rozwój szczepionek na rinowirusy to coś więcej niż walka z przeziębieniami

naukowcy pracujący nad szczepionką na rinowirusy, infekcję, która powoduje przeziębienie, są jasne w jednym ważnym punkcie — nie próbują leczyć katarów.

„Rhinovirus jest czymś więcej niż tylko uciążliwością”, mówi Martin Moore, wirusolog z Emory University w Atlancie w stanie Georgia. „Katar u dorosłych nie jest powodem, dla którego to robimy.”

chociaż wirus powoduje łagodne objawy u większości ludzi i jest uważany za drobną irytację, może powodować poważne problemy u małych dzieci z astmą i osób starszych z zapaleniem płuc lub przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP).

rinowirusy zwykle powodują infekcje górnych dróg oddechowych, ale u osób z chorobami płuc zwiększone zapalenie ma tendencję do wpływu na dolne drogi oddechowe, mówi Gary McLean, immunolog z Imperial College London. Zapalenie powoduje trudności w oddychaniu; choroba trwa dłużej i może być znacznie poważniejsza. U dzieci przeziębienia są główną przyczyną ataków astmy, a posiadanie dużej liczby przeziębień w młodym wieku jest dobrym predyktorem, że dziecko przejdzie do rozwoju astmy.

James Gern, alergolog z University of Wisconsin w Madison, Wisconsin, mówi, że nie jest jeszcze jasne, czy rinowirus powoduje astmę, lub czy ludzie z astmą są szczególnie podatni na wirusa, ale uważa, że rozsądne jest podejrzewanie związku przyczynowego. „Jeśli dziecko ma infekcje dolnych dróg oddechowych w kółko, może to spowodować blizny w ich rosnących płucach”, mówi. Długotrwałe badanie podłużne gerna dzieci urodzonych w Madison odegrało kluczową rolę w odkryciu częstości występowania i powikłań zakażeń rinowirusami wśród dzieci. Odkrył, że infekcje rinowirusami są „prawie powszechne” wśród dzieci z astmą w zimnych porach roku, a związane z nimi choroby trwały dłużej i były cięższe u tych dzieci
.

nie staramy się leczyć przeziębienia, ale złagodzić objawy ciężkich, ostrych chorób płuc

potrzebna jest szczepionka, ponieważ dla osób zagrożonych powikłaniami spowodowanymi rinowirusem „nie ma leczenia, z wyjątkiem umieszczenia ich w szpitalu i nadziei, że wyzdrowieją”, mówi McLean. „Nie próbujemy leczyć przeziębienia, ale złagodzić objawy ciężkich, ostrych chorób płuc.”

przeszkody

opracowanie szczepionki okazało się jednak trudne. „To trudne, patogen nie ułatwia”, mówi McLean.

największym problemem jest sama liczba rinowirusów. Do tej pory zidentyfikowano co najmniej 160 różnych serotypów w trzech różnych gatunkach znanych jako A, B i C. wirusy C, liczące obecnie około 60 serotypów, odkryto zaledwie dziesięć lat temu
. Ta obfitość serotypów jest problemem, ponieważ podczas gdy ludzki układ odpornościowy jest dobry w wytwarzaniu przeciwciał chroniących nas przed pojedynczym szczepem wirusa po ekspozycji, ochrona ta nie obejmuje różnych serotypów.

posiadanie szczepionki, która może chronić przed wszystkimi lub większością serotypów jest ważne, ponieważ w przeciwieństwie do grypy, w której znane są szczepy, które mogą dominować każdego roku i szczepionki można dopasować do siebie, nie ma szczególnych szczepów rinowirusów, które dominują-krążą one po całym świecie. „Z rinowirusem nie możemy tego zawęzić”, mówi Jorge Blanco, prezes Sigmovir Biosystems, firmy biotechnologicznej z siedzibą w Rockville w stanie Maryland. „Musimy pracować z założeniem, że każdy serotyp jest powszechny.”

brak dobrego modelu zwierzęcego do testowania kandydatów na szczepionki in vivo również hamuje postęp. Przeciwciała neutralizujące wirusa w szalce Petriego nie zawsze mogą działać w żywych systemach, a niektóre przeciwciała, które wydają się działać tylko dla jednego serotypu in vitro, mogą faktycznie wykazywać działanie krzyżowe serotypu podczas badania in vivo. „Potrzebne są badania na zwierzętach, aby udowodnić, że szczepionka może być skuteczna”, mówi Blanco, którego firma pracuje nad modelem rinowirusa wykorzystującym szczura bawełnianego. Do tej pory udało mu się wyhodować dwa serotypy-RV14 i RV16-u szczurów.

