De ce de peste 35 de ani nu avem vaccin pentru HIV, dar cel anti-COVID a fost gata în mai puțin de 1 an

vaccin hiv coronavirus
Foto: Tumisu / pixabay.com

Odată cu aprobarea primelor vaccinuri împotriva noului coronavirus, Pfizer și Moderna, și în Uniunea Europeană, multe persoane – inclusiv mulți români – și-au pus întrebarea Cum de a fost posibilă dezvoltarea unui vaccin într-un interval de timp atât de scurt?

Dincolo de conspirații, unii oameni se tem că vaccinul creat atât de repede nu ar fi sigur și ar putea avea efecte adverse periculoase pur și simplu deoarece oamenii de știință s-au grăbit, fiind presați de timp. Unul dintre argumentele aduse în discuție este o comparație între HIV și COVID: De ce de zeci de ani nu avem vaccin pentru HIV, iar în cazul coronavirusului a fost posibilă dezvoltarea sa în doar câteva luni?

Există mai multe motive, pe care le explicăm în acest articol.

Virusul imunodeficienței umane (HIV) a fost identificat pentru prima dată în anii 1983-1984. De la debutul epidemiei de HIV, peste 34 de milioane de oameni din întreaga lume au murit de SIDA (adică din cauza sindromului imunodeficienței umane dobândite, care este cauzat de HIV).

HIV este o problemă gravă de sănătate publică nu doar deoarece nu a fost descoperit un vaccin împotriva sa, ci și deoarece el infectează tocmai celulele sistemului imunitar, ceea ce face ca organismul să devină vulnerabil și în fața altor infecții.

Virusul infectează și ucide celulele limfocite T helper (ajutătoare – n.r.), numite și celule CD4+, care coordonează sistemul imunitar uman, se arată pe platforma www.historyofvaccines.org, un site educațional creat de Colegiul Medicilor din Philadelphia, una dintre cele mai vechi societăți medicale din SUA.

„Când HIV ucide suficiente celule CD4+, sistemul imunitar al unei persoane infectate nu mai este capabil să lupte împotriva unor infecții pe care în mod normal le-ar putea controla. Când numărul de celule CD4+ scade sub un anumit nivel, se consideră că o persoană a trecut de la infecția cu HIV la SIDA. Persoanele care au SIDA sunt mai vulnerabile în fața infecțiilor, inclusiv în fața unora pe care în mod normal organismul le-ar putea înfrânge, precum pneumonia, tuberculoza, zona zoster, sau anumite cancere”, se arată pe site.

Deși tratamentele antiretrovirale au crescut substanțial speranța de viață a persoanelor infectate cu HIV, medicina nu a reușit, deocamdată, să aibă același succes și când vine vorba de a găsi un vaccin care să împiedice infectarea cu HIV.

În aprilie 1984, în timpul unei conferințe de presă susținută alături de Robert Gallo, unul dintre cercetătorii ce a descoperit virusul HIV, Margaret Heckler, secretarul pentru Sănătate din SUA de la acea dată, a făcut o declarație foarte optimistă: „Sperăm să avem un vaccin gata de testare în aproximativ 2 ani”.

Însă de atunci au trecut aproape 37 de ani și nu există niciun vaccin pentru HIV. Specialiștii de la historyofvaccines.org oferă 3 explicații pentru acest lucru:

1. Lipsa imunității naturale la HIV.

Spre deosebire de alte boli precum pojarul sau vărsatul de vânt, nimeni nu se însănătoșește în mod natural după o infecție cu HIV. Dacă o persoană se îmbolnăvește de pojar și supraviețuiește, răspunsul imunitar la infecție va fi, de regulă, suficient pentru a preveni viitoare infecții cu acest virus. Astfel, cercetătorii pot folosi imunitatea dobândită în mod natural ca model pentru nivelul de protecție pe care un vaccin eficient ar trebui să îl ofere.

Fără un model pentru imunitatea naturală, cercetătorii nu au cum să identifice un răspuns imunitar care să fie eficient împotriva HIV, iar din acest motiv dezvoltarea unui vaccin este mult mai dificilă.

De asemenea, deoarece pacienții nu se vindecă natural de această infecție, oamenii de știință nu știu cum arată protecția în fața HIV la un organism uman: Ar consta în producerea unui anumit tip și număr de anticorpi?, Ar fi vorba de conservarea unui anumit tip de limfocite T (celule ale sistemului imunitar)?

