Деценијама, научници су јурили за идејом универзалне вакцине способне да заштити од готово сваке заразне претње. Тај циљ је често изгледао готово митски.
Сада, истраживачи са Станфорд Медицине и њихови сарадници извештавају о великом кораку ка тој визији. У новој студији на мишевима, развили су експерименталну универзалну вакцину која штити од широког спектра респираторних вируса, бактерија, па чак и алергена. Вакцина се даје интраназално – као што је спреј за нос – и пружа широк спектар заштите у плућима која траје месецима.
Налази, објављени 19. фебруара у Наукапоказују да су вакцинисани мишеви били заштићени од САРС-ЦоВ-2 и других коронавируса, Стапхилоцоццус ауреус и Ацинетобацтер бауманнии (честе болничке инфекције), као и гриња кућне прашине (чест алерген). Према старијем аутору др Бали Пулендрану, професору Виолетте Л. Хортон ИИ и професору микробиологије и имунологије, ниво заштите од толиког броја респираторних претњи премашио је очекивања.
Главни аутор студије је др Хаибо Зханг, постдокторски научник у Пулендрановој лабораторији.
Ако се слични резултати постигну код људи, једна вакцина би потенцијално могла да замени вишеструке годишње вакцине за сезонске респираторне болести и пружи брзу заштиту ако се појави нови пандемијски вирус.
Зашто је потребно ажурирање постојећих вакцина
Ова експериментална вакцина делује веома различито од традиционалних вакцина.
Од касних 1700-их, када је Едвард Џенер увео термин вакцинација (од латинског вацца за краву) након што је користио кравље богиње за спречавање малих богиња, вакцине су се ослањале на заједничку стратегију познату као специфичност антигена. Једноставним речима, вакцине представљају имуни систем препознатљивим делом патогена – као што је шиљасти протеин на САРС-ЦоВ-2 – тако да тело може брзо да идентификује и касније нападне прави вирус.
„То је била парадигма вакцинологије у последњих 230 година“, рекао је Пулендран.
Изазов је у томе што се многи патогени брзо развијају. Када вируси промене структуре на својој површини, раније ефикасне вакцине могу изгубити потенцију. Због тога су неопходни ажурирани појачивачи ЦОВИД-19 и годишње вакцине против грипа.
„Постаје све јасније да су многи патогени у стању да брзо мутирају. Попут пословичног леопарда који мења своје тачке, вирус може да промени антигене на својој површини“, рекао је Пулендран.
Већина напора за стварање ширих вакцина има за циљ заштиту од читаве породице вируса, као што су сви коронавируси или сви сојеви грипа, циљањем вирусних компоненти које ређе мутирају. Идеја о једној вакцини која је способна да се брани од многих неповезаних патогена генерално се сматра нереалном.
„Били смо заинтересовани за ову идеју јер је звучала помало нечувено“, рекао је Пулендран. „Мислим да нико није озбиљно мислио да је овако нешто могуће.
Нова стратегија која активира интегрисани имунитет
Уместо да копира део вируса или бактерије, ова нова вакцина имитира комуникационе сигнале које имуне ћелије размењују током инфекције. Чинећи то, повезује два главна одбрамбена система тела – урођени и адаптивни имунитет – у координисан и дуготрајнији одговор.
Већина постојећих вакцина првенствено стимулише адаптивни имуни систем, који производи антитела и специјализоване Т ћелије које циљају на специфичне патогене и задржавају меморију годинама. Урођени имуни систем реагује у року од неколико минута од инфекције и делује шире, распоређујући ћелије као што су дендритске ћелије, неутрофили и макрофаги који нападају уочене претње. Међутим, урођени имунитет обично бледи у року од неколико дана.
Пулендранов тим се фокусирао на свестраност урођеног система.
„Оно што је изванредно у вези са урођеним системом је то што може заштитити од широког спектра различитих микроба“, рекао је Пулендран.
Иако је урођени имунитет обично краткотрајан, било је наговештаја да понекад може трајати дуже. Један пример је вакцина против туберкулозе Бациллус Цалметте-Гуерин, која се даје на отприлике 100 милиона новорођенчади годишње. Студије су сугерирале да може смањити смртност новорођенчади од других инфекција, што имплицира проширену унакрсну заштиту, иако је механизам био нејасан и резултати су варирали.
Године 2023. Пулендранова група је разјаснила како та унакрсна заштита функционише код мишева. Вакцина против туберкулозе изазвала је и урођене и адаптивне одговоре, али необично је да је урођени одговор остао активан месецима. Истраживачи су открили да Т ћелије регрутоване у плућа као део адаптивног одговора шаљу сигнале који одржавају укључене урођене имуне ћелије.
