واکسن زیرواحد پروتئین، که می تواند با استفاده از مخمر مهندسی شده تولید شود، در مطالعات پیش بالینی امیدوارکننده بوده است —

در یک مقاله جدید، محققان گزارش کردند که واکسن، که شامل قطعاتی از پروتئین SARS-CoV-2 است که روی ذره‌ای شبیه ویروس قرار گرفته است، یک پاسخ ایمنی قوی ایجاد کرد و از حیوانات در برابر چالش ویروسی محافظت کرد.

این واکسن به گونه ای طراحی شده است که می تواند توسط مخمر و با استفاده از امکانات تخمیر که از قبل در سراسر جهان وجود دارد تولید شود. موسسه سرم هند، بزرگترین تولید کننده واکسن در جهان، اکنون در حال تولید مقادیر زیادی از واکسن است و قصد دارد یک آزمایش بالینی را در آفریقا انجام دهد.

جی می‌گوید: “هنوز جمعیت بسیار زیادی وجود دارد که به واکسن‌های کووید دسترسی ندارند. واکسن‌های زیرواحد مبتنی بر پروتئین، یک فناوری کم‌هزینه و جاافتاده هستند که می‌توانند عرضه ثابتی را فراهم کنند و در بسیاری از نقاط جهان پذیرفته شده‌اند.” کریستوفر لاو، ریموند ای و هلن ای. سنت لورن، استاد مهندسی شیمی در MIT و عضو موسسه کخ برای تحقیقات سرطان یکپارچه و موسسه راگون MGH، MIT، و هاروارد.

لاو و دن باروچ، مدیر مرکز تحقیقات ویروس شناسی و واکسن در مرکز پزشکی بث اسرائیل دیاکونس (BIDMC) و استاد دانشکده پزشکی هاروارد، نویسندگان ارشد این مقاله هستند که امروز در پیشرفت علم. نویسندگان اصلی مقاله نیل دالوی و سرجیو رودریگز آپونته، دانشجویان فارغ التحصیل MIT و لیزا توستانوسکی، فوق دکترای BIDMC هستند.

بهینه سازی قابلیت تولید

آزمایشگاه Love که از نزدیک با آزمایشگاه باروش در BIDMC همکاری می کند، کار بر روی واکسن کووید-19 را در اوایل سال 2020 آغاز کرد. هدف آنها تولید واکسنی بود که نه تنها مؤثر باشد، بلکه ساخت آن آسان باشد. برای این منظور، آنها بر واکسن های زیر واحد پروتئین، نوعی واکسن که از قطعات کوچکی از پروتئین های ویروسی تشکیل شده است، تمرکز کردند. چندین واکسن موجود، از جمله واکسن هپاتیت B، با استفاده از این رویکرد ساخته شده است.

لاو می‌گوید: «در مکان‌هایی در جهان که هزینه همچنان یک چالش است، واکسن‌های زیر واحد می‌توانند آن را برطرف کنند. آنها همچنین می‌توانند برخی از تردیدها در مورد واکسن‌های مبتنی بر فناوری‌های جدیدتر را برطرف کنند.

مزیت دیگر واکسن‌های زیر واحد پروتئینی این است که اغلب می‌توان آن‌ها را در یخچال نگهداری کرد و به دمای ذخیره‌سازی فوق‌العاده‌ای که واکسن‌های RNA انجام می‌دهند، نیاز ندارند.

برای واکسن زیر واحد خود، محققان تصمیم گرفتند از قطعه کوچکی از پروتئین SARS-CoV-2، دامنه اتصال گیرنده (RBD) استفاده کنند. در اوایل بیماری همه گیر، مطالعات روی حیوانات نشان داد که این قطعه پروتئین به تنهایی پاسخ ایمنی قوی ایجاد نمی کند، بنابراین برای ایمن سازی بیشتر، تیم تصمیم گرفت کپی های زیادی از پروتئین را روی ذره ای شبیه ویروس نمایش دهد. آنها آنتی ژن سطحی هپاتیت B را به عنوان داربست خود انتخاب کردند و نشان دادند که وقتی با قطعات RBD SARS-CoV-2 پوشانده شد، این ذره پاسخ بسیار قوی تری نسبت به پروتئین RBD به خودی خود ایجاد کرد.

محققان همچنین می خواستند اطمینان حاصل کنند که واکسن آنها می تواند به راحتی و کارآمد ساخته شود. بسیاری از واکسن‌های زیر واحد پروتئین با استفاده از سلول‌های پستانداران تولید می‌شوند که کار با آن‌ها دشوارتر است. تیم MIT پروتئین RBD را طوری طراحی کرد که بتواند توسط مخمر تولید شود پیچیا پاستوریس، که در یک بیوراکتور صنعتی رشد نسبتاً آسانی دارد.

