyszczone z naturalnego wirusa (np. szczepionka przeciw grypie);
• fragmenty wirusa uzyskane in vitro, np. w drożdżach (np. szczepionka przeciw WZW B); fragmenty wirusa przenoszone przez wektory, czyli niegroźne dla gospodarza wirusy (np. szczepionka na Ebolę).

Szczepionka przeciw COVID-19 z wykorzystaniem adenowirusów

Prof. Bieńkowska-Szewczyk wyjaśniła, że w przypadku koronawirusa SARS-CoV-2 w Oksfordzie trwają obecnie badania kliniczne 3. fazy nad szczepionką ostatniego typu, wektorową. Bazuje ona na niepatogennych odmianach adenowirusów, do których dołączono białka charakterystyczne dla SARS-CoV-2.

Adenowirusy to powszechnie występujące wirusy, wywołujące u ludzi objawy przeziębienia, więc organizm ludzki je łatwo rozpoznaje i mógłby szybko eliminować, w związku z tym w szczepionce zastosowano jako tzw. wektory rzadkie warianty tych wirusów lub podobne adenowirusy zwierzęce.

Podobny pomysł na szczepionkę, z wykorzystaniem adenowirusów, mają Rosjanie, ale jak zastrzegła prof. Bieńkowska-Szewczyk, ich szczepionka nie była testowana zgodnie z obowiązującymi regułami badań klinicznych.

CZYTAJ TEŻ: Szczepionki przeciwko COVID-19 bazujące na adenowirusach mogą być mało skuteczne

Szczepionka przeciw COVID-19 oparta na mRNA koronawirusa SARS-CoV-2

Zaawansowane prace, prowadzone w USA i Niemczech, dotyczą też szczepionki opartej na mRNA - fragmencie informacji genetycznej, który ma pomóc gospodarzowi wytworzyć białko antygenowe do zwalczania SARS-CoV-2.

CZYTAJ TEŻ: Szczepionka przeciw COVID-19: Moderna ogłasza spełnienie warunków koniecznych do złożenia wniosku do EMA

"To eksperymentalny wariant. Takiej szczepionki jeszcze nigdzie wcześniej nie zastosowano, choć prowadzono liczne prace nad wykorzystaniem mRNA w szczepionkach przeciwnowotworowych. Choć pokazano w badaniach wstępnych jej bezpieczeństwo, potrzeba jeszcze wielu testów, by sprawdzić jej skuteczność" - skomentowała prof. Bieńkowska-Szewczyk.

Zaznaczyła jednak, że w przypadku masowej produkcji, na potrzeby całego świata, taką szczepionkę byłoby znacznie łatwiej produkować, niż inne typy.

Z kolei w Chinach trwają badania kliniczne 3. fazy nad szczepionką z wirusami inaktywowanymi.

Szczepionka przeciw wirusowi wywołującemu Ebolę

Opowiadając o historii szczepień przeciw wirusom, prof. Bieńkowska-Szewczyk powiedziała, że największym dotąd sukcesem dotyczącym tempa prac, okazały się prace nad szczepionką przeciw Eboli. Bazuje ona na wirusach VSV, wywołujących zapalenie jamy ustnej u bydła.

Chociaż ta gorączka krwotoczna znana była w Afryce od dłuższego czasu, to dopiero wtedy, kiedy jej ogniska alarmująco się rozszerzały i pojawiły się przypadki zakażenia w Europie i USA, tempo prac nad szczepionką nabrało rozmachu.

"To była jedyna szczepionka, którą otrzymano w niewiele ponad dwa lata" - zaznaczyła i dodała, że akurat tej szczepionki nie planowano do masowego użycia.

"Ona jest używana po to, by wygasić ognisko choroby. Szczepi się osoby, z którymi się chorzy kontaktowali, a potem - kontakty tych osób" - wyjaśniła wirusolog.

Szczepienia nie obejmują więc całej populacji, a jedynie osoby wokół ognisk. Dzięki takiemu podejściu można nadążyć z produkcją szczepionek.

Badaczka dodała, że Ebola to ciężka choroba i nie sposób przeoczyć jej ogniska. W przypadku SARS-CoV-2 jest inaczej - u wielu pacjentów infekcja przebiega bezobjawowo, przez co trudno zidentyfikować wszystkich nosicieli choroby. Szczepionki potrzeba więc właściwie dla całej populacji na świecie.

"Nigdy tak szybko nie zrobiono szczepionki w takiej skali. I właśnie skala produkcji szczepień będzie teraz największym wyzwaniem" - zaznaczyła prof. Bieńkowska-Szewczyk.

Prace nad szczepionką przeciw WZW typu C

W ocenie wirusolog w przypadku Eboli szczepionka wektorowa, bazująca na innych wirusach, spisała się bardzo dobrze. Takie podejście testowano jednak już wcześniej w badaniu szczepionki przeciw HIV i HCV, niestety bezskutecznie. Ekspertka powiedziała, że jej zespół był zaangażowany w prace nad szczepionką wektorową przeciw HCV, która była oparta na adenowirusach.

"Tej szczepionki właściwie nie ma. Prace zakończyły się w 2019 r., a stopień ochrony, jaka dawała ta szczepionka, był zbyt niski, aby można mówić o sukcesie" - wyjaśniła prof. Bieńkowska-Szewczyk.

Dodała jednak, że choćby zespół z Oksfordu, bazując na wiedzy, którą zdobył na tych badaniach, pracuje teraz nad podobną szczepionką na SARS-CoV-2.

