واکسن جدید آنفولانزا: جهشی در ایمنی برای مقابله با همه‌گیری‌ها!

پژوهش‌های تازه در زمینه واکسن آنفولانزا

دانشمندان پزشکی دانشگاه استنفورد روشی ابداع کرده‌اند که می‌تواند واکنش‌های ایمنی ناشی از واکسن‌های فصلی آنفولانزا را به شکل گسترده‌تری موثر سازد و احتمالاً ما را از گزند انواع جدید آنفولانزا که توانایی همه‌گیری دارند، حفظ کند. در یک تحقیق که قرار است در تاریخ بیستم دسامبر در مجله Science منتشر شود، آن‌ها نشان داده‌اند که این روش در بافت لوزه انسانی که در محیط آزمایشگاهی پرورش داده شده، عملکرد خوبی دارد. فصل آنفولانزا در حال نزدیک شدن است و این بیماری شوخی‌بردار نیست. هر سال، ویروس آنفولانزا جان صدها هزار نفر را می‌گیرد و میلیون‌ها نفر را راهی بیمارستان می‌کند. واکسن فصلی آنفولانزا که بسیاری از ما دریافت می‌کنیم، به این منظور طراحی شده است که از این آسیب‌ها پیشگیری کند و به سیستم ایمنی ما هشدار می‌دهد تا برای مقابله با ویروس آماده‌تر شود.

نقش پادتن‌ها در پاسخ ایمنی

یکی از عناصر کلیدی این پاسخ، تولید پادتن‌ها است: پروتئین‌های ویژه‌ای که قادرند به طور گزینشی به ویروس هدف متصل شوند، درست مثل قطعه‌ای از پازل که به همتای خود می‌چسبد. وقتی این اتصال به اندازه کافی محکم و در جای مناسب برقرار شود، جلوی ورود ویروس به سلول‌های ما و تکثیر آن در داخل آن‌ها را می‌گیرد. هر واکسن کلاسیک به صورت غیرتهاجمی یک یا چند ویژگی بیوشیمیایی که سیستم ایمنی را تحریک می‌کند از یک عامل بیماری‌زا، یا همان آنتی‌ژن‌ها را به سلول‌های گوناگون سیستم ایمنی نشان می‌دهد. وظیفه این سلول‌ها این است که آنتی‌ژن‌های خاص مربوط به عامل بیماری‌زای مورد نظر را به دقت یادداشت و به خاطر بسپارند. زمانی که ویروس واقعی سر و کله‌اش پیدا می‌شود، این حافظه فعال می‌شود و سلول‌های ایمنی که در حالت غیرفعال بودند را به حرکت وا می‌دارد تا به سرعت واکنش نشان دهند و ویروس را از بین ببرند – ترجیحاً قبل از اینکه بتواند به هیچ سلولی نفوذ کند.

ویروس آنفولانزا و آنتی‌ژن‌ها

ویروس آنفولانزا پوشیده از قلاب‌های مولکولی است که برای چسبیدن به سلول‌های آسیب‌پذیر در مسیرهای تنفسی و ریه‌های ما به کار می‌روند. این مولکول قلاب‌مانند، هموگلوتینین نام دارد و آنتی‌ژن اصلی در واکسن آنفولانزا به شمار می‌رود. واکسن استاندارد آنفولانزا شامل ترکیبی از چهار نسخه از هموگلوتینین است – یکی برای هر یک از چهار زیرنوع شایع آنفولانزا. هدف این است که ما را از هر یک از این زیرنوع‌ها که در نهایت از طریق بینی‌مان وارد شده و در مسیرهای تنفسی ما مستقر می‌شوند، محافظت کند. با این حال، کارایی واکسن به اندازه‌ای که باید باشد بالا نیست. در سال‌های اخیر، میزان اثربخشی آن بین حدود ۲۰٪ تا ۸۰٪ در نوسان بوده است، به گفته مارک دیویس، استاد میکروبیولوژی و ایمنی‌شناسی و همچنین استاد خانواده بارت و ماریون آوری. این مسئله عمدتاً به این دلیل است که بسیاری از افراد واکسینه‌شده پادتن کافی به یکی یا چند مورد از زیرنوع‌های موجود در واکسن تولید نمی‌کنند، این را دیویس، نویسنده ارشد این پژوهش می‌گوید. نویسنده اصلی این مقاله وامسی مالاجوسیوولا، محقق علوم پایه در آزمایشگاه دیویس است.

چرایی تفاوت در واکنش ایمنی ما

به شکل عجیبی، اکثر ما فقط به یکی از زیرنوع‌ها واکنش پادتنی قوی نشان می‌دهیم، اما دیویس و همکارانش متوجه شده‌اند که چرا این اتفاق می‌افتد و توانسته‌اند راهی پیدا کنند که سیستم ایمنی ما را وادار کند تا به هر چهار زیرنوع واکنش پادتنی قوی نشان دهد. این می‌تواند یک تغییر بزرگ در توانایی واکسن برای پیشگیری از آسیب‌های ناشی از عفونت‌های آنفولانزا ایجاد کند، چه برسد به عوارض شدیدتر آن.

