جستجو برای یک واکسن جهانی کووید-۱۹

دیوید کاکس، بی‌بی‌سی

در اواسط دهه ۱۹۸۰، جوناتان هینی دانشجوی دوره دکترا در موسسه ملی بهداشت ایالات‌ متحده‌ آمریکا (NIH) در مریلند بود. در آن زمان بود به او گفته شد برای بررسی یک بیماری مرموز جدید به اورگان برود که باعث افزایش مرگ و میر ناگهانی در گروهی از یوزپلنگ‌های تحت حفاظت بود. این اولین برخورد آقای هینی با ویروس کرونا بود.

او می‌گوید: «در نهایت متوجه شدیم این یک ویروس کروناست که از گربه‌های خانگی به این یوزپلنگ‌ها جهش کرده است و از آنجایی که این یوزپلنگ‌ها یک میزبان جدید بودند، باعث مرگ و میر زیادی شد. در اینجا بود که به موضوع وارد شدم».

دیوسینواکس (DIOSynVax) یک شرکت بیوتکنولوژی در کمبریج بریتانیاست که اخیرا یک کمک مالی ۴۲ میلیون دلاری (۳۴ میلیون پوند، ۴۱ میلیون یورو) از بنیاد «ائتلاف برای نوآوری‌های آمادگی بیماری‌های همه‌گیر» (CEPI) دریافت کرده است. این، بنیادیست که بیل و ملیندا گیتس، دولت‌های هند و نروژ، مجمع جهانی اقتصاد و دیگر موسسات از آن حمایت می‌کنند.

۴ دهه است که آقای هینی در راس دیوسینواکس است.

او و همکارانش با چالشی روبرو هستند که دانشمندان قادر به حل آن نبوده‌اند. این چالش توسعه واکسن‌هایی است که بتوانند افراد را در برابر چندین سویه و گونه و یا حتی کل خانواده ویروس کرونا ایمن سازی کند.

در پی بیش از دو دهه پیگیری همان هدف برای آنفلوانزا که قابل ذکر نیست، در تاریخ ویروس‌شناسی هرگز چنین اقدام برجسته‌ای صورت نگرفته است. حتی برخی‌ها بلندپروازی، دامنه و دشواری این هدف را با پروژه بدنام منهتن در دهه ۱۹۴۰ مقایسه کرده‌اند که مرزهای فیزیک آن زمان را گسترش داد و اولین بمب اتمی جهان را تولید کرد.

مبالغ هنگفتی برای رسیدن به این هدف خرج شده. CEPI بودجه اولیه‌ای در حدود ۲۰۰ میلیون دلار (۱۶۹ میلیون پوند، ۱۹۳ میلیون یورو) به آن اختصاص یافته و NIH هم ۳۶ میلیون دلار دیگر (۳۰ میلیون پوند، ۳۵ میلیون یورو) به آن اضافه کرده است.

شرکت مدرنا که یکی از اولین واکسن‌‌های کووید-۱۹ را تولید کرد هم اخیرا وارد میدان شده و اعلام کرده قصد دارد واکسنی تولید کند که افراد را در برابر هر ۴ ویروس کرونایی ایمن‌سازی کند که که باعث سرماخوردگی می‌شوند.

آقای هینی بهتر از هر کس دیگر راه پیش رو را می‌شناسد و چند سال اخیر را صرف تولید واکسنی کرده که بتواند افراد را در برابر تب‌های ویروسی که باعث خون‌ریزی می‌شوند مانند ابولا، ویروس ماربورگ و تب لاسا ایمن‌سازی کند.

او می‌گوید: «ما رویکرد مشابهی داریم. باید به زیست شناسی ساختاری، روابط ژنتیکی، آنچه در این ویروس تغییر می‌کند و آنچه تغییر نمی‌کند فکر کرد».