Prof. Bieńkowska-Szewczyk wytłumaczyła, że wirus HCV mutuje bardzo szybko.

"O ile w przypadku SARS-CoV-2 od pół roku mamy podobne szczepy wirusowe na całym świecie, tak w wypadku HCV zaledwie w ciągu doby pojawia się olbrzymia ilość wariantów - nazywane pseudogatunkami - które znacznie się od siebie różnią. Szczepionką trudno je zwalczać. To jak celowanie kamieniem w całą chmurę obiektów" - oceniła prof. Bieńkowska-Szewczyk.

Prace nad szczepionką przeciw HIV

Wielką porażką zakończyły się też dotychczasowe badania nad szczepionką przeciw HIV, mimo że zagwarantowano na nie ogromne środki (m.in. z fundacji Billa Gatesa). Tzw. Thai trial - badania kliniczne trzeciej fazy - przeprowadzono w 2003 r. na kilkunastu tysiącach żołnierzy i obywateli Tajlandii. Połowie osób podano badany preparat, a połowie - placebo.

"Badania trwały pięć lat, a różnice w częstotliwościach zakażania się wirusem pomiędzy grupami wynosiły od kilkunastu do 30 procent. To za mało, by wprowadzić szczepionkę na rynek" - skomentowała prof. Bieńkowska-Szewczyk.

Wirusolog dodała, że w przypadku HIV problemem jest - tak jak w przypadku HCV - szybkie tempo mutowania wirusa. Nie bez znaczenia jest również, że wirus HIV namnaża się w komórkach układu odpornościowego - limfocytach T.

"Do walki z wirusem pobudza się szczepionką układ zaatakowany przez tego wirusa. Układ ten musi walczyć sam ze sobą. To duże utrudnienie" - zauważyła ekspertka.

Natomiast w przypadku SARS-CoV-2 jest łatwiej, ponieważ wirus ten atakuje przede wszystkim układ oddechowy.

Leki na HIV i WZW typu C

Prof. Bieńkowska-Szewczyk zaznaczyła, że choć szczepionki przeciw HCV i HIV jeszcze nie ma, to są już dostępne skuteczne leki przeciw tym wirusom.

W przypadku HIV dostępne są leki, na tyle skuteczne, że zapobiegają rozwinięciu choroby AIDS i zapewniają chorym normalne życie, choć nigdy całkowicie nie eliminują wirusa z organizmu.

Od kilku lat pojawiają się też leki, które mogą usuwać w szybkim tempie wirusa HCV. Dla ich stworzenia kluczowe były prace tegorocznych laureatów Nobla z dziedziny medycyny. Badaczka zaznaczyła, że leki te są wprawdzie skuteczne, ale ciągle bardzo drogie, a przez to niedostępne dla milionów chorych, np. w Indiach czy Chinach.

"Dlatego jeden z odkrywców HCV, noblista Michael Houghton, którego poznałam na wielu konferencjach wirusologicznych, nadal pracuje nad szczepionką na HCV" - powiedziała prof. Bieńkowska-Szewczyk.

„Prace dzisiejszych noblistów to nie tylko izolacja i identyfikacja wirusa zapalenia wątroby typu C, ale także przyczynienie się do zatrzymania tysięcy zakażeń wirusowych dzięki zaprzestaniu używania w klinikach krwi od płatnych dawców. Dawniej w ten sposób pozyskiwano krew do transfuzji i jeden zakażony dawca mógł być źródłem infekcji całych banków krwi. Ponad 30-letnie prace z laboratorium Charlesa Rice ogromnie przyczyniły się do poznania wirusa HCV, jednego z najtrudniejszych „do rozgryzienia” wirusów, którego do niedawna nie można było hodować w laboratorium i którego jedynym gospodarzem jest człowiek” - dodała wirusolog.

Wirusolog: Jeśli chcemy znaleźć lek na COVID-19, musimy zrozumieć biologię SARS-Cov-2

Prof. Bieńkowska-Szewczyk zauważyła, że opracowanie leków na choroby wirusowe powodowane przez HIV i HCV nie byłoby możliwe, gdyby nie rozpracowano biologii molekularnej patogenów. Dzięki temu udało się znaleźć substancje, które blokują działanie białek, niezbędnych wirusom do namnażania się.

"To, sukces, jeśli znajdzie się związek, który hamuje enzymy patogenów, ale nie uszkadza procesów w komórkach ludzkich" - podkreśliła badaczka i zwróciła uwagę, że jeśli chcemy znaleźć lek na COVID-19, musimy bardzo dobrze zrozumieć biologię SARS-CoV-2: wiedzieć, jak patogen się namnaża, w jakie interakcje wchodzi z gospodarzem.

"Musimy znaleźć słabe punkty wirusa i uderzyć w nie, bez uszkadzania komórki, w której patogen się znajduje" - wyjaśniła ekspertka, która pracę biologów molekularnych porównuje do pracy śledczych wywiadu wojskowego.

"Tak jak w wojsku ważne jest poznanie sekretów wroga, tak i szukanie nowych metod terapeutycznych oparte musi być na badaniu biologii wirusa" - podsumowała prof. Bieńkowska-Szewczyk.

PRZECZYTAJ TAKŻE: WHO przygotowuje wytyczne dotyczące stosowania remdesiviru w leczeniu COVID-19

FDA zatwierdziła remdesivir jako lek na COVID-19