Powstanie jedna szczepionka na każdy rodzaj grypy?

Wystarczą jedynie dwa ukłucia, by przy użyciu szczepionki MMR zapewnić dziecku ochronę przed odrą, świnką i różyczką do końca życia. Podobnie jest w przypadku polio czy wirusowego zapalenia wątroby typu B. Współczesna medycyna bardzo dobrze rozwinęła sposoby walki z popularnymi infekcjami. Pokazując naszemu systemowi odpornościowemu próbki patogenów, uczymy go, jak walczyć z nimi w przypadku prawdziwego zagrożenia.

To działa, ale nie w przypadku wszystkich chorób. Szczególnie problematyczna jest grypa, która tak szybko mutuje, że co roku trzeba poddawać się ponownemu szczepieniu. Sezonowość grypy jest wynikiem zaskakującego jak na świat przyrody niechlujstwa w namnażaniu się wirusów grypy w zainfekowanych komórkach. Podczas kopiowania materiału genetycznego dochodzi do tak wielu pomyłek, że w efekcie powstają tysiące nieznacznie różniących się od siebie wirusów potomnych.

Jeżeli kilka różnych szczepów zarazi tę samą komórkę, może dojść do powstania wyjątkowo zjadliwego szczepu hybrydowego, który albo od razu ujawnia swoje właściwości, albo w uśpieniu czeka na właściwy moment. Właśnie z tego powodu co roku na świecie pojawiają się nieznane do tej pory szczepy grypy. Walka z nimi przypomina tę, jaką prowadził Don Kichot - z wiatrakami.

Co roku problem jest taki sam. Zanim naukowcy przygotują odpowiednią szczepionkę, muszą przewidzieć, które szczepy wirusa grypy będą stwarzać najwięcej problemów w danym sezonie. Niestety, szczepionka przeciwko grypie przestaje być aktualna praktycznie już w momencie jej iniekcji do ciała pacjenta.

Taka ciągła zabawa "w kotka i myszkę" w samych tylko Stanach Zjednoczonych kosztuje 2-4 mld dol. dolarów rocznie. A przecież to i tak "tylko" pieniądze. Najbardziej przerażająca jest statystyka dotycząca liczby osób, które grypa zabija na całym świecie - od 250 000 do nawet pół miliona rocznie. Specjaliści ostrzegają, że może być jeszcze gorzej, zwłaszcza gdy dojdzie do pandemii grypy.

"Możemy lepiej leczyć grypę. Technologie używane powszechnie do produkcji szczepionek przeciwko grypie są przestarzałe. Nie oferujemy pacjentom nic poza koniecznością przyjmowania co roku zmodyfikowanego preparatu, który nawet w momencie zarażenia kilka dni po szczepieniu, może już zawierać nieaktualne dane o wirusie" - mówi Sarah Gilbert z Uniwersytetu w Oxfordzie.

Lekarze przekonują, że walka z grypą byłaby o wiele bardziej zaawansowana, gdyby nie pojawienie się innego wirusa oddziałującego na układ odpornościowy - HIV.

"Kiedy wirus HIV został odkryty w 1980 r., wielu immunologów pracujących nad opracowaniem szczepionki przeciwko grypie zmieniło obszar zainteresowań. Świat zaczął walczyć z HIV, grypę pozostawiając prawom natury. Do teraz nauka nie osiągnęła praktycznie niczego przełomowego w walce z grypą" - twierdzi Gilbert.

Dwie ostatnie dekady to prawdziwa plaga różnych odmian grypy, które postawiły świat w stan najwyższej gotowości. Najpierw, w 1997 r. w Chinach pojawił się szczep H5N1 (ptasia grypa), który wykryto łącznie u 622 osób - 373 z nich umarło. W 2009 r. odnotowano pojawienie się jeszcze groźniejszego szczepu H1N1 - nazywanego kolokwialnie świńską grypą (ze względu na sposób przenoszenia) - który wywołał pierwszą od 30 lat pandemię. Rok 2013 również ma swoją śmiercionośną odmianę grypy - szczep H7N9, którą wykryto do tej pory u 130 Chińczyków.

"Nie jesteśmy w stanie przewidzieć, co będzie za kilka lat. Ale mając uniwersalną szczepionkę przeciwko wszystkim odmianom grypy, moglibyśmy działać na kilku różnych płaszczyznach i nie martwić się wybuchem pandemii" - przyznaje Ian Wilson z Scripps Research Institute w La Jolla.

Gdy wirus grypy wnika do ciała człowieka, przyłączanie do powierzchni infekowanych komórek umożliwia mu hemaglutynina (HA). Jest to glikoproteina o właściwościach antygenowych, która powoduje aglutynację, czyli zlepianie się ze sobą erytrocytów. Komórki układu odpornościowego wykrywają intruza poprzez detekcję odpowiednich HA.

Jeżeli w szczepionce zostały podane pacjentowi wirusy tego samego szczepu, który atakuje organizm podczas choroby, jego zwalczenie następuje błyskawicznie. Tak jednak dzieje się rzadko, gdyż występuje aż 17 różnych rodzajów HA (np. w H5N1 występuje 5-ty podtyp HA). Przeciwciało, które neutralizuje dany rodzaj hemaglutyniny, nie jest skuteczne przeciwko innemu.

