EDU.REGINAMARIA.RO

Vaccinurile anti COVID-19 au devenit o realitate

Dupa 11 luni de la debutul cazurilor de COVID-19, doua mari firme farmaceutice producatoare de vaccinuri au anuntat ca au dezvoltat primele vaccinuri cu eficacitate de 95%. Aceste doua noi vaccinuri sunt dovezi incontestabile ale potentialului biotehnologiei si ingineriei genetice. Pentru a reveni la normalitate, populatia lumii trebuie sa devina imuna la SARS-CoV-2, virusul care provoaca COVID-19. Vaccinarea poate face asta. 

31 Decembrie 2019 - OMS este informata de existenta unor cazuri de „pneumonie virala de cauza necunoscuta” in Wuhan, Republica Populara Chineza

31 Decembrie 2019 - 8 Decembrie 2020 – conform OMS, la nivel global sunt 66.729.375 cazuri confirmate de COVID-19, dintre care 1.535.982 decese

9 Noiembrie 2020 - Pfizer, una din cele mai mari companii farmaceutice din lume, impreuna cu firma germana BioNTech, specializata in biotehnologie anunta ca au dezvoltat primul vaccin anti COVID-19 cu o eficacitate de 95% cand este administrat in regim de 2 doze, rezultate obtinute in urma unui trial clinic de faza III efectuat pe 43 000 de persoane

16 Noiembrie - Moderna, o firma americana de pionierat in biotechologie impreuna cu Institutul National de Sanatate al SUA anunta, de asemenea, obtinerea unui vaccin cu o eficacitate de 94.5% (trial clinic efectuat pe 30 000 de persoane)     

1 Decembrie 2020 - Agentia Europeana pentru Medicamente primeste din partea BioNTech/Pfizer si Moderna cereri de autorizatii de introducere pe piata UE a vaccinurilor anti COVID-19 pe care aceste firme le-au dezvoltat. In urmatoarele saptamani, Agentia Europeana pentru Medicamente urmaza sa efectueze evaluari stiintifice independente ale calitatii, sigurantei si eficacitatii fiecaruia dintre vaccinuri.

2 decembrie 2020 - Anglia devine prima tara din lume care a aprobat folosirea vaccinului Pfizer/BioNtech pe scara larga

8 decembrie 2020 este vaccinat primul pacient, o femeie in varsta de 91 de ani

Cate tipuri de vaccinuri anti COVID-19 sunt in curs de a fi produse? 

Oamenii de stiinta din toata lumea dezvolta o varietate de vaccinuri obtinute prin tehnologii diferite (metode moderne si clasice). Tocmai aceasta concentrare pentru dezvoltarea unui numar mare de vaccinuri va permite vaccinarea cat mai rapida la nivel mondial a populatiei.

Conform raportului OMS din 2 decembrie 2020, sunt in diferite stadii de creare si productie 214 vaccinuri. Lista completa a vaccinurilor anti COVID-19 si a stadiului de dezvoltare poate fi studiata aici.

Scopul tuturor acestor vaccinuri este de a determina un raspuns imun (de aparare) primar, astfel incat corpul sa poata dezvolta o memorie imuna la nivelul celulelor B si T fata de virusul SARS-CoV-2. Dezvoltarea memoriei imunologice in urma vaccinarii este ceea ce ne va proteja impotriva unei infectii ulterioare. 

Fiecare vaccin anti COVID-19 are avantaje si dezavantaje distincte, iar dezvoltarea unor vaccinuri variate furnizeaza o anumita redundanta si suprapunere. Daca un anumit vaccin se va dovedi ca nu este sigur sau nu are efect in populatie, vor exista alte variante care pot fi produse si testate. Exista 51 de vaccinuri-candidate in evaluare clinica (trialuri clinice) si 163 in evaluare pre-clinica. In acest moment, exista 3 vaccinuri care au finalizat faza III a trialurilor clinice: Moderna, BioNTech/Pfizer si Gamaleya-Sputnik si care au trecut in etapa de initiere a autorizarii de introducere pe piata.

Ce vaccinuri sunt in acest moment gata pentru a fi aprobate si folosite?

Vaccinul Pfizer/BioNtech

In noiembrie 2020, gigantul farmaceutic american, impreuna cu firma germana BioNTech au anuntat ca au dezvoltat primul vaccin anti COVID-19.

