واکسن‌های کووید ۱۹ چگونه با این سرعت و بدون راه میان‌بر ساخته شدند؟

شش ماه پس از تزریق اولین واکسن‌های کووید ۱۹ در آمریکا، سرعت واکسیناسیون کاهش پیدا کرده است. این امر موجب شده است مقامات کاخ سفید از هدف دستیابی به حداقل یک دوز برای ۷۰ درصد از جمعیت بزرگسالان آمریکا تا ۴ جولای، قدری عقب‌نشینی کنند. هدف کنونی آن‌ها واکسیناسیون ۷۰ درصد از افراد دارای سن ۲۷ سال و بالاتر است. حتی در این صورت، طبق نظرسنجی اخیر انجمن روانپزشکی آمریکا، بیش از ۱ نفر از هر ۵ آمریکایی می‌گویند واکسن نخواهند زد. ازجمله علل اجتناب مردم از دریافت واکسن کووید، نگرانی از این مسئله است که واکسن‌ها با سرعت بسیار بالایی تولید شده‌اند: در حالت عادی، در پژوهش‌های دارویی، از مرحله‌ی ایده تا واقعیت، چند سال یا حتی چندین دهه طول می‌کشد.

اولین واکسن‌های مبارزه با کووید ۱۹ در مدت ۱۱ ماه تولید، آزمایش و برای استفاده‌ی اضطراری تأیید شدند. سازندگان واکسن که فوریت جهانی و دهه‌ها تجربه‌ درزمینه‌ی فناوری مورد استفاده برای ساخت واکسن محرک آن‌ها بود، راهی برای کاهش جدول زمانی پیدا کردند. آنچه کنار گذاشته شد، علم یا آزمایش‌های ایمنی نبود، بلکه زمانی بود که در فرایند ساخت واکسن در حالت انتظار می‌گذشت: انتظار برای نتایج و انتظار برای دریافت تأیید سازمان‌های ناظر.

با مقایسه‌ی واکسن‌های جدید با داروهای قبلی که از همان فناوری تحت جدول زمانی تحقیقاتی معمول‌تر استفاده کرده‌اند، می‌توان محاسبه کرد که تقریبا چقدر زمان در فرایند ساخت واکسن صرفه‌جویی شده است: تقریبا چهار سال. در ادامه نحوه‌ی رسیدن به این مهم توضیح داده می‌شود.

طراحی واکسن‌ها خیلی زودتر از مرحله‌ی تزریق و با رمزگشایی دقیق ترکیب ژنتیکی ویروس عامل کووید ۱۹ یعنی SARS-CoV-2 آغاز شد. الگوی ژنتیکی ویروس تا اول ژانویه ۲۰۲۰ دردسترس قرار گرفت و اولین واکسن‌های که باید آزمایش می‌شدند، چند هفته بعد آماده بودند. این درحالی است که پژوهشگران کل ژنوم انسان را طی دوره‌ی ۱۳ ساله‌ای که از سال ۱۹۹۰ آغاز شد و در سال ۲۰۰۳ به پایان رسید، رمزگشایی یا تعیین توالی کردند. امروزه، به‌علت پیشرفت در کامپیوترها، همین کار را می‌توان ظرف چند ساعت انجام داد.

تصویر پروتئین اسپایک ویروس کرونا (قرمز) را نشان می‌دهد که به گیرنده‌ ACE2 (آبی) روی سلول انسانی متصل شده است. ویروس از این گیرنده‌ها برای ورود به سلول‌های انسانی استفاده می‌کند.

مسئله مهم‌تر اینکه، دانشمندان دستورالعمل‌های ژنتیکی موردنیاز برای ساخت پروتئین‌های اسپایک را که ویروس از آن برای نفوذ به سلول استفاده می‌کند، داشتند (جزء کلیدی برای ساخت واکسن‌ها). پروتئین‌های اسپایک که از سطح ویروس به‌صورت برجسته خارج شده‌اند، هدف راحتی هستند که سیستم ایمنی می‌تواند آن‌ها را تشخیص دهد.

پژوهشگران به‌علت چندین دهه مطالعه روی ویروس‌های کرونا ازجمله دو ویروس کرونایی که موجب بروز همه‌گیری‌های دیگری در انسان شده بودند (سارس و مرس)، می‌دانستند که باید روی این پروتئین‌ها تمرکز کنند. در نتیجه‌ی این مطالعات بهترین شکل از پروتئین برای استفاده در واکسن نیز مشخص شده بود.

