واکسن جدید آنفولانزا: کشف بزرگ محققان برای مقابله با همه‌گیری‌های آینده

تازه‌ترین پژوهش‌ها در مورد واکسن آنفولانزا

دانشمندان پزشکی دانشگاه استنفورد شیوه‌ای جدید ابداع کرده‌اند که می‌تواند واکسن‌های فصلی آنفولانزا رو موثرتر کنه، و احتمال داره از ما در مقابل سویه‌های جدید آنفولانزا که توانایی ایجاد پاندمی دارن، محافظت کنه. تو یه مطالعه که قراره توی ۲۰ دسامبر تو مجله‌ی Science منتشر بشه، اونا نشون دادن که این روش تو بافت لوزه‌ی انسان که تو آزمایشگاه کشت داده شده، جواب می‌ده.

فصل آنفولانزا و اهمیت واکسن

فصـل آنفولانزا در راهه و این بیماری شوخی‌بردار نیست. هر سال، ویروس آنفولانزا جون صد‌ها هزار نفر رو می‌گیره و میلیون‌ها نفر رو راهی بیمارستان می‌کنه. واکسن فصلی آنفولانزا که خیلیامون می‌زنیم، برای جلوگیری از این عواقب طراحی شده. هدف این واکسن اینه که سیستم ایمنی بدن ما رو هوشیار کنه و آمادگیش رو برای مقابله با ویروس افزایش بده.

یه بخش کلیدی تو این پاسخ، ساخت آنتی‌بادی‌ها هست: پروتئین‌های ویژه‌ای که می‌تونن به شکل گزینشی به ویروسِ مورد نظر بچسبن، مثل یه تیکه‌ی پازل که به همسایه‌ش می‌چسبه. وقتی این اتصال به اندازه‌ی کافی محکم و تو جای مناسب باشه، از ورود ویروس به سلول‌های ما و تکثیرش تو اونا جلوگیری می‌کنه.

واکسن آنفولانزا چجوری کار می‌کنه؟

هر واکسن معمولی به شیوه‌ی غیرتهدیدآمیز، یه یا چند ویژگی بیوشیمیایی که سیستم ایمنی رو تحریک می‌کنن، یعنی همون آنتی‌ژن‌ها رو به سلول‌های مختلف سیستم ایمنی نشون می‌ده. این سلول‌ها وظیفه دارن که آنتی‌ژن‌های مخصوصِ ویروسِ مورد نظر رو با دقت یاد بگیرن و تو حافظه‌شون نگه دارن. وقتی ویروسِ واقعی وارد بدن می‌شه، این حافظه فعال می‌شه و سلول‌های ایمنی‌ای که تو حالت سکون بودن، به حرکت در میان تا سریع واکنش نشون بدن و ویروس رو قبل از این که بتونه به سلول‌ها نفوذ کنه، از بین ببرن.

ویروس آنفولانزا با مولکول‌هایی که شکل قلاب دارن پوشیده شده، و از اونا واسه چسبیدن به سلول‌های آسیب‌پذیر تو مجاری تنفسی و ریه‌های ما استفاده می‌کنه. این مولکول قلاب‌مانند که هم‌آگلوتینین نام داره، آنتی‌ژن اصلی تو واکسن آنفولانزاست. واکسن استاندارد آنفولانزا ترکیبی از چهار نوع هم‌آگلوتینینه که هر کدوم مربوط به یکی از چهار زیرگونه‌ی رایج آنفولانزاست. هدف اینه که ما رو از هر کدوم از این زیرگونه‌ها که ممکنه به مجاری تنفسی ما نفوذ کنه، محافظت کنه.