Într-un interviu oferit în anul 2017, medicul și imunologul american Anthony Fauci, director al Institutului Naţional de Alergii şi Boli Infecţioase din SUA, a explicat și el, în termeni similari, de ce este atât de dificilă crearea unui vaccin împotriva HIV.

„Organismului nu îi place să aibă o reacție imunitară puternică împotriva HIV. Iar HIV este cu adevărat unic în rândul patogenilor virali periculoși cu care a trebuit să luptăm de-a lungul istoriei. Să vă dau câteva exemple. Dacă vă uitați la boli precum pojarul, variola, poliomielita, chiar dacă acele boli au o rată a mortalității considerabilă, până la urmă organismul îți demonstrează că, în cele mai multe cazuri, poate nu doar să elimine complet virusul din corp, ci chiar că sistemul imunitar te poate proteja împotriva unor infecții viitoare cu același agent patogen”, a explicat el.

„Însă în cazul HIV nu avem nicio dovadă că lucrurile funcționează la fel deoarece organismul nu pare să aibă capacitatea de a avea o reacție imunitară foarte bună. O veche maximă din vaccinologie spune că cea mai bună metodă de a face un vaccin este de a imita infecția naturală deoarece dacă mimezi infecția naturală, până la urmă organismul va genera un răspuns imunitar bun. Însă în cazul HIV avem sarcina neobișnuită de a fi forțați să fim mai buni decât infecția naturală. Așa că trebuie să dezvoltăm un vaccin care, atunci când este prezentat sistemului imunitar al organismului, va genera un răspuns care este chiar mai bun și mai eficient decât răspunsul pe care l-ar avea împotriva infecției naturale. Iar acest lucru ar reprezenta o întreagă nouă paradigmă în vaccinologie. Nu cred că este imposibil de făcut, dar cred că va fi foarte dificil”, a adăugat Fauci.

2. Variabilitatea tipurilor de HIV

O a doua provocare este aceea că acest virus suferă mutații în mod frecvent. Aceste modificări frecvente ale virusului îl transformă într-o „țintă dificil de ochit” cu ajutorul unui vaccin, după cum explică experții. Toate aceste subtipuri de HIV sunt diferite genetic, și este posibil ca un vaccin care protejează în fața unui subtip să nu protejeze organismul și de alte subtipuri.

3. Lipsa unui model animal care să prezică cu acuratețe eficiența vaccinului la oameni

Modelele animale reprezintă o unealtă importantă în înțelegerea felului în care un organism se infectează și răspunde imunitar la boală. În cazul HIV însă nu există un model animal fiabil pentru infecția cu HIV și răspunsul sistemului imunitar.

Cu alte cuvinte, testarea unui vaccin împotriva HIV pe animale nu a oferit informații precise cu privire la cum ar funcționa acel vaccin în cazul oamenilor.

În prezent, cercetătorii continuă să testeze clinic vaccinuri împotriva SIV (virusul imunodeficienței simian, un tip de retrovirus care provoacă infecții la cel puțin 45 de specii de primate africane non-umane), precum și împotriva unor hibrizi modificați genetic ai SIV și ai HIV în speranța de a folosi o abordare similară și la HIV.

Dar de ce organismul nu are un răspuns imunitar puternic atunci când e atacat de HIV?

Într-un studiu publicat în anul 2017, oamenii de știință de la Institutul Westmead pentru Cercetare Medicală din Sydney, Australia, au arătat că au depistat – pentru prima dată – în care anume tip de limfocite T se ascunde virusul HIV pentru a nu fi detectat de sistemul imunitar.

limfocită
O limfocită umană. Foto: Dr. Triche National Cancer Institute / Wikipedia

Echipa de cercetători a descoperit că virusul HIV (intact) se ascunde în anumite subseturi de celule T CD4+.

„Anterior se credea că HIV se ascunde în principal în limfocitele T cu memorie centrale, însă noul nostru test de secvențiere genetică a HIV a arătat că cea mai mare parte a virusului replicator se ascunde, de fapt, în limfocitele T cu memorie efectoare. HIV este foarte inteligent. El se ascunde exact în celulele sistemului imunitar care ar trebui să îl atace”, a declarat Sarah Palmer, de la Universitatea din Sydney, care a condus echipa de cercetare.

Limfocitele T cu memorie efectoare sunt celulele din organism care își „amintesc” infecțiile anterioare și modul în care le pot învinge. Acestea sunt celulele care oferă imunitate pe parcursul întregii vieți la boli precum pojarul sau vărsatul de vânt (varicelă).

