Od dawek przypominających Covid po coroczne szczepienia przeciw grypie, większość z nas zastanawia się: dlaczego tak wiele i tak często?

Istnieje powód, aby aktualizować szczepionki. Wirusy szybko mutują, co może pomóc im uciec przed układem odpornościowym organizmu, narażając wcześniej zaszczepione osoby na ryzyko infekcji. Naukowcy coraz częściej mają taką możliwość, korzystając z modelowania sztucznej inteligencji przewidzieć, w jaki sposób wirusy będą ewoluować. Ale szybko mutują, a my wciąż nadrabiamy zaległości.

Alternatywną strategią jest przerwanie cyklu za pomocą uniwersalnej szczepionki, która może wytrenować organizm w rozpoznawaniu wirusa pomimo mutacji. Taka szczepionka mogłaby wyeliminować nowe szczepy grypy, nawet jeśli wirus przekształcił się w formy prawie nierozpoznawalne. Strategia może również w końcu przynieść szczepionka na wirusa HIV, co dotychczas notorycznie unikał dziesięciolecia wysiłków.

W tym miesiącu zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, kierowany przez dr Shou-Wei Dinga, zaprojektował szczepionkę które uwolniły zaskakujący składnik układu odpornościowego organizmu przed inwazją wirusów.

U młodych myszy pozbawionych funkcjonalnych komórek odpornościowych chroniących przed infekcjami szczepionka chroniła przed śmiertelnymi dawkami śmiercionośnego wirusa. Ochrona trwała co najmniej 90 dni od pierwszego strzału.

Strategia opiera się na kontrowersyjnej teorii. Większość roślin i grzybów ma wrodzoną ochronę przed wirusami, która tnie ich materiał genetyczny. Naukowcy od dawna debatują nad tym, czy ten sam mechanizm występuje u ssaków, w tym u ludzi, nazywanych interferencją RNA (RNAi).

„To niesamowity system, ponieważ można go zaadaptować do każdego wirusa” – dr Olivier Voinnet ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii, który wraz z Dingiem bronił tej teorii, powiedział Natura pod koniec 2013.

Ukryty wszechświat RNA

Cząsteczki RNA są zwykle związane z translacją genów na białka.

Ale nie są to tylko biologiczni posłańcy. W naszych komórkach wędruje szeroki wachlarz małych cząsteczek RNA. Niektóre składniki białkowe transportują przez komórkę podczas translacji DNA. Inne zmieniają sposób ekspresji DNA i mogą nawet działać jako metoda dziedziczenia.

Jednak podstawą odporności są małe interferujące cząsteczki RNA, czyli siRNA. U roślin i bezkręgowców cząsteczki te są zaciekłymi obrońcami przed atakami wirusowymi. Aby się replikować, wirusy muszą przejąć kontrolę nad maszynerią komórki gospodarza i skopiować jej materiał genetyczny — często jest to RNA. Zaatakowane komórki rozpoznają obcy materiał genetyczny i automatycznie rozpoczynają atak.

Podczas tego ataku, zwanego interferencją RNA, komórka tnie genom RNA atakującego wirusa na maleńkie kawałki – siRNA. Następnie komórka wypluwa te wirusowe cząsteczki siRNA do organizmu, aby zaalarmować układ odpornościowy. Cząsteczki bezpośrednio chwytają się genomu atakującego wirusa, blokując jego replikację.

Oto motyw: szczepionki oparte na przeciwciałach zwykle celują w jedno lub dwa miejsca wirusa, co czyni je podatnymi na mutację, jeśli te lokalizacje zmienią swój skład. Interferencja RNA generuje tysiące cząsteczek siRNA, które pokrywają cały genom — nawet jeśli jedna część wirusa ulegnie mutacji, reszta nadal jest podatna na atak.

Ten potężny system obronny mógłby wprowadzić na rynek nową generację szczepionek. Jest tylko jeden problem. Chociaż zaobserwowano go u roślin i much, zaobserwowano także, czy występuje u ssaków wysoce kontrowersyjny.

„Wierzymy, że RNAi ma działanie przeciwwirusowe od setek milionów lat” – Ding powiedział Natura w 2013 r. „Dlaczego my, ssaki, mielibyśmy porzucić tak skuteczną obronę?”

Urodzeni zabójcy wirusów

W badaniu z 2013 r in naukaDing i współpracownicy zasugerowali, że ssaki również mają przeciwwirusowy mechanizm siRNA — jest on po prostu tłumiony przez gen przenoszony przez większość wirusów. Gen nazwany B2 działa jak „hamulec”, tłumiąc jakąkolwiek odpowiedź na interferencję RNA ze strony komórek gospodarza, niszcząc ich zdolność do tworzenia fragmentów siRNA.

