A SARS-CoV-2 színezett transzmissziós elektronmikroszkópos képe

Forrás: NIAID’s Rocky Mountain Laboratories (RML)/flickr

A 2019-es év végén felbukkant SARS-CoV-2, vagy közismerten „a koronavírus”, több millió ember életét felforgatta világszerte. A pandémia kezdetétől bizonyára mindannyian hallottunk sok hiteles és kevésbé hiteles információt ezzel vírussal kapcsolatban. Sokáig a legtöbb hírportál és szaklap a vírus szerkezetének jellemzéséről, a megbetegítő képességének mechanizmusáról, a járványügyi szigorításokról szólt.

Viszont az elmúlt hónapban, illetve hetekben elterjedt az ígéretesnek bizonyuló COVID-19 elleni vakcinák híre is. A kutatók, tudósok nehéz és kihívásokkal teli munkájának köszönhetően számos oltás kifejlesztése működik jelenleg, illetve néhány már a célvonalban van. A Pfizer-BioNTech vakcináját nemrég engedélyezték Nagy-Britanniában, ahol egy közel 91 éves idős hölgy, Margaret Keenan, kapta meg az első dózist, majd december 11-én az Egyesült Államokban az FDA (Food And Drug Administration) illetékes bizottsága engedélyt adott ki a Pfizer-BioNTech vakcina sürgősségi használatára. December 18-án az FDA elfogadta a Moderna cég hasonló elven működő vakcinájának a sürgősségi használatát is. 

A cikk szerzője, Hajdó Szabolcs negyedéves orvostanhallgató a Marosvásárhelyi George Emil Palade Orvosi és Gyógyszerészeti, Tudomány és Technológiai Egyetemen.

December 21-én az Európai Bizottság feltételezett forgalomba hozatali engedélyt adott ki a Pfizer-BioNTech COVID-19 elleni oltóanyagra, amit az Európai Unióban COMIRNATY néven fognak forgalmazni. Az oltóanyag első 10.000 adagja december 26-án megérkezett Romániába is.

Milyen technológiával működik a Pfizer-BioNTech vakcina? 

Ahhoz, hogy ezt megértsük, rövid biológiai áttekintésre van szükség. 

Mik is azok a vírusok? A vírusok fehérjeburokba csomagolt genetikai anyagot (DNS-t vagy RNS-t) tartalmazó nanorészecskék, amelyek kizárólag egy élő, úgynevezett, gazdasejtben képesek szaporodni. Ez a gazdasejt lehet baktérium, állati, növényi vagy emberi sejt. 

A vírusok átprogramozzák a gazdasejt működését, így ráveszik azt, hogy nagy mennyiségben virális részecskéket gyártson, amelyek összeépülnek, és kialakítják az új fertőzőképes vírusokat. Ezek az újonnan képződött vírusok kiszabadulnak a sejtből, és más sejteket fertőznek meg. A SARS-CoV-2 egy RNS-t tartalmazó vírus, melynek szerkezetében jelen van egy külső lipid burok (zsírburok) is, amelyben találhatóak az úgynevezett spike proteinek vagy tüskefehérjék, ezek kulcsszerepet töltenek be a vírus megbetegítő képességében. 

Ezek a tüskefehérjék kapcsolódnak a célsejtek felszínén található úgynevezett ACE-2 (angiotenzin konvertáló enzim 2) receptorokhoz, a SARS-CoV-2 így hatol be a sejtbe. Úgy kell elképzelni, mintha a virális tüskefehérje lenne a kulcs, az ACE-2 molekula pedig a zár, amit nyit a kulcs, és így a vírus bejuthat a sejtbe. 

