Jumping in

Laboratoria w akademickich instytucjach badawczych były dobrze przygotowane do poszukiwania szczepionki wkrótce po tym, jak nowy koronawirus został po raz pierwszy zgłoszony w Chinach w styczniu. Wiele z tych laboratoriów od lat prowadzi badania nad wirusami i rozwojem szczepionek, w tym nad formami koronawirusów. Naukowcy z UW, Mayo Clinic, Duke University School of Medicine i Baylor College of Medicine, między innymi, wykorzystali przeszłe i bieżące projekty, aby skupić się na powstrzymaniu wirusa, który powoduje COVID-19.

W Mayo, Polska echa myślenia innych liderów laboratorium, kiedy mówi, “Mamy technologię i doświadczenie. Opracowaliśmy patenty. Let’s jump in.”

Dla akademickich laboratoriów medycznych z badaniami założycielskimi, narzędziami naukowymi i ludzkim doświadczeniem, wytwarzanie szczepionki do testowania może zająć tylko miesiące. Kilka z nich poinformowało pod koniec marca, że przygotowują się do testowania szczepionek na zwierzętach lub ludziach. To właśnie tam proces zwalnia do stopnia, który zaskakuje osoby z zewnątrz.

“Poruszamy się tak szybko, jak to tylko możliwe.”

Brooke Fiala
University of Washington Institute for Protein Design

“To, nad czym mamy kontrolę, to strona rozwojowa. W tej chwili poruszamy się w błyskawicznym tempie” – mówi Fiala z UW. “To, czego nie możemy kontrolować, to badania na zwierzętach i próby kliniczne”.

Te kroki są podyktowane przepisami federalnymi, które dotyczą nieodłącznego ryzyka związanego ze szczepionkami: W przeciwieństwie do leczenia ofiar choroby, szczepionki są podawane zdrowym ludziom, aby uchronić ich przed chorobą, jeśli zostaną wystawieni na działanie wirusa. Szczepionki zazwyczaj zapewniają tę ochronę poprzez podanie ludziom odrobiny wirusa w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej.

Dwa najczęstsze typy szczepionek, nad którymi pracują laboratoria, określone przez Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC), to “atenuowane”, które wykorzystują osłabioną formę wirusa, oraz “inaktywowane”, które wykorzystują zabitą wersję wirusa. Jednakże, niektóre z tych wysiłków polegają na infuzji cząsteczek RNA posłańca do produkcji białka, które uruchamia proces komórkowy, który aktywuje odpowiedź immunologiczną.

Szczepionka przeciwko polio firmy Salks używała inaktywowanego wirusa i została dopuszczona do użytku publicznego kilka godzin po ogłoszeniu wyników badań klinicznych w 1955 roku. Niektóre partie z jednego z laboratoriów produkcyjnych, Cutter Laboratories, zawierały żywego wirusa, co doprowadziło do tragicznych rezultatów. Partie Cuttera zostały wycofane z rynku, podczas gdy szczepionki z innych laboratoriów nadal były bezpiecznie podawane.

Lekcje historii

Tzw. incydent Cuttera wiązał się z błędem produkcyjnym. Jeśli inaktywowane szczepionki są produkowane prawidłowo, ryzyko leży w niezliczonych zmiennych, które wpływają na reakcję organizmu, w tym na układ odpornościowy danej osoby (który nie jest w pełni rozwinięty u małych dzieci i często osłabiony u osób starszych); kondycję fizyczną (czy dana osoba jest w ciąży lub czy jest chora?); oraz środowisko (w tym narażenie na inne formy wirusa).

“Ryzyko związane ze szczepionkami jest obecnie niższe niż w przeszłości, ponieważ produkcja jest znacznie lepsza niż kiedyś.”

David S. Jones, PhD
Harvard University

Oto kilka przykładów nieoczekiwanych działań niepożądanych:

Measles: Ta szeroko rozpowszechniona, wysoce skuteczna szczepionka przeciwko chorobie wieku dziecięcego zaczęła się od pewnych poważnych konsekwencji. Tysiące dzieci, które otrzymały konkretną inaktywowaną szczepionkę na początku lat sześćdziesiątych, a następnie zostały narażone na rzeczywisty wirus odry, rozwinęły nietypową odrę – charakteryzującą się wysoką gorączką, silnym bólem brzucha i zapaleniem płuc – i często wymagały hospitalizacji. Szczepionka ta została wycofana, a późniejsze wersje szczepionek zawierających atenuowane wirusy okazały się bezpieczne i skuteczne. Światowa Organizacja Zdrowia donosi, że przypadki odry na całym świecie stanowią niewielki ułamek tego, co było kilkadziesiąt lat temu, choć nadal są powszechne w wielu krajach rozwijających się.

