Szczepionki to temat numer jeden w ostatnich miesiącach. Mówi się o nich w różnym kontekście, niekoniecznie pozytywnym. A szkoda, bo skuteczne szczepionki (w liczbie mnogiej), to jedyna szansa na pokonanie pandemii COVID-19. Jakie cechy powinien mieć idealny preparat do walki z SARS-CoV-2?
Preparaty Pfizer/BioNTech oraz Moderny, którymi szczepi się społeczeństwo, są pierwszymi na świecie szczepionkami mRNA. Oznacza to, że nie zawierają inaktywowanego/osłabionego wirusa SARS-CoV-2, a jedynie jego materiał genetyczny zamknięty w specjalnym transmiterze. To wystarcza, by nasz organizm nauczył się rozpoznawać patogen i zwalczać go w przypadku prawdziwej infekcji.
Jak zmierzyć odporność?
Ale czym tak naprawdę jest odporność i czy możemy ją w jakikolwiek sposób zmierzyć? Krótka odpowiedź brzmi: nie. Nie możemy w żaden sposób zmierzyć odporności – to, że babcine sposoby działają na jej wzmacnianie, nie świadczy o tym, że nasz układ immunologiczny nabywa jakichś niezwykłych zdolności. Odporność albo jest, albo jej nie ma.
Jedną ze wskazówek dotyczących odporności jest rzeczywista odpowiedź przeciwciał na infekcję lub odpowiedź przeciwciał na potencjalną szczepionkę przeciwko patogenowi. Etymologicznie, słowo „odporny” oznacza „takiego, na którego dana rzecz nie ma wpływu; obojętny”, a w przypadku ludzkiej odporności jest wręcz przeciwnie. Odporność na patogen oznacza zdolność do jej zwalczania i wykształcenie stanu zapalnego.
Badania opublikowane w „Science Translational Medicine” opisują odpowiedź przeciwciał na infekcję wirusem SARS-CoV-2. Pierwotnie składa się ona z odpowiedzi przeciwciał IgM (immunoglobulin M), po której następuje wtórna odpowiedź IgG (immunoglobulin G), IgA (immunoglobulin A) i IgE (immunoglobulin E). Te ostatnie przyczyniają się do wykształcenia pamięci immunologicznej. Naukowcy zmierzyli ostrą (krótkoterminową) odpowiedź humoralną na infekcję SARS-CoV-2 i odkryli, że jest ona zdominowana przez przeciwciała IgA. Zauważono zarówno wzrost liczby komórek produkujących przeciwciała, jak i całkowity poziom przeciwciał neutralizujących w surowicy, ślinie i płynie oskrzelowo-płucnym pacjenta. Przeciwciała neutralizujące to takie, które faktycznie są w stanie zneutralizować wirusa.
Kiedy wiadomo, że szczepionka chroni?
W laboratoriach, podczas prac nad szczepionkami, naukowcy często stosują coś, co nazywa się pseudowirusem. Dotyczy to głównie laboratoriów BSL-2 (o 2. poziomie bezpieczeństwa biologicznego), rzadziej BSL-3. Laboratoria BSL-4 (najwyższy stopień bezpieczeństwa) to takie, w których pracuje się choćby z wirusem Ebola – tam wszelkie protokoły są mocno wyśrubowane.
W laboratoriach BSL-2 pracuje się na wirusie SARS-CoV-2, który został w jakiś sposób osłabiony lub sparaliżowany – tak, by nie stanowił realnego zagrożenia. Można tego dokonać choćby poprzez zamknięcie genomu SARS-CoV-2 w płaszczu białkowym jakiegoś innego rodzaju wirusa – jak ma to miejsce w przypadku szczepionek mRNA. Naukowcy mogą również modyfikować lub dezaktywować białka powierzchniowe (w przypadku SARS-CoV-2 to białka S), by dostarczyć składniki wyzwalające odporność immunologiczną w jakiś inny sposób.
Badacze odkryli, że stężenie IgA w surowicy zmniejszyło się znacząco po miesiącu od infekcji SARS-CoV-2, ale neutralizujące IgA pozostawały wykrywalne w ślinie przez okres do 73 dni. To oznacza, że odporność na SARS-CoV-2 utrzymuje się co najmniej te wspomniane 73 dni. Wyniki nasuwają krytyczne pytania dotyczące tego, na jakie typy przeciwciał powinny być ukierunkowane schematy szczepionek, aby zapobiec pierwotnemu lub wtórnemu zakażeniu.
Projektowanie białek
Okazało się, że dimeryzacja IgA zwiększa siłę działania immunoglobulin w porównaniu do formy monomerycznej. Forma IgA, która najczęściej występuje w śluzówce, ma postać dimeru dwóch monomerów IgA połączonych wiązaniem kowalencyjnym. Chociaż nie wiadomo, jak dokładnie to się dzieje, wiele wskazuje, że usieciowanie białka szczytowego (białka S) na powierzchni wirusa zwiększa zdolność neutralizacyjną albo bezpośrednio, albo za pomocą innej metody zwiększania pozornego powinowactwa. Podobnie wydają się działać fragmenty białek Fab wiążących się z IgG.
Naukowcy uważają, że większa elastyczność kompleksu i wydłużenie sekcji IgA1 mogą zwiększać lepszą interakcję z białkami szczytowymi SARS-CoV-2. Mówiąc bezpośrednio – taka budowa oznacza, że szczepionka będzie skuteczniejsza (w tym przypadku).
To nie wszystko. Ostatnio naukowcy kierują swój wzrok ku tzw. immunopeptydomom klasy II, które obejmują całe białko szczytowe. Podobnym zainteresowaniem cieszą się także badania proteomiczne (związane z projektowaniem białek). Kwestia dimeryzacji IgA czeka na dalsze postępy. Dzięki temu, przyszłe szczepionki na COVID-19 będą jeszcze lepsze niż pierwsza generacja preparatów opracowanych przez Pfizer/BioNTech i Modernę. Niewykluczone, że koncerny te za rok wypuszczą na rynek kolejną serię preparatów o jeszcze lepszych właściwościach, niż te obecne.