در ادامه، دستورالعمل‌های ساخت پروتئین اسپایک را می‌توان مستقیما به حمل‌کننده‌‌های از پیش‌ساخته‌ای منتقل کرد که کد ژنتیکی را به سلول‌ها می‌رسانند تا موجب پاسخ ایمنی شوند. تام دنی، از مدیران مؤسسه واکسن‌های انسانی دوک در دورهام کارولینای شمالی با اشاره به اینکه، این الگوهای ژنتیکی از قبل برای مبارزه با HIV ساخته شده بودند، می‌گوید:

طی ۱۰ تا ۱۵ سال گذشته، تیم‌های بزرگی در سراسر جهان در تلاش برای درک این موضوع بوده‌اند که برای ساخت واکسن محافظی در برابر HIV چه چیزی لازم است. این تلاش‌ها به نبرد با دنیاگیری کنونی کمک کرد.

دهه‌ها تلاش برای حمله به HIV، کتابخانه‌ای از سلاح‌های بی‌خطر را ایجاد کرده است که می‌توان از آن‌ برای مبارزه با عوامل ویروسی جدید استفاده کرد. دنی می‌گوید: «خوش‌شانس بودیم که پلتفرم‌های از قبل ساخته‌شده‌ی ما برای ویروس کشنده‌ی جدید به خوبی عمل کردند».

مولکول mRNA که حاوی دستورالعمل ساخت پروتئین‌های اسپایک ویروس کرونا است، درون حباب‌های کوچکی از چربی بسته‌بندی می‌شود که نانوذرات لیپیدی نامیده می‌شوند. این حباب‌های کوچک چربی دهه‌ها است که وجود دارند و به‌طور ایمن برای ده‌ها داروی دیگر استفاده شده‌اند که برخی تأییدشده و برخی هنوز در مرحله‌ی ساخت قرار دارند. بنابراین، تمام چیزی که برای هدف قرار دادن SARS-CoV-2 باید تغییر می‌کرد، دستورالعمل‌های درون آن بود.

ویکی استرانگ، مدیر بخش مدیریت محصول شرکت Precision NanoSystems در ونکوور که تجهیزات و اجزای موردنیاز برای ساخت نانوذرات لیپیدی را می‌سازد، درباره‌ی اهمیت حباب‌های چربی توضیح می‌دهد: اگر mRNA به‌تنهایی و جدا از حباب چربی تزریق شود، سریعا تجزیه می‌شود و به قطعات زیستی بی‌ضرری تبدیل می‌شود که بدن آن‌ها را بازیافت خواهد کرد.

دو روش درمانی کلیدی (که یکی هنوز درحال توسعه و دیگری تأییدشده است) راه را برای سازندگان واکسن کووید ۱۹ هموار کرد تا کار خود را با الگوهای مبتنی‌بر RNA با سرعت پیش ببرند.

مورد اول واکسنی است که به‌وسیله‌ی شرکت مستقر در آلمان کیوروک ساخته شده است و اولین واکسن مبتنی بر mRNA است که به کارآزمایی‌های انسانی رسید. این واکسن ویروس ‌هاری را مورد هدف قرار می‌دهد و از سال ۲۰۱۳ به داوطلبان انسانی تزریق شده است. چند دهه قبل‌تر، در سال ۱۹۷۱، پژوهشگران اولین نمونه‌های این واکسن را ساختند که گمان می‌کردند بی‌خطر است و آن را روی خود آزمایش کردند.

اولین نسخه از واکسن هاری مبتنی‌بر mRNA موجب پاسخ ایمنی ضعیفی شد، اما بی‌خطر بودن فناوری را نشان داد. نسخه‌ی جدیدتر این نوع واکسن هاری نتایج امیدوارکننده‌ای را در کارآزمایی‌های بالینی نشان داده است (کیوروک همچنین درحال ساخت واکسن کووید ۱۹ مبتنی‌بر mRNA است اگرچه نتایج اولیه ناامیدکننده بوده است).