چالش‌های واکسن آنفولانزا

با این حال، اثربخشی واکسن به اندازه‌ای که باید باشه نیست. تو سال‌های اخیر، اثربخشی‌ش بین حدود ۲۰٪ تا ۸۰٪ متغیر بوده، به گفته‌ی مارک دیویس، استاد میکروبیولوژی و ایمنی‌شناسی و استاد خانواده‌ی بارت و ماریون آوری در ایمنی‌شناسی. این موضوع بیشتر به این دلیله که خیلی از کسایی که واکسن زدن، نتونستن به اندازه‌ی کافی آنتی‌بادی به یه یا چند مورد از زیرگونه‌های موجود تو واکسن تولید کنن.

دیویس، که نویسنده‌ی ارشد این مطالعه‌ست، گفت که به شکل عجیبی، بیشتر ما فقط به یکی از این زیرگونه‌ها پاسخ آنتی‌بادی قوی نشون می‌دیم. اما اون و همکاراش فهمیدن چرا این اتفاق می‌افته و یه راهی پیدا کردن که سیستم ایمنی بدن ما رو مجبور کنه به هر چهار زیرگونه واکنش قوی آنتی‌بادی نشون بده. این می‌تونه یه تفاوت بزرگ تو توانایی واکسن برای جلوگیری از عواقب حتی خفیف ناشی از عفونت‌های آنفولانزا ایجاد کنه، چه برسه به عواقب شدیدتر.

این روش چه‌جوری کار می‌کنه؟

به طور کلی باور بر اینه که پاسخ‌های ایمنی آدم‌ها تا حدودی به چیزی که ایمنی‌شناسا با شوخی بهش می‌گن “گناه آنتی‌ژنی اولیه” بستگی داره. دیویس گفت: “ایده اینه که اولین مواجهه‌مون با عفونت آنفولانزا، ما رو مستعد می‌کنه که به هر زیرگونه‌ای که ویروس عفونی بهش مربوطه، پاسخ بدیم. مواجهه‌های بعدی با آنفولانزا، صرف نظر از این که الان کدوم زیرگونه بهمون حمله می‌کنه، یه پاسخ ترجیحی یا حتی انحصاری به اون زیرگونه‌ی اول رو تحریک می‌کنه.”

این تصور وجود داشته که ما از نظر ایمنی به خاطر اون مواجهه‌ی اولیه، واسه کل زندگی‌مون نشان‌دار شدیم، فارغ از این که الان کدوم زیرگونه داره اذیتمون می‌کنه. اما این درست نیست. یه تحلیل که توسط مالاجوسیوولا انجام شده نشون داده که بیشتر ژن‌های ما، نه اولین برخوردمون، سیستم ایمنی ما رو به سمت تولید آنتی‌بادی به یکی از چهار زیرگونه‌ی واکسن آنفولانزا سوق میده.

مالاجوسیوولا این پاسخ ایمنی نامتعادل به زیرگونه‌های مختلف آنفولانزا (که ایمنی‌شناسا بهش می‌گن “تعصب زیرگونه”) رو تو بیشتر آدما، از جمله ۷۷٪ از دوقلو‌های همسان و ۷۳٪ از بچه‌هایی که هیچ برخورد قبلی با ویروس آنفولانزا یا واکسن اون نداشتن، پیدا کرده. گروه دیویس یه راهی پیدا کردن که سیستم ایمنی بدن ما رو فریب بده تا به هر چهار زیرگونه‌ی موجود تو واکسن توجه کنه. شیوه‌ی کار این روش اینطوره که سلول‌های B – سلول‌های ایمنی‌ای که به عنوان کارخونه‌های تولید آنتی‌بادی تو بدن ما عمل می‌کنن – خیلی دقیق هستن و فقط یه نوع خاصی از آنتی‌بادی رو تولید می‌کنن که به یه یا تعداد کمی از شکل‌های آنتی‌ژن متناسبه.