چگونگی عملکرد این روش

این باور وجود دارد که واکنش‌های ایمنی افراد تا حدودی به چیزی بستگی دارد که ایمنی‌شناسان به شوخی آن را «گناه آنتی‌ژنی اولیه» می‌نامند. دیویس می‌گوید: «ایده این است که اولین برخوردمان با یک عفونت آنفولانزا باعث می‌شود که به هر زیرنوعی که ویروس عفونی به آن تعلق دارد، واکنش نشان دهیم. برخوردهای بعدی با آنفولانزا، بدون در نظر گرفتن این‌که چه زیرنوع ویروسی اکنون به ما حمله می‌کند، واکنش ترجیحی یا حتی انحصاری ما را نسبت به آن زیرنوع اول تحریک می‌کند.» تصور می‌شد که ما از نظر ایمنی به خاطر آن برخورد اول، برای تمام عمر نشانه‌گذاری می‌شویم، مهم نیست که کدام زیرنوع حالا ما را اذیت می‌کند. اما این درست نیست. تجزیه و تحلیلی که مالاجوسیوولا انجام داد نشان داد که عمدتاً ژن‌های ما، نه اولین برخورد ما، سیستم‌های ایمنی ما را وادار به واکنش پادتنی به یکی از چهار زیرنوع واکسن آنفلوآنزا می‌کند. مالاجوسیوولا این واکنش ایمنی نامتوازن به زیرنوع‌های گوناگون آنفولانزا (که ایمنی‌شناسان آن را «جانبداری زیررده» می‌نامند) را در اکثر افراد، از جمله ۷۷٪ از دوقلوهای همسان و ۷۳٪ از نوزادانی که هیچ سابقه‌ای از برخورد با ویروس آنفولانزا یا واکسن آن را نداشتند، کشف کرد. گروه دیویس راهی پیدا کرده است که سیستم‌های ایمنی ما را فریب دهد تا حواسشان به همه چهار زیرنوع موجود در واکسن جمع شود. این روش چطور عمل می‌کند؟ سلول‌های B – سلول‌های ایمنی که به عنوان کارخانه‌های تولید پادتن بدن ما عمل می‌کنند – در انتخاب دقیق پادتن‌هایی که تولید می‌کنند، بسیار سخت‌گیر هستند. هر سلول B تنها یک نوع پادتن را تولید می‌کند که به یک یا چند شکل آنتی‌ژنی خاص متناسب است.

تحقیقات جدید در زمینه واکسن آنفولانزا

سلول‌های B در انتخاب آنتی‌ژن‌هایی که به آن‌ها توجه دارند، بسیار دقیق عمل می‌کنند؛ به عبارت دیگر، آنتی‌ژنی که پادتن‌های سلول B به آن متصل شده‌اند. وقتی این آنتی‌ژن به سلول B می‌رسد، آن را شناسایی کرده و می‌بلعد. این گام اول است. سپس، سلول B آنتی‌ژن را به قطعات ریزی به نام پپتیدها تجزیه کرده و آن‌ها را روی سطح خود برای بررسی توسط دیگر سلول‌های ایمنی به نام سلول‌های T کمک‌کننده نمایش می‌دهد. این سلول‌ها هم در انتخاب خودشان بسیار وسواسی هستند. یک سلول T کمک‌کننده تنها روی سلول‌های B که پپتیدهای مشتق‌شده از آنتی‌ژن خاصی را به نمایش می‌گذارند، تاثیر می‌گذارد و این کار را فقط زمانی انجام می‌دهد که آن پپتید در یکی از جعبه‌های مولکولی ویژه‌ای که سلول‌های B تولید می‌کنند، جا بگیرد. اما پپتیدهای مختلف نیاز به جعبه‌های گوناگونی دارند و بر اساس شانس ژنتیکی، مجموعه این جعبه‌های اختصاص یافته در افراد مختلف متفاوت است. به این ترتیب است که بیشتر ما جعبه‌هایی داریم که با پپتیدهای یک زیرنوع آنفولانزا سازگار است، اما تعداد کمتری از آن‌ها با پپتیدهای زیرنوع‌های دیگر مطابقت دارند.