Pozbycie się B2 powinno przywrócić interferencję RNA na wyższy bieg. Aby udowodnić teorięzespół opracował genetycznie wirusa bez funkcjonującego genu B2 i próbował zainfekować komórki chomika i młode myszy z obniżoną odpornością. Nazywa się wirusem Nodamura, jest przenoszony przez komary na wolności i często jest śmiertelny.

Ale bez B2 nawet śmiertelna dawka wirusa utraciła swoją zakaźną moc. Młode myszy szybko wygenerowały dużą dawkę cząsteczek siRNA, aby pozbyć się najeźdźców. W rezultacie infekcja nigdy się nie rozwinęła, a stworzenia – nawet jeśli miały już obniżoną odporność – przeżyły.

„Naprawdę wierzę, że odpowiedź RNAi jest istotna przynajmniej w przypadku niektórych wirusów infekujących ssaki” powiedziany Ding w tym czasie.

Szczepionki New Age

Wiele szczepionek zawiera martwą lub żywą, ale zmodyfikowaną wersję wirusa, której zadaniem jest trenowanie układu odpornościowego. W obliczu ponownego kontaktu z wirusem organizm wytwarza limfocyty T, które zabijają cel, komórki B, które wytwarzają przeciwciała, oraz inne komórki „pamięci” odpornościowej, które ostrzegają przed przyszłymi atakami. Ale ich skutki nie zawsze są trwałe, szczególnie jeśli wirus mutuje.

Zamiast gromadzić limfocyty T i B, wywołanie odpowiedzi siRNA organizmu zapewnia inny rodzaj obrony immunologicznej. Można tego dokonać poprzez usunięcie genu B2 w żywych wirusach. Z wirusów tych można stworzyć nowy typ szczepionki, nad opracowaniem którego zespół pracował, opierając się na interferencji RNA w celu odparcia najeźdźców. Powstały w ten sposób zalew cząsteczek siRNA wywołany przez szczepionkę teoretycznie zapewniłby również pewną ochronę przed przyszłą infekcją.

„Jeśli stworzymy zmutowanego wirusa, który nie będzie w stanie wytwarzać białka tłumiącego nasze RNAi [interferencję RNA], możemy osłabić wirusa. Może replikować do pewnego poziomu, ale potem przegrywa bitwę z reakcją RNAi gospodarza”, Ding powiedziany w komunikacie prasowym na temat najnowszego badania. „Wirus osłabiony w ten sposób może zostać wykorzystany jako szczepionka wzmacniająca nasz układ odpornościowy RNAi”.

In badania, jego zespół wypróbował strategię przeciwko wirusowi Nodamura, usuwając jego gen B2.

Zespół zaszczepił młode i dorosłe myszy, które miały genetycznie obniżoną odporność, ponieważ nie były w stanie wytworzyć mechanizmów obronnych ze strony limfocytów T i B. W ciągu zaledwie dwóch dni pojedynczy zastrzyk w pełni uchronił myszy przed śmiertelną dawką wirusa, a efekt utrzymywał się przez ponad trzy miesiące.

Wirusy są najbardziej szkodliwe dla bezbronnych populacji – niemowląt, osób starszych i osób z obniżoną odpornością. Ze względu na osłabiony układ odpornościowy obecne szczepionki nie zawsze są tak skuteczne. Wyzwalanie siRNA może być alternatywną strategią ratującą życie.

Chociaż działa na myszy, czas pokaże, czy ludzie zareagują podobnie. Ale jest na co czekać. Białko „hamujące” B2 wykryto także w wielu innych powszechnych wirusach, w tym w dendze, grypie i rodzinie wirusów powodujących gorączkę, wysypkę i pęcherze.

Zespół pracuje już nad nową szczepionką przeciw grypie, wykorzystującą żywe wirusy bez białka B2. Jeśli szczepionka się powiedzie, szczepionkę można potencjalnie przygotować w postaci aerozolu do nosa – zapomnij o wkłuciu igłą. A jeśli ich teoria siRNA się sprawdzi, taka szczepionka może odeprzeć wirusa, nawet gdy będzie on mutował w nowe szczepy. Poradnik można również dostosować do nowych wariantów Covida, RSV lub czegokolwiek, co przyniesie nam natura.

Ta strategia szczepień ma „szeroko zastosowanie do dowolnej liczby wirusów, jest zasadniczo skuteczna przeciwko każdemu wariantowi wirusa i bezpieczna dla szerokiego spektrum ludzi” – autor badania, dr Rong Hai powiedziany w komunikacie prasowym. „To może być uniwersalna szczepionka, której szukaliśmy”.

Kredytowych Image: Diana Polechina / Unsplash

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://singularityhub.com/2024/04/22/a-universal-vaccine-against-any-viral-variant-a-new-study-suggest-its-possible/