Potrivit lui Palmer, doar un mic procent – aproximativ 5% – din virusul HIV este intact genetic. Însă chiar această mică parte este cea care se ascunde în celule cu memorie T efectoare și împiedică sistemul imunitar să distrugă complet virusul și să îl elimine din corp.

„Atunci când HIV se multiplică, virusul face o mulțime de erori și rezultă mult virus imperfect. Însă acel procent de 5% de virus intact este cheia. Acesta își introduce genomul în celulele cu memorie ale organismului și stă „în tăcere” acolo, evitând să fie detectat de sistemul imunitar. Aceste celule infectate intră într-o stare de repaus și nu mai produc HIV, însă ele se pot trezi și pot reîncepe să producă virusul. Este ca o bombă cu ceas care așteaptă să reinfecteze un pacient. Avem suspiciunea că „rămășițele” de HIV (restul de 95%, virusul imperfect – n.r.) poate acționa ca o momeală, distrăgând atenția de la virusul „real” care se ascunde în celulele cu memorie T efectoare”, a mai spus Palmer.

Tratamentele existente la ora actuală împiedică virusul să se multiplice în organism, însă nu există deocamdată nicio metodă de a vindeca o persoană de HIV. Pacienții au nevoie de tratament pe tot parcursul vieții.

De ce a fost creat atât de repede vaccinul pentru SARS-CoV-2?

Niciodată până acum un vaccin nu a fost dezvoltat în mai puțin de un an. Până acum, cel mai scurt interval de timp pentru crearea unui vaccin a fost de 4 ani, pentru oreion (de la debutul analizei virusului în laborator până la aprobarea vaccinului). Procesul a avut loc în anii ’60.

Însă pe 2 decembrie 2020, vaccinul creat de companiile Pfizer și BioNTech a fost aprobat în Marea Britanie. Deci la mai puțin de un an de la secvențierea genetică a virusului SARS-CoV-2 în ianuarie 2020.

Există mai multe motive pentru care primul vaccin împotriva noului coronavirus a fost gata în mai puțin de un an.

1. Noul coronavirus nu este, de fapt, ceva complet nou. Cercetătorii studiaseră deja, de ani de zile, viruși înrudiți, se arată într-un articol publicat de nature.com.

Este vorba despre SARS-CoV-1 (ce cauzează sindromul respirator acut sever), și care a apărut în 2002 în Asia, sau despre coronavirusul MERS (ce duce la apariția sindromului respirator din Orientul Mijlociu), și care a fost identificat pentru prima dată în anul 2012.

De asemenea, există alte 4 coronavirusuri responsabile de răcelile comune, cu care aproape toți ne-am confruntat la un moment dat de-a lungul vieții.

Într-un interviu pentru publicația medicalnewstoday.com, Eric J. Yager, profesor de microbiologie la Colegiul de Farmacie și Științe ale Sănătății din Albany, New York, SUA, a declarat că cercetătorii studiază coronavirusurile de peste 50 de ani. Acest lucru înseamnă că ei aveau deja date despre structura, genomul și ciclul de viață al acestui tip de virus.

„Studierea acestor virusuri a stabilit importanța proteinei virale-țepușă în atașarea virusului, în fuziunea și intrarea acestuia [într-o celulă din organism – n.r.], și a identificat proteinele-țepușă drept o țintă a vaccinurilor”, a mai spus el.

2. Noua tehnologie cu ARN mesager (acid ribonucleic mesager) este nouă în sensul că până acum nu fusese aprobat un vaccin care să o utilizeze, însă și cercetările din acest domeniu sunt foarte vechi. Primele studii au început în anii ’90.

Ce este cu adevărat nou este că vaccinul Pfizer este primul vaccin cu ARN mesager folosit pe oameni în afara studiilor clinice.

Care este diferența dintre un vaccin obișnuit și unul mARN?

Vaccinurile convenționale conțin proteine virale, forme inactivate sau sau forme slăbite ale virusului. Odată introduse în corp prin vaccin, acestea vor stimula sistemul imunitar să lupte împotriva unei infecții cu acel virus.

Însă vaccinul creat de Pfizer introduce în corp un fragment de ARN mesager, cu ajutorul unui înveliș din grăsime (bula de grăsime împiedică distrugerea fragmentului de ARN mesager). Fragmentul de ARN mesager codifică proteina-țepușă (aceste proteine alcătuiesc coroana virusului, de unde și numele de coronavirus; cu ajutorul lor virusul se fixează, iar apoi invadează celulele organismului nostru).