A Pfizer-BioNTech vakcina egy új, modern, mRNS (hírvivő RNS) alapú technológiát használ. Mik azok az mRNS molekulák? A sejtjeinket úgy kell elképzelni, mint valami kis gyárakat, ahol mindenféle terméket gyártanak, és mindegyik terméknek van egy saját gyártási útmutatója, ez a gyártási útmutató az mRNS molekula, a fehérjék pedig a különböző termékek. A vakcina lipid nanorészecskékben szállított, tisztított és – a megfelelő stabilitás érdekében – módosított mRNS molekulát tartalmaz, amely a SARS-CoV-2 tüskefehérjéjét kódolja. Ez annyit jelent, hogy a vakcina által a szervezetbe juttatunk egy új gyártási útmutatót (egy mRNS-t), amely alapján a kis gyáraink (a sejtek) legyártják ennek az új útmutatónak megfelelő terméket, ez a termék lesz a virális tüskefehérje. A termelődött tüskefehérjék megjelennek a sejt felszínén és beindítják mind az antitest képződést, mind az úgynevezett sejtes immunválaszt, amely majd a védi a szevezetet az igazi kórokozóval való találkozás során. Tehát az oltás útján nem kerül be a szervezetbe a teljes vírus, csak a tüskefehérjék jelennek majd meg. A szervezetbe juttatott mRNS molekulák gyorsan lebomlanak, ahogy a sejtjeinkben jelen lévő saját mRNS molekuláink is, így a beoltott egyénekben csak a védő immunitás az, ami fennmarad. 

Az mRNS molekulák önmagukban eléggé sérülékenyek, és a szervezetbe jutva könnyen elbomlanak bizonyos enzimek által, ezért is szükséges a lipid nanorészecskékbe való csomagolásuk, ami lehetővé teszi az mRNS molekuláknak a sejtekhez való eljutását.

Az mRNS alapú oltóanyag technológia nem teljesen új

Noha a Pfizer-BioNTech vakcina az első engedélyezett mRNS alapú oltóanyag, az mRNS alapú technológia története egészen az 1990-es évekig nyúlik vissza, már azóta foglalkoznak vele a tudósok. Kezdetben az mRNS molekulák megfelelő stabilitását, illetve szervezetbe juttatását nem tudták biztosítani. 

Azonban az elmúlt években a tudomány fejlődésével lassan sikerült túljutni ezeken a akadályokon, és mára már rengeteg preklinikai adat gyűlt össze az mRNS alapú vakcinákról, illetve klinikai tanulmányok is folynak. Ezen vakcinák előnye a hagyományos vakcinákkal szemben abban rejlik, hogy: nincs fertőzési rizikó (a vírus csak egy kis darabja jelenik meg a szervezetben), nem mutagének (tehát nem integrálódnak a sejtek genetikai állományába, vagyis a közhiedelemmel ellentétben az mRNS vakcina nem módosítja a DNS-ünket – a génmódosítás feltevése teljes mértékben tudományosan alaptalan), előállításuk relatíve gyors és olcsó, így a nagy ipari mennyiségek gyártása rövid idő alatt megtörténhet. 

Biztonság és hatékonyság

A Pfizer-BioNTech BNT162b2-nek nevezett vakcinájának kifejlesztése 2020 januárjában kezdődött, miután sikerült feltérképezni a SARS-CoV-2 génszekvenciáját.

Így megközelítőleg 11 hónap alatt sikerült elkészíteni egy, a jelen adatok alapján 95%-os hatékonysággal bíró és jó biztonsági profillal rendelkező mRNS alapú COVID-19 elleni vakcinát. A klinikai tesztelés 3-as fázisában összesen 43.448 személy vett részt, amelyből 21.728 résztvevő placebo sóoldatot (hatás nélküli szert), míg 21.720 résztvevő vakcina készítményt kapott (a vakcina készítményt a placebo készítményhez képest értékelték ki). 

A tanulmány randomizált, ami azt jelenti, hogy a jelentkezők teljesen véletlenszerűen kerültek az egyik vagy másik készítményt kapó csoportba. A résztvevők 2 dózist kaptak, az első dózist követően 21 nappal adták be a másodikat. A vizsgálatot 16 év feletti személyeken végezték (a medián életkor 52 év volt, a résztvevők 42%-a 55 évnél idősebb volt) és a jelenleg publikált eredmények egy 2 hónapos időszakot értékeltek ki a hatékonysági illetve a biztonsági profil szempontjából. 