Respiratory syncytial virus (RSV): Ten wszechobecny wirus układu oddechowego okazał się odporny na szczepienia. Dzieci leczone jedną szczepionką w latach 60. rozwinęły wzmocnioną postać choroby, cierpiąc na wysoką gorączkę, zapalenie oskrzeli i świszczący oddech. Wiele z nich było hospitalizowanych, a dwoje zmarło.

“To ustawiło pole z powrotem lat,” Polska powiedział, jak badacze i producenci “bali się” spróbować ponownie.

Badacze od tego czasu próbowali, ale nadal nie opracował szczepionkę RSV do użytku publicznego, zgodnie z CDC. Niemowlęta z szczególnie wysokim ryzykiem RSV są czasami wstrzykiwane z przeciwciałem, aby pomóc zwalczyć infekcję.

Gorączka denga: Filipiny wstrzymały program szczepień w szkołach w 2017 r. po doniesieniach o powikłaniach i kilku zgonach związanych z produktem, Dengvaxia. Francuski producent, Sanofi Pasteur, powiedział później, że szczepionka stwarzała ryzyko dla osób bez wcześniejszej infekcji z jednego z czterech stereotypów choroby, faktycznie zwiększając ryzyko, że dziecko zachoruje na cięższą postać choroby. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) zatwierdziła szczepionkę w zeszłym roku do ograniczonego użytku: dla dzieci w określonym wieku, mieszkających w obszarach endemicznych i uprzednio zakażonych jedną z form wirusa.

Pomimo tych i innych doniesień o szkodliwych skutkach, CDC szacuje, że od 2011 r. szczepionki zapobiegły 23,3 mln zgonów z powodu chorób na całym świecie. “Ospa zniknęła” – zauważa Jones. Polio, niegdyś obwiniane o paraliżowanie średnio 35 000 osób rocznie w Stanach Zjednoczonych, zostało uznane za zlikwidowane w kraju w 1979 roku.

Teraz, gdy naukowcy marzą o tym samym w przypadku COVID-19, fazy testowania i poprawiania nakładają hamulce.

Zmniejszanie ryzyka

Testowanie szczepionek przebiega powoli, ponieważ organizm ludzki reaguje powoli: Potrzeba tygodni na wytworzenie przeciwciał, które zapewniają odporność, i może minąć więcej czasu, zanim pojawią się szkodliwe skutki uboczne.

“Ścieżka regulacyjna ma być powolna, celowa, refleksyjna” – mówi Polska. “Bogata w dane, oparta na danych i poddana wzajemnej weryfikacji. Tam, gdzie się to skraca, można napotkać problemy.”

W przypadku nadzoru federalnego, proces zazwyczaj przebiega w tych fazach:

Próby na zwierzętach: Laboratorium testuje szczepionkę na małych zwierzętach (zwykle myszach), aby sprawdzić, czy wywołuje ona odpowiedź immunologiczną i skutki uboczne.

Badania kliniczne: Jeśli te testy wykażą, że szczepionka bezpiecznie wytwarza zamierzone odpowiedzi immunologiczne, produkt przechodzi do badań klinicznych na ludziach, zgodnie z wyjaśnieniami CDC i FDA:

• Faza I, obejmująca małą grupę (zwykle kilkadziesiąt) ochotników w celu przetestowania bezpieczeństwa różnych dawek i sprawdzenia, czy wywołują one odpowiedzi immunologiczne.
• Faza II, rozszerzająca się na większą liczbę osób (zwykle setki), “które mają cechy (takie jak wiek i zdrowie fizyczne) podobne do tych, dla których przeznaczona jest nowa szczepionka.” Celem jest określenie bezpieczeństwa i odpowiedzi immunologicznej u bardziej zróżnicowanej grupy badanych.
• Faza III, podanie szczepionki tysiącom ludzi w celu dostarczenia danych o bezpieczeństwie i skuteczności (mierzonej, na przykład, liczbą zachorowań w obszarze występowania wirusa).

Przez te procesy, badacze używają grup kontrolnych, które nie otrzymują szczepionki, a oni dokonują korekt w metodzie dostarczania, dawce i częstotliwości w oparciu o wyniki. Na każdym etapie, FDA mówi, “jeśli dane budzą znaczące obawy dotyczące bezpieczeństwa lub skuteczności”, agencja może zażądać więcej informacji lub kolejnej rundy badań – lub wstrzymać badania.

