Pirmoji pasaulyje vakcina, vartojama alaus pavidalu, gali atrodyti neįprastai, tačiau būtent tokį kelią pasirinko Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) ir Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinio vėžio instituto mokslininkai, siekdami padaryti vakcinas prieinamesnes, pigesnes ir lengviau priimamas visuomenėje. Šis tyrimas atveria naujas diskusijas apie biotechnologijas ir vakcinacijos ateitį.
Ieškoma alternatyvų tradicinėms injekcinėms vakcinoms
Mokslinėje bendruomenėje vis dažniau kalbama apie nepakankamą vakcinų prieinamumą, net ir esant veiksmingoms bei saugioms vakcinoms. VU GMC doktorantė Emilija Vasiliūnaitė teigia, kad priežastys yra įvairios – nuo sudėtingos ir brangios gamybos iki logistinių iššūkių. „Tai ypač išryškėjo COVID-19 pandemijos metu: nors moderni informacinės RNR technologija leido vakcinas sukurti rekordiškai greitai, jų gamybai ir platinimui reikėjo sudėtingų sąlygų, įskaitant itin žemą laikymo temperatūrą, kuri kai kuriose pasaulio vietose tapo sunkiai įveikiama kliūtimi“, – aiškina ji.
Taip pat pastebima, kad vakcinacijos apimtys daugelyje šalių mažėja, nepaisant duomenų apie injekcinių vakcinų saugumą bei veiksmingumą. Prie to prisideda ir žmonių baimės, skepticizmas farmacijos pramonei bei intensyvūs skiepijimo grafikai.
E. Vasiliūnaitė teigia, kad intensyvus kūdikių skiepijimo kalendorius neretai tampa emociškai sudėtingas tėvams. Ji pastebi, kad per burną vartojama rotaviruso vakcina, kurią kūdikis sučepsi, tėvams paprastai neatrodo tokia emociškai sunki patirtis kaip įprastos injekcinės vakcinos.
Dėl to dėmesys krypsta į valgomąsias ar geriamąsias vakcinas, kurios galėtų sumažinti psichologinį barjerą ir atverti kelią paprastesnei, pigesnei gamybai. Mokslininkė aiškina, kad vakcina, kuri būtų suvokiama ne kaip vaistas, o kaip maisto produktas ar maisto papildas, teoriškai galėtų pasiekti žmones greičiau ir mažesnėmis sąnaudomis – antigeno nereikėtų visiškai išgryninti, o gamybos procesas būtų lankstesnis nei tradicinių injekcinių vakcinų atveju.
Mielės – netikėtos sąjungininkės kuriant naujas vakcinas
VU GMC ir JAV nacionalinio vėžio instituto mokslininkų eksperimentuose vakcinai kurti pritaikyta anksčiau naudota technologija, kai tikslinio antigeno – virusinio baltymo – genetinė medžiaga „įrašoma“ į mielių ląsteles, pasitelkiant žiedinę DNR molekulę. „Tai reiškia, kad mielėms buvo perduotas receptas, pagal kurį jos pačios pradėjo gaminti norimą baltymą. Tokios genetiškai pakeistos mielės tapo savotiška vakcinos „talpykla“, – aiškina E. Vasiliūnaitė.
Atrinkti mieles, gaminančias vakcinos antigeną, padeda genų inžinerijos technologija, taikoma nuo 1992 m.: trumpam paveikus mieles formaldehidu, išgyvena tik tos ląstelės, kurios turi apsaugą koduojančią genetinę instrukciją. „Formaldehidas nėra galutinio produkto sudedamoji dalis – po atrankos mielės auginamos ir paruošiamos be jo, o galutinė koncentracija yra mažesnė, nei leidžiama geriamajame vandenyje. Tai laikoma pranašumu, palyginti su dažnai naudojamais antibiotikais“, – teigia mokslininkė.
Tyrimai su pelėmis parodė, kad tiek šviežios mielių biomasės, tiek džiovintų mielių „traškučių“ pavidalu suvartotos vakcinos gali suformuoti imuninį atsaką. Pelės tokį „maistą“ noriai suėdė. Žmonėms mielės galėtų būti pateikiamos ir kapsulėmis, tačiau neatmetama galimybė jas integruoti į fermentuotus gėrimus – pavyzdžiui, girą ar alų.
JAV dirbantis virusologas Chrisas Buckas pabandė vakcinos antigeną gaminančias mieles pritaikyti alaus gamyboje. Ištyrus jo kraujo mėginius prieš ir po tokio alaus vartojimo, pastebėtas specifinių antikūnų kiekio padidėjimas. Tai paskatino Ch. Bucką tęsti bandymus ir įkurti ne pelno siekiančią organizaciją „Gusteau Research Corporation“. Kartu su VU GMC mokslininkais atlikto tyrimo rezultatus jis paskelbė atviroje platformoje „Zenodo“, kur pateiktos ir tokio alaus gamybos gairės.