تازه‌ترین پژوهش‌ها در زمینه واکسن آنفولانزا

سلول‌های B تو انتخاب آنتی‌ژن‌هایی که بهشون توجه می‌کنن، خیلی وسواسی عمل می‌کنن. به عبارت دیگه، آنتی‌ژنی که آنتی‌بادی‌های سلول B بهش می‌چسبن، دقیقاً همون آنتی‌ژنه. وقتی این آنتی‌ژن به سلول B می‌رسه، اون رو شناسایی می‌کنه و سریع جذبش می‌کنه. این مرحله‌ی اوله. تو مرحله‌ی بعد، سلول B آنتی‌ژن رو به نوارهای کوچکی به اسم پپتیدها تقسیم می‌کنه و اونا رو روی سطح خودش نشون می‌ده تا سلول‌های ایمنی دیگه، که اسمشون سلول‌های T کمکی هست، بررسیشون کنن. این سلول‌ها نقش حیاتی تو تبدیل سلول‌های B که آنتی‌ژن رو نشون می‌دن به سلول‌های B تولیدکننده‌ی آنتی‌بادی دارن.

سلول‌های T کمکی هم به اندازه‌ی سلول‌های B تو انتخاب پپتیدها حساسن. یه سلول T کمکی فقط روی سلول‌های B که پپتیدهای مشتق شده از آنتی‌ژن خاصی رو نمایش می‌دن، تاثیر می‌ذاره و این کار رو فقط وقتی انجام می‌ده که اون پپتید توسط یکی از جعبه‌های مولکولی خاصی که سلول‌های B تو انواع مختلف تولید می‌کنن، در دسترس باشه. اما پپتیدهای مختلف به جعبه‌های مختلف نیاز دارن. بسته به شانس ژنتیکی، مجموعه‌ی این جعبه‌های خاص تو آدما فرق می‌کنه، طوری که خیلی از ما جعبه‌هایی داریم که با پپتیدهای یه زیرگونه‌ی آنفولانزا مطابقت داره، اما تعداد کمتری از اونا با پپتیدهای زیرگونه‌ی دیگه مطابقت داره.

طراحی واکسن جدید

تو فرمولاسیون استاندارد واکسن آنفولانزا، چهار آنتی‌ژن مربوط به چهار زیرگونه‌ی رایج به شکل ذرات جداگانه تو یه مخلوط ارائه می‌شن. واسه غلبه بر تعصب زیرگونه، دیویس، مالاجوسیوولا و همکاراش هر چهار آنتی‌ژن رو به هم وصل کردن. اونا واکسنی طراحی کردن که توش چهار نوع هم‌آگلوتینین به شکل شیمیایی روی یه چارچوب مولکولی به هم چسبوندن. به این ترتیب، هر سلول B که یکی از چهار نوع هم‌آگلوتینین واکسن رو شناسایی کرده و شروع به جذبش می‌کنه، در نهایت کل چارچوب رو می‌بلعه و تیکه‌هایی از هر چهار آنتی‌ژن رو روی سطح خودش نمایش می‌ده. این کار سیستم ایمنی رو متقاعد می‌کنه که به همشون واکنش نشون بده، حتی با وجود این که تمایل کمتری به این کار داره.

وادار کردن سلول‌های B به “خوردن سبزیجات خودشون” — یعنی جذب هر چهار زیرگونه‌ی هم‌آگلوتینین به جای فقط یکی که خوشمزه‌تره — به شکل موثری تعداد سلول‌های B که پپتیدهای مشتق شده از هم‌آگلوتینین از هر زیرگونه رو روی سطح خودشون نمایش می‌دن، افزایش می‌ده، هرچند که هنوز هم نسبت اونا تحت تاثیر موجودی نامتعادل مولکول‌های جعبه قرار داره. این موضوع هم به نوبه‌ی خودش باعث می‌شه که سلول‌های T کمکی خیلی بیشتر به نمونه‌ای از آنتی‌ژنی که دوست دارن، برخورد کنن. اونا فعال می‌شن، شروع به تکثیر می‌کنن و دنبال هر سلول B که اون آنتی‌ژن رو نشون می‌ده می‌گردن و تولید آنتی‌بادی رو توشون تحریک می‌کنن. این سلول‌های B انتخاب شده هم تکثیر می‌شن و در نهایت منجر به تولید انبوه آنتی‌بادی‌هایی می‌شن که احتمالاً می‌تونن ویروس آنفولانزا رو متوقف کنن، مهم نیست که زیرگونه‌ش چی باشه.

