Wirus Zika, komu zagraża? Polscy naukowcy opracowali już prototyp szczepionki

Wirus ZIKA - przenoszony przede wszystkim przez komary - zwykle wywołuje łagodne objawy lub przebiega bezobjawowo, ale może powodować poważne wady wrodzone u niemowląt urodzonych przez kobiety zakażone w czasie ciąży.

W 2015 roku na świecie, zwłaszcza w Ameryce Środkowej i Południowej, zaczęto obserwować gwałtowny wzrost liczby zakażeń wirusem ZIKA. To wówczas gdańscy naukowcy wpadli na pomysł przygotowania szczepionki przeciwko temu wirusowi. "Prace trwały od 2016 do 2022 r., a rozpoczęły się już w trakcie epidemii wirusa Zika w Ameryce Południowej" - mówi Nauka w Polsce dr hab. Ewelina Król, dziekan Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUMed, kierowniczka projektu.

Jak zaznacza, w tamtym czasie "prowadzonych było wiele badań w różnych ośrodkach naukowych i firmach biotechnologicznych oraz farmaceutycznych. Co chwilę pojawiały się nowe doniesienia o nowych rodzajach testowanych szczepionek - lub z lepszą skutecznością działania. Konieczne było prowadzanie badań w szybkim tempie i badanie wielu różnych czynników, wpływających na skuteczność działania preparatu, co zajęło dużo czasu" - dodaje. Jednak – jak zaznacza naukowczyni - "ostatecznie pomimo wielu prób klinicznych do tej pory żadna szczepionka przeciwko ZIKA nie została wprowadzona na rynek".

Prace gdańskich naukowców z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego (UG) i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego (GUMed) w składzie: dr Gabriela Brzuska, dr Anna Czarnota i prof. dr hab. Bogusław Szewczyk doprowadziły do stworzenia prototypu szczepionki przeciwko wirusowi Zika.

Jak wyjaśnia dr hab. Ewelina Król, która kierowała pracami zespołu, "przedmiotem wynalazku są sekwencje aminokwasowe modyfikowanych, rekombinowanych białek wirusa Zika (ZIKV) lub rekombinowanych cząstek wirusopodobnych (ang. virus-like particles, VLPs) zawierających co najmniej dwa białka wirusa Zika. „W naturalnych warunkach dwa białka osłonki ZIKV (prM i E) tworzą cząstki wirusopodobne, czyli wysoce zorganizowane struktury przypominające wirusa, lecz nie posiadające materiału genetycznego. VLPs można produkować w różnych rodzajach komórek eukariotycznych (komórkach ssaczych, owadzich, pierwotniakowych), lecz z reguły produkcja ta jest mało wydajna".

"Nasz wynalazek polegał na wprowadzeniu do sekwencji aminokwasowych białek strukturalnych wirusa Zika (E i/lub prM) pewnych modyfikacji mających na celu zwiększenie produkcji VLPs w komórkach eukariotycznych. Modyfikacje, które wprowadziliśmy, miały również na celu zwiększenie potencjału immunogennego VLPs, czyli zdolności do wzbudzenia odpowiedzi immunologicznej po podaniu ich jako preparat szczepionkowy. Dzięki temu organizm może skuteczniej chronić się przed zakażeniem wirusem Zika" - zaznacza w rozmowie z Nauka w Polsce.

Jeszcze do niedawna były dwa ważne kierunki w podejściu do prac nad nowymi szczepionkami na flawiwirusy, do rodziny których należy wirus ZIKA. Jedno z nich to właśnie tworzenie szczepionek na bazie wirusów: inaktywowanych albo atenuowanych. Wirusy inaktywowane to wirusy, które wystawiono na działanie zabójczych dla nich czynników (np. temperatury czy związków chemicznych). Z kolei wirusy atenuowane to wyselekcjonowane szczepy wirusów - tak osłabione lub tak zmienione, że nie są one zdolne namnażać się w organizmie i zagrażać ludzkiemu zdrowiu. Wirusy atenuowane wykorzystywane są już w szczepionkach na żółtą gorączkę czy dengę, a inaktywowane – w szczepieniu na kleszczowe zapalenie mózgu czy japońskie zapalenie mózgu. Obecnie jednak prace w głównej mierze skupiają się na opracowaniu szczepionek rekombinowanych.

Jak informuje naukowczyni, "skuteczność przygotowanego antygenu została przebadania do tej pory in vivo (wewnątrz żywego organizmu – PAP) na mysim modelu zwierzęcym". "Udało nam się wykazać, że rekombinowane cząstki wirusopodobne VLPs, które są przedmiotem wynalazku, mogą być składnikiem szczepionki, która będzie wywoływać odpowiedź immunologiczną w organizmie" - zaznaczyła.