واکسن‌هایی که در برابر سویه‌های مختلف ایمن‌سازی می‌کنند

در ۲۰ سال گذشته سارس، مرس و سارس-کوو-۲ (که باعث بیماری کووید-۱۹ می‌شود) باعث مرگ و میر بسیاری شده‌اند.

همه دانشمندان هم عقیده هستند یک واکسن فراگیر که بتواند افراد را در برابر همه ویروس‌های آتی کرونا ایمن‌سازی کند، یک لحظه تغییردهنده برای سلامت انسان خواهد بود.

آقای وین کف، مدیر عامل اجرایی پروژه واکسن‌های انسانی می‌گوید: «یک واکسن فراگیر ویروس کرونا پیشرفتی فوق‌العاده‌ای خواهد بود. من انتظار دارم که این موضوع یک پیشرفت زنجیروار باشد، هرچند که برای دستیابی به این هدف باید یک تلاش هماهنگ عمده وجود داشته باشد».

این هدف در راس تحقیقات واکسن عمومی ویروس کرونا قرار دارد. ولی هنوز تحقق آن به صورت قطع مشخص نشده است. بعضی‌ها عقیده دارند اهداف مختلف میان مرحله‌ای واقع بینانه‌ترهستند.

در نتیجه اولین قدم در راستای ساختن یک واکسن فراگیر احتمالی ویروس کرونا شاید ساختن یک واکسن به اصطلاح «ضد-سویه» باشد که هدف آن ایمن‌سازی در برابر همه سویه‌های فعلی و آینده سارس-کوو-۲ و کمک به پایان دادن به بدترین تاثیرات همه‌گیری جهانی باشد.

سویه‌های مشکل‌ساز این ویروس دائما ظهورمی‌کنند و باعث افزایش مکرر در موارد ابتلاء و بستری شدن‌های بیمارستانی می‌شوند. شروع اینها آلفا بود که در سپتامبر سال ۲۰۲۰ ظاهر شد و بعد از آن دلتا، امیکرون و در حال حاضر هم BA.۴ و BA.۵ پدیدار شده‌اند و به‌همین دلیل نیاز به چنین واکسنی بسیار زیاد است.

شرکت ایمیونیتی بیو (ImmunityBio) یکی از ۶ گروه یا شرکت تحقیقاتی با بودجه دولت آمریکا است که با این چالش دست و پنجه نرم می‌کند.

آقای پاتریک سون شیونگ، مدیرعامل اجرایی آن می‌گوید: «یک واکسن ضد-سویه می‌تواند انتقال کووید-۱۹ را کاهش دهد و توقف این نوع انتقال تنها راهی است که می‌توانیم از این همه‌گیری جهانی عبور کنیم».

دانشمندان برای رسیدن به این هدف در حال آزمایش فن‌آوری‌های چندوجهی مربوط به واکسن هستند. اینها شامل ویروس‌های اصلاح شده و بی‌ضرر به نام آدنوویروس و همچنین نانوذرات فریتین و آر ان ای (RNA) خود تقویت‌کننده هستند که عملکردشان مشابه آر‌ان‌ای پیام‌رسان (mRNA) است، با این تفاوت که می‌تواند خود را یک بار داخل سلول‌های بدن کپی کند و در نتیجه به دُزهای بسیار کمتری نیاز است.

آقای کف می‌گوید: «داشتن پلت فرم‌های متعدد می‌تواند کمک کند. بنابراین، مثلا پلت فرم mRNA باعث افزایش سرعت شده و پلت فرم‌های دیگر ممکن است مزایای بیشتری از نظر سهولت حمل و نقل آن در سراسر جهان یا دوام ایمنی ارائه دهند».

ایده کلی در همه موارد کم و بیش یکسان است. همه واکسن‌ها حاوی بخش‌های مختلفی از پروتئین‌های شاخکی و پروتئین‌های نوکلئوکپسید (که ویروس اطلاعات ژنتیکی خود را در آن ذخیره می‌کند) ویروس سارس-کوو-۲ هستند که می‌تواند توسط نانوذره یا آدنوویروس منتقل شوند. ویروس برای دسترسی از پروتئین شاخکی استفاده می‌کند و به سلول‌های انسانی می‌چسبد.

