چگونگی بازطراحی واکسن‌ کووید برای محافظت در برابر گونه‌های جدید ویروس

براساس شواهد در حال افزایش، گونه‌های جدید ویروس کرونای SARS-CoV-2 می‌توانند از ایمنی ناشی از واکسن‌ها یا عفونت‌های پیشین فرار کنند؛ به همین دلیل دانشمندان در حال بررسی ایده‌ی طراحی مجدد واکسن‌هایی هستند که در سراسر جهان عرضه می‌شوند.

پژوهشگران هنوز در حال بحث دراین‌باره هستند که آیا گونه‌های جدید می‌توانند اثربخشی واکسن‌های نسل اول کووید ۱۹ را تضعیف کنند. اما برخی از سازندگان واکسن در حال برنامه‌ریزی سریع برای به‌روز کردن واکسن‌های خود هستند تا بهتر بتوانند گونه‌های نوظهور مانند موارد شناسایی‌شده در آفریقای جنوبی و برزیل را هدف قرار بدهند. این تبارها حاوی جهش‌هایی هستند که به‌ نظر می‌رسد اثرات آنتی‌بادی‌های ضروری برای مبارزه با عفونت را تضعیف می‌کنند. پژوهشگران همچنین این احتمال را بررسی می‌کنند که واکسن‌های ضد ویروس کرونا ممکن است لازم باشد مانند واکسن آنفلوانزا به‌صورت دوره‌ای به‌روزآوری شوند.

مانی فروهر، تحلیل‌گر بیوتکنولوژی در بانک سرمایه‌گذاری SVB Leerink در بوستون ماساچوست، می‌گوید احتمالا هنوز بهترین و فوری‌ترین راه برای مبارزه با تهدید گونه‌های نوظهور، واکسیناسیون سریع تعداد هرچه بیشتری از مردم با استفاده از واکسن‌های موجود است. اما فروهر و دیگران انتظار دارند در آینده واکسن‌های جدیدی ساخته شود که این گونه‌های کووید را نیز هدف قرار دهند. مجله‌ی Nature به سؤالاتی در مورد به‌روزرسانی واکسن‌های ویروس کرونا می‌پردازد.

کانتا سوبارائو، ویروس‌شناس مؤسسه عفونت و ایمنی پیتر دوهرتی استرالیا می‌گوید: «فکر می‌کنم این‌طور باشد.»

آزمایشگاه‌ها در سراسر جهان برای درک تهدیدی که گونه‌های نوظهور ویروس کرونا برای واکسن‌ها ایجاد می‌کنند، در حال تلاش هستند؛ اما بینش‌ اولیه حاصل از این مطالعات متناقض و ناقص است.

یکی از نگران‌کننده‌ترین موارد، گونه‌ای‌ است که اواخر سال ۲۰۲۰ در آفریقای جنوبی شناسایی شد و 501Y.V2 (واریانت B.1.351) نام دارد. سنجش‌های آزمایشگاهی نشان داده این گونه حامل جهش‌هایی است که قدرت آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده غیرفعال‌کننده‌ی ویروس حاصل از واکسن‌های RNA فایزر یا مدرنا را تضعیف می‌کند. سوبارائو می‌گوید:

اینکه آیا این تغییرات برای کاهش اثربخشی واکسن‌ها کافی است یا نه، مشخص نیست. پاسخ دادن این سؤال بسیار دشواری است؛ زیرا نمی‌دانیم به چه مقدار آنتی‌بادی نیاز داریم. پاسخ‌های ایمنی دیگری که واکسن‌ها موجب آن می‌شوند، ممکن است به محافظت دربرابر اثرات این گونه‌ها کمک کند.

اما در ۲۸ ژانویه، شرکت بیوتکنولوژی نواواکس داده‌های کارآزمایی‌های بالینی را منتشر کرد که نشان می‌داد واکسن آزمایشی این شرکت برای مبارزه با ویروس اصلی، حدود ۸۵ درصد دربرابر گونه‌ی شناسایی‌شده در بریتانیا مؤثر است؛ اما کارآیی آن در مبارزه با گونه‌ی 501Y.V2 کمتر از ۵۰ درصد است.

به گفته‌ی پژوهشگران، این افت نگران‌کننده است؛ زیرا نشان می‌دهد 501Y.V2 و گونه‌های شبیه آن می‌توانند موجب کاهش قابل ‌توجه اثربخشی واکسن‌ها شوند. پل بینیاس، ویروس‌شناس دانشگاه راکفلر نیویورک که سرپرستی یکی از مطالعات آنتی‌بادی خنثی‌کننده را بر عهده داشته است، می‌گوید: «بدیهی است که واکسن‌ها باید کارآیی بالای خود را حفظ کنند. آن‌ها باید به‌روزرسانی شوند. تنها سؤال این است که چند وقت یک بار و چه زمان.»

