Donosowa szczepionka żywa atenuowana jako narzędzie blokowania transmisji beta-koronawirusów

Zespół badawczy z LKS Faculty of Medicine, The University of Hong Kong (HKUMed) opracował nowego kandydata na żywą, atenuowaną szczepionkę – cb1 – zdolną do indukowania szerokiej odporności wobec wielu beta-koronawirusów po podaniu pojedynczej dawki donosowej. Szczepionka ta nie tylko zapobiega ciężkiemu przebiegowi choroby, lecz także skutecznie blokuje transmisję wirusa w modelach zwierzęcych, co czyni ją istotnym narzędziem przygotowania pandemicznego wobec przyszłych zagrożeń związanych z koronawirusami. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Nowa szczepionka opiera się na racjonalnej strategii atenuacji polegającej na modyfikacji preferencji użycia kodonów (codon usage bias) w genomie SARS-CoV-2. Podejście to istotnie różni się od obecnie stosowanych szczepionek przeciw COVID-19, które koncentrują się głównie na białku kolca (spike) i często wymagają aktualizacji w odpowiedzi na szybko pojawiające się warianty wirusa. Zastosowana strategia pozwala zachować pełną sekwencję białek wirusowych przy jednoczesnym obniżeniu wirulencji, co umożliwia bezpieczne podanie szczepionki i ekspozycję układu odpornościowego na pełne spektrum antygenów koronawirusowych.

Cztery kluczowe cechy zapewniające ochronę wewnętrzną i zewnętrzną

Szerokie spektrum ochrony
Pojedyncza dawka szczepionki cb1 zapewniała u myszy pełną ochronę przed śmiertelnym zakażeniem pierwotnym szczepem SARS-CoV-2, nowszymi subwariantami Omikron (EG.5 i JN.1), SARS-CoV-1 oraz ludzkim beta-koronawirusem hCoV-OC43, odpowiedzialnym za przeziębienia.

Blokowanie transmisji
W modelu chomika szczepienie cb1 całkowicie zapobiegało przenoszeniu SARS-CoV-2 na zwierzęta niezakażone poprzez aerozole, kropelki, wydychane cząsteczki powietrza oraz kontakt bezpośredni. Jest to kluczowa właściwość, której brakuje większości obecnie stosowanych szczepionek podawanych domięśniowo.

Silna i trwała odpowiedź immunologiczna
Szczepienie cb1 indukowało wysokie miana przeciwciał neutralizujących oraz silną odpowiedź limfocytów T zarówno w układzie ogólnoustrojowym, jak i w tkankach śluzówkowych.

Przezwyciężanie imprintingu immunologicznego
Stosowana jako dawka przypominająca u zwierząt wcześniej szczepionych preparatami konwencjonalnymi (inaktywowanymi lub mRNA), szczepionka cb1 poszerzała zakres odpowiedzi przeciwciał, obejmując większą różnorodność koronawirusów, co sugeruje zdolność do aktualizacji i wzmocnienia istniejącej odporności.

Szeroka ochrona przed beta-koronawirusami

Profesor Leo Poon Lit-man, Daniel C K Yu Professor in Virology, Chair Professor of Public Health Virology w School of Public Health HKUMed oraz współdyrektor The Hong Kong Jockey Club Global Health Institute (HKJCGHI), podkreślił, że zastosowana strategia deoptymalizacji kodonów pozwala istotnie osłabić wirusa bez zmiany ani jednego aminokwasu. Szczepionka replikuje się wyłącznie w stopniu wystarczającym do pełnego „wytrenowania” układu odpornościowego, pozostając jednocześnie zbyt słabą, by wywołać chorobę. Zaobserwowane szerokie spektrum ochrony obejmujące wiele gatunków beta-koronawirusów stanowi istotny krok w kierunku opracowania uniwersalnej szczepionki przeciw koronawirusom.

Profesor Malik Peiris, Emeritus Professor i Honorary Clinical Professor z tego samego Wydziału, zwrócił uwagę, że zdolność szczepionki do blokowania transmisji ma kluczowe znaczenie epidemiologiczne. Indukcja silnej odporności śluzówkowej w drogach oddechowych może nie tylko chronić jednostki, lecz także skutecznie przerywać łańcuchy transmisji w populacji, co ma fundamentalne znaczenie w kontroli przyszłych ognisk i pandemii.

Narzędzie o dużym znaczeniu dla przyszłych epidemii

Stałe pojawianie się nowych wariantów SARS-CoV-2 oraz utrzymujące się zagrożenie zoonotyczne ze strony koronawirusów odzwierzęcych podkreślają pilną potrzebę opracowania szczepionek o szerokim spektrum ochronnym. Platforma cb1 pokazuje, że pojedyncza szczepionka donosowa może zapewnić rozległą odporność, potencjalnie eliminując konieczność częstych aktualizacji preparatów szczepionkowych.

Zespół badawczy

Projekt badawczy był kierowany przez profesora Leo Poon Lit-man z HKUMed. W skład głównego zespołu weszli również: dr Nigeer Te, dr Alex Chin Wing-hong, dr Gu Haogao oraz profesor Malik Peiris. Współpracę międzynarodową zapewniali naukowcy z National University of Singapore, Guangzhou Institute of Respiratory Health, The Chinese University of Hong Kong oraz University of Melbourne.

Instytucje wspierające badania

Badania były finansowane m.in. przez Research Grants Council Rządu Hong Kong Special Administrative Region, The Hong Kong Jockey Club Global Health Institute, inicjatywę InnoHK Innovation and Technology Commission oraz Singapore National Medical Research Council.

Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2518645123