  • Este un vaccin obtinut printr-o tehnologie avansata de biotehnologie 
  • Este un vaccin ARN, care este pentru prima data produs pentru a fi folosit la oameni
  • Tehnologia mRNA a mai fost studiata de catre BioNTech pentru a stimula sistemul imun sa lupte impotriva cancerului (ca de exemplu, pentru tratamentul pentru melanomul malign, cancerul de prostata, anumite cancere la nivelul gatului, cancerul mamar)
  • Acest vaccin functioneaza astfel: vaccinul contine ARN mesager (mRNA) care poarta informatia genetica pentru ca celulele din corp sa sintetizeze o proteina inofensiva a virusului SARS-CoV-2 si anume proteina-S (S vine de la „Spike”, aspectul caracteristic, cu “tepi” al virusului), al carei rol este sa-i permita virusului sa se ataseze de celulele din organism. Vaccinul se administreaza in muschiul bratului. De indata ce ARN mesager intra in celula musculara, aceasta decodifica informatia din ARN si va incepe sa sintetizeze proteina-S. ARN mesager este apoi distrus de catre celula musculara. Ulterior, proteina-S este transportata pe suprafata celulei musculare. Sistemul imun va recunoaste ca straina aceasta proteina si va incepe sa dezvolte un raspuns imun (de aparare) la nivelul celulelor T si celulelor B care vor forma anticorpi. Astfel, corpul nostru „invata” cum sa se apare pentru o intalnire ulterioara cu virusul, cand ne va proteja de a face boala
  • Vaccinul are o eficacitate de 95%
  • Trialuri clinice de faza III efectuate pe un numar de 43.000 de persoane nu au evidentiat probleme de siguranta
  • Studiile clinice au inclus persoane de varste diferite, inclusiv persoane in varsta si de rase diferite
  • Vaccinul trebuie administrat in 2 doze, la interval de 4 saptamani
  • Pot exista posibile probleme legate de logistica distributiei si administrarii: vaccinul trebuie stocat la temperaturi foarte joase -70oC si trebuie transportat in cutii speciale, ambalat in gheata uscata si administrat diluat cu solutie salina. Odata scos din containerul de stocare speciala, vaccinul poate fi utilizat 5 zile
  • Pe 2 decembrie 2020, Anglia devine prima tara din lume care a aprobat folosirea acestui vaccin pe scara larga. Pe 8 decembrie 2020 este vaccinat primul pacient, o femeie in varsta de 91 de ani

Vaccinul Moderna

  • Foloseste aceeasi tehnologie ca si vaccinul Pfizer/BioNtech
  • Dat fiind faptul ca cercetatorii chinezi au facut publica secventa materialului genetic al virusului SARS-CoV-2 pe 11 ianuarie 2020, Moderna a inceput studiile pre-clinice intr-un timp record, la doar 2 luni dupa aceasta informare. ARN-ul folosit este ARN-ul viral, izolat si asamblat pentru a codifica informatia genetica exacta pentru sinteza proteinei-S 
  • Pe 16 Noiembrie, Moderna anunta finalizarea cu succes a trialului clinic de faza III (efectuat pe 30 000 de persoane) in urma caruia vaccinul are o eficacitate de 94.5%
  • Trebuie administrat in 2 doze, la interval de 4 saptamani
  • Este mai usor de stocat comparativ cu vaccinul Pfizer, putand fi stabil la temperatura de - 20oC pentru 6 luni 

Vaccinul Oxford University/AstraZeneca

  • Trialul de faza III este inca in desfasurare, firma estimand finalizarea lui la sfarsitul anului 2020
  • Eficacitate de 70%. Este posibil ca eficacitatea sa ajunga la 90% daca doza este ajustata (in studiu)
  • Ofera un raspuns imun foarte bun la persoanele in varsta (articol cu date preliminare publicat in revista medicala Lancet)
  • Trebuie administrat in 2 doze, la interval de 4 saptamani
  • Poate fi unul dintre vaccinurile foarte usor de distribuit deoarece nu are nevoie de conditii speciale de stocare la temperaturi foarte joase
  • Este un vaccin in care gena care codifica proteina-S a SARS-CoV-2 este introdusa intr-un virus vector – un virus respirator de la cimpanzei, atenuat, care a fost modificat astfel incat sa nu se replice la oameni

Alte vaccinuri care sunt in etapele finale de testare

  • Vaccinul rusesc Sputnik V functioneaza asemanator cu vaccinul AstraZeneca. S-a incheiat trialul de faza III. Eficacitate 92%
  • Vaccinul Janssen – trial de faza III efectuat pe un numar de 30 000 de persoane din toata lumea
  • Wuhan Institute of Biological Products si Sinopharm din China, respectiv Gamaleya Research Institute din Rusia sunt in faza finala de testare 
  • Trialul clinic efectuat in Brazilia pentru un vaccin produs de firma chineza Sinovac a trebuit sa fie suspendat dupa „un incident advers sever” care se considera ca ar fi provocat decesul unui voluntar

Cum functioneaza vaccinurile anti COVID-19?