ویروس هاری که در تصویر نشان داده شده است، اولین ویروسی بود که با واکسن مبتنی‌بر mRNA مورد هدف قرار گرفت

درمان دیگر پاتیسیران است که داروی مبتنی‌بر RNA برای درمان بیماری ارثی نادر اما غالبا کشنده‌ای است که در آن پروتئین‌های آمیلوئید در اعصاب و برخی ارگان‌ها جمع می‌شود. این دارو از همان طراحی مبتنی‌بر نانوذرات لیپیدی استفاده می‌کند که در واکسن‌های مبتنی‌بر mRNA کووید ۱۹ استفاده می‌شود، فقط محموله‌ای که حمل می‌کند، متفاوت است.

ساشا تاکمن، متخصص خون‌شناسی و سرطان‌شناسی در دانشگاه کارولینای شمالی که روی کارآزمایی‌های مرحله‌ی سوم پاتیسیران نظارت داشته است، می‌گوید سال‌ها اطلاعات حاصل از نظارت بر بیمارانی که این قطعات RNA محصور در نانوذرات لیپیدی به آن‌ها تزریق شده بود، بی‌خطر بودن آن‌ها را نشان می‌دهد. خطر بروز عوارض جانبی در بیمارانی که یک دوز از داروی پاتیسیران را دریافت کرده بودند، نسبت‌به کسانی که دارونما را دریافت کرده بودند، کمتر بود. تاکمن می‌گوید وقتی صحبت از پیامدهای منفی و بلندمدت حاصل از RNA و نانوذرات لیپیدی می‌شود، ازنظر ایمنی هیچ مورد اضافه‌ای را شاهد نبوده‌ایم که نشان دهد دلیلی برای نگرانی وجود دارد.

شش سال پس از آغاز آزمایش اولین تزریق‌ها، سازمان غذا و دارو پاتیسیران را با سرعتی کمی بیشتر از سرعت استاندارد تأیید درمان‌های جدید، تأیید کرد. بنابراین، این دارو، مورد خوبی است که با استفاده از آن نشان دهیم واکسن‌های کووید ۱۹ از کدام مراحل به سرعت گذشتند.

پس از ظهور اولین سرنگ‌های واکسن کووید ۱۹ بالقوه از آزمایشگاه‌های mRNA، چندین سال‌ از زمان‌بندی با حذف زمان طولانی انتظاری که در بیشتر آزمایش‌های انسانی وجود دارد، از جدول زمانی حذف شد.

در شرایط اضطراری دنیاگیری، تقریبا نیم میلیون نفر فقط در آمریکا طی چند ماه و حتی پیش از اعلام خبر موفق بودن واکسن‌ها، آماده‌ی دریافت واکسن شدند. برای مثال، جذب و ثبت‌نام بیش از ۴۳ هزار داوطلب برای مراحل نهایی آزمایش واکسن فایزر کمتر از ۱۶ هفته طول کشید. وقتی به کارگیری داوطلبان برای کارآزمایی‌های بالینی واکسن mRNA هاری در سال ۲۰۱۳ آغاز شد، ثبت‌نام ۱۰۱ شرکت‌کننده ۸۱۳ روز طول کشید. براین‌اساس، فقط در مرحله‌ی جذب داوطلبان، حدود ۷۳۰ روز یا تقریبا دو سال صرفه‌جویی شد.

اواخر سال گذشته، فایزر و مدرنا درحال تولید دوزهای واکسن، پیش از دریافت مجوز بودند. در این‌جا، کارکنان فایزر درست دو روز پس از دریافت مجوز استفاده اضطراری سازمان غذا و دارو، برای ارسال دوزهای واکسن به خارج از کارخانه فایزر آماده می‌شوند.

عامل دیگری که در تسریع فرایند آزمایش و تأیید واکسن کووید ۱۹ نقش داشت، سرعت انتشار ویروس بود.

دانشمندان زمانی محاسبه‌ی کارآیی واکسن را آغاز می‌کنند که تعداد کافی از افراد در گروهی که به‌جای واکسن، دارونما را دریافت کرده‌اند، به‌طور طبیعی عفونی شوند. اگر شیوع کاهش پیدا کند، رسیدن به این آستانه بیشتر طول می‌کشد. این وضعیت در شرایطی که سرعت انتشار ویروس به‌طور طبیعی کم باشد (مثلا ویروسی مانند HIV، هرپس یا پاپیلومای انسانی که عمدتا ازطریق رابطه‌ی جنسی منتقل می‌شوند) نیز وجود دارد. درمقابل، فقط صحبت کردن یا نفس کشیدن می‌تواند موجب انتشار SARS-CoV-2 شود و همه این کارها را انجام می‌دهند.

