Od spodbujevalnikov proti covidu do letnih cepiv proti gripi se večina od nas sprašuje: zakaj jih toliko, tako pogosto?

Obstaja razlog za posodobitev cepiv. Virusi hitro mutirajo, kar jim lahko pomaga uiti imunskemu sistemu telesa, zaradi česar so predhodno cepljeni ljudje izpostavljeni tveganju okužbe. Z uporabo modeliranja AI so znanstveniki vedno bolj sposobni napovedati, kako se bodo virusi razvijali. Toda hitro mutirajo, mi pa se še vedno igramo.

Alternativna strategija je prekiniti krog z univerzalnim cepivom, ki lahko usposobi telo, da prepozna virus kljub mutaciji. Takšno cepivo bi lahko izkoreninilo nove seve gripe, tudi če se je virus preoblikoval v skoraj nerazpoznavne oblike. Strategija bi lahko končno prinesla tudi a cepivo proti virusu HIV, ki je do zdaj zloglasno izognil desetletja prizadevanj.

Ta mesec je ekipa iz UC California Riverside, ki jo vodi dr. Shou-Wei Ding, zasnoval cepivo ki je sprostil presenetljivo komponento telesnega imunskega sistema proti napadalnim virusom.

Pri mišjih mladičih brez funkcionalnih imunskih celic za zaščito pred okužbami je cepivo branilo pred smrtonosnimi odmerki smrtonosnega virusa. Zaščita je trajala najmanj 90 dni po prvem strelu.

Strategija temelji na kontroverzni teoriji. Večina rastlin in gliv ima prirojeno obrambo pred virusi, ki sesekljajo njihov genski material. Znanstveniki, imenovani interferenca RNA (RNAi), že dolgo razpravljajo o tem, ali isti mehanizem obstaja pri sesalcih – vključno z ljudmi.

»To je neverjeten sistem, saj ga je mogoče prilagoditi vsakemu virusu,« dr. Olivier Voinnet s švicarskega zveznega tehnološkega inštituta, ki je z Dingom zagovarjal teorijo, Rekel Narava v pozni 2013.

Skrito vesolje RNA

Molekule RNK so običajno povezane s prevajanjem genov v proteine.

Vendar niso le biološki glasniki. Široka paleta majhnih molekul RNA kroži po naših celicah. Nekatere beljakovinske komponente premikajo skozi celico med prevajanjem DNA. Drugi spremenijo način izražanja DNK in lahko celo delujejo kot metoda dedovanja.

Toda bistvenega pomena za imunost so majhne moteče molekule RNA ali siRNA. V rastlinah in nevretenčarjih so te molekule hudi branilci pred virusnimi napadi. Za razmnoževanje morajo virusi ugrabiti mehanizme gostiteljske celice, da kopirajo njihov genetski material – pogosto je to RNA. Invadirane celice prepoznajo tuji genski material in samodejno sprožijo napad.

Med tem napadom, imenovanim interferenca RNA, celica razreže genom RNA invazivnih virusov na drobne koščke – siRNA. Celica nato izbruha te virusne molekule siRNA v telo, da opozori imunski sistem. Molekule se tudi neposredno oprimejo genoma invazivnih virusov in preprečijo njegovo razmnoževanje.

Tukaj je zanimivo: cepiva, ki temeljijo na protitelesih, običajno ciljajo na eno ali dve lokaciji na virusu, zaradi česar so ranljivi za mutacijo, če te lokacije spremenijo sestavo. Interferenca RNA ustvari na tisoče molekul siRNA, ki pokrivajo celoten genom – tudi če en del virusa mutira, je preostali še vedno ranljiv za napad.

Ta močan obrambni sistem bi lahko lansiral novo generacijo cepiv. Samo en problem je. Medtem ko so ga opazili pri rastlinah in muhah, so ugotovili, ali obstaja pri sesalcih zelo kontroverzna.

"Verjamemo, da je RNAi protivirusen že stotine milijonov let," Ding Rekel Narava leta 2013. "Zakaj bi sesalci zavrgli tako učinkovito obrambo?"

Naravni virusni morilci

V študiji iz leta 2013 in Znanost, Ding in sodelavci so predlagali, da imajo sesalci tudi protivirusni mehanizem siRNA – le potlači ga gen, ki ga nosi večina virusov. Gen, poimenovan B2, deluje kot "zavora", ki zaduši kakršen koli interferenčni odziv RNA gostiteljskih celic tako, da uniči njihovo sposobnost izdelave izrezkov siRNA.

