Co wiemy o szczepionkach przeciw Covid-19 ?

Zachęcamy do przeczytania artykułu publikowanego w II częściach, opisującego jedną z największych zdobyczy medycyny, dzięki której mamy nadzieję na zminimalizowanie skutków pandemii COVID-19 – pandemii zakaźnej choroby COVID-19 wywoływanej przez koronawirusa SARS-CoV-2.

Cz. I.  Szczepionki mRNA

 „Natura abhorret vaccum”- „przyroda nie znosi próżni” 

„Gargantua i Pantagruel” Francois Rabelais 

w tłumaczeniu Tadeusza Boya – Żeleńskiego

Prawdziwy sens tego powiedzenia nabrał znaczenia pewnego dnia grudnia 2019 roku. 

Natura udowodniła, jak kruchymi i bezbronnymi istotami jesteśmy we Wszechświecie, gdy pewien jednokomórkowiec zaatakował znienacka i zaburzył naszą normalność. 

O czym mowa? O wirusie z rodzaju Coronaviridae… 

Koronawirusy do tej pory wywoływały tylko infekcje u zwierząt. Próby zmasowanego ataku na człowieka z ich strony zaczęły pojawiać się kilka lat temu, kiedy w wyniku mutacji i skoku antygenowego złamały barierę międzygatunkową i przedostały się do ludzkiego organizmu. Był to wirusy SARS i MERS wywołujące ciężkie infekcje dróg oddechowych, oporne na leczenie. 

To niebezpieczeństwo WHO wówczas zażegnało do czasu, aż pojawiła się nowsza, bardziej zjadliwa odmiana koronawirusa SARS-CoV-2 wywołująca chorobę Covid-19. 

Wirus SARS-CoV-2 kształtem przypomina kulę. Swoją nazwę zawdzięcza otoczce białkowej z wypustkami przypominającymi koronę. Składa się z: 

• białka kolca (ang. Spike-S) tzw. szczytowego odpowiedzialnego za wnikanie wirusa do komórki gospodarza 
• nici RNA na którym zawarta jest informacja genetyczna wirusa 
• białka nukleokapsydu (N), które chroni RNA, oraz aktywnie uczestniczy w modyfikacji procesów komórkowych i replikacji wirusa. 
• białka otoczki (E) tzw. płaszcza odpowiedzialnego za m.in. formowanie wirionów 
•  białka błonowego (M), które jest głównym matrycowym białkiem wirusa 
• Esterazy Hemaglutyniny (HE), białka dzięki, któremu wirus może swobodniej rozprzestrzeniać się przez błony śluzowe. 

Łatwość rozprzestrzeniania się wirusa połączona z brakiem skutecznego leczenia, doprowadziły do największej pandemii XXI wieku. 

Rozpoczął się wyścig z czasem, farmaceutyczni giganci zaczęli w swoich laboratoriach szukać panaceum na chorobę Covid-19. 

Udało się stworzyć skuteczną szczepionkę, która być może położy kres pandemii. 

Kraje na całym świecie rozpoczęły masowe szczepienia swoich obywateli. 

Co wiemy o poszczególnych szczepionkach dopuszczonych na rynek europejski? 

Jaki mają mechanizm działania? 

Jak są zbudowane? 

Jaka jest ich skuteczność? 

Postaramy się odpowiedzieć na te nurtujące wszystkich pytania. 

Szczepionki nowej generacji przeciwko Covid-19 są szczepionkami genetycznymi. 

Ich działanie polega na przeniesieniu do naszych komórek informacji genetycznej o antygenie wirusa, na podstawie której w organizmie człowieka produkowane jest białko szczepionkowe. W zależności od sposobu przenoszenia informacji genetycznej rozróżniamy: 

– szczepionki RNA – informacja genetyczna jest w postaci kwasu rybonukleinowego(RNA) 

– szczepionki DNA – informacja genetyczna jest w postaci kwasu deoksyrybonukleinowego(DNA) 

– szczepionki wektorowe, gdzie informacja genetyczna przenoszona jest przez inne wirusy. 

Rola DNA i RNA w komórkach 

Geny zapisane są w postaci dwuniciowego kwasu deoksyrybonukleinowego-DNA w jądrze komórkowym, natomiast synteza białek następuje w cytoplazmie. W biologii komórek mRNA (messenger lub matrycowy kwas rybonukleinowy) jest produktem pośrednim pozwalającym na przeniesienie informacji genetycznej z DNA w jądrze komórkowym do cytoplazmy, gdzie powstają białka (Ryc.1).

Ryc. 1 Mechanizm ekspresji genów w komórkach eukariotycznych. 

1. Geny ulegaja transkrypcji (przepisaniu) z dwuniciowego DNA tworzącego genom komórkowy na niedojrzały pre-mRNA. 

2. Niedojrzały pre-mRNA ulega modyfikacjom potranskrypcyjnym. Wycinane są introny, dołączana czapeczka guanylowa i ogon poliA. Powstaje dojrzały matrycowy RNA – mRNA. 