هر یک از دو جزء واکسن – قطعه پروتئین RBD و ذره هپاتیت B – را می توان به طور جداگانه در مخمر تولید کرد. به هر جزء، محققان یک برچسب پپتیدی تخصصی اضافه کردند که با برچسبی که روی جزء دیگر یافت می‌شود متصل می‌شود و به قطعات RBD اجازه می‌دهد پس از تولید هر کدام به ذرات ویروس متصل شوند.

پیچیا پاستوریس در حال حاضر برای تولید واکسن در بیوراکتورها در سراسر جهان استفاده می شود. هنگامی که محققان سلول های مخمر مهندسی شده خود را آماده کردند، آنها را به موسسه سرم فرستادند که به سرعت تولید را افزایش داد.

دالوی می‌گوید: «یکی از چیزهای کلیدی که واکسن ما را از سایر واکسن‌ها جدا می‌کند این است که امکانات برای تولید واکسن در این موجودات مخمری در حال حاضر در بخش‌هایی از جهان وجود دارد که امروزه به واکسن‌ها بیشتر نیاز است.»

یک فرآیند مدولار

هنگامی که محققان نامزد واکسن خود را آماده کردند، آن را در یک آزمایش کوچک روی پستانداران غیر انسانی آزمایش کردند. برای آن مطالعات، آنها واکسن را با مواد کمکی که قبلاً در سایر واکسن‌ها استفاده می‌شد ترکیب کردند: یا هیدروکسید آلومینیوم (آلوم) یا ترکیبی از آلوم و کمکی دیگر به نام CpG.

در این مطالعات، محققان نشان دادند که واکسن سطوح آنتی‌بادی مشابهی تولید می‌کند که توسط برخی از واکسن‌های تایید شده کووید-۱۹، از جمله واکسن جانسون و جانسون تولید می‌شود. آنها همچنین دریافتند که زمانی که حیوانات در معرض SARS-CoV-2 قرار گرفتند، بارهای ویروسی در حیوانات واکسینه شده بسیار کمتر از آنهایی بود که در حیوانات واکسینه نشده مشاهده شد.

برای آن واکسن، محققان از یک قطعه RBD استفاده کردند که بر اساس توالی سویه اصلی SARS-CoV-2 بود که در اواخر سال 2019 ظاهر شد. آن واکسن در فاز 1 کارآزمایی بالینی در استرالیا آزمایش شده است. از آن زمان، محققان دو جهش (شبیه به جهش‌های شناسایی شده در انواع دلتا و لامبدا طبیعی) را که تیم قبلاً دریافته بود تولید و ایمنی‌زایی را در مقایسه با توالی اجدادی بهبود می‌بخشد، برای آزمایش‌های بالینی برنامه‌ریزی‌شده فاز 1/2 وارد کرده‌اند.

به گفته محققان، رویکرد اتصال یک RBD ایمونوژن به یک ذره ویروس مانند، سیستمی شبیه به “شاخه و نمایشگر” ارائه می دهد که می تواند برای ایجاد واکسن های مشابه استفاده شود.

رودریگز آپونته می‌گوید: «ما می‌توانیم جهش‌هایی را ایجاد کنیم که در برخی از انواع جدید دیده می‌شود، آنها را به RBD اضافه کنیم، اما کل چارچوب را ثابت نگه داریم و نامزدهای واکسن جدیدی ایجاد کنیم. “این نشان می دهد که ماژولار بودن فرآیند و اینکه چقدر کارآمد می توانید ویرایش کنید و نامزدهای جدیدی ایجاد کنید.”

اگر آزمایش‌های بالینی نشان دهد که واکسن جایگزین ایمن و مؤثر برای واکسن‌های RNA موجود است، محققان امیدوارند که نه تنها برای واکسیناسیون افراد در کشورهایی که در حال حاضر دسترسی محدودی به واکسن دارند مفید باشد، بلکه امکان ایجاد تقویت‌کننده‌هایی را نیز فراهم کند. می تواند در برابر طیف وسیع تری از سویه های SARS-CoV-2 یا سایر ویروس های کرونا محافظت کند.

لاو می‌گوید: «در اصل، این ماژولار بودن امکان تطبیق با انواع جدید یا ارائه یک تقویت‌کننده محافظ بیشتر در برابر کروناویروس را فراهم می‌کند.

محققان مؤسسه سرم و SpyBiotech نیز به این مقاله کمک کردند. این تحقیق توسط بنیاد بیل و ملیندا گیتس و کمک مالی مؤسسه کخ از مؤسسه ملی سرطان تأمین شد.