logo
FA 1/2021 życie naukowe

Łukasz Sznajder

Biało-czerwone szczepionki

Nanoprzeciwciała dopiero od niedawna testuje się jako potencjalne leki. Dotychczas nikt jeszcze nie wykorzystał połączenia bakteriofag-nanoprzeciwciało do walki z wirusami ludzkimi. Jesteśmy pionierami.

Od roku cały świat zmaga się z koronawirusem SARS-CoV-2. Jak dotąd, najbezpieczniejszą drogą nabycia odporności przeciw wywoływanej przez niego chorobie COVID-19 są szczepienia. Do użytku dopuszczono już kilka szczepionek mRNA. Ale prace nad kolejnymi prowadzone są w blisko dwustu ośrodkach badawczych. Biorą w nich udział również polscy naukowcy.

Aktywować limfocyty

Prof. Danuta Gutowska-Owsiak z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego oraz Jonathan Heddle z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego opracowują szczepionkę, której działanie ma polegać na pobudzeniu limfocytów T osoby zaszczepionej do niszczenia komórek zainfekowanych przez wirusa. W projekcie finansowanym przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej kluczową rolę odgrywają egzosomy. To niewielkie, osiągające 100 nanometrów pęcherzyki błonowe uwalniane przez różne komórki do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Są obecne w większości płynów biologicznych w organizmie, służąc jako nośniki białek czy kwasów nukleinowych. Działają więc niczym przekaźniki sygnału między komórkami. Jak wskazują badacze, odebranie takiej „wiadomości” przez komórkę docelową może skutkować zmianą jej funkcji, np. pobudzeniem komórek odpornościowych do działania. Dlatego chcą prześledzić wpływ egzosomów na funkcjonowanie układu odpornościowego.

– Organizm człowieka ma różne metody odpowiedzi na wirusa. Wśród nich są m.in. aktywacja makrofagów i granulocytów czy uwalnianie interferonów. Jedną z metod jest również uruchomienie określonych klas limfocytów T, które niszczą komórki zainfekowane przez wirusa i w ten sposób ograniczają jego rozprzestrzenianie się. Dlatego aktywacja limfocytów T może być efektywną strategią terapeutyczną i chronić przez zakażeniem. Chcemy przetestować taką opcję – stworzyć sztuczne nanostruktury, które będą aktywować limfocyty T i sprawdzić skuteczność takiego działania w walce z koronawirusem SARS-CoV-2 – wyjaśniała prof. Gutowska-Owsiak, inaugurując projekt.

Modyfikacja białka wirusa

Inny pomysł ma dr hab. Ewelina Król, również z MWB UG i GUMed, która w ramach grantu Narodowego Centrum Nauki zajęła się zjawiskiem wzmocnienia infekcji wirusowej zależnej od przeciwciał (ADE, z ang. antibody-dependent enhancement of infection). Występuje ono także w rodzinie koronawirusów.

– Najbardziej prawdopodobnym kandydatem na szczepionkę przeciwko COVID-19 jest glikoproteina S, gdyż odpowiada za tworzenie przeciwciał. Mogą one jednak powodować tzw. reakcję ADE, w wyniku której przeciwciała powstające podczas zakażenia lub szczepienia mogą wzmacniać przebieg kolejnej infekcji, co jest niekorzystne z punktu widzenia tworzenia szczepionki. Celem naszego projektu jest przeprowadzenie modyfikacji białka strukturalnego S wirusa SARS-CoV-2 w celu uzyskania skutecznego i bezpiecznego antygenu szczepionkowego. Mamy nadzieję uzyskać taki wariant glikoproteiny S, który nie będzie wywoływać efektu ADE – dodaje badaczka.

Jej projekt polega na przeprowadzeniu szeregu modyfikacji części cukrowych glikoproteiny S, które spowodują jakościową zmianę antygenu S z potencjalnego preparatu o właściwościach immunogennych na skuteczną szczepionkę. W kolejnym etapie planowane jest opracowanie bezpiecznej szczepionki przeciwko SARS-CoV-2 opartej na cząstkach wirusopodobnych (VLPs, z ang. virus-like particles) zbudowanych ze modyfikowanego białka S. Cząstki te nie mogą namnażać się w komórkach, ale mogą do nich wnikać i wzbudzać silną odpowiedź immunologiczną, zarówno typu humoralnego, jak i komórkowego. Jak dodaje gdańska wirusolog, w Zakładzie Szczepionek Rekombinowanych, w którym jest zatrudniona na stanowisku adiunkta, prowadzone są zaawansowane prace nad eliminacją efektu ADE u flawiwirusów, głównie u wirusa Zika, i to doświadczenie chce przenieść na swoje badania nad koronawirusem SARS-CoV-2.