Vaccinuri inovatoare - vaccinuri ADN si ARN

Pandemia COVID-19 a determinat dezvoltarea unor tehnologii noi de productie a vaccinului, unele dintre ele care nu au mai fost testate niciodata la oameni, cum ar fi vaccinurile ADN si ARN.

In loc sa se obtina in laborator proteina virala, introducerea in organism a ADN-ului sau ARN-ului determina celula gazda sa produca o proteina virala care nu cauzeza boala, dar fata de care sistemul imun va produce anticorpi in acelasi mod in care s-ar fi produs daca proteina ar fi fost injectata direct.

Cu tehnologia moderna de inginerie genetica si biotehnologie, astazi se pot obtine rapid cantitati mari de ADN sau ARN viral, fiind nevoie doar de cunoasterea secventei materialului genetic al virusului SARS-CoV-2. Aceasta a fost publicata de catre cercetatorii chinezi pe 11 ianuarie 2020.

Vaccinurile ADN

Sunt formate din gene, portiuni mici de ADN, care codifica antigenul fata de care trebuie sa se formeze anticorpi. In cazul SARS-CoV-2, antigenul este proteina-S (S vine de la „Spike”, aspectul caracteristic, cu “tepi” al virusului) din invelisul extern cu ajutorul careia virusul reuseste sa se ataseze de celulele din organismul uman.

Pentru a putea fi introdusa in corp, gena este atasata de o plasmida (in biotehnologie, plasmida este un vector pentru transportul unor gene) care nu permite genei sa fie degradata inainte de a determina un raspuns imun. Odata administrat, ADN-ul este captat de celula gazda care va produce proteina-S, care va fi  transportata la nivelul suprafetei celulei si astfel va stimula raspunsul imun la nivelul celulelor T si formarea de anticorpi.

Exemplu de un astfel de vaccin: Inovio Pharma (SUA) a dezvoltat vaccinul INO-4800

Vaccinuri ARN

Sunt formate din ARN mesager (mRNA) care codifica antigenul de interes (in cazul SARS-CoV-2, antigenul este proteina-S). mRNA este plasat intr-o nanoparticula de lipide ca vehicul, ceea ce previne degradarea de catre gazda pana cand acesta nu patrunde in celula.

Odata administrat vaccinul, ARN mesager este preluat de celulele gazdei. O enzima din celula (lipaza) degradeaza nanoparticula de lipide si expune ARN-ul. Acesta poarta informatia genetica care dicteaza sinteza proteinei-S, ceea ce va stimula raspunsul imun la nivelul celulelor T si formarea de anticorpi.

Exemple de un astfel de vaccin: 

  • Moderna a dezvoltat vaccinul ARN - mRNA1273 incapsulat intr-o nanoparticula lipidica. ARN-ul folosit este ARN-ul viral, izolat si asamblat pentru a codifica informatia genetica exacta pentru sinteza proteinei-S 
  • Pfizer/BioNTech, vaccinul ARN utilizeaza un mRNA care este obtinut prin inginerie genetica in laborator pornind de la genomul viral secventiat
  • Ambele vaccinuri contin informatia genetica pentru sinteza integrala a proteinei- S 

Avantaje:

  • Se obtine un bun echilibru intre usurinta producerii acestor tipuri de vaccinuri si generarea unui raspuns imun efectiv
  • Este indus un raspuns imun puternic, atat mediat celular, cat si prin producerea de anticorpi
  • Astfel de vaccinuri sunt mai putin scumpe deoarece materialul genetic este mai usor sa fie produs in cantitati mari
  • Sunt sigure pentru a fi administrate la persoanele imunocompromise sau care fac tratament imunosupresor, deoarece nu se folosesc componente patogene sau infectioase, eliminandu-se astfel riscul de infectie 

Vaccinuri care contin vectori virali

Sunt similare cu vaccinurile cu virus viu-atenuat in sensul in care folosesc un virus nepericulos sau un virus atenuat cunoscut drept vector. In acest virus vector este inserata gena virala care codifica informatia pentru sinteza antigenului de interes (Proteina-S). Cand virusul vector infecteaza celula, va introduce si gena straina in acea celula. Celula va transcrie informatia genetica si va produce antigenul pe care il va expune apoi pe suprafata celulei pentru a stimula un raspuns imun. Celulele infectate pot sa reproduca lent virusul, ceea ce va permite ca un numar si mai mare de celule sa devina infectate si sa prezinte astfel antigenul pe suprafata lor.