Nors šis bandymas kol kas laikytinas pavieniu atveju, gauti duomenys leidžia manyti, kad pats principas gali veikti ne tik laboratorijos sąlygomis, bet ir žmogaus organizme.
Vakcinos per maistą: kodėl jos ilgai laikytos neįmanomomis
E. Vasilūnaitės teigimu, vakcinos dažniausiai leidžiamos injekcijomis dėl virškinimo sistemos ypatybių. Skrandyje virškinant maistą suyra ir vakcinų antigenai, todėl imunizacija per burną įprastai neveikia. Vakciną atpažįstančių ląstelių skrandyje taip pat nėra – jų yra žarnyne. Todėl svarbu, kad skrandžio rūgščių nepažeistas antigenas pasiektų žarnyną ir suaktyvintų ten esančias imunines ląsteles.
Iki šiol vakcinacija per maistą buvo veiksminga beveik išimtinai naudojant „gyvas“, susilpnintas vakcinas, apsaugančias nuo žarnyno infekcijų. Vienas iš šiuolaikinių pavyzdžių – kūdikiams skirta rotaviruso vakcina. Šio viruso atveju imuninio atsako stiprumą lemia tai, kad vakcinoje yra ne pavienės viruso dalys, o visas, nors ir susilpnintas, virusas, aktyviai stimuliuojantis imuninę sistemą. Be to, rotavirusas yra natūraliai prisitaikęs infekuoti žarnyną.
Komponentinės, vadinamosios „negyvos“ vakcinos, sudarytos tik iš atskirų patogeno dalių, dažnai nesukelia pakankamo imuninio atsako. Net ir apsaugotos nuo skrandžio rūgšties, jos neretai suformuoja tik vietinį imunitetą žarnyne. Žarnyne veikia imuninės tolerancijos mechanizmai, kurie apsaugo nuo perteklinės imuninės reakcijos į maisto antigenus bei žarnyno mikrobiotą. Todėl sisteminis imuninis atsakas, kai antikūnai aptinkami ir kraujyje, tokiais atvejais paprastai nesusiformuoja.
E. Vasiliūnaitės teigimu, mielių vakcinos atveju mielių ląstelės, savo viduje nešančios vakciną, tikėtina, atlieka dvejopą vaidmenį: jos ne tik apsaugo antigeną nuo skrandžio rūgščių poveikio, bet ir veikia kaip papildomas žarnyno imuninių ląstelių aktyvatorius, vadinamasis adjuvantas.
Vis dėlto konkretus šio poveikio mechanizmas kol kas nėra iki galo aiškus – tai, anot E. Vasiliūnaitės, taps tolesnių tyrimų objektu. Šioms vakcinoms kurti pasirinktas virusinis antigenas yra poliomos virusų pagrindinis kapsidės baltymas. Tai patogus modelinis baltymas, mielių ląstelėse formuojantis į virusus panašas daleles – viruso formą imituojančias struktūras, sudarytas iš šimtų baltymo kopijų. Iš ankstesnių tyrimų žinoma, kad tokios išgrynintos dalelės, naudojamos injekcinėse vakcinose, yra ypač imunogeniškos ir sukelia labai stiprų, ilgalaikį imuninį atsaką. Vis dėlto šiuo atveju būtent mielių ląstelės lemia valgomos vakcinos veiksmingumą. Tai patvirtino ir eksperimentai su pelėmis – joms sušėrus suardytas mieles su viruso antigenu, imuninis atsakas nebesusiformavo.
Mokslininkų požiūris į „alaus vakcinas“
Kaip sako doktorantė, skepticizmas „alaus vakcinos“ atveju neišvengiamas. Analogiškų tyrimų iki šiol nebuvo, o pati idėja gimė tarsi mokslinis eksperimentas „iš smalsumo“, kuris netikėtai davė apčiuopiamų rezultatų. Kol kas neaišku, ar toks metodas tinka tik poliomos virusams, ar galėtų būti pritaikytas ir kitoms ligoms. Taip pat svarbūs išlieka ir reguliavimo klausimai – Europos Sąjungoje genetiškai modifikuotų mikroorganizmų naudojimas maistui yra griežtai kontroliuojamas.
Kita vertus, JAV jau yra pavyzdžių, kai naudojant genetiškai modifikuotas mieles pagaminti fermentuoti gėrimai yra vartojamilegaliai. Tai rodo, kad technologinės galimybės egzistuoja, tačiau kelias iki plačiai taikomos vakcinos bus ilgas ir reikalaus daug papildomų, nepriklausomų tyrimų.
Sėkminga „Fulbright“ stažuotė ir bendradarbiavimas su JAV mokslininkais tapo atspirties tašku tolesniems poliomos virusų tyrimams Lietuvoje. Juos doktorantė E. Vasiliūnaitė tęs kartu su VU GMC tyrėjų grupe, o krypties perspektyvumą rodo ir Lietuvos mokslo taryboje laimėtas projektas „Poliomos virusų patogeniškumo ir specifiškumo šeimininkui veiksnių tyrimai“, užtikrinsiąs tolesnių tyrimų finansavimą.