برخی از تولیدکنندگان واکسن قصد دارند تا قطعات مختلف را تا حد امکان ترکیب کنند تا احتمال دستیابی به پاسخ ایمنی گسترده را افزایش دهند. تولیدکنندگان دیگر هم بروی قسمت‌های خاصی از ویروس تمرکز می‌کنند که به نظر می‌رسد در همه سویه‌هایی که تا کنون ظهور کرده‌اند، حفظ شده است.

ویروس‌شناسان در دانشگاه دوک بخشی خاص از پروتئین شاخکی را هدف قرار داده‌اند که به‌نام دامنه اتصال گیرنده (RBD) شناخته می‌شود. به نظر می‌رسد این ناحیه در میان اشکال مختلف ویروس کرونای مشابه تفاوت نسبتا اندکی دارد.

آقای کوین ساندرز، مدیر تحقیقات موسسه واکسن انسانی دوک می‌گوید: «ما واکسنمان را به گونه‌ای طراحی کرده‌ایم تا سیستم ایمنی را بروی یک قسمت آسیب‌پذیر در ویروس متمرکز کند. توالی اسید آمینه RBD در میان ویروس‌هایی یکسان است که متعلق به همان گروه ویروس کرونای بتا هستند».

پیچیدگی‌های این چالش افزایش داشته و به همین دلیل پیشرفت آن در مقایسه با موج اول واکسن‌های کووید-۱۹ کندتر خواهد بود. هیچ کدام از واکسن‌های ضد-سویه در حال توسعه، فراتر از کارآزمایی‌های بالینی مرحله 1 (اولین آزمایش در انسان‌ها) پیشرفت نکرده‌اند، ولی به نظر می‌رسد داده‌های اولیه امیدوارکننده باشند.

اوایل سال جاری، گریتستون بیو (Gritstone bio) گزارش کرد که واکسن ضد-سویه آن می‌تواند به سیستم ایمنی آموزش دهد تا طیف وسیعی از پروتئین‌های ویروسی را تشخیص دهد. شرکت ایمیونیتی بیو هم در ژوئن سال ۲۰۲۱ نشان داد واکسنش سیستم ایمنی را در برابرسویه‌های آلفا، بتا و گامای سارس-کوو-۲ برانگیخته است.

آقای سون شیونگ می‌گوید: «واکسن ما سلول‌های حافظهB را تولید کرده که سطوح بالایی پادتن در برابر ویروس تولید کرده‌اند. این در رابطه با همچنین سلول‌های تی هم صدق کرده که سلول‌های آلوده را از بین برده‌اند. این ویروس را در مسیر خود متوقف کرد و دیگر در بینی و ریه‌ها قابل تشخیص نبود».

هیجان‌انگیزترین یافته‌ها تاکنون متعلق به موسسه تحقیقاتی ارتش والتر رید بوده که نشان داد واکسنشان هنگام آزمایش بر روی پستانداران، قابلیت ایمن‌سازی در برابر طیفی از سویه‌های کووید-۱۹ وهمچنین ویروس اصلی سارس را دارد.

در حال حاضر انتظار می‌رود به زودی در اواخر سال جاری بازخوانی‌هایی از مرحله اول کارآزمایی به همراه برنامه‌هایی برای کارآزمایی مطالعه مرحله دوم بزرگ‌تر انجام شود.

مقابله با سرماخوردگی

سایر محققان تصمیم گرفته‌اند به جای ورود به صحنه رقابتی واکسن‌های کووید-۱۹، در اشکال مختلف واکسن‌های همه ویروس‌های کرونا تحقیق کنند.