Če bi se znebili B2, bi morali interferenco RNK spet zagnati. Da dokažemo teorijo, je ekipa z genskim inženiringom izdelala virus brez delujočega gena B2 in poskušala okužiti celice hrčka in imunsko oslabljene mladiče miši. Imenuje se virus Nodamura, prenašajo ga komarji v naravi in ​​je pogosto smrtonosen.

Toda brez B2 je celo smrtonosna doza virusa izgubila svojo nalezljivo moč. Mladički miši so hitro ustvarili zajeten odmerek molekul siRNA, da so odstranili vsiljivce. Posledica tega je, da se okužba ni nikoli uveljavila in bitja so – tudi če so že bila imunsko oslabljena – preživela.

"Resnično verjamem, da je odziv RNAi pomemben vsaj za nekatere viruse, ki okužijo sesalce," je dejal Ding takrat.

New-Age cepiva

Mnoga cepiva vsebujejo mrtvo ali živo, vendar spremenjeno različico virusa za urjenje imunskega sistema. Ko se telo znova sooči z virusom, proizvaja celice T, da uniči tarčo, celice B, ki črpajo protitelesa, in druge celice imunskega »spomina«, da opozorijo na prihodnje napade. Vendar njihovi učinki niso vedno trajni, zlasti če virus mutira.

Namesto združevanja celic T in B, sprožitev telesnega odziva siRNA ponuja drugo vrsto imunske obrambe. To je mogoče doseči z brisanjem gena B2 v živih virusih. Te viruse je mogoče oblikovati v novo vrsto cepiva, za katerega se ekipa trudi razviti, pri čemer se zanaša na interferenco RNK, da bi preprečila vsiljivce. Posledična poplava molekul siRNA, ki jo sproži cepivo, bi teoretično zagotovila tudi nekaj zaščite pred prihodnjo okužbo.

»Če naredimo mutirani virus, ki ne more proizvesti beljakovine za zatiranje naše RNAi [interference RNA], lahko oslabimo virus. Lahko se replicira do določene ravni, a nato izgubi bitko z odzivom gostiteljske RNAi,« Ding je dejal v sporočilu za javnost o najnovejši študiji. "Tako oslabljen virus se lahko uporabi kot cepivo za krepitev našega imunskega sistema RNAi."

In študij, je njegova ekipa poskusila strategijo proti virusu Nodamura z odstranitvijo njegovega gena B2.

Ekipa je cepila mladiče in odrasle miši, ki so bile genetsko imunsko oslabljene, saj niso mogle vzpostaviti obrambe celic T ali B celic. V samo dveh dneh je en sam odmerek popolnoma zaščitil miši pred smrtonosnim odmerkom virusa, učinek pa je trajal več kot tri mesece.

Virusi so najbolj škodljivi za ranljivo populacijo – dojenčke, starejše in osebe z oslabljenim imunskim sistemom. Zaradi oslabljenega imunskega sistema trenutna cepiva niso vedno tako učinkovita. Sprožitev siRNA bi lahko bila rešilna alternativna strategija.

Čeprav deluje pri miših, bomo še videli, ali se ljudje odzovejo podobno. Toda veliko se je treba veseliti. "Zavorni" protein B2 je bil odkrit tudi v številnih drugih pogostih virusih, vključno z dengo, gripo in družino virusov, ki povzročajo vročino, izpuščaje in mehurje.

Ekipa že dela na novem cepivu proti gripi, ki uporablja žive viruse brez proteina B2. Če bo uspešno, bi lahko cepivo potencialno izdelali kot pršilo za nos – pozabite na vbod z iglo. In če njihova teorija o siRNA drži, bi lahko takšno cepivo preprečilo virus, čeprav mutira v nove seve. Priročnik bi bilo mogoče prilagoditi tudi za spopadanje z novimi različicami Covida, RSV ali kar koli drugega, kar nam narava vrže v prihodnje.

Ta strategija cepiva je "široko uporabna za poljubno število virusov, široko učinkovita proti kateri koli različici virusa in varna za širok spekter ljudi," avtor študije dr. Rong Hai je dejal v sporočilu za javnost. "To bi lahko bilo univerzalno cepivo, ki smo ga iskali."

Kreditno slike: Diana Polekhina / Unsplash

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2024/04/22/a-universal-vaccine-against-any-viral-variant-a-new-study-suggest-its-possible/