Odată ce ARN-ul mesager ajunge în celulele noastre, organismul produce această proteină. Apoi, aceasta funcționează ca antigen (molecula străină de organism care declanșează un răspuns imunitar).

Astfel, sistemul imunitar este antrenat pentru a recunoaște aceste țepușe, pregătindu-se pentru un atac viitor. Când organismul va întâlni virusul real, sistemul imunitar va ataca proteinele-țepușă de pe suprafața sa și le va inactiva.

Într-un interviu oferit nature.com, imunologul Akiko Iwasaki de la Școala de Medicină Yale din New Haven, Connecticut, care lucrează cu vaccinuri bazate pe ADN și ARN de mai bine de două decenii, a explicat faptul că cercetarea în domeniul vaccinurilor pe bază de ADN a început în urmă cu 25 de ani, iar cele pe bază de ARN beneficiază și ele de 10-15 ani de cercetări solide. Unele dintre ele sunt testate în încercarea de a găsi vaccinuri împotriva diferitelor tipuri de cancer. Potrivit sursei citate, cercetarea în domeniul vaccinurilor ARN a ajuns la maturitate exact la momentul potrivit. În urmă cu 5 ani, tehnologia ARN nu ar fi fost gata.

Care este istoricul vaccinurilor cu ARN mesager

În anul 1989, cercetători de la Institutul Salk de la Universitatea din California, San Diego, SUA, și de la o companie americană de biotehnologii, Vical Inc., au publicat un studiu care demonstra că, atunci când era utilizată o nanoparticulă de grăsime, ARN-ul mesager putea fi transferat în diferite celule. În 1990, oameni de știință de la Universitatea din Wisconsin, SUA, au obținut rezultate pozitive când au injectat ARN mesager în mușchii șoarecilor. Potrivit Wikipedia.org, aceste două studii au fost primele dovezi că ARN-ul mesager poate transfera informația genetică pentru a produce proteine în celule vii.

În 1993, cercetătorul Martinon a demonstrat că ARN-ul încapsulat în grăsime putea stimula celulele T in vivo (într-un organism viu), iar în 1994 oamenii de știință Zhou și Berglund au publicat prima dovadă că ARN-ul ar putea fi folosit ca vacin pentru a declanșa un răspuns imunitar împotriva unui patogen.

Un alt nume important pentru istoria vaccinurilor mARN este cel al biochimistei maghiare Katalin Kariko. Ea a încercat să rezolve câteva dintre obstacolele principale ale introducerii ARN-ului mesager în celule. Alături de imunologul american Drew Weissman, Kariko a publicat în 2005 un studiu care a rezolvat una dintre principalele dificultăți tehnice: aceea de a introduce ARN mesager în celule fără a declanșa o reacție a sistemului imunitar.

Katalin Karikó
Katalin Karikó. Foto: Wikipedia

Derrick Rossi, un biolog de la Universitatea Stanford, SUA, a citit cercetarea publicată de Kariko și Weissman și și-a dat seama că este cu adevărat „revoluționară”, așa că în 2010 a fondat compania Moderna, focusată pe tehnologia mARN, alături de Robert Langer, care a văzut și el potențialul de a dezvolta un vaccin mARN pentru diferite boli, se mai arată pe Wikipedia.org.

3. Banii reprezintă un alt motiv datorită căruia cercetările pentru descoperirea unui vaccin au fost mult accelerate față de epidemiile – mai restrânse atât geografic, cât și ca număr de persoane infectate – din trecutul apropiat.

Din cauza pandemiei care amenința să paralizeze complet planeta și să ia un număr uriaș de vieți, companiile care au lucrat pentru dezvoltarea vaccinurilor anti-SAR-CoV-2 au primit finanțări foarte mari atât din partea guvernelor (deci din fonduri publice), cât și din partea unor filantropi (din fonduri private), pentru a reuși să creeze cât mai repede un vaccin.

4. Un alt motiv care trebuie menționat este colaborarea existentă la nivel mondial între cercetători.

Potrivit Medical News Today, deoarece într-o pandemie timpul este un lux pe care lumea nu și-l permite, cercetători din diferite colțuri ale lumii s-au mobilizat pentru a-și împărtăși descoperirile cu alte echipe de oameni de știință.

Foto: Tumisu / pixabay.com, Dr. Triche National Cancer Institute / Wikipedia