A második dózist követően a vakcina csoportban 8 szimptomatikus COVID-19 fertőzést (ezekből 1 súlyos esetet) figyeltek meg, míg a placebo csoportban 162-őt (ezekből 9 súlyos esetet). Egyik csoportban sem figyeltek meg COVID-19-hez kapcsolódó halálesetet.

A leggyakoribb helyi reakció az oltás helyének fájdalma volt, a bőrpír és az oltás helyének duzzanata kevésbé gyakori megfigyelésként szerepelt. Mint szisztémás reakciók vizsgálták a következőket: láz, fáradtság, fejfájás, hidegrázás, hányinger, hasmenés, izomfájdalom, ízületi fájdalom, illetve a lázcsillapítók használatát, és ezen reakciók különböző súlyossági fokozatait. Ezek közül a leggyakrabban bejelentett reakció a fejfájás és a fáradtság volt. Általánosságban gyakrabban jelentettek szisztémás reakciókat a fiatalabb, vagyis 16-55 éves korosztályban, illetve a második dózis után az első dózishoz képest. 

A szervezetbe juttatott oltóanyag stimulálja az immunrendszert, immunválaszt indukál, tehát nem meglepő, hogy ennek hatására bizonyos beoltott egyénekben megjelennek helyi vagy szisztémás reakciók, mint amilyen a láz vagy a helyi fájdalom. A súlyos mellékhatások kockázata alacsony volt, illetve hasonló az oltóanyagot és a placebo készítményt kapott csoportok között. A kutatók és a különböző szabályozó bizottságok szorosan figyelik majd az oltóanyag nagy populációs bevezetését követően kialakuló, esetleges eddig nem ismert mellékhatásait. 

További vizsgálatokat terveznek a BNT162b2 vakcina értékelésére terhes nőknél, fiatal gyermekeknél, valamint speciális kockázati csoportba tartozóknál, mint például immunhiányos személyeknél. Jelenleg nem állnak rendelkezésre biztos adatok annak meghatározására, hogy a vakcina pontosan mennyi ideig nyújt védelmet, de az eddigi becslések alapján néhány hónapig biztosan.

A Pfizer-BioNTech vakcina alkalmazása

Az amerikai FDA és a CDC (Centers for Disease Control and Prevention) által leírt tájékoztatás a vakcina alkalmazását illetően többek között a következőket tartalmazza: a Pfizer-BioNTech COVID-19 elleni vakcinát intramuszkulárisan adják be két adagban (egyenként 0,3 ml), 3 hét különbséggel; a vakcina sürgősségi felhasználásának engedélyezése egyelőre nem foglalja magába a 16 évesnél fiatalabb személyeken való alkalmazását; használat előtt az oltóanyag legfeljebb 5 napig tárolható standard hűtőszekrényi hőmérsékleten, a szállításhoz és a hosszabb tároláshoz viszont nagyon alacsony (-80 ºC körüli) hőmérsékletre van szükség, ami nehézségeket okozhat a vakcina széleskörű terjesztésében. 

A gyors oltóanyag fejlesztés

Általában egy oltóanyag kifejlesztése és szabadalmaztatása 10, akár 15 évet is igénybe vesz. Hogyan lehetséges, hogy most kevesebb, mint 1 év alatt sikerült pl. a Pfizer-BioNTech vakcina kifejlesztése? Két fontos tényezőt említhetünk, ami ehhez hozzájárult, az egyik a finanszírozás a másik pedig maga az mRNS alapú technológia. Egy oltás kifejlesztéséhez szükséges preklinikai illetve klinikai tanulmányok és tesztelések megvalósításához óriási pénzügyi támogatásokra van szükség, ami általában nem adott, viszont a mostani járványhelyzetben a pénzügyi háttér megléte nem jelentett akadályt a kutatócsoportok számára, hiszen számos támogatást kaptak, ami merőben megkönnyítette a dolgukat, és felgyorsította az egész oltóanyag fejlesztést. Hagyományosan az oltásokat úgy fejlesztik ki, hogy legyengítik vagy elpusztítják az adott kórokozót, vagy annak csak egy kis fehérje komponensét állítják elő a laboratóriumban. Ez azonban időigényes folyamat. Az mRNS technológiával működő vakcinák sokkal gyorsabban előállíthatók illetve gyárthatók. Ezen kívül nem szabad megfeledkeznünk arról sem, hogy sokan jelentkeztek az oltóanyagok humán tesztelési fázisaiba résztvevőnek, így könnyen lehetett nagy létszámú megfigyeléseket végezni. A másik említésre méltó tényező, hogy az oltóanyag legyártását bizonyos esetekben már a klinikai vizsgálatokkal párhuzamosan megkezdték, abban a reményben, hogy a kísérletek sikeresek lesznek, és így az oltás engedélyezésekor a populáció immunizálását egyből el lehet kezdeni.

