Szczepionka na koronawirusa – rodzaje i działanie

Szczepionka na koronawirusa

Szczepionki znane są od ponad 100 lat. Ich zadaniem jest ochrona przed ostrym przebiegiem choroby i powikłaniami. Wykorzystuje ona naturalny mechanizm układu immunologicznego organizmu. Reakcja odpornościowa powinna wystąpić w następstwie kontaktu z antygenem, który powoduje daną chorobę. Tak nabywa się na nią odporność. Gdy mowa o trwającej pandemii koronawirusa, to obecność skutecznej szczepionki była podawana jako jeden z warunków opanowania sytuacji. Jakie szczepionki są dostępne obecnie? Czym się różnią? Czy można powiedzieć, która z nich jest lepsza?  

Sposoby transdukcji materiału genetycznego do komórki

Głównym składnikiem szczepionek jest czynnik wywołujący chorobę. Istnieje wiele klasyfikacji dzielących szczepionki ze względu na stan patogenu zawartego w szczepionce, fragmentu patogenu, który może być w niej zawarty, czy to na ile chorób uodparnia dana szczepionka. Charakterystyka wszystkich możliwych wariantów nie jest przedmiotem tego artykułu, dlatego zostanie tu wspomniany podział, który dotyczy bezpośrednio omawianego tematu. Szczepionki przeciwko SARS-cov-2 nie zawierają całych patogenów lecz ich fragment – materiał genetyczny wirusa, w tym przypadku RNA lub DNA. Poza środowiskiem komórki, nagi materiał genetyczny jest bardzo niestabilny. Potrzebny jest zatem nośnik, swoisty gołąb pocztowy, który wprowadzi go do miejsca docelowego – komórki gospodarza. Istnieje kilka rodzajów takich nośników, jednak tutaj omówione zostaną dwa z nich użyte przy opracowywaniu szczepionek przeciwko Covid-19. Mowa o takich nośnikach jak:

  • wektor Adenowirusowy,
  • cząsteczka LNP.

Wektor Adenowirusowy

Adenowirusy są niegroźnymi dla człowieka drobnoustrojami mogącymi wywoływać łagodne infekcje górnych dróg oddechowych, zapalenie spojówek czy biegunkę. Poprzez genetyczną modyfikację tego wirusa uzyskano nośnik, dzięki któremu można wprowadzić pożądany materiał genetyczny do komórki gospodarza. Genom adenowirusa jest w formie DNA zatem materiał transportowany przez ten nośnik jest także w tej formie. Obecnie znane są wektory adenowirusowe I, II i III generacji. Jest on jednym z najlepiej przebadanych wektorów znanych w genetyce. Za jego popularnością przemawia stosunkowo prosty proces produkcji oraz wysoka wydajność odpowiedzi immunologicznej wywołanej przez wprowadzony w ten sposób gen. Sam wektor nie namnaża się w organizmie człowieka. Ponadto wprowadzony materiał genetyczny nie wbudowuje się w chromosom gospodarza a pozostaje w jądrze w formie episomalnej. Nie ma zatem ryzyka mutacji materiału gospodarza.

Cząsteczka LNP (ang. Lipid Nanoparticle)

U podstawy wynalezienia cząsteczki LNP leży zapotrzebowanie na wektor niebędący wirusem łatwy w produkcji, bezpieczny dla organizmu przy wielokrotnym podaniu. Budowa i zasad działania cząsteczki LNP jest oparta na liposomach, które po dostarczeniu nośnika do komórki, zlewają się z jej błoną. Mają wielkość około 100 nm. Zaletę tego typu wektora upatruje się w zminimalizowaniu reakcji odpornościowej na sam wektor, przy stosunkowo dużych fragmentach materiałów genetycznych, które może przenosić.

Różne nośniki – jeden efekt

Obecnie (na stan 22.02.2021) do warunkowego obrotu zostały dopuszczone szczepionki czterech różnych firm. Dwie z nich są szczepionkami wektorowymi, opartymi na wektorze Adenowirusowym, dwie pozostałe są to szczepionki tzw mRNA, oparte na wektorze w postaci cząsteczek NLP. Są to:

  • Pfizer+BioNtech – szczepionka mRNA w wektorze NLP (BNT162b2),
  • Moderna – szczepionka mRNA w wektorze LNP (mRNA-1273),
  • AstraZeneca + Oxford – wektor Adenowirusowy (ChAdOx1 nCoV-19),
  • Sputnik V – wektor Adenowirusowy (Gam-COVID-Vac).