دانشمندان، مقامات بهداشتی و سازندگان واکسن بحث در مورد این موضوع را آغاز کرده‌اند. پژوهشگران تازه در حال کسب دانش در این زمینه هستند که چگونه جهش‌های مختلف پاسخ‌های واکسن را تغییر می‌دهد و چگونه نیروهای تکاملی می‌توانند موجب گسترش جهش‌ها شوند.

پژوهشگران برای تعیین اینکه آیا سویه‌ی جدید آنفلوانزا احتمالا از واکسن فصل گذشته فرار می‌کند و باید به‌روزآوری شود، از مطالعات آنتی‌بادی‌های انسان و راسوی اهلی استفاده می‌کنند. سوبارائو می‌گوید این بررسی‌ها هر سال برای فصل آنفلوانزای هر نیمکره انجام می‌شود و تغییرات فقط در صورتی انجام می‌شود که یک سویه‌ی دارای توانایی فرار از واکسن گسترش یافته باشد. اگر سویه‌ای در یک منطقه‌ی محدود بومی‌ شود، لازم نیست واکسن برای کل نیمکره تغییر پیدا کند.

به‌طور کلی، آستانه مورد نیاز برای به‌روزآوری واکسن‌های آنفلوانزا از نظر اندازه، مشابه آستانه‌ی تغییرات در پاسخ‌های آنتی‌بادی خنثی‌کننده است که پژوهشگران با گونه‌ی 501Y.V2 مرتبط کرده‌اند. اما هنوز مشخص نیست چگونه این تغییرات (و توزیع جغرافیایی گونه‌ها و جهش‌های مختلف) به‌روزرسانی‌های واکسن کووید ۱۹ را تحت ‌تأثیر قرار می‌دهد. سوبارائو می‌گوید: «این بحث‌ها تازه آغاز شده است. نمی‌توانیم هرگونه‌ای که ظاهر می‌شود، دنبال کنیم.»

برخی از واکسن‌های کووید از جمله واکسن‌های کووید مدرنا، فایزر و آسترازنکا به سلول‌ها دستور می‌دهند پروتئین اسپایک ویروس را بسازند که هدف اصلی سیستم ایمنی در مورد ویروس کرونا است. گونه‌هایی از ویروس از جمله گونه‌ی 501Y.V2، حاوی جهش‌های اسپایکی هستند که مناطق هدف آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده را تغییر می‌دهند.

یک احتمال این است که نسخه‌های قدیمی پروتئین اسپایک واکسن را (که عمدتا مبتنی‌ بر ویروسی است که برای اولین ‌بار در ووهان چین شناسایی شد) با مولکول به روزشده‌ای عوض کنیم که دارای تغییرات خاص آمینواسیدی است که پاسخ‌های آنتی‌بادی را تضعیف می‌کند. اما پژوهشگران اول باید تعیین کنند که آیا چنین تغییراتی روی نحوه‌ی واکنش سیستم ایمنی دربرابر واکسن اثرگذار است.

احتمال دیگر آن است که فرم جدید و قدیمی پروتئین اسپایک به همراه هم در یک واکسن تحویل داده شود. دانشمندان چنین واکسنی را واکسن چندگانه یا چندظرفیتی می‌خوانند.

مدرنا کار به‌روزرسانی واکسن mRNA خود را برای مطابقت با جهش‌های اسپایک گونه‌ی 501Y.V2 آغاز کرده است. این شرکت همچنین قصد دارد اثربخشی دوز سوم واکسن ویروس کرونای اولیه را آزمایش کند و به ‌دنبال امکان ساخت واکسن چندظرفیتی کرونا است.

اما سوبارائو می‌گوید قبل از تصمیم‌گیری در مورد هر مسیری، پژوهشگران باید مطالعه کنند که حیوانات و احتمالا انسان‌ها چگونه دربرابر به‌روزرسانی واکسن واکنش نشان می‌دهند. او می‌گوید کار به این سادگی نیست که مثلا محل یک اسیدآمینه را تغییر بدهید و همه چیز درست شود.

مردم منتظر برای دریافت واکسن ویروس کرونا در گلاسکو در بریتانیا

سازندگان واکسن، واکسن‌های کووید کنونی را قبل از گرفتن مجوز استفاده، در کارآزمایی‌های مرحله‌ی سوم با ده‌ها هزار شرکت‌کننده، آزمایش کردند. درو وایسمن، ایمنی‌شناس دانشگاه پنسیلوانیا، می‌گوید اکنون که واکسن‌های نسل اول به‌طور گسترده در سراسر جهان در حال استفاده هستند، این نوع آزمایش برای واکسن اصلاح‌شده آهسته و دشوار خواهد بود: «نمی‌توانم تصور کنم که آن‌ها بتوانند کارآزمایی مرحله‌ی سومی برای یک گونه انجام دهند.»