3. mRNA transportowany jest przez pory jądrowe do cytoplazmy.

 4. W cytoplazmie mRNA jest matrycą do syntezy łańcuchów polipeptydowych w procesie translacji. 5. Łańcuchy polipeptydowe ulegają fałdowaniu, tworząc białka, które transportowane są do odpowiednich organelli komórkowych

Otrzymywanie szczepionek mRNA i wektorowych.

We wszystkich zarejestrowanych do tej pory szczepionkach jako antygen wybrano białko kolca (S) wirusa SARS-CoV-2, które jest białkiem powierzchniowym i wiąże się z receptorem ACE2, który występuje na komórkach m.in. układu oddechowego człowieka. Białko S jest głównym celem wiązania przeciwciał neutralizujących, czyli takich, które poprzez związanie się z wirusem blokują jego wnikanie do komórek osoby zaszczepionej. 

Szczepionki mRNA 

Otrzymany RNA wirusa SARS CoV-2 jest modyfikowany enzymatycznie tak, aby zawierał modyfikacje charakterystyczne dla dojrzałych cząstek mRNA, które służą komórce jako gotowa matryca syntezy białek. 

Taki dojrzały mRNA nie może się zwrotnie przedostać z cytoplazmy do jądra komórkowego. 

Nie ma zatem możliwości, aby został zmieniony kod genetyczny osoby poddającej się szczepieniu. 

Szczepionkowy mRNA jest pakowany do nośników, na przykład do nanocząsteczek lipidowych (NLP), które chronią go przed szybką degradacją po wstrzyknięciu domięśniowym szczepionki (Ryc.2) i umożliwiają wniknięcie mRNA do komórek na drodze endocytozy. Cząstki wnikają głównie do komórek mięśniowych oraz komórek prezentujących antygeny (APC, np. komórek dendrytycznych) w okolicy wstrzyknięcia. 

Bezpośrednio po uwolnieniu mRNA do cytoplazmy zachodzi proces biosyntezy białek na dostarczonej matrycy mRNA. 

Wyprodukowane białka są modyfikowane potranslacyjnie i transportowane zgodnie z ich właściwościami biochemicznymi. 

W krótkim czasie po translacji, cząsteczka mRNA ulega degradacji przez rybonukleazy cytoplazmatyczne występujące naturalnie w komórkach człowieka (Ryc.3). 

W procesie produkcyjnym nie wykorzystuje się hodowli komórkowych, a produkcja takich preparatów jest szybka i bardzo wydajna.

                                                  Otoczka lipidowa

mRNA

Ryc. 2 mRNA w nanocząsteczkowej, lipidowej otoczce (https://szczepienia.pzh.gov.pl/faq/na-czym-polega-innowacyjnosc-zastosowania-mrna-w-szczepionkach-przeciw-covid-19)

Ryc. 3. Reakcje immunologiczne wywołane szczepionką zawierającą niereplikujący się kwas mRNA w nanocząsteczkach lipidowych (NLP): 

1. mRNA w NLP wnika drogą endocytozy do komórki mięśniowej w miejscu wstrzyknięcia. mRNA zostaje uwolniony z endosomu do cytoplazmy. 

2. Na podstawie mRNA w cytoplazmie na rybosomach syntetyzowany jest antygen szczepionkowy. Sama cząsteczka mRNA może również pobudzać odporność wrodzoną poprzez indukcję wydzielania interferonów. 

3. Proteazy komórkowe degradują wyprodukowane białka do krótkich peptydów, które wiążą się z cząstkami MHC klasy I. 4. Komórka prezentuje antygeny związane z cząstkami MHC klasy I limfocytom T cytotoksycznym (CD8+). 

5. mRNA w NLP wnika także na drodze endocytozy do komórek prezentujących antygeny (APC) w okolicy wstrzyknięcia szczepionki. Ponadto, APC mogą fagocytować białka antygenowe i komórki prezentujące obce epitopy. 

6. Transfekowane APC prezentują antygeny limfocytom T cytotoksycznym, które eliminują „zakażone” (tzn. prezentujące antygen „szczepionkowy”) komórki. APC mogą prezentować krzyżowo fagocytowane antygeny limfocytom T pomocniczym (CD4+), które stymulują

limfocyty B produkujące przeciwciała oraz limfocyty T cytotoksyczne. Limfocyty B i T, jako komórki pamięci immunologicznej, pozostają

w organizmie przez miesiące lub lata, zapewniając szybką odpowiedź anamnestyczną po ponownym kontakcie z drobnoustrojem.

Dla Stowarzyszenia Pielęgniarki Cyfrowe:

Małgorzata Klejny

Mgr pielęgniarstwa

Spec. Pielęgniarstwa rodzinnego.

II część artykułu w kolejnej publikacji.

Serdecznie zapraszamy.