ساختار واکسن آنفولانزا

در ساختار استاندارد واکسن آنفولانزا، چهار آنتی‌ژن مربوط به چهار زیرنوع رایج به صورت ذرات جداگانه در یک ترکیب ارائه می‌شوند. دیویس، مالاجوسیوولا و همکارانشان برای غلبه بر این تمایل به یک زیرنوع خاص، هر چهار آنتی‌ژن را به هم متصل کردند. آن‌ها واکسنی طراحی کردند که در آن چهار نوع هماگلوتینین به صورت شیمیایی روی یک داربست مولکولی متصل شده‌اند. با این روش، هر سلول B که یکی از چهار نوع هماگلوتینین واکسن را شناسایی کند و شروع به بلعیدن آن کند، در نهایت تمام داربست را خواهد بلعید و قطعاتی از هر چهار آنتی‌ژن را روی سطح خود به نمایش خواهد گذاشت و سیستم ایمنی را قانع خواهد کرد که به همه آن‌ها واکنش نشان دهد، علیرغم این‌که تمایل به واکنش به یک نوع خاص وجود دارد. این فرآیند که سلول‌های B را مجبور می‌کند که به نوعی «سبزی‌جات» خودشان را بخورند – یعنی بلعیدن هر چهار زیرنوع هماگلوتینین به جای تنها یک نوع که خوشمزه‌تر است – در واقع تعداد سلول‌های B را که پپتیدهای مشتق‌شده از هماگلوتینین از هر زیرنوع را روی سطح خود نمایش می‌دهند، زیاد می‌کند، هرچند که هنوز هم نسبت آن‌ها تحت تأثیر موجودی نامتوازن جعبه‌های مولکولی سلول‌های B قرار دارد.

آزمایش واکسن بر روی ارگانوئیدهای لوزه انسانی

دیویس، مالاجوسیوولا و همکارانشان ساختار واکسن چهار آنتی‌ژنی خود را با تزریق آن به کشت‌هایی شامل ارگانوئیدهای لوزه انسانی آزمایش کردند – بافت لنفاوی زنده‌‌ای که از لوزه‌های خارج شده از بیماران مبتلا به التهاب لوزه به دست آمده و سپس تجزیه شده است. در یک محفظه آزمایشگاهی، این بافت به طور خودبه‌خود تبدیل به کره‌های کوچک لوزه‌ای می‌شود که هر کدام مثل یک گره لنفاوی عمل می‌کنند – محیط ایده‌آل برای تولید پادتن. بدون شک سلول‌های B در این ارگانوئیدها که هر یک از چهار مولکول هماگلوتینین متصل‌شده را شناسایی کردند، تمام داربست را بلعیده و احتمالاً قطعاتی از هر چهار زیرنوع را به نمایش می‌گذارند و به این ترتیب، تعداد بیشتری از سلول‌های T کمک‌کننده برای شروع فعالیت خود جذب می‌کنند. نتیجه این کار واکنش‌های قوی پادتنی به هر چهار نوع آنفولانزا بود.

نگرانی‌ها درباره آنفولانزای پرندگان

نگرانی‌های بسیاری درباره نوعی از زیرنوع‌های ویروسی وجود دارد که می‌تواند عامل همه‌گیری بعدی وحشتناک شود: یعنی آنفولانزای پرندگان، که اخیراً در فاضلاب و شیر در کالیفرنیا، تگزاس و دیگر نقاط ایالات متحده شناسایی شده است. در حالی که این نوع آنفولانزا هنوز قادر به انتقال آسان بین انسان‌ها نیست، اما ممکن است دچار جهش شود و این توانایی را به دست آورد و بنابراین به‌عنوان یک خطر جدی مدنظر قرار دارد. دانشمندان همچنین نشان دادند که می‌توانند پاسخ پادتنی به آنفولانزای پرندگان را با واکسینه کردن ارگانوئیدهای لوزه با یک ساختار پنج آنتی‌ژنی که چهار آنتی‌ژن فصلی را به هم متصل می‌کند، به طور قابل‌توجهی تقویت کنند، در مقایسه با پاسخ ضعیفی که هنگام واکسینه کردن با تنها هماگلوتینین آنفولانزای پرندگان یا ترکیب آن با چهار آنتی‌ژن فصلی در ساختارهای مختلف به دست می‌آید. دیویس می‌گوید: «تحت تأثیر قرار ندادن توسط یک زیرنوع خاص به این روش می‌تواند به یک واکسن آنفولانزای بسیار موثرتر منجر شود که حتی به زیرنوع‌های مسئول آنفولانزای پرندگان نیز گسترش یابد.» او اضافه کرد: «آنفولانزای پرندگان می‌تواند به احتمال زیاد در ایجاد همه‌گیری ویروسی بعدی ما نقش داشته باشد.»

حقایق و همکاری‌ها

دیویس و مالاجوسیوولا به عنوان مخترعان مشترک در یک پتنت (حق ثبت اختراع) شناخته می‌شوند که دفتر فن‌آوری استنفورد برای مالکیت معنوی روش‌شناسی آنتی‌ژن متصل‌شده آن‌ها ثبت کرده است. محققانی از کالج پزشکی دانشگاه سینسیناتی نیز در این کار مشارکت داشتند. این تحقیق توسط مؤسسه ملی بهداشت (کمک‌های ۵U19AI090019، ۵U19AI057229، ۵U01AI144673، ۷۵N93019C00051 و U01AI144616) و مؤسسه پزشکی هاوارد هیوز تامین مالی شده است.