در اوایل سال ۲۰۲۱، دانشمندان در دفاتر شرکت مدرنا در کمبریج ماساچوست بر روی درک چگونگی ادامه تکامل سارس-کوو-۲ تمرکز کردند و شروع به بررسی ۴ ویروس کرونای دیگر کردند که به عنوان بیماری‌های بومی در انسان شناخته شده‌اند.

اینها OC۴۳، HKU۱، ۲۲۹E، NL۶۳ هستند که نام‌های آشنایی ندارند. ولی بیشتر ما در طول زندگیمان با آنها مواجه شده‌ایم. اینها باعث حدود ۳۰ درصد از سرماخوردگی‌های عادی در بزرگسالان می‌شوند.

با اینکه میزان تلفات این ویروس‌ها به هیچ وجه با آمار مرگ و میر سارس-کوو-۲ قابل مقایسه نیست، ولی می‌توانند منجر به عفونت‌های دستگاه تنفسی تحتانی و ذات‌الریه در افراد آسیب‌پذیر شوند.

آقای اندریا کارفی مدیر ارشد بیماری‌های عفونی در شرکت مدرنا است. ساخت یک واکسن با قابلیت شناسایی ویژگی‌های مشترک در توالی‌های پروتئینی و محافظت از افراد مسن و یا افراد با سیستم ایمنی ضعیف در برابر این ویروس‌ها برای آقای کارفی یک قدم منطقی است.

او می‌گوید: «ما متوجه شدیم که این ویروس‌های تنفسی فصلی، به خصوص در افراد مسن، باعث میزان قابل توجهی از بستری شدن‌های بیمارستانی و تلفات می‌شوند. هیچ کس دوست ندارد سرما بخورد و ناراحتی و از دست دادن بهره‌وری ناشی از آن انکار ناپذیر است. مهم‌ترین تاثیری که ما برای این واکسن پیش‌بینی می‌کنیم، محافظت از گروه‌های آسیب‌پذیراز بستری شدن‌های بیمارستانی است».

تلاش برای واکسیناسیون علیه گروهی از ویروس‌های مختلف کرونا به تنهایی یک هدف بلند پروازانه است. ولی دانشمندانی دیگر هدف‌های بزرگ‌تری دارند.

آنها به جای طراحی واکسن علیه ویروس‌های موجود، می‌خواهند مقدمات آمادگی بشریت برای همه‌گیری جهانی بعدی را آغاز کنند.

خانم پملا بیورکمن استاد زیست‌شناسی و مهندسی بیولوژیک در انستیتو فناوری کالیفرنیا است.

او یک پروژه را رهبری می‌کند که هدف آن تولید یک واکسن است که قابلیت ایمن‌سازی در برابر تمام ویروس‌های ساربکرونا، یعنی ویروس کرونای مرتبط با سندرم حاد تنفسی را داشته باشد.

این مجموعه شامل سارس، مرس، سارس-کوو- ۲ و همچنین سایر تهدیدات ناشناخته موجود در حیوانات است.

تیم آقای هینی هم گروه بزرگ‌تری را هدف قرار داده است، یعنی تمام گروه ویروس‌های کرونای بتا که یکی از ۴ گروه ویروس‌های کروناست که شامل زیر گروه ویروس ساربکرونا می‌باشد.

دستیابی به هدف واکسن فراگیر کل ویروس‌های کرونای بتا هنوز نزدیک نیست. با این حال باعث برداشته شدن تمرکز از روی سه گروه دیگر ویروس‌های کرونا، آلفا، دلتا و گاما می‌شود. این هنوز یک هدف بسیار چالش‌برانگیز است.

برای نشان دادن مقیاس عظیم چنین هدفی، تصور می‌شود هزاران ویروس کرونای بتای کشف نشده در بیش از ۴۰۰ گونه مختلف خفاش وجود دارند.

آقای کارفی می‎‌گوید: «واکسن کلی ویروس کرونای بتا هنوز جاه‌طلبانه است. چالش‌های عمده شامل تنوع ویروس‌های کرونای بتا و توسعه شبکه‌های نظارت قوی می‌باشد. ویروس‌ها به دفعات نشان داده‌اند که دارای قابلیت بهره‌برداری از حفره‌های موجود در استراتژی‌های شما هستند که از وجودشان اطلاع ندارید».