istnieje aktywność w tej dziedzinie, ale było tak wiele niepowodzeń, nie ma wielu opublikowanych artykułów

wszystkie te przeszkody oznaczają, że od początkowego wybuchu optymizmu w latach 70.ubiegłego wieku niewiele było ruchów w kierunku opracowania skutecznej szczepionki przeciwko rinowirusowi. „Istnieje aktywność w tej dziedzinie, ale było tak wiele niepowodzeń, że nie ma zbyt wielu publikacji”, mówi Greg Tobin, główny naukowiec w Biological Mimetics, z siedzibą we Frederick w stanie Maryland.

ale wszystko zaczyna się poprawiać. Kilka różnych grup badawczych robi obecnie duże postępy w zakresie szczepionek przeciwko rinowirusom, stosując różne techniki.

podejście oldskulowe

Moore i jego zespół w Emory przyjmują prawdopodobnie najprostsze, najbardziej brutalne podejście: wciskają jak najwięcej różnych serotypów w jedną szczepionkę. „Nasza metoda jest całkowicie oldschoolowa”, mówi Moore.

szczepionki wielowartościowe nie są nowe — szczepionka na polio, która, podobnie jak rinowirus, jest koronawirusem, obejmuje trzy serotypy, a szczepionka pneumokokowa zawiera wszystkie 23 serotypy. Ale to, co Moore sugeruje, znacznie wykracza poza to, co ktokolwiek próbował wcześniej. „W zależności od dawki, myślę, że możemy zrobić 100-walentną szczepionkę”, przewiduje.

trzymając się tematu starej szkoły, Moore zamierza użyć inaktywowanych wirusów i dobrze poznanych procesów stosowanych w tworzeniu szczepionki przeciwko pokrewnemu wirusowi polio. Sztuczka polega na znalezieniu sposobu na wyciśnięcie wystarczającej ilości antygenu w dość małym zastrzyku. To nie będzie łatwe. Włączenie wirusów C okazuje się szczególnie trudne, ponieważ dopiero niedawno hodowano je w komórkach i do tej pory naukowcy nie byli w stanie wyhodować ich do wystarczająco wysokiego stężenia, aby umożliwić ich rozcieńczenie do wystarczająco małej objętości, aby włączyć je do szczepionki. „To będzie wymagało wielu badań procesowych”, mówi Moore.

są to cząsteczki bardzo immunologiczne, więc przewidujemy, że 100-walentna szczepionka nie zawierałaby więcej białka niż przeciętny zastrzyk na grypę

jednak po opracowaniu tego załamania, Moore mówi, że wirus jest tak dobry w stymulowaniu przeciwciał, że tylko niewielka ilość każdego serotypu będzie potrzebna w szczepionce. „Są to cząsteczki bardzo immunologiczne, więc przewidujemy, że 100-walentna szczepionka nie zawierałaby więcej białka niż przeciętny zastrzyk na grypę”, mówi.

Moore pracuje obecnie z Meissa Vaccines w południowym San Francisco, w Kalifornii, nad rozwojem procesu produkcyjnego, ale przewiduje, że jest jeszcze ponad dwa lata od prób na ludziach.

epitopy syntetyczne

inni badacze próbują bardziej złożonych metod, aby uzyskać ochronę krzyżowo-serotyp, której będzie potrzebować żywotna szczepionka. Tobin wykorzystuje technikę zwaną technologią refokusowania immunologicznego, aby opracować syntetyczny epitop-część antygenu wirusowego, z którą wiążą się przeciwciała-który stymuluje ochronę przed wieloma serotypami. Zamiast być swoistym dla pojedynczego szczepu, będzie to rodzaj generycznego antygenu, którego przeciwciała będą w stanie rozpoznać kilka różnych serotypów.

„pytamy” jakie aminokwasy robią przeciwciała”, a następnie delikatnie modyfikujemy epitopy, aby zmienić kluczowe aminokwasy w antygen, który będzie stymulował przeciwciała ochronne krzyżowe”, mówi Tobin z mimetyki biologicznej.

każdy pojedynczy antygen odpornościowy stymulował bezprecedensowe przeciwciała krzyżowo-serotyp

firma odniosła sukces z tą metodą do tej pory. „Każdy pojedynczy antygen refokusowany immunologicznie stymulował bezprecedensowe przeciwciała krzyżowo-serotyp”, mówi. Wiodący kandydat na szczepionkę firmy, znany jako M5, zneutralizował 41 Z 61 serotypów, przeciwko którym został do tej pory przebadany. I chociaż M5 opiera się na wirusie A, neutralizuje również serotypy wirusa B.