Mikor térhetünk vissza a járvány előtti életünkhöz?

Minden jel arra mutat, hogy a közeljövőben az oltóanyagok adagolása széleskörben, világszerte is elkezdődik. Valószínüleg kezdeti prioritást élveznek majd azok a csoportok, amelyeknél nagyobb a fertőzési kockázat, vagy amelyek sebezhetőbbek a vírussal szemben, mint amilyenek az egészségügyi dolgozók illetve az idős populáció. Egy hatékony oltás óriási segítséget jelent a vírus elleni harcban, viszont a járványügyi intézkedések betartását sem szabad addig elhanyagolni, míg a populáció megfelelő hányada nem lesz beoltva, és nem sikerült a SARS-CoV-2 transzmisszióját jelentősen visszaszorítani. A közegészségügyi tisztviselők becslése szerint a lakosság 70-75%-át be kell oltani, mielőtt az emberek újra szabadon mozoghatnak a társadalomban. Hogy mikor térhetünk vissza a „normális”, járvány előtti életünkhöz még mindig nyitott kérdés, de a vakcináknak köszönhetően most már egyre közelebb kerülünk ehhez a pillanathoz.

Bibliográfia:

Michael T. Madigan, K., 2017. Brock Biology Of Microorganisms. Pearson.

Pubs.acs.org. 2020. COVID-19 Vaccine Frontrunners And Their Nanotechnology Design. [online] Available at: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c07197?ref=pdf [Accessed 16 December 2020].

BBC News. 2020. Covid-19 Vaccine: First Person Receives Pfizer Jab In UK. [online] Available at: https://www.bbc.com/news/uk-55227325 [Accessed 16 December 2020].

U.S. Food and Drug Administration. 2020. FDA Takes Key Action In Fight Against COVID-19 By Issuing Emergency Use Authorization For First COVID-19 Vaccine. [online] Available at: https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-takes-key-action-fight-against-covid-19-issuing-emergency-use-authorization-first-covid-19  [Accessed 16 December 2020].

New England Journal of Medicine. 2020. Safety And Efficacy Of The Bnt162b2 Mrna Covid-19 Vaccine | NEJM. [online] Available at: https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2034577 [Accessed 16 December 2020].

Fda.gov. 2020. [online] Available at: https://www.fda.gov/media/144413/download [Accessed 16 December 2020].

Horizon: the EU Research & Innovation magazine. 2020. Five Things You Need To Know About: Mrna Vaccine Safety. [online] Available at: https://horizon-magazine.eu/article/five-things-you-need-know-about-mrna-vaccine-safety.html [Accessed 18 December 2020].

the Guardian. 2020. How Has A Covid Vaccine Been Developed So Quickly?. [online] Available at: https://www.theguardian.com/society/2020/dec/08/how-has-a-covid-vaccine-been-developed-so-quickly [Accessed 19 December 2020].

Nytimes.com. 2020. Pfizer’S Covid Vaccine: 11 Things You Need To Know. [online] Available at: https://www.nytimes.com/live/2020/pfizer-covid-19-vaccine [Accessed 16 December 2020].

U.S. Food and Drug Administration. 2020. Moderna COVID-19 Vaccine. [online] Available at: https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/coronavirus-disease-2019-covid-19/moderna-covid-19-vaccine [Accessed 21 December 2020].

Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. and Weissman, D., 2020. Mrna Vaccines — A New Era In Vaccinology.

https://vaccinare-covid.gov.ro/wp-content/uploads/2020/12/Comunicat-10-milioane.pdf