Nowa platforma może umożliwić tworzenie szczepionek szybciej niż kiedykolwiek wcześniej

Naukowcy z UVA Health informują o obiecujących wynikach prac nad nową metodą opracowywania szczepionek, która może być znacznie szybsza, bardziej elastyczna i tańsza niż dotychczas stosowane technologie.

Dr Steven L. Zeichner, MD, PhD, z University of Virginia School of Medicine optymalizuje opracowaną przez siebie platformę rozwoju szczepionek, której celem jest radykalne skrócenie czasu potrzebnego do zaprojektowania i wdrożenia preparatów ratujących życie, szczególnie w czasie epidemii i pandemii chorób zakaźnych, takich jak COVID-19.

Według autora rozwiązanie to może okazać się nawet szybsze niż technologia mRNA, która sama w sobie stanowiła ogromny postęp w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Co istotne, nowa platforma może także przezwyciężyć kluczowe ograniczenia szczepionek mRNA, w tym konieczność przechowywania w bardzo niskich temperaturach. Oznacza to potencjalnie łatwiejszą dystrybucję szczepionek, również w regionach oddalonych, gdzie utrzymanie ciągłego łańcucha chłodniczego jest niemożliwe. Dodatkowo szczepionki mogłyby być wytwarzane w istniejących zakładach produkcyjnych na całym świecie, przy bardzo niskich kosztach jednostkowych.

„Obecnie dostępne technologie pozwalają na produkcję doskonałych, bezpiecznych i skutecznych szczepionek przeciwko wielu chorobom. Jednak ogromną korzyścią byłaby możliwość ich znacznie szybszego i tańszego wytwarzania oraz łatwiejszej dystrybucji. Staramy się opracować nowy sposób, czyli platformę, która umożliwi szybkie tworzenie szczepionek przeciwko zarówno istniejącym, jak i nowym chorobom zakaźnym zagrażającym ludziom i zwierzętom” – podkreśla Zeichner z Department of Pediatrics oraz Department of Microbiology, Immunology and Cancer Biology na UVA.

Jak zaznacza badacz, szczepionki tworzone w ramach tej platformy miałyby być bardzo łatwe i tanie w produkcji, możliwe do wytwarzania w istniejących fabrykach na całym świecie z wykorzystaniem powszechnie dostępnych surowców, a także stabilne w temperaturach standardowej lodówki. Dzięki temu ich dystrybucja byłaby znacznie prostsza. Co więcej, rozwiązanie to mogłoby znaleźć zastosowanie nie tylko w ochronie zdrowia ludzi, ale również zwierząt, wspierając rolników, konsumentów oraz ograniczając transmisję patogenów odzwierzęcych.

Dowód słuszności koncepcji

Platforma szczepionkowa została już zbudowana i poddana testom. Najnowsze badania zespołu Zeichnera stanowią dowód słuszności koncepcji, pokazując, że możliwe jest skuteczne wytwarzanie szczepionek o bardzo wysokiej immunogenności, czyli zdolności do wywoływania silnej odpowiedzi immunologicznej.

Co istotne, naukowcom udało się również znacząco zwiększyć immunogenność testowego antygenu szczepionkowego – w najlepszym wariancie nawet około ośmiokrotnie w porównaniu z pierwotną wersją szczepionki.

Mechanizm działania platformy

Nowe podejście polega na wstępnej identyfikacji fragmentu patogenu, który może stanowić odpowiedni cel szczepionkowy. Następnie projektowana jest szczepionka oparta na tym elemencie, z uwzględnieniem cech wzmacniających i modulujących odpowiedź immunologiczną organizmu człowieka lub zwierzęcia.

Po weryfikacji projektu – z wykorzystaniem oprogramowania AlphaFold do predykcji struktury białek – instrukcje są przesyłane do firmy zajmującej się syntezą DNA. Wytworzone DNA zawiera informację genetyczną umożliwiającą bakteriom produkcję antygenu szczepionkowego.

DNA to jest następnie umieszczane w niewielkiej kolistej strukturze, tzw. plazmidzie, który trafia do specjalnie dobranych bakterii. Po ich namnażaniu i inaktywacji powstaje gotowy preparat szczepionkowy. Proces ten jest znacznie prostszy niż technologie wykorzystywane do produkcji szczepionek mRNA oraz wielu innych nowoczesnych szczepionek.

Warto podkreślić, że podobne – choć znacznie bardziej prymitywne – inaktywowane szczepionki bakteryjne są stosowane od ponad 100 lat i nadal są produkowane na całym świecie, zarówno dla ludzi, jak i dla zwierząt.

Ochrona zdrowia i ograniczenie kosztów

Ze względu na bardzo niski koszt wytwarzania – potencjalnie znacznie poniżej 1 dolara za dawkę – szczepionki oparte na nowej platformie mogłyby być dostępne nawet dla krajów o bardzo ograniczonych zasobach finansowych. Dodatkowo ich stabilność i długi okres przydatności do użycia sprzyjałyby szybkiemu dostarczaniu preparatów ratujących życie do regionów odległych i słabiej rozwiniętych, szczególnie w czasie pandemii.

„Wiemy, że w czasie pandemii kluczowe jest, aby wszyscy mieli dostęp do szczepień. Po pierwsze dlatego, że chcemy chronić każdego, a po drugie dlatego, że nowe warianty chorób, odporne na istniejące szczepionki, pojawiają się przede wszystkim w populacjach nieobjętych ochroną, gdzie patogeny mogą swobodnie się rozprzestrzeniać. Ochrona całej populacji świata nie jest wyłącznie celem altruistycznym, ale także działaniem we własnym interesie” – zaznacza Zeichner.

Jak dodaje, szczepionki muszą być bezpieczne i skuteczne, ale równie istotna jest możliwość ich bardzo szybkiego opracowania w odpowiedzi na nowe zagrożenia. Choć rządy i instytucje międzynarodowe wskazują, że nowa szczepionka pandemiczna powinna powstać w ciągu 100 dni, autorzy platformy są przekonani, że dzięki ich rozwiązaniu możliwe byłoby przygotowanie kandydata do badań już w ciągu trzech tygodni.

Źródło: Vaccines, A Novel Bacterial Vaccine Platform Enables Rapid, Low-Cost, and Scalable Vaccine Development
DOI: http://dx.doi.org/10.3390/vaccines14010014