چگونه دانشمندان واکسن‌های ویروس کرونا را برای اومیکرون به‌روزرسانی می‌کنند؟

اگر گونه اومیکرون ویروس کرونا به اندازه کافی از گونه اولیه متفاوت باشد، ممکن است از اثربخشی واکسن‌های موجود کاسته شود. در این صورت، احتمالا شرکت‌ها باید برای مبارزه بهتر با اومیکرون واکسن‌های خود را به‌روزآوری کنند. دبورا فولر، میکروب‌شناسی که بیش از دو دهه به مطالعه واکسن‌های mRNA و DNA مشغول بوده است، توضیح می‌دهد که چرا ممکن است نیاز باشد که واکسن‌های موجود را به‌روزرسانی کنیم و این فرایند چگونه انجام می‌شود.

در برخی از واکسن‌ها، به منظور ایجاد ایمنی از mRNA برای ساخت نسخه‌هایی از پروتئین‌های اسپایک استفاده می‌شود (اسپایک به رنگ قرمز نشان داده شده‌ است)

۱. چرا ممکن است لازم شود که واکسن‌ها به‌روزرسانی شوند؟

اساسا، سوالی که ایجاد می‌شود، این است که آیا ویروسی به اندازه کافی تغییر کرده است به‌طوری‌که آنتی‌بادی‌های ناشی‌از واکسن اولیه، قادر به شناسایی و دفع گونه جهش‌یافته جدید نباشند.

ویروس‌های کرونا از پروتئین‌های اسپایک برای اتصال به گیرنده‌های ACE-2 استفاده می‌کنند که روی سطح سلول‌های انسانی قرار دارند و از این مسیر، آن‌ها را آلوده می‌کنند. تمام واکسن‌های mRNA کووید ۱۹ با ارائه دستورالعمل‌ها به شکل mRNA عمل می‌کنند و سلول‌ها را به سمت ساخت نسخه بی‌ضرری از پروتئین اسپایک هدایت می‌کنند. سپس پروتئین اسپایک بدن انسان را وادار می‌کند تا آنتی‌بادی تولید کند. اگر فردی سپس درمعرض ویروس کرونا قرار گیرد، این آنتی‌بادی‌ها به پروتئین اسپایک ویروس کرونا متصل می‌شوند و در توانایی آن برای آلوده کردن سلول‌های فرد اختلال ایجاد می‌کنند.

گونه اومیکرون حاوی الگوی جدیدی از جهش‌ها در پروتئین اسپایک خود است. این تغییرات می‌تواند توانایی برخی (اما احتمالا نه همه) آنتی‌بادی‌های حاصل از واکسن‌های کنونی را برای اتصال به پروتئین اسپایک مختل کند. اگر این اتفاق بیفتد، واکسن‌ها در پیشگیری از عفونی شدن به گونه اومیکرون و انتقال آن به دیگران، کمتر مؤثر خواهند بود.

۲. واکسن جدید چه تغییری خواهند داشت؟

واکسن‌های mRNA موجود مانند واکسن‌هایی که توسط مدرنا یا فایزر ساخته شده است، یکی از پروتئین‌های اسپایک سویه اولیه ویروس کرونا را کدگذاری می‌کنند. در واکسن جدید یا به‌روزآوری‌شده، دستورالعمل mRNA باید کدکننده پروتئین اسپایک اومیکرون باشد.

با تعویض کد ژنتیکی پروتئین اسپایک اصلی با کد گونه جدید، واکسن جدید موجب تولید آنتی‌بادی‌هایی می‌شود که به‌طور کارآمدتری به ویروس اومیکرون متصل می‌شوند و از آلوده شدن سلول‌ها جلوگیری می‌کنند.

افرادی که قبلا واکسینه شده‌اند یا قبلا درمعرض کووید ۱۹ قرار گرفته‌اند، احتمالا فقط به یک دوز تقویت‌کننده واکسن جدید نیاز خواهند داشت تا نه‌تنها دربرابر سویه جدید بلکه دربرابر سویه‌های قدیمی که ممکن است هنوز در گردش باشند، محافظت شوند. اگر اومیکرون بتواند بر سویه دلتا غلبه کند، کسانی که واکسینه نشده‌اند، فقط باید ۲ تا ۳ دوز واکسن به‌روزآوری‌شده را دریافت کنند. اگر دلتا و اومیکرون هر دو در گردش باشند، مردم احتمالا ترکیبی از واکسن‌های موجود و واکسن به‌روزشده را دریافت خواهند کرد.

پژوهشگران با تغییر توالی mRNA در واکسن، می‌توانند پروتئین تولیدکننده آنتی‌بادی را که واکسن حاوی کد آن است، تغییر دهند تا با گونه‌های جدید مطابقت بیشتری داشته باشد.