Exemple de un astfel de vaccin: Oxford/AstraZeneca, Gamalaya-Sputnik si Janssen

Avantaje si dezavantaje:

  • Vaccinurile care contin vectori virali sunt obtinute printr-o tehnologie moderna de inginerie genetica, existand pana in prezent un singur vaccin care este aprobat pentru utilizare clinica. Dengvaxia este un vaccin impotriva virusului Dengue care determina febra (boala) denga, o boala transmisa de tantari 
  • Exista 2 astfel de vaccinuri-candidate anti-COVID-19, ambele continand gena straina pentru proteina-S a virusului SARS-CoV-2
  • AZD1222, dezvoltat de Oxford University in parteneriat cu AstraZeneca, contine gena pentru intreaga proteina-S care este exprimata intr-un adenovirus de cimpanzeu care este atenuat (nu se replica) 
  • Gam COVID Vac (Sputnik) este dezvoltat de Gamaleya Research Institute, Rusia. Vaccinul consta in gena care codifica intreaga proteina-S, care este continuta in doua adenovirusuri obtinute prin inginerie genetica
  • Determina un raspuns imun si o memorie imuna puternica prin stimularea celulelor B si T
  • Exista insa cateva obstacole: asemanator cu vaccinurile vii atenuate, vaccinurile vectoriale nu pot fi administrate la persoanele imunodeprimate si imunosupresate, din cauza ca organismul lor nu este capabil sa stapaneasca replicarea lenta a vectorului viral
  • De asemenea, un astfel de vaccin are un efect redus la persoanele care au deja anticorpi fata de virusul vector, ceea ce previne infectarea celulei gazda
  • Vaccinurile cu vectori virali sunt destul de dificil de produs. Necesita facilitati speciale care sa produca si sa mentina puritatea virusului vector
  • Vectorul care contine gena inserata este considerat un organism modificat genetic care are un risc potential fata de mediu  si este supus unor reglementari de mediu stricte si de management al riscului

Vaccinuri cu virus viu atenuat

Contin virusul viu, dar mai putin infectios, insa capabil sa determine un raspuns imun puternic. Vaccinul are toate componentele virusului original, insa acesta a suferit mutatii pentru a i se reduce abilitatea de a se replica in interiorul organismului,  astfel incat nu va determina infectia naturala. Este o tehnologie dovedita de producere a vaccinurilor, fiind folosita pentru preventia multor boli, cum ar fi poliomielita, tuberculoza sau varicela

In septembrie 2020, in SUA existau doar 3 vaccinuri anti COVID-19, niciunul insa nu intrase in faza de trial clinic: Griffith University, Codagenix si Indian Immunological Ltd

Avantaje si dezavantaje:

  • Vaccinurile vii atenuate au avantaje pentru preventia COVID-19
  • Este suficienta o singura doza de vaccin pentru a proteja persoana impotriva COVID-19 deoarece vaccinul are toate componentele virusului original SARS-CoV-2 astfel incat sa genereze un raspuns imun puternic
  • Determina imunitate care se va mentine o perioada lunga de timp deoarece determina proliferarea in masa a celulelor B si T. De asemenea, odata aprobat, un astfel de vaccin poate fi produs pe scara larga deoarece metoda si facilitatile exista deja 
  • Vaccinul are insa si dezavantaje: productia necesita facilitati de biosiguranta
  • De asemenea, este nevoie de facilitati de depozitare la frig pentru a-i mentine stabilitatea, ceea ce va limita distributia globala a vaccinului
  • Nu poate fi administrat la persoanele imunodeprimate si imunosupresate deoarece virusul atenuat se poate replica lent, depasind capacitatea sistemului imun al acestor pacienti de a izola virusul
  • In plus, exista riscul ca virusul atenuat SARS-CoV-2 sa acumuleze mutatii pe masura ce se replica si sa revina la forma infectioasa, determinand infectia. Este situatia vaccinului oral polio. Vaccinul a devenit patogenic pentru oameni determinand forma de boala indusa de vaccin

Vaccinurile cu virus inactivat

Au evoluat de la vaccinurile vii atenuate. Contin intregul virus care este insa omorat sau inactivat cu ajutorul unor substante chimice, caldura sau radiatii. Ca atare, virusul nu se poate replica, dar este insa capabil sa determine un raspuns imun puternic. Exista o serie de astfel de vaccinuri, cum ar fi vaccinurile impotriva holerei sau hepatitei A.

Un exemplu de vaccin anti COVID-19 este CoronaVac produs de Sinovac R&D Co. Contine virusul inactivat SARS-CoV-2 combinat cu o sare de aluminiu care actioneaza ca un adjuvant pentru a stimula raspunsul imun.

