سریعترین واکسن تاریخ؛ آینده همین‌جا است

چگونه دانشمندان با بجا گذاشتن رکوردی زمانی، واکسن ایمن و موثر بیماری کووید ۱۹را بوجود آوردند و این تلاش چه امکانی برای مقابله با بیماری‌ها در آینده را در اختیار ما قرار می‌دهد؟

ترجمه از حسین غیاثی: واکسن‌های کووید ۱۹ که امروز در جهان وجود دارند، سریعترین واکسن‌هایی هستند که در تاریخ ساخته شده‌اند. به عنوان دستاوردی چشمگیر در علوم پزشکی، از زمانی‌که عامل بیماری‌زای جدیدی به نام SARS-CoV-2  سر و کله اش پیدا شد تا ساخته شدن واکسن، کمتر از دوازده ماه طول کشید. پیش از ساخت واکسن کووید، کوتاه‌ترین زمان ساخت واکسن علیه یک بیماری از مرحله توسعه تا تزریق مربوط به بیماری اوریون بود که در دهه ۱۹۶۰ میلادی چهار سال زمان برد. «اوتو یانگ» متخصص بیماری های عفونی از  بخش سلامت دانشگاه یو سی‌اِل‌اِی می‌گوید: «این رکورد شکسته شده است و واقعا دستاوردی هیجان انگیز است.» او اضافه می‌کند: «رکورد بجا مانده از تولید واکسن بیماری کرونا به دلیل استفاده از فناوری‌های جدید ممکن است در آینده پیامدهایی برای توسعه واکسن به همراه داشته باشد.» مطلب پیش رو به تاثیر تحول ساخت واکسن کرونا بر آینده تولید واکسن می‌پردازد و بخش مهمی از آن ترجمه مطلبی است که در وب‌سایت دانشگاه یو‌سی‌ال‌ای منتشر شده است.

اگر بخواهیم واقع بینانه نگاه کنیم، مقدمات اینکار از دهه‌ها  قبل از اینکه در ماه دسامبر ۲۰۱۹ اولین موارد ابتلا به ذات الریه مرموز در چین ظاهر شود، آغاز شده بود. « اریک دار» رئیس بخش پزشکی‌ اچ‌آی‌وی از مرکز پزشکی «هاربور» در دانشگاه یو‌سی‌ال‌ای می‌گوید: «دلیل اینکه با گذشت یکسال از شروع همه گیری به این نقطه رسیدیم که دو واکسن موثر داشتیم، به تلاش‌هایی بر می‌گردد که پیش از این برای توسعه واکسن بیماری‌های اچ‌آی‌وی، مرس، سارس و ابولا انجام گرفته بود. دانشمندانی که به دنبال ساخت واکسن برای بیماری‌های دیگری بودند راهبردهای تازه‌ای را توسعه دادند. حالا اقدامات اساسی آنها روی میز آزمایشگاه‌ها منتظر بودند تا همه‌گیری بعدی از راه برسد.» در ساخت واکسن‌های بیوان‌تک (فایزر)، مدرنا و آسترازنکا از دو پلت‌فرم و راهبردهای جدید استفاده شده است. این فن‌آوری‌های جدید است که آنها را از  دیگر واکسن‌های رایج که می‌شناسیم متمایز می‌کند.

