خطر بازگشت فلج اطفال و تلاش دانشمندان برای طراحی واکسن جدید

از سال ۱۹۸۸، سازمان‌های بهداشت عمومی در سرتاسر جهان درحال تلاش برای ریشه‌کن کردن جهانی فلج اطفال بوده‌اند. با انجام واکسیناسیون گسترده از آن زمان، شیوع فلج اطفال ۹۹ درصد کاهش یافت و این ویروس از بیشتر کشورهای روی زمین ریشه‌کن شد. اما مشکلات زیادی نیز وجود داشته است. طی ۱۵ سال اخیر یک تهدید جدی پیش آمده است. در جمعیت‌های به‌خوبی واکسینه‌نشده، تعداد رو به افزایشی موارد بیماری فلج اطفال دیده می‌شود که ناشی از سویه‌هایی از ویروس است که از نسخه‌ای از خود واکسن منشا می‌گیرند.

واکسن سابین (Sabin) که به‌صورت خوراکی استعمال می‌شود، از ویروس‌های زنده‌ی ضعیف تشکیل شده است که موجب بیماری در دریافت‌کنندگان واکسن نمی‌شوند و ایمنی پایداری را دربرابر فلج اطفال ایجاد می‌کنند. با این حال، در اثر تغییرات ژنتیکی، ویروس ضعیف‌شده‌ی موجود در واکسن می‌تواند مجددا قدرت بیماری‌زایی خود را به دست آورد. پژوهشگران درحال انجام پژوهش‌هایی در زمینه‌ی درک چگونگی این اتفاق و نحوه‌ی پیشگیری از آن هستند. واکسن جدیدی نیز با این هدف ساخته شده است و مانع از این می‌شود که ویروس مجددا توانایی بیماری‌زایی خود را به دست آورد. این واکسن در مرحله‌ی آزمایش‌های بالینی قرار دارد.

ویروسی که موجب بیماری فلج اطفال می‌شود، سلول‌های گلو و روده را عفونی می‌کند. افراد سالم معمولا با خوردن غذا یا آب آلوده به مدفوع فرد عفونی دچار این بیماری می‌شوند. بیشتر افراد آلوده به ویروس فلج اطفال هیچ‌گونه علائمی ندارند؛ حدود یک‌‌چهارم از عفونت‌ها منجر به علائم شبه آنفلوآنزا می‌شود اما تقریبا در نیم درصد موارد ویروس به سلول‌های سیستم عصبی مرکزی حمله می‌کند و موجب فلجی می‌شود.

ویروس فلج اطفال، ویروس بسیار ساده‌ای است. این ویروس از یک پوشش یا کپسول پروتئینی ساخته شده است. درون کپسول یک رشته‌ی ریبونوکلئیک اسید یا RNA وجود دارد که اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای ساخت ذرات ویروسی جدید را به همراه دارد.

نمایشی از ذره‌ی ویروس فلج اطفال

سه سویه از ویروس فلج اطفال وجود دارد: PV1، PV2 و PV3. ایمنی دربرابر یک سویه موجب ایمنی دربرابر دو سویه‌ی دیگر نمی‌شود، بنابراین هر دو واکسن اصلی سالک و سابین شامل هر سه سویه می‌شوند. واکسن سالک (Salk) که یک واکسن تزریقی است، از ویروس‌های کشته‌شده تشکیل می‌شود. واکسن سابین که به‌صورت خوراکی مصرف می‌شود، حاوی ویروس‌های زنده‌ی ضعیف‌شده است. روش مصرف و اثربخشی واکسن خوراکی ساده‌تر از واکسن تزریقی است و بنابراین این واکسن سلاح اصلی برای ریشه‌کنی جهانی فلج اطفال بوده است.

