Nowa, obiecująca i tania szczepionka na COVID-19 - początek badań klinicznych z udziałem ludzi

Eksperymentalna szczepionka na COVID-19 o roboczej nazwie NDV-HXP-S jest tak zaprojektowana, aby mogły ją tanio produkować fabryki szczepionek na grypę w uboższych krajach świata. Badania laboratoryjne na zwierzętach wykazały wysoką skuteczność preparatu. W kilku krajach rozpoczęły się badania kliniczne z udziałem ludzi. To może być przełom w walce z pandemią.

Próbna szczepionka oparta jest o zmodyfikowane genetycznie białko kolca koronawirusa nazwane HexaPro. W tej chwili jest to najbardziej stabilna i obiecująca forma koronawirusowego białka. Twórcy HexaPro udostępnili licencję na swój produkt nieodpłatnie laboratoriom pracującym nad szczepionkami w mniej zamożnych krajach świata. 

Już kilka krajów, w tym Wietnam, Meksyk, Tajlandia oraz Brazylia, zapowiedziały start badań klinicznych I fazy nowej szczepionki na COVID-19. Zdaniem komentatorów szczepionka NDV-HXP-S może zmienić "układ sił" w walce z pandemią. Tani, łatwy w produkcji i w transporcie preparat może wesprzeć te kraje, które nie mają szans na zdobycie drogich szczepionek na COVID-19. Trwają prace nad tym, aby szczepionka NDV-HXP-S mogła być produkowania w "zwykłej" fabryce szczepionek, jakich wiele na świecie, a nie tylko w kilku ściśle wyspecjalizowanych (jak np. fabryki Pfizera i Moderny), które korzystają z bardzo drogich składników.

Czy jednak nowy pomysł na szczepionkę się sprawdzi? To pokażą badania kliniczne. Pierwsze eksperymenty na zwierzętach przyniosły sukces. Szczepionka wypróbowana na myszach i chomikach zadziałała, czyli wzbudziła odpowiedź immunologiczną na SARS-CoV-2 u zaszczepionych zwierząt. Teraz naukowcy muszą wykazać, że jest bezpieczna i skuteczna także u ludzi. Pierwsza faza testów ma się zakończyć w lipcu tego roku, fazy II i III, jeśli do nich dojdzie, zajmą kolejne miesiące.

Zobacz wideo "Będziemy elastycznie dostosowywać się do sytuacji". Uwolnienie zapisów na szczepienia dla wszystkich możliwe w maju

HexaPro - czy to będzie przełom?

Nowa szczepionka wykorzystuje wysoce zmodyfikowane białko kolca koronawirusa. HexaPro wstrzyknięte do organizmu (nośnikiem białka jest tutaj odpowiednio przekształcony ptasi wirus) ma inicjować silną odpowiedź immunologiczną w postaci produkcji przeciwciał neutralizujących SARS-CoV-2.

Aby szczepionka działała, musi zawierać albo całego (osłabionego lub zabitego) wirusa (jak tradycyjne szczepionki np. na grypę) albo jedno z białek patogenu (szczepionki białkowe). To tradycyjne technologie, wykorzystywane od dziesiątków lat. Preparaty najnowszej generacji natomiast to szczepionki genetyczne, oparte o wyizolowany fragment kodu genetycznego patogenu z instrukcjami dotyczącymi budowy "strategicznego" białka. Chodzi w tym o to, aby udało się zaprezentować układowi immunologicznemu kluczowy fragment wirusa (antygen) i wzbudzić do działania. W wyniku tego procesu powstają przeciwciała, których zadaniem jest unieszkodliwić konkretny patogen.

W przypadku SARS-CoV-2 najlepszym "celem" dla systemu immunologicznego jest białko kolca, czyli białko, z którego zbudowane są wypustki widoczne w otoczce koronawirusa. Przy jego pomocy koronawirus przyczepia się do komórki, a następnie przedostaje do środka.

Naukowcy zauważyli jednak już jakiś czas temu, że nie wystarczy po prostu wprowadzić do organizmu białko kolca, aby pojawiła się odporność. Chodzi o to, że to białko ulega przekształceniu podczas ataku na komórkę, zatem jest możliwe, że nie zdąży "nauczyć" układu immunologicznego wytwarzania zdolnych do zatrzymania koronawirusa przeciwciał. Zmiany w białku kolca, do których dochodzi podczas ataku na komórkę, zauważono, badając inne koronawirusy, w tym MERS, który wywołuje ciężki stan zapalny układu oddechowego. Badania prowadził zespół pod kierunkiem biologa strukturalnego Jasona McLellana z Geisel School of Medicine w Dartmouth w USA (obecnie pracuje na Uniwersytecie Teksasu w Austin).

W czasie prac nad potencjalną szczepionką na MERS naukowcy zauważyli, że białko kolca przybiera dwa kształty, gdy przygotuje się do ataku i połączenia z komórką. Te kształty to tzw. forma przedfuzyjna oraz postfuzyjna białka kolca. Przeciwciała skierowane na białko kolca w formie przedfuzyjnej są w stanie zneutralizować koronawirusa, natomiast przeciwciała ukierunkowane na białko postfuzyjne są mało skuteczne i nie zatrzymują infekcji.