رکورد واکسن چطور جابجا شد؟

دکتر یانگ در این زمینه می‌گوید: «بیشتر واکسن‌های رایج قبلی برای بیماری‌هایی مانند آنفولانزا ، سرخک و کزار از دو روش ساخت بهره می‌برند. یا مثل آنفلانزا یا کزاز از ویروس های غیر فعال در ساخت واکسن استفاده می‌شود یا مثل بیماری‌های سرخک و اوریون در ساخت واکسن به سویه‌های ویروس‌های ضعیف‌شده متکی هستند.» در برخی از واکسن‌ها هم مثل یک نوع واکسن که برای بیماری هپاتیت بی ساخته شده، از پروتئین مصنوعی ساخته شده در آزمایشگاه استفاده شده است. توسعه هر کدام از این راهبردهای ساخت واکسن نیازمند شناسایی نوع دقیق ویروس یا باکتری است تا واکسن متناسب با کاربردش طراحی شود. اما واکسن‌های خط شکن برگزیده بیماری کووید-۱۹ از هیچ‌کدام از این روش‌های سنتی برای تولید واکسن و یا رساندن اطلاعات ژنتیکی به سلول‌ها استفاده نمی‌کنند. در عوض دکتر یانگ رویکرد بکار رفته در ساخت واکسن کووید-۱۹ را رویکرد وصل کن و استفاده کن (Plug and play) توصیف می‌کند. این رویکرد جدید بسیار سریع‌تر و تولید انبوه آن هم آسانتر است، هرچند مشکلاتی مانند حمل و نقل واکسن وجود دارد. اما پیش از آن ببینیم واکسن‌های جدید چطور تولید شدند. به محض اینکه کرونا ویروس جدید در چین شناسایی و توالی یابی شد، اطلاعات ژنتیکی آن برای استفاده از پلت فرم‌های موجود واکسن بررسی شد، پلتفرم‌هایی که دانشمندان پیش از این برای تولید واکسن برای دیگر بیماری‌ها توسعه داده بودند. دکتر یانگ می‌گوید: «پلت فرم‌ها موجود بودند و همه شرایط جور بود . تنها موضوعی که برای نتیجه گرفتن لازم بود این بود که اطلاعات را وارد کنید و آنها را به اطلاعات قبلی بیافزایید.» برای مثال واکسن مدرنا حاصل تلاشی بود که در سال 2012 توسط دانشگاه هارواد و «انستیتو ملی سلامت آمریکا» برای تولید واکسن بیماری مرس توسعه داده شده بود.

پیام رسان آران‌ای، حامل ویروس و پروتئین اسپایک

پیام رسان آر‌ان‌ای و حامل‌های ویروسی (Viral vectors) پلتفرم‌های جدیدی هستند که در واکسن‌های کووید-19 به کار گرفته شده‌اند. این نخستین بار در تاریخ است که واکسن‌هایی با پلت‌فرم mRNA، ابتدا مجوز مصرف اضطراری و سپس مجوز مصرف دایمی گرفتند. واکسن‌های فایزر و مدرنا برمبنای کارهای بیوشیمیدان مجارستانی «کاتالین کاریکو»  تولید شدند. کاریکو زمانی که  در دهه 1990 استاد پزشکی دانشگاه پنسیلوانیا بود استفاده از این فن‌آوری را به عنوان یک روش درمانی آغاز کرد. او یکی از محققان اصلی شرکت بیو‌ان‌تک آلمان است؛ شرکتی که توسعه دهنده واکسنی است که با برند فایزر توزیع شد. دکتر یانگ می گوید: «آران‌ای اطلاعات ژنتیکی موقتی است که به سلول دستور می‌دهد تا پروتئین بسازد. سلول از دستور ذخیره شده در آن کد استفاده می‌کند تا پروتئین‌های لازم برای عملکردش را بسازد.» در این مورد هدف ساختن پروتئین اسپایک ویروس است، پروتئینی که نقش کلیدی برای ویروس در ورود به سلول‌های هدفش بازی می‌کند. به این ترتیب به جای کل ویروس فقط یک پروتئین حیاتی هدف گرفته می‌شود. او سپس ادامه می‌دهد: «وقتی ویروس سلولی را عفونی می‌کند، ویروس ماده ژنتیکی خودش چه آر‌ان‌ای و چه دی‌ان‌ای را وارد سلول می‌کند. سلول در اینجا تبدیل به کارخانه‌ای می‌شود که از مواد ژنتیکی ویروس استفاده می‌کند و پروتئین‌های ویروسی را می‌سازد.» در واکسن‌های کووید-۱۹ با پلتفرم پیام رسان آران‌ای، این قطعه کد اطلاعات ژنتیکی ساخت پروتئین اسپایک را به سلول‌ها می‌رساند و به آنها می‌گوید که این پروتئین را بسازند. پروتئین اسپایک به شکل زایده‌هایی هستند که روی سطح ویروس کرونا قرار دارند. تولید این پروتئین در بدن به عنوان یک پروتئین بیگانه سیستم ایمنی بدن را تحریک می‌کند تا پادتنی علیه این پروتئین تولید کند. پادتن‌ها خودشان نوعی پروتئین هستند که به پروتئین‌های ویروس می‌چسبند و از چسبیدن آن به سلول‌های بدن و آلوده کردن آن‌ها جلوگیری می‌کنند.