وقتی کودکی با واکسن خوراکی فلج اطفال واکسینه می‌شود، ویروس‌های ضعیف‌شده تا چندین هفته در روده‌ی او زندگی می‌کنند و موجب می‌شوند که آنتی‌بادی‌هایی در بدن کودک ساخته شده و او دربرابر این بیماری مصونیت کسب کند. طی این مدت، ویروس در مدفوع دریافت‌کنندگان واکسن وجود دارد. ویروس‌های ضعیف‌شده‌ی موجود در واکسن به‌خودی‌خود موجب فلج اطفال نمی‌شوند و اگر افرادی که واکسن را دریافت نکرده‌اند در تماس با مواد دفعی افرادی که به‌تازگی واکسن را دریافت کرده‌اند، قرار گیرند، می‌توانند دربرابر این بیماری مصونیت کسب کنند.

در سال ۲۰۱۵ اعلام شد که یکی از سویه‌های ویروس فلج اطفال (فلج اطفال نوع ۲ یا PV2) در سرتاسر جهان ریشه‌کن شده است. سپس چالش پیشگیری از موارد جدید فلج اطفال نوع ۲ ایجاد شد که می‌توانست از مواد دفعی افرادی که به‌تازگی واکسینه شده بودند، ریشه بگیرد. برای پیشگیری از موارد جدید فلج اطفال نوع ۲ حاصل از واکسن، سازمان جهانی بهداشت تلاش کرد تا واکسن استاندارد خوراکی فلج اطفال را با واکسنی که تنها از PV1 و PV3 تشکیل شده بود، جایگزین کند. این تغییر در سال ۲۰۱۶ کامل شد. متاسفانه ویروس فلج اطفال نوع ۲ حاصل از واکسن همچنان در جوامع مختلف درحال گردش است و موجب فلجی می‌شود. در سال ۲۰۱۸، در سرتاسر جهان، ۱۰۴ مورد فلج اطفال در اثر ویروس ناشی از واکسن رخ داد که سه برابر تعداد موارد ناشی از ویروس طبیعی بود.

با افزایش شمار کودکانی که دربرابر ویروس فلج اطفال نوع دو مصونیت ندارند، این رقم ممکن است افزایش پیدا کند. مقامات بهداشتی به‌دنبال حذف تمام واکسن‌های خوراکی و تکیه بر واکسن‌های تزریقی حاوی ویروس‌های کشته‌ هستند؛ اگرچه اجرای این طرح برای کشورهای در حال توسعه دشوار خواهد بود. در همین حین، هنوز واکسن‌های نوع ۲ خوراکی برای توقف هرگونه شیوع فلج اطفال نوع ۲ مورد نیاز هستند و مقامات بهداشتی هنوز نمی‌دانند چگونه از این موضوع اطمینان حاصل کنند که کودکان واکسینه‌نشده، دچار فلج اطفال ناشی از ویروس‌های جهش‌یافته دفعی افراد واکسینه‌شده نمی‌شوند.

نظارت‌های زیست‌محیطی با هدف حذف ویروس‌های حاصل از واکسن و ویروس‌های وحشی بخشی از تلاش مداوم برای ریشه‌کن کردن فلج اطفال است

چه می‌شود اگر پژوهشگران واکسنی را از یک ویروس زنده‌ی ضعیف‌شده ایجاد کنند که احتمال بازگشت آن به حالت بیماری‌زایی بسیار کم باشد؟ این یکی از استراتژی‌هایی است که درحال حاضر چندین گروه پژوهشی درحال کار روی آن هستند. به‌عنوان بخشی از این تلاش، دانشمندان اکنون مراحلی را که به سویه‌ی موجود در واکسن PV2 اجازه می‌دهد که بتواند خاصیت بیماری‌زایی خود را مجددا به دست آورد، به‌طور دقیق مشخص کرده‌اند.