با این حال، آقای هینی احساس می‌کند بسیاری از استراتژی‌های توسعه واکسن فعلی ما به دلیل ماهیت نسبتا ابتدایی محدود شده‌اند.

 او به جای ترکیب هر چه بیشتر اجزا ی ویروسی در یک واکسن به قصد تحریک ایمنی گسترده‌تر، بروی مدل‌سازی کامپیوتری ماهرانه‌تر تاکید می‌کند.

تیم او در دیوسینواکساز برای کاوش در ساختار و تکامل ویروس‌های کرونای بتا در بین سویه‌ها و خانواده‌های مختلف از جدیدترین الگوریتم‌های یادگیری ماشین استفاده می‌کنند و امیدوارند اهداف واکسیناسیونی را شناسایی کنند که تا کنون نادیده گرفته شده‌اند و برای بقای این ویروس‌ها اساسی هستند.

آقای هینی می‌گوید: «این موضوع به تفکری عمیق نیازمند است. ما نمی‌توانیم یک روش سطحی در پیش بگیریم. ما فراتر از پروتئین شاخکی نگاه می‌کنیم، چون این یکی از متغیرترین پروتئین‌های این ویروس‌هاست، و شما همیشه سعی می‌کنید به یک هدف متحرک نشانه بگیرید. ما در عوض بر روی پروتئین‌هایی تمرکز می‌کنیم که واقعا برای یکپارچگی ساختاری و بقای ویروس مهم هستند، زیرا تغییر دادن آنها مانند تغییر دی‌ان‌ای (DNA) شماست».

موفقیت در جایی که واکسن‌های آنفلوانزا شکست خورده‌اند

در طول سال گذشته، مجموعه‌ای از مطالعات به امکان توسعه واکسن ویروس کرونا با طیف گسترده امید بخشیده‌اند. آقای لینفا ونگ یک ویروس‌شناس و استاد بیماری‌های عفونی در دانشکده پزشکی دانشگاه ملی دوک سنگاپور است.

پاییز گذشته او متوجه شد که بازماندگان سارس که واکسن کووید-۱۹ فایزر بیونتک زده بودند، پادتن‌هایی داشتند که می‌توانست از آنها در برابر سارس، سویه‌های آلفا، بتا و دلتای سارس کوو-۲ و ۵ ویروس کرونای دیگر که در خفاش‌ها و پنگولین‌ها وجود دارند، محافظت کند.

از آن زمان، یک گروه از دانشمندان در شرکت بیوتکنولوژی آداجیو تراپیوتیکز (Adagio Therapeutics) در ماساچوست، بروی سلول‌های ایمنی طولانی مدت به نام سلول‌های حافظه B بیماران سارس مطالعه کردند و پادتن‌های خنثی کننده‌ای را شناسایی کردند که در برابر طیف وسیعی از ویروس‌های کرونای بتا موثر هستند.

آقای جفری توبنبرگر، محقق ارشد بیماری‌زایی ویروسی در موسسه ملی بهداشت، عقیده دارد اگرچه ممکن است یک واکسن فراگیر کامل ویروس کرونا دور از دسترس باشد، این تحقیقات نشان می‌دهد واکسن ویروس ساربکرونا یا کرونای بتا امکان پذیر است.

او می‌گوید: «ویروس‌های کرونا در چندین نوع بزرگ بسیار متنوع هستند. تولید واکسن‌های ایمن‌کننده گسترده که بتوانند از افراد در برابر همه ویروس‌های کرونای محافظت کنند، در کوتاه مدت بسیار دشوار است. یک واکسن ایمن‌ساز ویروس کرونای بتا یک هدف عملی‌تر و واقعی‌تر است».