پیام رسان آر‌ان‌ای و حامل‌های ویروسی (Viral vectors) پلتفرم‌های جدیدی هستند که در واکسن‌های کووید-19 به کار گرفته شده‌اند. این نخستین بار در تاریخ است که واکسن‌هایی با پلت‌فرم mRNA، ابتدا مجوز مصرف اضطراری و سپس مجوز مصرف دایمی گرفتند

در واکسن‌های عادی که از ویروس غیر فعال یا ضعیف شده استفاده می‌کنند، با تقلید از سرایت عفونت و واداشتن سیستم ایمنی به انجام کاری‌که در مواجهه با ویروس زنده انجام می‌دهد، علیه کل ویروس پادتن تولید می‌شود. دکتر یانگ می گوید: «اگر شما به بیماری کووید-19 دچار شوید سیستم ایمنی شما برای مبارزه با ویروس عامل بیماری پادتن می‌سازد.» شما با واکسیناسیون نسخه‌ای از شرایطی را در اختیار سیستم ایمنی قرار می‌دهید که در صورت ابتلا به بیماری با آن مواجه می‌شود، اما بدون بیمار شدن و تهدید زندگی. اما افرادی که واکسن mRNA می‌زنند تنها اطلاعات ژنتیکی برای ساخت پروتئین اسپایک را برای محافظت در برابر کووید-19 می‌گیرند. در واقع بدن به جای این‌که توان بالقوه ساختن آنتی بادی‌اش را صرف تولید آن برای همه پروتئین‌های ویروس کند، آن را برای تولید آنتی بادی علیه یک پروتئین به کار می‌گیرد که برای عملکرد ویروس حیاتی است. واکسن استرازنکا برای دستیابی به هدف ایمنی بخشی از پلتفرم متفاوتی به نام حامل ویروس بهره می‌برد‌. حامل ویروس به «آدنو ویروس» ضعیف شده متکی است. آدنو ویروس، ویروس‌های غیر تهاجمی هستند که سرماخوردگی معمولی را سبب می‌شوند. آنها اطلاعات ژنتیکی همان پروتئین‌های اسپایک را به سلول‌ها می‌رسانند. بدن متوجه آدنو ویروس ها می‌شود و اطلاعات ژنتیکی ساخت پروتئین اسپایک که وارد بدن شده را دنبال می کند و در نهایت برای نشان‌دادن پاسخ ایمنی‌بخش تحریک‌ می‌شود. هرچند بخشی از واکنش ایمنی هم صرف خود آدنو ویروس می‌شود و این شاید راز کارایی پایین‌تر این پلت‌فرم در مقایسه با mRNA باشد.

واکسن‌های mRNA ساختاری شکلی ساده‌ای دارند؛ یک تکه آران‌ای پیام رسان که در یک غشای چربی پیچیده شده و در آب نمک قرار گرفته است. اما در عمل توسعه این ساختار به شکلی به درستی کار کند چند دهه زمان برده و البته آینده را تغییر داده است.