„Те Т ћелије су давале критичан сигнал за одржавање активације урођеног система, који обично траје неколико дана или недељу дана, али у овом случају може трајати три месеца“, рекао је Пулендран.
Све док се та појачана урођена активност наставила, мишеви су били заштићени од САРС-ЦоВ-2 и других коронавируса. Тим је идентификовао сигнале Т ћелија као цитокине који активирају рецепторе који осећају патогене који се називају рецептори слични наплати на ћелијама урођеног имунитета.
„У том раду смо спекулисали да, пошто сада знамо како вакцина против туберкулозе посредује у својим унакрсним заштитним ефектима, било би могуће направити синтетичку вакцину, можда спреј за нос, која има праву комбинацију стимулуса рецептора сличних наплати и неког антигена да би Т ћелије унеле у плућа“, рекао је Пулендран.
„Премотамо две и по године унапред и показали смо да је управо оно што смо спекулисали изводљиво код мишева.
Како функционише назална вакцина
Нова формулација, која се тренутно зове ГЛА-3М-052-ЛС+ОВА, дизајнирана је да реплицира сигнале Т ћелија који стимулишу урођене имуне ћелије у плућима. Такође укључује безопасни антиген, протеин јајета познат као овалбумин или ОВА, који увлачи Т ћелије у плућа и помаже у одржавању појачаног урођеног одговора недељама до месецима.
У студији, мишеви су примили вакцину у облику капљица стављених у нос. Неким животињама је дато више доза у размаку од једне недеље. Након вакцинације, сваки миш је био изложен респираторном вирусу. Са три дозе, мишеви су остали заштићени од САРС-ЦоВ-2 и других коронавируса најмање три месеца.
Невакцинисани мишеви су доживели озбиљан губитак тежине – знак болести – и често су умирали. Њихова плућа су показала велику упалу и висок ниво вируса. Насупрот томе, вакцинисани мишеви су изгубили много мање на тежини, сви су преживели, а њихова плућа су садржала мало вируса.
Пулендран је описао ефекат као „двоструки удар“. Трајни урођени одговор смањио је ниво вируса у плућима за 700 пута. Сви вируси који су заобишли овај први слој одбране брзо су се суочили са брзим адаптивним одговором.
„Плућни имуни систем је толико спреман и толико опрезан да може да покрене типичне адаптивне одговоре – Т ћелије и антитела специфичне за вирус – за само три дана, што је изузетно кратко време“, рекао је Пулендран. „Нормално, код невакцинисаног миша, потребно је две недеље.
Заштита од бактерија и алергена
Охрабрени резултатима против вирусних инфекција, истраживачи су такође тестирали вакцину против бактеријских респираторних патогена, укључујући Стапхилоцоццус ауреус и Ацинетобацтер бауманнии. Вакцинисани мишеви су такође били заштићени од ових инфекција око три месеца.
„Онда смо помислили: ‘Шта би још могло ући у плућа?'“, рекао је Пулендран. „Алергени.“
Да би тестирао ту идеју, тим је изложио мишеве протеину из кућне прашине, уобичајеном узроку алергијске астме. Алергијске реакције укључују тип имуног одговора познат као Тх2 одговор. Невакцинисани мишеви су развили снажан Тх2 одговор и акумулирали су слуз у дисајним путевима. Вакцинисани мишеви су показали много слабији Тх2 одговор и одржавали су чисте дисајне путеве.
„Мислим да је оно што имамо универзална вакцина против различитих респираторних претњи“, рекао је Пулендран.
Шта следи
Следећи корак је тестирање на људима, почевши од безбедносног испитивања фазе И. Ако су ти резултати позитивни, уследиле би веће студије, које би потенцијално укључивале контролисано излагање инфекцијама. Пулендран процењује да би две дозе испоручене као спреј за нос могле бити довољне за људе.
Уз адекватна финансијска средства, он верује да би универзална респираторна вакцина могла постати доступна у року од пет до седам година. Таква вакцина би могла да ојача одбрану од будућих пандемија и да поједностави сезонску вакцинацију.
„Замислите да добијете спреј за нос у јесењим месецима који вас штити од свих респираторних вируса, укључујући ЦОВИД-19, грипа, респираторни синцицијски вирус и обичну прехладу, као и бактеријске упале плућа и раних пролећних алергена“, рекао је Пулендран. „То би трансформисало медицинску праксу.“
Истраживачки тим укључивао је научнике са Медицинског факултета Универзитета Емори, Универзитета Северне Каролине у Чепел Хилу, Државног универзитета Јута и Универзитета Аризоне.
Финансирање је стигло од Националног института за здравље (грант АИ167966), задужбине професора Виолетте Л. Хортон, фонда Соффер Фунд и Опен Пхилантхропи.
