virusul 1 15Interpretarea de către artist a anatomiei unui virus. Anna Tanczos / Wellcome Images, CC BY-NC-ND

Nimeni nu vrea să prindă gripa, iar cea mai bună linie de apărare este vaccinul antigripal sezonier. Dar producerea unei vaccinări efective împotriva gripei se bazează pe prezicerea exactă a tulpinilor de gripă care sunt cele mai susceptibile de a infecta populația într-un anumit sezon. Este nevoie de coordonarea mai multor centre de sănătate din întreaga lume, pe măsură ce virusul călătorește din regiune în regiune. Odată ce epidemiologii se stabilesc pe tulpini țintă de gripă, producția de vaccin se transformă în viteză mare; este nevoie de aproximativ șase luni pentru a genera peste 150 de milioane de doze injectabile necesar pentru populația americană.

Cât de bine funcționează vaccinul anual împotriva gripei?

Producerea unei vaccinări anuale eficiente împotriva gripei se bazează pe prezicerea exactă a tulpinilor de gripă care sunt cele mai susceptibile de a infecta populația într-un anumit sezon. CDC efectuează studii de observație în fiecare an pentru a calcula „eficacitatea vaccinului” pentru vaccinul din acel an.

virus2 1 15

Prognozele epidemiologice incorecte sau incomplete pot avea consecințe majore. În 2009, în timp ce producători, inclusiv MedImmune și Sanofi Pasteur, pregăteau vaccinuri împotriva tulpinilor anticipate, an tulpină gripală suplimentară, H1N1, a apărut. Vaccinul pregătit nu a protejat împotriva acestei tulpini neprevăzute, provocând panică la nivel mondial și peste 18,000 de decese confirmate - probabil doar o fracțiune din numărul real, estimat să depășească 150,000. Mai bine târziu decât niciodată, un vaccin a fost produs în cele din urmă împotriva H1N1, necesitând un al doilea vaccin antigripal în acel an.

Având în vedere că gripa a cauzat majoritatea pandemii în ultimii 100 de ani - inclusiv gripa din 1918 care a dus la 50 de milioane de decese - rămânem cu întrebarea: oamenii de știință pot produce un vaccin „universal” capabil să protejeze împotriva diverselor tulpini de gripă, unul care nu necesită predicții anuale de către epidemiologi și un vaccin anual pentru dvs.?


innerself abonare grafică


Vaccinurile primează sistemul imunitar pentru a lupta

În secolul al XVIII-lea și, probabil, mult mai devreme în istorie, se știa în mod obișnuit că a supraviețuitorul variolei nu avea să coboare din nou cu ea la expunerea ulterioară. Cumva, infecția conferea imunitate împotriva bolii. Și oamenii au recunoscut că laptele de lapte care au intrat în contact cu bovine călărite de variolă ar fi în mod similar protejate de variolă.

La sfârșitul anilor 1700, fermier Benjamin Jesty și-a inoculat familia cu varicela, imunizându-i în mod eficient împotriva variolei, în ciuda expunerii viitoare. Medic Edward Jenner a catapultat umanitatea într-o nouă eră a imunologiei când a dat credință științifică procedurii.

Deci, dacă o inoculare a variolei sau o expunere la (și supraviețuirea) variolei conferă o decenie sau chiar imunitate pe tot parcursul vieții, de ce sunt încurajați persoanele să primească vaccinul antigripal în fiecare an?

Răspunsul constă în cât de repede se schimbă anatomia virusului gripal. Fiecare virus constă dintr-o membrană aproximativ sferică care încapsulează material genetic care se mută constant. Această membrană este piperată cu două tipuri de „vârfuri”: hemaglutinină sau HA și neuraminidază sau NA, fiecare alcătuită dintr-o tulpină și un cap. HA și NA ajută virusul cu infecție prin legarea de celulele gazdă și mediază intrarea virusului în celulă și, în cele din urmă, ieșirea acestuia.

Vaccinurile obțin de obicei anticorpi care vizează aceste două molecule. Odată injectat, sistemul imunitar al unei persoane începe să funcționeze. Celulele specializate colectează moleculele vaccinului ca invadatori; alte celule generează apoi anticorpi care vor recunoaște moleculele străine. Data viitoare când apar aceiași invadatori - fie sub același vaccin, fie sub formă de tulpini de virus pe care le imita - celulele imune ale corpului le recunosc și le combate, prevenind infecția.

Pentru dezvoltatorii de vaccinuri, o caracteristică frustrantă a genomului mutant al gripei este cât de rapid se modifică HA și NA. Aceste modificări constante sunt cele care îi trimit înapoi la tabla de desen pentru vaccinuri noi în fiecare sezon gripal.

Diferite metode de proiectare a unui vaccin

Vaccinul împotriva variolei a fost primul care a folosit „paradigma empirică” a vaccinologiei - aceeași strategie pe care o folosim în mare măsură astăzi. Se bazează pe o abordare de încercare și eroare pentru a imita imunitatea indusă de infecția naturală.