فقط سه جهش ژنتیکی ساده که هر کدام از آن‌ها به‌تنهایی اثر ناچیزی دارند، وقتی با هم ترکیب می‌شوند به‌میزان زیادی موجب افزایش قدرت بیماری‌زایی سویه‌ی PV2 می‌شوند. این سه جهش در ویروس‌های دفع‌شده از افرادی که اخیرا واکسینه شده‌اند، دیده شده است. در روده نیز اگر ماده‌ی ژنتیکی سویه‌ی PV2 با ماده‌ی ژنتیکی ویروس دیگری ترکیب شود، ممکن است قدرت بیماری‌زایی ویروس بازگردد. ویروس دوم می‌تواند PV1 یا PV3 ضعیف‌شده حاصل از واکسن یا ویروس مرتبطی مانند کوکساکی باشد که ویروس شایعی در کودکان است.

آلبرت سابین از ویروس‌های خالص‌شده برای ساخت واکسن فلج اطفال استفاده کرد. امروزه پژوهشگران برای طراحی واکسنی جدید برای این بیماری در حال تغییر ویروس هستند

با کشف اینکه ویروس واکسن نوع ۲ چگونه مجددا قدرت بیماری‌زایی خود را به دست می‌آورد، دانشمندان روش‌هایی را برای پیشگیری از ایجاد این تغییرات ژنتیکی خاص پیدا کردند. آن‌ها با استفاده از ابزارهای زیست‌شناسی مولکولی چهار تغییر مهم را در ژنوم PV2 ایجاد کردند که مانع از کسب مجدد قدرت بیماری‌زایی در آن می‌شود. برای اینکه این پروتئین‌ها (محصولات حاصل از جهش) ساخته شوند، بخشی از RNA ویروس باید به شکل آبنبات چوبی تا بخورد. این ساختار در سویه‌ی ضعیف‌شده موجود در واکسن تشکیل نمی‌شود اما بروز یک جهش موجب می‌شود که ویروس مجددا این قابلیت را به دست آورد. برای اینکه چنین اتفاقی نیفتد، دانشمندان توالی RNA را به شکلی تغییر دادند که هیچ تغییر تک نوکلئوتیدی اجازه‌ی تاخوردن RNA را به شکل ساختار پایدار آبنبات چوبی شکل ندهد. دوم، آن‌ها توالی ژنتیکی آنزیمی که RNA را نسخه‌برداری می‌کند، تغییر دادند. به این ترتیب، جهش‌های ژنتیکی کمتری در روده‌ی دریافت‌کنندگان واکسن اتفاق خواهد افتاد. سوم، تغییر دیگری در همان آنزیم موجب کاهش احتمال ترکیب شدن ژنوم ویروس فلج اطفال با ژنوم ویروس‌های دیگر شد. درنهایت چهارم، پژوهشگران ژن‌های ویروس را به شکلی بازآرایی کردند که جایگزینی مناطق خاصی از RNA با اطلاعات ژنتیکی ویروس دیگری مانند کوکساکی برای آن کشنده باشد.

پژوهشگران دو نمونه از این ویروس‌ها را ایجاد کردند و مورد آزمایش قرار دادند. این ویروس‌ها در سلول‌های آزمایشی به‌خوبی رشد کردند و وقتی روی موش مورد آزمایش قرار گرفتند، بیماری‌زا نبوده و ازنظر ژنتیکی پایدار بودند. در آزمایش بالینی مرحله‌ی اول، نشان داده شد که واکسن‌های ساخته‌شده از این ویروس‌ها به‌خوبی تحمل می‌شوند، پاسخ ایمنی رضایت‌بخشی حاصل می‌کنند و درمقایسه‌با واکسن خوراکی PV2 میزان بازگشت آن‌ها به حالت بیماری‌زایی اگرچه به صفر نمی‌رسد، اما کاهش می‌یابد. چنین ویروس‌های طراحی‌شده‌ای دارای ظرفیت ایجاد حفاظت دربرابر فلج اطفال و کاهش خطر شیوع بیماری در اثر ویروس‌های ناشی از واکسن هستند.