Istnieją jednak wyjątki. Niektóre fragmenty HA są prawie zawsze takie same, bez względu na występowanie innych składowych. Rzadko mutują, przez co ich identyfikacja może doprowadzić do precyzyjnej eliminacji wirusa. Konserwatywne regiony znajdują się jednak w trudno dostępnych częściach białka, do których komórki układu odpornościowego zazwyczaj nie są w stanie dotrzeć. Nie jest to jednak niemożliwe.

W 1993 r. japońscy naukowcy wyizolowali przeciwciała od myszy, które były odporne na szczep grypy H2N2. Okazało się, że pobrane przeciwciała chroniły organizm nie tylko przed wirusami z HA podtypu H2, ale również H1, H5, H6 i H9. 15 lat później, podobne "szeroko neutralizujące przeciwciała" odnaleziono także u ludzi.

Najciekawszego odkrycia dokonała w 2011 r. grupa immunologów pod kierownictwem Antonio Lanzavecchia z Institute for Research in Biomedicine w szwajcarskim mieście Bellinzona. Wyizolowane przez nich przeciwciało, znane po prostu jako F16, wiązało się ze wszystkimi 16, znanymi na tamtą chwilę, rodzajami HA (17. podtyp odkryto w ubiegłym roku).

Ale F16 to nie uniwersalny lek przeciw grypie, którego poszukujemy. Przeciwciała tego nie można masowo produkować i wstrzyknąć do ciała zdrowego człowieka, ze względu na zbyt duże różnice w układzie antygenów. Taki obiekt sam w sobie byłby postrzegany przez układ immunologiczny jako obcy. Aby skutecznie walczyć z każdym rodzajem grypy, organizm człowieka musi sam nauczyć się syntetyzować przeciwciała F16. Jak to zrobić?

Naukowcy uważają, że kluczem do osiągnięcia celu jest zaprojektowanie syntetycznej cząsteczki naśladującej część HA, do której wiąże się przeciwciało F16. Wszczepienie takiego konstruktu do ciała człowieka pobudziłoby układ odpornościowy do syntezy specyficznych przeciwciał F16.

"Chcemy, by stworzone przez nas imitacje wirusów wyglądały jak wirusy grypy, ale były o wiele bardziej odsłonięte na działanie układu odpornościowego. Dzięki temu uda nam się uzyskać pełniejszą odpowiedź immunologiczną na danym obszarze" - wyjaśnia Ian Wilson.

Naukowcy wykorzystują jeszcze jeden mechanizm do wytworzenia uniwersalnej szczepionki przeciwko grypie. Podczas ataku grypy nasz organizm produkuje cały "rój" obrońców, zwanych limfocytami T, które mogą eliminować wirusy z różnymi hemaglutyninami na powierzchni. Żyją one jednak niezwykle krótko. "Do pewnego stopnia dysponujemy uniwersalną ochroną przeciwko grypie, ale nie trwa ona długo" - przyznaje Sarah Gilbert.

Nasz system odpornościowy nie włącza trybu amnezji po pierwszym kontakcie z patogenem. W węzłach chłonnych są magazynowane komórki T centralnej pamięci (ang. central memory T-cells), które zawierają zapisany - jak na twardym dysku - przebieg ostatniej infekcji. W razie potrzeby mogą one indukować produkcję limfocytów T cytotoksycznych przy ponownym kontakcie z patogenem. Niestety, ten typ odpowiedzi immunologicznej jest za wolny na szybko rozprzestrzeniającego się po organizmie wirusa grypy. Zanim limfocyty T cytotoksyczne ruszą do akcji, grypa może zająć węzły chłonne, a wtedy na reakcję może być za późno.

"Komórki T centralnej pamięci są dobre do procesu rekonwalescencji, ale nie zapobiegną i nie zwalczą choroby, gdy ta zaatakuje nasz organizm. Ten mechanizm nie ma racji bytu w przypadku walki z wirusem grypy" - dodaje Gilbert.

Uniwersalna szczepionka opracowana przez zespół Sarah Gilbert wykorzystuje pewien biologiczny fortel. Brytyjska profesor immunologii chce obudzić komórki T centralnej pamięci zanim jeszcze wirus wniknie do organizmu. Dzięki temu stała pula limfocytów T będzie patrolować krwiobieg w poszukiwaniu dwóch najczęściej występujących w wirusie grypy białek - NP i MP1. Te zostaną z kolei przemycone do komórki przez odpowiednio zmodyfikowanego wirusa, który nie może się replikować. Taka komórka nie dokona spustoszenia w organizmie, ale będzie wyglądała jakby została zainfekowana przez wirusa. To wystarczy, by zwiększyć liczbę limfocytów T w organizmie nawet 10-krotnie. Co równie ważne, taka szczepionka zdałaby egzamin zarówno u osób młodych, jak i starszych.

"Wcale mnie to nie zaskakuje. Obecne szczepionki zmuszają układ odpornościowy do produkcji nowej puli przeciwciał co roku, a zdolność ta słabnie wraz z wiekiem. Mój pomysł zakłada wzmocnienie pamięci o infekcji, która przecież już istnieje" - podsumowuje prof. Gilbert.

Nawet jeżeli jej szczepionka okaże się skuteczna, nie wystarczy na całe życie. Armię limfocytów T trzeba stale wzmacniać, poprzez wielokrotną stymulację komórek T centralnej pamięci. Nie wystarczy jeden zastrzyk, by zapewnić człowiekowi na zawsze ochronę przed grypą. Ale moment, w którym szczepienia przeciwko tej niezwykle zjadliwej chorobie będzie wykonywać się nie co rok, a co 5 lat, będzie niezwykłym osiągnięciem immunologii.