Avantaje si dezavantaje:

  • Sunt mai sigure decat vaccinurile vii atenuate, cu mai putine reactii adverse
  • Componentele vaccinului nu se pot replica, eliminand posibilitatea infectiei
  • Pot fi stocate la temperatura camerei deoarece virusul este omorat. Asta elimina necesitatea de a fi mentinut la frigider, permitand o distributie si in zonele indepartate ale lumii
  • Pe de alta parte, din cauza ca nu se poate replica in corp, este nevoie de mai mult de o doza pentru a-i permite organismului suficient timp sa dezvolte memoria imunologica fata de SARS-CoV-2
  • Este nevoie de facilitati de biosiguranta pentru a creste virusul si apoi pentru a-l inactiva intr-un numar mare
  • In plus, inactivarea virusului poate altera forma antigenilor care ar putea diferi fata de versiunea originala. Ca urmare, organismul nu va genera o memorie imuna corecta fata de virusul original SARS-CoV-2

Vaccinuri care contin subunitati virale

  • Sunt parti din virus (antigene) care stimuleaza un raspuns imun
  • Cele mai multe subunitati virale sunt proteine ale virusului (ca de exemplu proteina-S in cazul SARS-CoV-2), dar pot fi si toxine bacteriene sau componente din peretele celular, cum e cazul altor vaccinuri
  • Exemple de astfel de vaccinuri anti COVID-19: NVX-CoV2373 dezvoltat de Novavax si SCB2019 dezvoltat de Clover Biopharma
  • Determina un raspuns imun puternic, deoarece antigenele sunt colectate, procesate si prezentate celulelor B pentru a stimula productia de anticorpi
  • Sunt sigure deoarece nu se injecteaza intregul virus, deci nu pot determina infectia
  • Sunt mai simplu si mai ieftin de obtinut deoarece nu e nevoie decat de productia unor parti din virus 

Vaccinuri cu particule asemanatoare virusului

  • Contin molecule asemanatoare virusului, dar care nu sunt infectioase si deci nu sunt periculoase
  • Este o modalitate efectiva de a crea vaccinuri, ca de exemplu vaccinul impotriva infectiei HPV, hepatitei si malariei
  • Particulele asemanatoare virusului sunt nanostructuri care se aseamana unor structuri din virusul original
  • Contin una sau mai multe proteine care sunt aranjate in mai multe straturi si care pot contine in plus un invelis extern lipidic. Datorita structurilor repetitive, vaccinul determina un raspuns imun celular si de anticorpi foarte bun
  • Deoarece nu contine genomul viral, este un vaccin sigur, atat in timpul producerii, cat si al administrarii

Vaccinuri care contin virusul fragmentat

  • Vaccinul este produs prin taierea virusului in mai multe fragmente
  • Toate fragmentele virusului sunt prezente, insa acestea nu pot cauza boala
  • Singurul exemplu pentru un astfel de vaccin este vaccinul gripal
  • In prezent, nicio companie nu foloseste aceasta tehnologie pentru SARS-CoV-2
  • Avantaj: virusul este inactiv, in timp ce toate elementele lui sunt prezente
  • Dezavantaj: este dificil sa se stabileasca exact doza. In plus, nu este simplu de fabricat

Anticorpi indusi de ARN mesager

  • Este un concept nou de vaccin care este studiat de catre MIT (Massachusetts Institute of Technology)
  • mRNA nu codifica antigenul de interes (proteina-S), ci codifica direct anticorpul
  • mRNA intra in celula gazdei si face copii multiple de anticorpi impotriva SARS-CoV-2
  • Acest proces ocoleste multi pasi din procesul raspunsului imun 
  • Riscurile si beneficiile sunt similare vaccinurilor ARN, cu exceptia faptului ca determina o imunitate pasiva (prin producerea directa a anticorpilor) si de aceea, ar putea avea un raspuns mult mai rapid

*Informatia din acest articol era corecta in momentul postarii. Datorita naturii fluide a pandemiei COVID-19, intelegerea stiintifica despre boala, precum si recomandarile si ghidurile de tratament s-ar putea sa se fi schimbat de la data publicarii originale.

Surse de informatie

A Brief Introduction to Covid-19 Vaccines, Khusro Arastu, MD, skarastu@aol.com, December 2020 
www.ec.europa.eu 
www.ms.ro 
www.economist.com 
www.bbc.com 
www.cdc.gov 
www.mediafax.ro
www.digi24.ro

Text: Dr. Ileana Andreescu, Senior Medical Content Writer