Pexels nuotr.

Pirmoji pasaulyje vakcina, vartojama alaus pavidalu, gali skambėti kaip provokacija ar net pokštas. Tačiau būtent tokį, iš pirmo žvilgsnio netikėtą, kelią pasirinko Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) ir Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinio vėžio instituto mokslininkai, ieškantys būdų, kaip vakcinas padaryti prieinamesnes, pigesnes ir lengviau priimamas visuomenėje. Šis mokslininkų tyrimas atveria diskusiją ne tik apie naujas biotechnologijas, bet ir apie pačios vakcinacijos ateitį.

Ieškoma alternatyvų tradicinėms injekcinėms vakcinoms

Pastaraisiais metais mokslinėje bendruomenėje vis dažniau kalbama apie tai, kad, net ir turint veiksmingas bei saugias vakcinas, jų prieinamumas išlieka nepakankamas. Kaip teigia VU GMC doktorantė Emilija Vasiliūnaitė, priežastys 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“, – paaiškina mokslininkė.

Kartu pastebima ir kita tendencija – vakcinacijos apimtys daugelyje šalių mažėja. Net ir nuolat kaupiami duomenys apie injekcinių vakcinų saugumą bei veiksmingumą kol kas nepadėjo pakeisti šios tendencijos. Prie to prisideda ir žmogiškasis veiksnys: dalis žmonių bijo adatų, kiti skeptiškai vertina farmacijos pramonę, treti pavargsta nuo intensyvių skiepijimo grafikų, ypač kai kalbama apie kūdikius.

Pasak jaunosios mokslininkės E. Vasiliūnaitės, intensyvus kūdikių skiepijimo kalendorius neretai tampa emociškai sudėtingas ir patiems tėvams. Pati būdama kelių mėnesių kūdikio mama, ji tai patvirtina ir pastebi, kad per burną vartojama malonaus skonio rotaviruso vakcina, kurią kūdikis sučepsi, tėvams paprastai neatrodo tokia emociškai sunki patirtis kaip įprastos injekcinės vakcinos, kurias kartais tenka suleisti į abi kojas vieno vizito metu.

Neatsitiktinai dėmesys krypsta į vadinamąsias valgomąsias ar geriamąsias vakcinas. Tokia forma galėtų ne tik sumažinti psichologinį barjerą, bet ir atverti kelią paprastesnei, pigesnei gamybai. Mokslininkė paaiškina, 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 pats gamybos procesas būtų lankstesnis nei tradicinių injekcinių vakcinų atveju.

Mielės – netikėtos sąjungininkės kuriant naujas vakcinas

VU GMC ir JAV nacionalinio vėžio instituto mokslininkų vykdomuose eksperimentuose vakcinai kurti buvo pritaikyta jau anksčiau GMC mokslininkų 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“, – paaiškina E. Vasiliūnaitė.

Emilija Vasiliūnaitė. Gretos Skaraitienės nuotr.

Tam, kad būtų galima atrinkti būtent tas mieles, kurios tikrai gamina vakcinos antigeną, pasitelkta genų inžinerijos technologija, kurią Lietuvos mokslininkai taiko jau 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.

Pasak jos, tyrimai su pelėmis parodė, kad tiek šviežios mielių biomasės, tiek džiovintų mielių „traškučių“ pavidalu suvartotos vakcinos gali suformuoti imuninį atsaką. Svarbu tai, kad pelės tokį „maistą“ noriai suėdė. Žmonėms mielės galėtų būti pateikiamos ir kapsulėmis, tačiau neatmetama galimybė jas integruoti į fermentuotus gėrimus – pavyzdžiui, girą ar alų.

Būtent šį netradicinį sprendimą pasirinko JAV dirbantis virusologas Chrisas Buckas – jis pabandė vakcinos antigeną gaminančias mieles pritaikyti alaus gamyboje. Mokslininkui ištyrus savo kraujo mėginius prieš ir po tokio alaus vartojimo, buvo pastebėtas specifinių antikūnų kiekio padidėjimas. Šie rezultatai paskatino Ch. Bucką tęsti bandymus net ir tada, kai jis susidūrė su Nacionalinio sveikatos instituto etikos komiteto draudimu eksperimentuoti su savimi darbo metu. Siekdamas tęsti bandymus, jis nusprendė veikti kaip privatus asmuo ir įkūrė ne pelno siekiančią organizaciją „Gusteau Research Corporation“. Negana to, 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 ir neatitinka klinikinio tyrimo kriterijų, 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

Pasak E. Vasilūnaitės, pagrindinė priežastis, kodėl vakcinos dažniausiai yra leidžiamos injekcijomis, susijusi su virškinimo sistemos ypatybėmis. Skrandyje virškinant maistą kartu suyra ir vakcinų antigenai, todėl imunizacija per burną įprastai neveikia. Vakciną atpažįstančių ląstelių skrandyje taip pat nėra – jų yra šiek tiek toliau virškinamajame trakte – žarnyne. Dėl šios priežasties itin svarbu, kad skrandžio rūgščių nepažeistas antigenas pasiektų žarnyną ir suaktyvintų būtent 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. Jis aktyviai stimuliuoja imuninę sistemą. Ne mažiau svarbu ir tai, kad pats rotavirusas yra natūraliai prisitaikęs infekuoti žarnyną. Dėl šios priežasties mokslininkams buvo paprasčiau sukurti per burną vartojamą vakciną, galinčią tapti alternatyva injekcinėms.

Tuo tarpu komponentinės, vadinamosios „negyvos“ vakcinos, sudarytos tik iš atskirų patogeno dalių, dažnai nesukelia pakankamo imuninio atsako. Net ir apsaugotos nuo skrandžio rūgšties – pavyzdžiui, įterptos į specialias kapsules – 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.

Pasak E. Vasiliūnaitės, 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 vartojami legaliai. 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.