Oprócz antygenu szczepionka najczęściej zawiera dodatkowe składniki w tym adiuwant, którego rolą jest wzmocnienie odpowiedzi immunologicznej. "W naszych badaniach testowaliśmy skuteczność różnych adiuwantów w połączeniu z opracowanym przez nas antygenem. Nasz preparat był testowany na modelu zwierzęcym, ale aby stał się szczepionką wymaga jeszcze wielu badań przedklinicznych oraz klinicznych z udziałem ludzi" - powiedziała dr Król.

Wynalazek (nazwany "Sekwencje rekombinowanych flawiwirusowych cząstek wirusopodobnych oraz ich medyczne zastosowanie do zapobiegania zakażeniom wirusem Zika”) otrzymał patent Urzędu Patentowego RP. "Zgłoszenie obejmuje też zastosowanie rekombinowanych białek lub cząstek wirusopodobnych jako immunogenny element szczepionki do zapobiegania zakażeniom wirusem Zika oraz jako antygen diagnostyczny do detekcji zakażeń flawiwirusami, zwłaszcza wirusem Zika, wirusem kleszczowego zapalenia mózgu jak i wirusem dengi" - podała dr Król.

Mimo przeznaczenia zaraz po wybuchu epidemii wirusa ZIKA w 2015 r. znacznych środków na opracowanie szczepionki obecnie na rynku nadal nie ma zatwierdzonych preparatów przeciwko wirusowi Zika. Prace nad większością produktów pozostają w fazie przedklinicznej lub wczesnoklinicznej. "Obecnie prace nad opracowaniem i nad wprowadzeniem na rynek szczepionki przeciwko wirusowi Zika znacznie zwolniły tempo, gdyż znacząco zmniejszyła się liczba zachorowań na całym świecie, a co za tym idzie - również finansowanie badań w tym temacie" - powiedziała dr Król.

Zaznaczyła ona, iż wybuch pandemii wirusa SARS-CoV-2 dodatkowo spowodował, że firmy farmaceutyczne zmieniły swój profil badawczy właśnie pod kątem jak najszybszego opracowania szczepionki przeciwko COVID-19".

Pytana o to, czym wyróżnia się rozwiązanie gdańskich naukowców od tych opracowywanych na świecie - poinformowała, że jej zespół wprowadził "kilka modyfikacji naturalnych sekwencji białek strukturalnych wirusa Zika: modyfikację sekwencji sygnałowej, modyfikację sekwencji rozdzielającej białka strukturalne czy modyfikację domeny transmembranowej głównego białka osłonki wirusa Zika". "Do tej pory nie było doniesień literaturowych o takich zmianach sekwencji. Najczęściej w rozwiązaniach wykorzystywane są naturalne sekwencje białek ZIKA" - zaznaczyła naukowczyni.

"Wszystkie wprowadzone modyfikacje miały na celu uzyskanie cząstek wirusopodobnych w formie jak najbardziej zbliżonej do natywnej cząsteczki wirusowej, zwiększenie wydajności ich produkcji w zastosowanym systemie ekspresji, jak i zwiększenie ich immunogenności, czyli zdolności do pobudzenia układu immunologicznego do produkcji przeciwciał neutralizujących wirusa" - tłumaczy.

Wirus Zika przenoszony jest na ludzi przede wszystkim przez komary z rodzaju Aedes, w tym komara egipskiego i komara tygrysiego. Do zakażenia nim może jednak dojść również podczas stosunku płciowego, wirus może być też przekazany z ciężarnej kobiety na płód.

Większość osób zakażonych Ziką nie ma objawów lub są one łagodne, takie jak: gorączka, wysypka, bóle stawów i mięśni, zaczerwienienie gałek ocznych, ból głowy. Infekcja przeważnie nie zagraża życiu, a ponadto uodparnia na kolejne zakażenia tym wirusem. Jednak zakażenie wirusem u kobiety ciężarnej grozi poważną wadą wrodzoną u dziecka, jaką jest małogłowie i niedostatecznie rozwinięty mózg.

Wirus Zika należy do rodziny flawirusow, do których należą również wirusy: denga, żółtej gorączki, zachodniego Nilu czy kleszczowego zapalenia mózgu.

Szczepienie, które ma chronić przed zakażeniem wirusowym, polega na tym, że dostarcza się organizmowi bezpieczny bodziec, który zmusza organizm do produkcji przeciwciał służących do walki z daną infekcją. Chodzi o to, by organizm mógł w bezpiecznych warunkach nauczyć się rozpoznawać dane patogeny i walczyć z nimi. Dzięki temu, jeśli kiedyś w przyszłości ulegnie zakażeniu, organizm ma już przygotowany "arsenał" w postaci przeciwciał neutralizujących gotowy do walki z patogenem.