Zespół Jasona McLellana skoncentrował się zatem na stworzeniu stabilnego białka kolca w fazie przedfuzyjnej, które można by użyć do zaprojektowania szczepionki. W tym celu zmienili dwa z ponad 1000 elementów budulcowych białka w związek chemiczny zwany proliną. Prolina to organiczny związek chemiczny z grupy aminokwasów endogennych, czyli takich, których organizm nie jest w stanie sam wytworzyć. Tak przekształcone białko kolca uzyskało nazwę 2P, co oznacza, że zawiera dwie cząsteczki proliny. Dopiero białko kolca w takiej postaci skłaniało układ immunologiczny do produkcji właściwych przeciwciał neutralizujących.

Kolec 2P został opatentowany, ale tymczasem MERS przycichł i nikt już nie był zainteresowany taką szczepionką, dopóki nie pojawił się SARS-CoV-2. Ci sami naukowcy przystąpili do prac, w których efekcie powstał "kolec 2P" specyficzny dla nowego koronawirusa. Z ich pracy skorzystała Moderna w celu opracowania szczepionki na COVID-19, a następnie Pfizer, Johnson & Johnson i inni twórcy szczepionek (w tym aktualnie finiszujący ze swoim preparatem Novavax oraz Sanofi).

Jason McLellan nie poprzestał na zbudowaniu "kolca 2P". Wraz z naukowcami z Uniwersytetu Teksasu, także biologami, Ilyą Finkelstein oraz Jennifer Maynard, jeszcze bardziej przebudował białko kolca. Zmiany wprowadzono w sześciu miejscach. "Nowy kolec" zawiera dwie proliny kolca (2P) oraz cztery dodatkowe proliny znalezione w innym miejscu białka. Nadali mu nazwę HexaPro. Zmodyfikowany nowy kolec wirusa jest bardziej stabilny, sprężysty, lepiej znosi wyższą temperaturę i różne środki chemiczne. Kolec HexaPro ma potencjał, aby stać się - zdaniem jego twórców - elementem nowej, bardzo skutecznej szczepionki na COVID-19. Wstępne próby są bardzo obiecujące.

Tym razem twórcy "nowego kolca" chcą, aby z ich pomysłu skorzystały kraje, do których w tej chwili nie trafiają żadne lub niemal żadne szczepionki na COVID-19. Uniwersytet Teksasu uznał, że technologia HexaPro powinna trafić przede wszystkim do krajów o średnim i niskim dochodzie. Jak informuje "The New York Times" podpisano już umowę licencyjną, która pozwala 80 krajom na świecie na wykorzystywanie białka HexaPro do prac nad szczepionkami bez konieczności płacenia tantiem.

Jak tanio produkować szczepionki na COVID-19?

Jednocześnie trwają pracę nad możliwościami zwiększenia produkcji szczepionek na COVID-19. Chodzi o to, aby nowy preparat nie wymagał wysoko wyspecjalizowanych fabryk i drogich składników, jak to jest w przypadku "tradycyjnych" szczepionek mRNA, takich jak Moderna lub preparat BioNTech-Pfizer. Koordynatorem jest organizacja zaangażowana w prace nad globalnym dostępem do szczepionek - PATH Center for Vaccine Innovation and Acces.

Naukowcy z Icahn School of Medicine w Mount Sinai (Nowy Jork) szukali możliwości tańszego produkowania szczepionek na COVID-19 przy użyciu już istniejącej infrastruktury. Zadali sobie pytanie, czy da się wyprodukować szczepionki na COVID-19 w fabrykach, gdzie do tej pory powstawały szczepionki na grypę. Przygotowuje się je na bazie białka kurzego, które jest pożywką dla wirusów grypy. Potem wyizolowane, oczyszczone i unieszkodliwione (inaktywowane) wirusy są "pakowane" w szczepionki.

Zespół wykorzystał białko HexaPro oraz zmienionego genetycznie wirusa choroby Newcastle (NDV, ang. Newcastle disease virus). To ptasi wirus odpowiedzialny za pomór drobiu, chorobę wirusową kurcząt, a także indyków i innych gatunków ptaków. Zmodyfikowany ptasi wirus zawiera białko kolca SARS-CoV-2 w formie przedfuzyjnej, czyli HexaPro. Tak powstał kandydat na szczepionkę - NDV-HXP-S, który można produkować przy użyciu kurzego białka.

Próbne partie potencjalnej szczepionki powstały w Wietnamie w fabryce szczepionek na grypę. Testy laboratoryjne prowadzone w Nowym Jorku na myszach i chomikach pokazały niezwykłą skuteczność preparatu w zapobieganiu zakażeniu przez SARS-CoV-2. Badania kliniczne I fazy z udziałem ludzi mają się zacząć wkrótce w kilku krajach, w tym w Wietnamie, Tajlandii, Brazylii. Jednocześnie w Meksyku testowana jest donosowa wersja tej eksperymentalnej szczepionki.

Źródła: The New York Times, PNAS.org, biorRxiv.org