„nigdy nie myślałem, że uzyskamy tak dobrą odpowiedź”, mówi Tobin, który dodaje, że oczekuje podobnego sukcesu przeciwko wirusom C, gdy opracują dobry sposób na przetestowanie go. Firma zamierza rozpocząć i I II fazę badań na ludziach w 2018 roku.

w Imperial College London McLean jest sceptycznie nastawiony do tego, jak skuteczne będą syntetyczne epitopy w praktyce. „Mogą działać w środowisku eksperymentalnym, ale odbiegają od rodzimego patogenu. Co się dzieje, gdy układ odpornościowy napotka natywny szczep?”mówi.

celowanie w białko kapsydu

praca McLeana, podobnie jak Tobina, koncentruje się na wytwarzaniu pojedynczego, krzyżowo-ochronnego antygenu. On i jego współpracownicy przeszukali genomy różnych szczepów rinowirusów w poszukiwaniu silnie konserwowanych regionów, które dzielili. Znaleźli kilka, ale większość z nich dotyczyła białek, które pozostają w wirusowej otoczce lub zakażonej komórce. Szczepionka potrzebuje celu na powierzchni wirusa. Ostatecznie Grupa zidentyfikowała białko zwane VP0, które stanowi część zewnętrznej powłoki wirusa, czyli kapsyd, który jest współdzielony przez ponad 100 szczepów. „Pomyśleliśmy, że może być użyteczne uodpornienie tym białkiem, co może zapewnić nam ochronę przed krzyżowymi serotypami”, mówi McLean.

ale zamiast próbować wytwarzać przeciwciała, McLean chce, aby jego szczepionka indukowała komórki T, które mogą rozpoznać jak najwięcej różnych szczepów, jak to możliwe, i aby trenować komórki T układu odpornościowego, aby reagowały w bardziej odpowiedni sposób na infekcje rinowirusami. Osoby z przewlekłymi chorobami płuc mają tendencję do montowania niewłaściwego rodzaju odpowiedzi immunologicznej na rinowirusy. Montują odpowiedź TH2, którą McLean opisuje jako „wielki niebezpieczny bałagan” stanu zapalnego, zamiast normalnej odpowiedzi na infekcję wirusową, znanej jako odpowiedź TH1. Poprzez włączenie adiuwantu, o którym wiadomo, że wywołuje odpowiedź TH1, szczepionka informuje układ odpornościowy o tym, jak powinien reagować przy następnym pojawieniu się wirusa. Uzyskanie przez organizm odpowiedzi TH1 nie tylko pomoże usunąć infekcję, ale także zmniejszy nieprzydatną odpowiedź zapalną TH2, która może wywołać atak astmy.

chcemy przywrócić odpowiedź immunologiczną do korzystniejszej odpowiedzi limfocytów T

„chcemy przywrócić odpowiedź immunologiczną do korzystniejszej odpowiedzi limfocytów T”, mówi.

McLean mówi, że jest „trochę daleko” od fazy i badań na ludziach — największym wyzwaniem jest teraz znalezienie odpowiedniego adiuwantu, ponieważ same cząsteczki wirusa nie promują dużej odpowiedzi immunologicznej na własną rękę. Musi również pokazać, że jego białko kapsyd może również produkować wyniki dla wirusów C, które zostały odkryte po rozpoczęciu tej pracy. „Aby przekonać kogoś do zapewnienia pieniędzy na badania na ludziach, musimy pokazać, że działa również na typ C”, mówi.

nie jest jeszcze jasne, która z tych technik może doprowadzić do skutecznej szczepionki dla ludzi, ale wszystkie trzy są warte kontynuowania, mówi Gern z University of Wisconsin. „Przy ponad 160 serotypach każdy rodzaj wirusa będzie poważnym wyzwaniem”, mówi. „Sensowne jest stosowanie wielu podejść.”

i odnowione zainteresowanie tą dziedziną zaczyna przekonywać naukowców i firmy farmaceutyczne, że ten niedostatecznie eksploatowany obszar jest wartym zachodu miejscem, w którym warto włożyć swoje wysiłki.

„kiedyś, gdy mówiłeś, że pracujesz nad szczepionką na przeziębienie, ryzykujesz, że zostaniesz wyśmiany” – mówi Tobin. „To zaczyna się zmieniać.”