Cu alte cuvinte, dezvoltatorii de vaccinuri cred că organismul va oferi un răspuns anticorp la ceva din inoculare. Dar nu se concentrează pe ce plasture specific al virusului provoacă un răspuns imun. Nu contează cu adevărat dacă este o reacție la un mic plasture de HA pe care îl împart multe tulpini, de exemplu. Atunci când utilizați un virus întreg ca material de pornire, este posibil să obțineți mulți anticorpi diferiți care să recunoască multe părți diferite ale virusului utilizat în vaccin.

Vaccinul gripal sezonier se încadrează în general în această abordare empirică. În fiecare an, epidemiologii prognozează care tulpini de gripă sunt cele mai susceptibile de a infecta populațiile, stabilindu-se de obicei pe trei sau patru. Cercetătorii apoi atenuează sau inactivează aceste tulpini, astfel încât să poată acționa ca imitații din vaccinul antigripal din acel an, fără a da beneficiarilor gripa completă. Speranța este că sistemul imunitar al unei persoane va răspunde la vaccin prin crearea de anticorpi care vizează aceste tulpini; atunci când el sau ea intră în contact cu gripa, anticorpii vor aștepta să neutralizeze acele tulpini.

Dar există un mod diferit de a proiecta un vaccin. Se numește design rațional și reprezintă o schimbare de paradigmă care poate schimba jocul în vaccinologie.

Scopul este de a proiecta o moleculă - sau „imunogen” - care poate determina producerea anticorpilor eficienți fără a necesita expunerea la virus. În raport cu vaccinurile actuale, imunogenul proiectat poate permite chiar și răspunsuri mai specifice, ceea ce înseamnă că răspunsul imun vizează anumite părți ale virusului și o lățime mai mare, ceea ce înseamnă că ar putea viza mai multe tulpini sau chiar viruși înrudiți.

Această strategie funcționează pentru a viza epitopi specifici sau patch-uri ale virusului. Deoarece anticorpii funcționează prin recunoașterea structurilor, proiectanții doresc să sublinieze sistemului imunitar proprietățile structurale ale imunogenilor pe care i-au creat. Apoi, cercetătorii pot încerca să proiecteze vaccinuri candidate cu aceste structuri în speranța că vor provoca sistemul imunitar să producă anticorpi relevanți. Această cale le-ar putea permite să asambleze un vaccin care să obțină un răspuns imun mai eficient și mai eficient decât ar fi posibil cu metoda tradițională de încercare și eroare.

S-au făcut progrese promițătoare în proiectarea vaccinului pentru virusul sincițial respirator folosind această nouă paradigmă rațională, dar sunt încă în desfășurare eforturi pentru a utiliza această abordare pentru gripă.

Către un vaccin universal împotriva gripei

În ultimii ani, cercetătorii au izolat o serie de anticorpi puternici, care neutralizează infleunza, produși în corpul nostru. În timp ce răspunsul anticorpului la gripă este îndreptată în primul rând către capul vârfului HA, s-au găsit mai multe că țintă tulpina HA. Deoarece tulpina este mai constantă pe tulpini virale decât capul, acesta ar putea fi călcâiul lui Ahile al gripei, iar anticorpii care vizează această regiune pot fi un șablon bun pentru proiectarea vaccinului.

Cercetătorii urmăresc o serie de abordări care ar putea determina organismul să producă acești anticorpi de interes înainte de a se infecta. O strategie, cunoscută sub numele de afișare a nanoparticulelor, implică proiectarea unei molecule care încorporează o parte a virusului. În laborator, oamenii de știință ar putea atașa o combinație de particule de HA și NA la exteriorul unei nanoparticule sferice care este capabilă să provoace un răspuns imun. Când este injectat ca parte a unui vaccin, sistemul imunitar poate „vedea” aceste molecule și, cu noroc, poate produce anticorpi împotriva lor.

Una dintre întrebările majore la care trebuie răspuns este ce anume ar trebui să fie afișat pe exteriorul acestor nanoparticule. Unele strategii afișează diferite versiuni ale moleculelor HA complete, în timp ce altele includ doar tulpini. În timp ce mai multe date despre oameni trebuie colectate pentru a valida aceste abordări, datele din studiile pe animale folosesc imunogenii numai tulpinați sunt încurajatori.

Cu tehnologia actuală, este posibil să nu existe niciodată un vaccin antigripal „unul și gata”. Și supravegherea epidemiologică va fi întotdeauna necesară. Cu toate acestea, nu este de neconceput să putem trece de la un model o dată pe an la o abordare o dată la fiecare 10 ani și s-ar putea să fim în doar câțiva ani de când suntem acolo.

Conversaţie

Despre autor

Ian Setliff, dr. Student, program în biologie chimică și fizică, Centrul de vaccin Vanderbilt, Universitatea Vanderbilt și Amyn Murji, dr. Student, Departamentul de Microbiologie și Imunologie, Centrul de vaccin Vanderbilt, Universitatea Vanderbilt

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți asemănătoare:

at InnerSelf Market și Amazon