مقایسه‌ی تقریبی کارآزمایی‌های واکسن کووید ۱۹ با کارآزمایی‌های واکسن HPV (ویروس‌ پاپیلومای انسانی) سرنخ‌هایی را دراین‌باره ارائه می‌دهد که به‌علت سرعت انتشار بالای ویروس جدید، چند روز از جدول زمانی حذف شده است.

کارآزمایی‌های HPV برای رسیدن به نقطه‌ای که در آن کارآیی واکسن را می‌شد حساب کرد، یعنی وقتی نرخ عفونت در گروه دارونما به ۳/۸ درصد رسید، حدود ۵۲۹ روز یا ۱/۴ سال طول کشید. درمقابل، در کارآزمایی مرحله‌ی دوم/سوم واکسن ویروس کرونای شرکت فایزر، نتایج اولیه‌ی کارآیی برای اولین دوز از این واکسن دو دوزی، فقط طی ۱۰۵ روز به دست آمد. در این زمان، نرخ عفونت در گروه دارونما به حدود ۲/۴ درصد رسیده بود. به این ترتیب، محاسبه‌ی کارآیی واکسن فایزر ۴۲۴ روز سریع‌تر از واکسن HPV صورت گرفت. علت آن بود که فقط چند ماه از دنیاگیری می‌گذشت و SARS-CoV-2 روزانه صدها هزار نفر را در سطح جهان آلوده می‌کرد.

همچنین در زمان موردنیاز برای بررسی سازمان غذا و دارو نیز صرفه‌جویی شد. به‌طور معمول، بررسی داروی جدید توسط سازمان غذا و دارو ۱۰ ماه طول می‌کشد. اگرچه با افزایش تلفات جانی کووید ۱۹، این سازمان بررسی واکسن‌های ویروس کرونا را در اولویت قرار داد.

واکسن فایزر طی ۲۱ روز پس از ارسال داده‌ها به سازمان غذا و دارو مورد بررسی قرار گرفت و مجوز استفاده‌ی اضطراری را دریافت کرد. این زمان برای واکسن مدرنا ۱۹ روز طول کشید. درمقایسه‌با زمان انتظار ۱۰ ماهه، چیزی حدود ۲۸۳ روز دیگر صرفه‌جویی شد.

به این ترتیب، درمجموع، ۱۴۳۷ روز یا ۳/۹ سال از جدول زمانی معمول برای ساخت و تأیید واکسن جدید کم می‌شود. این زمان صرفه‌جویی‌شده را به ۱۱ ماه زمانی که طول کشید اولین واکسن کووید ۱۹ آماده شود، اضافه کنید و به حدود ۵ سال می‌رسید که نزدیک شش سالی است که آزمایش و تأیید پاتیسیران زمان برد.

عامل مهم دیگر در افزایش سرعت تولید واکسن این بود که برخی شرکت‌های دارویی با تکیه بر قراردادهای بزرگ و بودجه‌ای که دولت در اختیار آن‌ها قرار داده بود، با امید به کارآیی واکسن‌ها، حین انجام کارآزمایی‌های بالینی درحال تولید دوزهایی از واکسن بودند. در این شرایط، شرکت‌ها به محض دریافت مجوز، آماده بودند تا واکسن خود را بلافاصله ارسال کنند.

به‌طور خلاصه می‌توان گفت تجربه‌ی حاصل از ده‌ها سال پژوهش به همراه ویروسی با سرعت انتشار بالا، رغبت مردم به کمک و حذف زمان انتظار، به ساخت سریع واکسن‌های کووید ۱۹ منجر شد. استنلی پلوتکین، استاد بازنشسته‌ی پزشکی اطفال در دانشگاه پنسیلوانیا که به خاطر تلاش‌هایی که درزمینه‌ی ساخت واکسن سرخجه انجام داده است، معروف است، می‌گوید از هیچ‌یک از مراحل آزمایش بی‌خطر بودن واکسن کووید صرف‌نظر نشد. او می‌گوید ساخت سریع واکسن‌های کووید ۱۹ تحول بزرگی در نحوه‌ی ساخت واکسن‌ها است و این واکسن‌ها نشان می‌دهد که دانشمندان هنگام رهایی از بند انتظار، به چه موفقیت‌هایی می‌توانند دست پیدا کنند.