Spray do nosa

W Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Ludwika Hirszfelda PAN we Wrocławiu zamierzają z kolei stworzyć szczepionkę nie aplikowaną w zastrzyku, lecz w postaci sprayu do nosa. Będzie to tzw. szczepionka podjednostkowa, czyli nie będzie zawierała materiału genetycznego ani cząstek wirusa. Idea jest taka, by wprowadzić do organizmu białko, które byłoby immunogenne i stymulowałoby produkcję przeciwciał. Od pół roku intensywnie sekwencjonują genomy koronawirusa po to, by wytypować kandydata, za pomocą którego wirus przyczepi się do komórki. Później zaprzęgną go do tego, by uaktywniał odporność śluzówkową. Przy konstruowaniu szczepionki dolnośląscy immunolodzy chcą dodatkowo wykluczyć pewne możliwości indukcji autoprzeciwciał. W trakcie innego projektu – związanego z bakterią Clostridium difficile, wywołującą poantybiotykowe zapalenie jelit – natrafili na struktury bakteryjne, które mogą wywoływać powstawanie przeciwciał szkodliwych dla człowieka. Dzięki tej wiedzy unikną podobnego niebezpieczeństwa przy SARS-CoV-2. Badaniami, w których bierze udział blisko 30 naukowców, kieruje prof. Andrzej Gamian, dyrektor IiTD. Mają potrwać jeszcze 2 lata, a finansuje je Narodowe Centrum badań i Rozwoju.

Nanoprzeciwciała i bakteriofagi

W prace nad szczepionką inwestuje także Agencja Badań Medycznych. Do projektu zaproszono trzy polskie ośrodki: Sieć Badawczą Łukasiewicz – Instytut Biotechnologii i Antybiotyków wraz Politechniką Wrocławską, Narodowy Instytut Onkologii w konsorcjum z Instytutem Biochemii i Biofizyki PAN i Warszawskim Uniwersytetem Medycznym oraz Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu. W tym przedsięwzięciu do zwalczania koronawirusa wykorzystane zostaną nanoprzeciwciała oraz bakteriofagi, czyli wirusy atakujące bakterie.

– Nanoprzeciwciało zostanie umieszczone na główce bakteriofaga. Będzie ono w stanie rozpoznać wirus SARS-CoV-2, uniemożliwiając mu wniknięcie do komórek ludzkich. Bakteriofagi są wykorzystywane w terapii od dziesięcioleci i są bezpieczne dla człowieka. Natomiast nanoprzeciwciała dopiero od niedawna testuje się jako potencjalne leki. Dotychczas nikt jeszcze nie wykorzystał połączenia bakteriofag-nanoprzeciwciało do walki z wirusami ludzkimi. Jesteśmy pionierami – zapewnia prof. Jan Walewski, dyrektor Narodowego Instytutu Onkologii.

Genetyczna szczepionka komórkowa

W Centrum Biologii Medycznej Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu mają już nawet prototyp genetycznej szczepionki komórkowej. Bazą dla niej były szczepionki rakowe, nad którymi poznańscy badacze pracują od trzech dekad. Komórki nowotworowe zamieniono jedynie na „sztuczne wirusy”, reszta jest prawie identyczna. Podobna jest także ogólna zasada działania – wzbudzenie określonych mechanizmów immunologicznych.

– Szczepionki, które są już na rynku, zapobiegają zakażeniu zdrowych ludzi poprzez przeciwciała skierowane na wirus SARS-CoV-2. Jednak z ostatnich doniesień wynika, że u części chorych na COVID-19 przeciwciała nie są wcale produkowane, a walkę z chorobą podejmują aktywowane komórki odpornościowe. Ponadto przeciwciała pozyskiwane od ozdrowieńców lub sztucznie utworzone wykazują bardzo ograniczoną skuteczność – mówi prof. Andrzej Mackiewicz, dodając, że za pomocą jego szczepionki fragmenty wirusa nie będą – jak u innych – produkowane np. w mięśniu człowieka, ale od razu wstrzykiwane.

Szczepionka CovidVax oprócz produkcji przeciwciał aktywuje także brakujące tzw. komórkowe mechanizmy obronne skierowane wybiórczo na wirusa. W bardziej zaawansowanym wariancie zawiera genetycznie zmodyfikowane tzw. indukowane komórki macierzyste. Być może uda się też wygenerować długo żyjące komórki pamięci, co pozwoli na długofalową ochronę przed COVID-19. Zespół poznańskich biotechnologów i lekarzy pracuje również nad ukierunkowaną immunoterapią przeznaczoną dla chorych na nowotwory, którzy są zakażeni SARS-CoV-2. Jej celem jest zahamowanie rozwoju wirusa wraz z jednoczesnym działaniem przeciwnowotworowym. Na sfinansowanie kolejnego etapu badań potrzeba około 20 mln zł.

Wróć