“Jeśli nie jesteśmy rozmyślni i ostrożni, możemy zaszkodzić ludziom. Musimy o tym pamiętać”.”

Gregory A. Poland, MD
Mayo Clinic

“Wszystko, co musi się wydarzyć, to jeden znaczący szkodliwy efekt uboczny i trzeba zaczynać od nowa”, mówi Poland.

Po zakończeniu wszystkich trzech faz firmy występują do FDA o licencję na wprowadzenie szczepionki na rynek i jej publiczne podanie. Niektóre szczepionki przechodzą czwartą fazę w celu zbadania efektów, podczas gdy szczepionka jest publicznie podawana – proces, który może obejmować tysiące ludzi przez kilka lat.

Ogółem, zauważa Jones, z Harvardu, “ryzyko związane ze szczepionkami jest teraz niższe niż w przeszłości, ponieważ produkcja jest znacznie lepsza niż kiedyś.”

Czy to może stać się szybciej?

Dokonywane są wysiłki w celu przyspieszenia procesu zwalczania COVID-19.

Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH) rozpoczęły 16 marca próbę I fazy z 45 ludzkimi ochotnikami przy użyciu szczepionki messenger RNA, która nie przeszła najpierw pełnej rundy testów na zwierzętach. NIH powiedział, że naukowcy “byli w stanie szybko opracować” szczepionkę poprzez dostosowanie trwających badań nad szczepionką dla “pokrewnych koronawirusów”, które były poddawane testom na zwierzętach. NIH szacuje, że faza I może trwać około 14 miesięcy.

Szczególnie wymowne jest to, że w projekcie biorą udział partnerzy publiczni i prywatni: NIH twierdzi, że w rozwój, badania i produkcję szczepionki zaangażowane są: Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych, firma biotechnologiczna Moderna, Kaiser Permanente Washington Health Research Institute oraz Coalition for Epidemic Preparedness Innovations (CEPI), globalne partnerstwo z siedzibą w Norwegii.

Takie partnerstwa są niezbędne. Ponieważ proces od pomysłu do wprowadzenia na rynek staje się coraz bardziej skomplikowany i kosztowny na każdym etapie, laboratoria zazwyczaj znajdują partnerów rządowych, filantropijnych i biznesowych, którzy finansują badania, weryfikacje i zatwierdzenia, a firmy prywatne zazwyczaj zajmują się ostateczną produkcją i dystrybucją. CEPI przewiduje, że wprowadzenie kilku szczepionek COVID-19 do badań będzie kosztować 2 miliardy dolarów.

“Rozwój szczepionek to trudny obszar, ponieważ ryzyko jest wysokie, ramy czasowe są długie i drogie” – mówi dr Peter Hotez, dziekan Baylor’s National School of Tropical Medicine, który nadzoruje tam projekt szczepionki COVID-19.

Co więcej, prywatne i rządowe laboratoria w całych Stanach Zjednoczonych i w innych krajach również pracują nad rozwojem szczepionki – i ostatecznie tylko kilka z nich może przejść testy i trafić na rynek. Chińska Akademia Wojskowych Nauk Medycznych informuje, że rozpoczęła rekrutację ochotników do badań klinicznych nad szczepionką. Niemieckie firmy BioNTech (współpracująca z Pfizerem) i CureVac twierdzą, że planują rozpocząć badania kliniczne już w tym miesiącu. Francuska firma Sanofi Pasteur prowadzi badania nad szczepionką przy wsparciu ekspertów i finansowym amerykańskiego Departamentu Zdrowia i Usług Społecznych.

Badacze w laboratoriach uniwersyteckich mówią, że możliwe jest uzyskanie nowatorskiej szczepionki koronawirusowej gotowej do publicznego wdrożenia w ciągu 12 do 24 miesięcy od rozpoczęcia badań, jak przewidują urzędnicy federalni. Mimo to, Hotez mówi, “To optymistyczny scenariusz”.

Badacze mają nadzieję, że mogą spełnić te przewidywania. “Wszyscy z nas mają też rodziny”, mówi Polska. “Jesteśmy tak samo niespokojni, aby zobaczyć, jak to się robi, jak każdy.

“Jednak w tym samym czasie, jeśli nie jesteśmy rozmyślni i ostrożni, możemy zaszkodzić ludziom. Musimy o tym pamiętać.”