Kvasac i proteini virusa u cjepivima

Tehnika rekombinantnih proteina od tada je stasala u zrelo biće i dalje se razvija. Dobili smo mogućnost da određeni ljudski protein potreban za liječenje ili dijagnostiku dobivamo u malenim živim „tvornicama“. Osim bakterije Escherichia coli to mogu biti i druge dražesne stanice. Kvasci, neke o stanica sisavaca ili insekata. Nije trebalo proći dugo vremena da zamislimo ideju rekombinantnih proteina u cjepivima. Zašto smo to trebali napraviti?

Od doba Pasteura preko američkih i japanskih znanstvenika (ali i hrvatskih!), uspjeli smo utišati (atenuirati) određene bakterije i viruse. O tome smo već pisali. Oni sami bi izgubili sposobnost da uzrokuju bolesti, ali bi izazvali obrambenu imunološku reakciju koja bi nas kroz kraće ili duže vrijeme štitila od tih istih uzročnika bolesti ili njihovih toksina (otrova). 

Ipak, ovaj pristup imao je svojih slabosti. Ponekad jednostavno ne bismo mogli „utišati“ nekog uzročnika bolesti. 

 

 

Primjer na kojem ćemo to naučiti je virus hepatitisa B.

Razni virusi mogu izazvati hepatitis (upalu jetre). Virus hepatitisa tip B je široko rasprostranjen po svijetu i kronični oblik ove bolesti znatno povećava rizik nastanka zloćudne bolesti, hepatocelularnog karcinoma. Znanstvenici su se suočili s problemom kako atenuirati virusa koji ne bi izazivao bolest. 

 

Zbog velike medicinske potrebe za cjepivom, tim američkog znanstvenika Maurice Hillmana krenuo je u proizvodnju cjepiva iz ljudske krvi zaraženih pacijenata odnosno krvi populacija izloženih povećanom riziku. Tehnikama pročišćavanja i inaktivacije svi su virusi bili inaktivirani („ubijeni“). Cjepivo je registrirano 1981. godine pod imenom Heptavax. Postojao je problem. 

Za proizvodnju virusa koristio se ljudski materijal koji je podložan oscilacijama u dostupnosti. Trebalo je dokazati sa sigurnošću kako cjepivo ne sadrži aktivne viruse a te metode su često kompleksne i skupe i zahtijevaju više razina provjere. 

Uz to, znanstvenici su jasno upozorili na drugi problem. Cijepljenjem će doći do pada broja oboljelih, a time bi se i smanjio izvor materijala za cjepivo. Trebalo je naći bolji način.

 

 

1986. čileanski znanstvenik Pablo Valenzuela odlučio je iskoristiti rekombinantnu tehnologiju kako bi riješili problem cjepiva protiv hepatitisa B. Zvuči jednostavno, uzet ćemo neki protein virusa, ubaciti ga u bakteriju Escherichia coli, staviti u cjepivo i posao je gotov. Tako jednostavno nije bilo. 

 

Virusi imaju više proteina. Kada virus uđe u organizam, tijelo će stvoriti imunološki odgovor protiv mnogih dijelova raznih proteina virusa, ali samo će vrlo mali broj njih stvoriti zaštitni imunitet. 

Podsjetite se kako nastaje imunološka reakcija tijekom cijepljenja. Znanstvenici su odabrali protein koji nazivamo HBsAg, površinski protein hepatitisa B. 

Znali smo kako je imunološki odgovor protiv ovog proteina ključan za obranu organizma protiv njega. Drugi važni odabir bio je „domaćin“ koji će stvarati rekombinantni protein. Umjesto bakterije Escherichia coli odabran je kvasac, Saccharomyces cerevisiae. 

Odabran je zbog načina na koji kvasac „složi“ taj virusni protein tijekom njegovog stvaranja, Esherichia coli za razliku od kvasca to lošije radi i protein stvoren u toj bakteriji ne bi bio pogodan za cjepivo. Čestice tog proteina se skupljaju u kulturi kvasca i pročišćavaju. 

 

Tijekom proizvodnje cjepiva HBsAg se slaže u skupine koje sliče na sam virus i takve skupine zovemo VLP, virus-like particle odnosno čestice slične virusu. Vrlo slična metodologija VLP-a primijenjena je u kasnijim cjepivima protiv humanog papiloma virusa (HPV). Čestice slične virusu pojačavaju imunološki odgovor.

Problem je bio riješen. Zahvaljujući kvascu, dobili smo neiscrpan izvor proteina virusa. 

Nismo se trebali bojati potencijalne zaraznosti iz cjepiva dobivenog iz ljudske krvi niti desetljećima tražiti atenuirani soj ovog opasnog virusa. Cjepivo protiv hepatitisa B je recentnija priča o uspjehu, smanjenja pobola od te bolesti s prijelaza iz XX. u XXI. stoljeće.

 

 

Osim kvasca, kao „tvornicu“ rekombinantnih proteina koristimo i stanice insekata vrste Trichoplusia. Gen ćemo ubaciti u bakulovirus, tip virusa koji će narediti stanicama insekata da proizvode željeni protein. Tako smo dobili čestice slične virusu u cjepivu Cervarix protiv humanog papiloma virusa. Cjepivo Gardasil 9 namijenjeno imunizaciji protiv istog virusa koristi kvasac Saccharomyces cerevisiaekao „tvornicu“. Cjepivo Hexacima sadrži HBsAg proizveden isto i kvascu vrste Hansenula polymorpha, dok Infanrix Hexa cjepivo kao „tvornicu“ HBsAg koristi kvasac Saccharomyces cerevisiae.

 

Ako je rekombinantna tehnologija toliko elegantna, zbog čega onda nismo zamijenili sva „živa“ virusna cjepiva ovom tehnologijom? Odgovor nije težak – neka cjepiva su još uvijek efikasnija ako se radi o živom atenuiranom virusu, kao što je slučaj, primjerice, kod ospica. Tko zna, jednog dana ćemo možda svjedočiti i promjeni takvih tradicionalnih cjepiva. Za neka cjepiva u određenim zemljama imamo dva oblika cjepiva, kao kod cjepiva protiv gripe. Imamo „tradicionalno“ cjepivo proizvedeno uzgojem u kokošjim jajima te rekombinantno cjepivo proizvedeno u stanicama insekata Spodoptera frugiperda. 

Ovo cjepivo još uvijek nije registrirano za ljude mlađe od 18 godina, stoga se u mnogim zemljama, pa i našoj, još uvijek koristi klasično cjepivo uzgojeno na jajima.

 

Rekombinantna cjepiva pomogla su i pomažu u smanjenju pobolijevanja od hepatitisa B i posljedica infekcije HPV-om te u dijelu država i protiv gripe. U budućnosti koja dolazi ovakvih će cjepiva, vjerojatno, biti i više.

U objavama do sada smo ulazili u prilične dubine detalja cjepiva. U sljedećoj temi vrijeme je za malu sistematizaciju i ponavljanje – kakva to cjepiva sve postoje u medicini?

 

Na slici je prikazan kvasac.