Wszystkie cztery szczepionki sprowadzają do jednego celu – wzbudzenia odpowiedzi immunologicznej organizmu. Robią to niejako w różny sposób. Szczepionka oparta na wektorze LNP wprowadza do komórek gospodarza cząsteczki mRNA, które stanowią matrycę do produkcji białek S charakterystycznych dla otoczki wirusa. Organizm wykształca specyficzną odpowiedź immunologiczną w oparciu o kontakt z tym białkiem. Z kolei szczepionki oparta na wektorze Adenowirusowym zawiera DNA w który genetycznie wprowadzono również gen kodujący białko S wirusa. W komórce gospodarza materiał DNA ulega ekspresji w wyniku czego powstaje najpierw RNA (także mRNA) a następnie białko, w kontakcie z którym organizm także nabywa odporność. Cel zostaje osiągnięty.

Szczepić czy nie szczepić?

Wynalezienie szczepionki w tak krótkim czasie budzi wśród opinii publicznej wiele kontrowersji oraz dylematów. Jednak trwająca pandemia jest również sytuacją bardzo wyjątkową. Wszystkie wymienione wyżej szczepionki są obecnie w fazie III badań klinicznych. Prezentowane są wstępne wczesne wyniki. Każda ze szczepionek musiała zostać zbadana pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności. Obserwacja stosunkowo krótka (2-3 miesiące) pozwoliła na ocenę wstępnego ryzyka, które pozwoliło na podjęcie takich działań. Jak podkreśla dr Jacek Mrukowski z Polskiego Instytutu Evidence Based Medicine w Krakowie, pełna ocena skuteczności szczepionek będzie możliwa dopiero po upływie około 2 lat od podania. Jednak to nie znaczy, że trzeba czekać tak długo jeśli na horyzoncie pojawia się rozwiązanie spełniające minimum standardów bezpieczeństwa. Na ten moment wiadomo, że szczepionki wykształcają odporność na 2-3 miesiące od ich podania i są bezpieczne na ten moment obserwacji.

Dużo kontrowersji budzi też temat samych wektorów, gdyż mimo prowadzonych od 30 lat badań nad nośnikami LNP, po raz pierwszy są wykorzystywane na szeroką skalę co stanowi pewnego rodzaju novum (wektor Adv jest stosowany w produkcji szczepionek od lat, przez co w praktyce jest bardziej zbadany). Podobnie sytuacja ma się wartościowaniem, która ze szczepionek jest “bardziej skuteczna” ze względu na różnice w metodologii prowadzenia badań, które mogły wpłynąć na ich końcowy wynik (szczepionka AstraZeneca). Patrząc na wyniki, tendencja wzrostu odporności bez potrzeby zachorowania na Covid-19 jest jednak widoczna.

Sytuacja związana z pandemią Covid-19 jest bardzo dynamiczna i bardzo wyjątkowa. Ostatnia globalna epidemia dotknęła świat około 100 lat temu (grypa Hiszpanka). Oprócz wyżej wymienionych szczepionek, obecnie trwają badania nad 14 innymi preparatami. Nie będzie więc zaskoczeniem, gdy do końca roku pojawią się informacje o kolejnych dostępnych szczepionkach. Dylematów związanych ze szczepieniami nie brakuje. Jednak w obliczu wyzwań stawianych przez pandemię, obecnie dopuszczone szczepionki wydają się być z jednej strony ryzykownym z drugiej dającym wytchnienie i nadzieję posunięciem.

Źródła:

[1] Stopa M., Dulak J., Józkowicz A. “Najważniejsze cechy wektorów Adenowirusowych”; Biotechnologia; 2007(3);

[2] https://www.mp.pl/szczepienia/artykuly/przegladowe/155473,immunologia-dla-wakcynologow

[3] https://www.mp.pl/szczepienia/aktualnosci/255531,co-wiadomo-o-szczepionce-mrna-1273-przeciwko-covid-19-firmy-moderna

[4] https://www.mp.pl/szczepienia/aktualnosci/254032,co-wiadomo-o-szczepionce-bnt162b2-przeciwko-covid-19-firmy-pfizer

[5] https://www.mp.pl/szczepienia/przeglad/przeglad-covid-19/255331,skutecznosc-kliniczna-i-bezpieczenstwo-szczepionki-wektorowej-chadox1-ncov-19-przeciwko-covid-19-analiza-wstepna

[6] https://www.mp.pl/szczepienia/przeglad/przeglad-covid-19/258480,sputnik-v-skutecznosc-kliniczna-i-bezpieczenstwo

[7] Silveira M. M.,Schmidt Garcia Moreira G. M., Mendonçac M. “DNA vaccines against COVID-19: Perspectives and challenges”; Life Sci.; 2021 Feb 15; 267: 118919.;

Polecane artykuły