۳. نحوه به‌روزرسانی واکسن چگونه است؟

برای ساخت واکسن mRNA به روزشده، به دو عنصر نیاز دارید: توالی ژنتیکی پروتئین اسپایک گونه نگران‌کننده جدید و یک رشته الگوی DNA که برای ساخت mRNA مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در بیشتر موجودات، DNA دستورالعمل‌های ساخت mRNA را فراهم می‌کند. ازآنجا که پژوهشگران کد ژنتیکی پروتئین اسپایک اومیکرون را منتشر کرده‌اند، تنها کاری که باید انجام شود، ساخت الگوی DNA برای پروتئین اسپایک است که برای تولید بخش mRNA واکسن‌های جدید مورد استفاده قرار گیرد.

پژوهشگران برای انجام این کار الگوهای DNA را با آنزیم‌ها و چهار واحد سازنده mRNA (به اختصار G، A، U و C) مخلوط می‌کنند. سپس، آنزیم‌ها طی فرایندی که رونویسی نامیده می‌شود، نسخه mRNA از الگوی DNA می‌سازند. با استفاده از این فرایند، تولید مجموعه‌ای mRNA برای استفاده در واکسن‌ فقط چند دقیقه طول می‌کشد. سپس پژوهشگران رونوشت‌های mRNA را درون نانوذرات لیپیدی قرار می‌دهند که از دستورالعمل‌ها محافظت می‌کنند تا وقتی که سالم به سلول‌های بازوی شما تحویل داده شوند.

۴. چقدر طول می‌کشد تا واکسن جدید آماده شود؟

فقط سه روز طول می‌کشد تا الگوی DNA موردنیاز برای ساخت واکسن mRNA جدید تولید شود. سپس حدود یک هفته طول می‌کشد تا مقادیر کافی از واکسن mRNA برای آزمایش در آزمایشگاه تولید شود و سپس شش هفته طول می‌کشد تا آزمایش‌های پیش‌بالینی روی سلول‌های انسانی در لوله آزمایش برای اطمینان از این موضوع انجام شود که واکسن جدید مطابق انتظار عمل می‌کند.

بنابراین، دانشمندان در عرض ۵۲ روز می‌توانند واکسن mRNA به‌روزشده را آماده کنند که وارد فرایند تولید شود و تولید آن برای استفاده در کارآزمایی بالینی انسانی آغاز شود. کارآزمایی نیز احتمالا چند هفته طول می‌کشد و در کل، به‌روزرسانی و آزمایش واکسن جدید حدود ۱۰۰ روز طول زمان می‌برد.

درحالی‌که کارآزمایی درحال انجام است، تولیدکنندگان می‌توانند دست به کار شوند و فرایند کنونی خود را برای ساخت واکسن جدید تنظیم کنند. در حالت ایده‌آل، زمانی که کارآزمایی بالینی کامل شد، و در صورت تأیید واکسن، شرکت می‌تواند فورا تولید دوزهای واکسن جدید را شروع کند.

مدرنا و فایزر می‌گویند که می‌توانند در کمتر از ۱۰۰ روز واکسن‌ها را به‌روزرسانی کرده و برای کارآزمایی‌ها آماده کنند.

۵. آیا واکسن به‌روزشده به آزمایش‌های بالینی کامل نیاز دارد؟

درحال‌حاضر مشخص نیست که برای تأیید واکسن کووید ۱۹ به‌روزشده به چه مقدار اطلاعات بالینی نیاز است. اگرچه، تمام اجزای واکسن جدید با واکسن قبلی یکسان خواهد بود. تنها تفاوت در چند خط کد ژنتیکی است که تاحدی شکل پروتئین اسپایک را تغییر می‌دهد.

از منظر ایمنی، واکسن به‌روزشده اساسا مشابه واکسن‌هایی است که قبلا آزمایش شده‌اند. به دلیل این شباهت‌ها، آزمایش بالینی ممکن است به‌حدی که برای واکسن‌های کووید ۱۹ نسل اول نیاز بوده است، برای واکسن‌ها به‌روزشده نیاز نباشد.

البته، اگر سازندگان واکسن تصمیم بگیرند واکسن‌های خود را برای گونه اومیکرون به‌روزآوری کنند، این اولین‌باری نخواهد بود که چنین تغییری را انجام می‌دهند.

یکی از گونه‌های قبلی یعنی B.1.351 (گونه بتا) که در اکتبر ۲۰۲۰ ظاهر شد، به اندازه کافی دربرابر واکسن‌های کنونی مقاوم بود که نیازمند به‌روزرسانی باشد. تولیدکنندگان واکسن با ساخت واکسن mRNA به‌روزآوری‌شده‌ای برای مطابقت با این گونه، به‌سرعت دربرابر این تهدید بالقوه واکنش نشان دادند و کارآزمایی‌های بالینی را برای آزمایش واکسن جدید انجام دادند. خوشبختانه، گونه بتا به گونه غالب تبدیل نشد. اما اگرچنین می‌شد، سازندگان واکسن آماده بودند تا واکسن به‌روزآوری شده‌ای را تولید کنند.

اگر مشخص شود اومیکرون یا هرگونه آینده‌ای، نیازمند تولید واکسن جدید است، شرکت‌ها قبلا در این زمینه تمرین کرده‌اند و آماده واکنش دربرابر این چالش هستند.