تعیین ایمنی و اثربخشی

واکسن‌ها برای اینکه مفید باشند احتیاج دارند تا ایمن و موثر باشند. در واقع قابلیت انتقال سریع کووید-19 تحقیقات در مورد واکسن را تسریع کرد. اگر قرار است بر روی  موضوعی مطالعه انجام شود، لازم است تا آن موضوع خیلی شایع باشد. معاون مسئول عفونی بخش سلامت دانشگاه یوسی‌ال‌ای دکتر «آنابل دی سنت موریس» این را می‌گوید و یادآوری می‌کند: «تلاش ها برای ساخت واکسن ویروس زیکا وقتی که تعداد مبتلایان به بیماری به صورت طبیعی پایین آمد متوقف شد، چرا که موارد ابتلا به عفونت برای ادامه کارآزمایی در مقیاس بزرگ به اندازه کافی نبود.» اما کووید-19 اینطور نبود و متاسفانه در سرایت ویروس هیچ وقفه ای نیفتاد. اما از سوی دیگر این موضوع فرصتی فراهم کرد تا مطالعه اثر بخشی واکسن انجام شود. برای اینکه دانشمند‌ها عملکرد واکسنی را بیازمایند به دو دسته داوطلب نیاز دارند تا یک دسته واکسن را بزند و دسته دیگر  داوطلب‌ها دارونما استفاده کنند. بعد آنها بررسی می‌کنند که از هر دسته چه تعدادی بیمار شدند. با شروع سریع و گسترده کووید ۱۹، تنها بعد از چند ماه  تعداد بیماران برای اندازه‌گیری اثربخشی به اندازه کافی رسید. در مقایسه با گروه داوطلبانی که دارونما دریافت کرده بود تنها در تعداد بسیار کمی از داوطلب‌هایی که واکسن فایزر و مدرنا را تزریق کردند، نشانه‌های کووید-۱۹ بروز پیدا کرد.

در تصویری بزرگتر این موفقیت تنها به بیماری کرونا منحصر نمی‌شود. این پلتفرم ها به راحتی قابلیت گسترش برای همه‌گیری‌های بعد و حتی ویروس های موجود را دارند

دکتر موریس می گوید: «با وجود ده‌ها هزار داوطلبی که در کارآزمایی بودند و عوارض جانبی جدی نداشتند، نتایج یافته های تحقیق در مورد ایمن بودن قابل اعتماد بود.» بعدتر نتایج دنیای واقعی حاصل از تزریق واکسن به میلیون‌ها نفر هم این نتایج را تایید کرد. البته عوارض جانبی در مورد همه واکسن‌ها وجود دارد و در مورد واکسن‌های کرونا هم وجود داشت اما تهدید کننده زندگی نبود و نتایج جهان واقعی نشان داد واکسن‌ها میلیون‌ها جان را نجات داده‌اند. دکتر یانگ می گوید: «ظهور واکسن های جدید حفاظت موثر بدون عوارض جانبی جدی علیه بیماری ویروس کرونا به همراه داشته است. این موضوع برای حوزه وسیع‌تری از بیماری‌های عفونی نوید بخش است.» او ادامه می دهد: «در تصویری بزرگتر این موفقیت تنها به بیماری کرونا منحصر نمی‌شود. این پلتفرم ها به راحتی قابلیت گسترش برای همه‌گیری‌های بعد و حتی ویروس های موجود را دارند.» در واقع آنچه در موفقیت تولید واکسن در بیماری کرونا رخ داد، فراتر از کرونا قابل گسترش به همه بیماری‌های ویروسی و حتی واکسن‌های درمانی برای بیماری‌هایی است فعلا درمانی برای آن‌ها وجود ندارد. برای مثال تنها چند ماه بعد از موفقیت واکسن شرکت بیوان‌تک، این شرکت واکسنی درمانی را برای درمان ام‌اس توسعه داد که با موفقیت در فاز حیوانی آزمایش شد. در حقیقت توسعه این فن‌آوری به صورت عملی بستری آماده کرده است که صنعت تولید واکسن را تحت تاثیر قرار خواهد داد. این تاثیر فقط در تولید سریعتر واکسن موثر نیست، بلکه بر تولید انبوه و سریع واکسن هم تاثیر خواهد داشت. در واقع جهش علمی که در خلال بیماری کرونا و در مسیر توسعه واکسن اتفاق افتاد، نه تنها زمان حاضر بلکه آینده را هم تحت تاثیر قرار داده است.