مشخص نیست چه مقدار داده بالینی برای تأیید به‌روزرسانی واکسن کووید مورد نیاز است. واکسن‌های آنفلوانزای فصلی جدید معمولا به کارآزمایی نیاز ندارند. اما در مورد واکسن کووید ۱۹، اطمینان حاصل از دهه‌ها تجربه و داده‌های کارآزمایی بالینی وجود ندارد. وایسمن می‌گوید: «تنظیم‌کنندگان ممکن است بگویند این واکسن کاملا جدید است و بهتر است چند کارآزمایی بالینی انجام شود.»

اندازه و مدت این کارآزمایی‌ها می‌تواند به این موضوع بستگی داشته باشد که آیا پژوهشگران می‌توانند نشانگرهای مرتبط با ایمنی را پیدا کنند؛ ویژگی‌های قابل اندازه‌گیری پاسخ ایمنی مانند سطوح خاص آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده که می‌تواند ‌نشانگری از محافظت دربرابر کووید ۱۹ باشد. با استفاده از چنین نشانگرهایی، پژوهشگران لازم نیست منتظر بمانند تا شرکت‌کنندگان در کارآزمایی به ویروس کرونا آلوده شوند تا بدانند که آیا واکسن‌ها مؤثر هستند. آن‌ها می‌توانند فقط پاسخ‌های ایمنی را پس از هر دوز واکسن اندازه‌گیری کنند.

مدرنا انتظار دارد بر کارآزمایی‌های بالینی اتکا کند که به‌جای هزاران نفر، دارای صدها شرکت‌کننده باشند تا واکسن گونه‌ی 501Y.V2 را به پیش ببرد. طبق پیش‌بینی فروهر، حدود پنج ماه طول می‌کشد تا شرکت از مرحله‌ی تولید واکسن جدید به مرحله‌ی ارائه داده‌های کارآزمایی‌ به سازمان‌های ناظر برسد.

پژوهشگران هنوز نمی‌دانند فردی که با واکسن نسل اول کووید واکسینه شده است، چگونه دربرابر واکسن گونه‌ی جدید پاسخ می‌دهد.

به دلایلی که مشخص نیست، برخی از واکسن‌های RNA موجب آغاز پاسخ‌های ایمنی پیچیده‌ای می‌شوند و آنتی‌بادی‌هایی تولید می‌کنند که بخش‌هایی از پروتئین‌های ویروسی را هدف قرار می‌دهند که اغلب به ‌وسیله‌ی پاسخ حاصل از انواع دیگر واکسن شناسایی نمی‌شوند. وایسمن می‌گوید این می‌تواند بدان معنا باشد که واکسن‌های RNA بهتر می‌توانند تغییرات یک گونه را هدف قرار بدهند. اوفیت خاطرنشان می‌کند که ممکن است نیاز به پاسخ ویژه‌ای برای هرگونه نباشد: حتی اگر واکسن به روزشده عمدتا پاسخ دربرابر واکسن ویروس کرونای قبلی را تقویت کند، باز هم ممکن است به آن اندازه باشد که بتواند گونه‌های دیگر را دفع کند.

همچون مدرنا، دیگر سازندگان واکسن ویروس کرونا در حال بررسی به‌روزرسانی واکسن‌های خود هستند. از جمله این سازندگان جانسون اند جانسون است که واکسن تک‌دوزی ویروس کرونا را می‌سازد.

برخی از سازندگان واکسن از اول تهدید احتمالی ناشی از پیدایش گونه‌های جدید را مورد توجه قرار دادند. اندرو الن، رئیس شرکت گریستون انکولوژی آمریکا، می‌گوید گروهی در این شرکت تصمیم گرفتند با طراحی واکسنی که جایگاه‌های مختلف روی چندین پروتئین ویروسی را هدف قرار می‌دهد، بر این مشکل تمرکز کنند. این در حالی است که واکسن‌های نسل اول فقط پروتئین اسپایک را هدف قرار می‌دهند. انتظار می‌رود واکسن آن‌ها که به‌زودی وارد کارآزمایی‌ بالینی می‌شود، فرار از سیستم ایمنی را برای ویروس دشوار کند؛ زیرا برای انجام این کار به تغییرات ژنتیکی بسیاری نیاز خواهد بود.

وایسمن تخمین می‌زند ازآنجاکه به‌روزآوری فرایند ساخت واکسن‌های موجود نسبتا ساده است، طی شش هفته می‌توان واکسن RNA جدیدی برای آزمایش‌های بالینی طراحی و تولید کرد؛ اما این فقط آغاز کار است. اوفیت می‌گوید: «تولید انبوه واکسن دشوار است. شروع دوباره‌ی همه چیز سخت خواهد بود.»

برخی از پژوهشگران انتظار دارند به‌روزرسانی‌های دوره‌ای واکسن‌های ویروس کرونا مانند آنفلوانزا به روشی معمول تبدیل شود. استنلی پلوتکین، کارشناس واکسن، می‌گوید: «این کار غیر معمول نیست؛ اما می‌تواند به این معنا باشد که نگرانی در مورد زنجیره‌های تأمین و تدارک، برای مدتی ادامه خواهد داشت.»