سوال بزرگ برای همه توسعه‌دهندگان واکسن کلی ویروس کرونا این است که آیا می‌توانند در جایی موفقیت کسب کنند که واکسن‌های کلی آنفلوانزا ناکام مانده‌اند.

واحد موسسه ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی NIH برای تحقیقات واکسن عمومی آنفلوانزا بودجه سالانه‌ای حدود ۲۲۰ میلیون دلار (۱۸۰ میلیون پوند، ۲۱۲ میلیون یورو) دارد. ولی با وجود چندین دهه تلاش، در این زمینه پیشرفت زیادی انجام نشده است.

این امید وجود دارد که این چالش در زمینه ویروس‌های کرونا پیچیدگی کمتری داشته باشد، زیرا اینها چندان مستعد جهش نیستند.

خانم بیورکمن می‌گوید: «اگرچه سویه‌های سارس-کوو-۲ برای ما مشکل‌ساز بوده‌اند، با این حال ویروس‌های کرونا در مقایسه با ویروس‌های آنفلوانزا تمایل کمتری به جهش کردن نشان داده‌اند. این حقیقت که افراد زیادی در دنیا وجود دارند که به ویروس سارس-کوو-۲ آلوده شده‌اند، ویروس را قادر به جهش کرده است، حتی اگر میزان جهش آن ذاتا بسیار بالا نباشد».

توسعه برخی فناوری‌های جدید مبتکرانه برای بررسی قابلیت‌های ایمن‌ساز واکسن‌ها در برابر ویروس‌های کرونایی که هنوز به انسان سرایت نکرده‌اند، باعث افزایش چنین تلاش‌هایی شده است. VBI Vaccines در حال توسعه واکسن عمومی ویروس ساربکرونا است که هم‌خانواده‌های نزدیک کووید-۱۹ را مورد هدف قرار می‌دهد.

رویکرد آنها مشابه رویکرد آزمایشگاه خانم بیورکمن است که شامل گرفتن توالی ژنتیکی ویروس‌های کرونای مختلف موجود در خفاش‌ها و پنگولین‌ها از پایگاه‌های اطلاعاتی در دسترس عموم، و قرار دادن آنها در یک شبه ویروس است. این یک ویروس است که از نظر ژنتیکی تغییر داده شده و به همین دلیل نمی‌تواند تکثیر پیدا کند.

این موضوع باعث بی‌ضررشدن ویروس شده و به دانشمندان اجازه می‌دهد واکسن خود را علیه این پاتوژن‌های جدید در یک لوله آزمایش امتحان کنند.

VBI Vaccines تا کنون واکنش‌های خنثی‌کننده قوی در برابر سویه‌های دلتا، بتا، اُمیکرون و لامبدای سارس-کوو-۲ و همچنین RaTG۱۳ بدست آورده است. RaTG۱۳ یک ویروس کروناست که ارتباط نزدیکی با سارس-کوو-۲ دارد ولی در حال حاضرفقط در خفاش‌ها وجود دارد.

دانشمندان امیدوارند تا سال ۲۰۲۴، اولین واکسن‌های ضد-سویه کووید-۱۹ در دسترس باشند و به‌صورت بالقوه بتوانند موجی از واکسن‌های ویروس کرونا را آغاز کنند که ایمنی گسترده‌تری ارائه می‌دهند.

این برای بعضی‌ها یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در بهداشت و درمان مدرن است.

آقای ساندرز می‌گوید: «توسعه واکسن‌های موثر و فراگیر ویروس کرونا پیشگامانه خواهد بود. چون سودمندی و قابلیت اجرایی جهانی و همچنین نیاز به نبوغ و پشتکار دارند.

ویروس‌های کرونا باعث شیوع‌ بسیار مرگبارشده‌اند و احتمال شیوع دیگر هم وجود دارد. داشتن واکسن‌هایی که از تلفات ناشی از شیوع آتی جلوگیری کنند، در سلامت جهانی یک دستاورد فوق‌العاده خواهد بود».