آزمایش واکسن روی ارگانوئید‌های لوزه انسانی

دیویس، مالاجوسیوولا و همکاراش ساختار واکسن چهار آنتی‌ژنی خودشون رو با قرار دادنش تو کشت‌هایی که حاوی ارگانوئیدهای لوزه انسانی بود، آزمایش کردن. این بافت زنده که از لوزه‌های بیماران مبتلا به التهاب لوزه گرفته شده و بعد تجزیه شده، به طور خود به خود به شکل کره‌های کوچیک لوزه بازسازی می‌شه. هر کدوم از این کره‌ها مثل یه غدد لنفاوی عمل می‌کنه و محیط ایده‌آلی واسه تولید آنتی‌بادی فراهم می‌کنه. با اطمینان می‌شه گفت، سلول‌های B تو این ارگانوئید‌ها که هر کدوم از چهار مولکول هم‌آگلوتینین متصل شده رو شناسایی کردن، کل چارچوب رو بلعیدن و احتمالاً تیکه‌هایی از همه‌ی چهار زیرگونه رو نمایش دادن و به این ترتیب تعداد بیشتری از سلول‌های T کمکی رو واسه شروع فعال‌سازیشون جذب کردن. نتیجه‌ی این کار پاسخ‌های قوی آنتی‌بادی به همه‌ی چهار سویه‌ی آنفولانزا بود.

نگرانی‌ها در مورد آنفولانزای پرندگان

نگرانی‌های زیادی در مورد یه سویه‌ی ویروسی وجود داره که می‌تونه باعث پاندمی بعدی ویران‌گر بشه: به خصوص آنفولانزای پرندگان که اخیراً تو فاضلاب و شیر تو کالیفرنیا، تگزاس و جاهای دیگه از ایالات متحده شناسایی شده. در حالی که این نوع آنفولانزا هنوز نمی‌تونه به راحتی بین آدما منتقل بشه، اما ممکنه جهش پیدا کنه تا این قابلیت رو به دست بیاره و به همین دلیل به عنوان یه خطر بزرگِ در انتظار شناخته می‌شه. دانشمندا همچنین نشون دادن که می‌تونن پاسخ آنتی‌بادی به آنفولانزای پرندگان رو با واکسیناسیون ارگانوئیدهای لوزه با یه ساختار پنج آنتی‌ژنی که چهار آنتی‌ژن فصلی رو به هم وصل می‌کنه و هم‌آگلوتینین آنفولانزای پرندگان رو شامل می‌شه، تقویت کنن، در حالی که پاسخ ضعیفی تو واکسیناسیون با فقط هم‌آگلوتینین آنفولانزای پرندگان یا ترکیب اون با چهار آنتی‌ژن فصلی تو ساختارهای مختلف مشاهده شد.

دیویس گفت: “غلبه بر تعصب زیرگونه به این روش می‌تونه منجر به واکسن آنفولانزای خیلی موثرتری بشه که حتی سویه‌های مسوول آنفولانزای پرندگان رو هم شامل می‌شه.” اون اضافه کرد: “آنفولانزای پرندگان به احتمال قوی می‌تونه پاندمی ویروسی بعدی ما رو ایجاد کنه.”

دیویس و مالاجوسیوولا به عنوان مخترع‌های مشترک تو یه پتنت که دفتر فناوری استنفورد واسه مالکیت معنوی مربوط به روش‌شناسی آنتی‌ژن متصل شده‌شون ثبت کرده، حضور دارن. محققای دانشگاه سینسیناتی هم تو این کار مشارکت داشتن. این مطالعه توسط موسسه ملی بهداشت (گرنت‌های ۵U19AI090019، ۵U19AI057229، ۵U01AI144673، ۷۵N93019C00051 و U01AI144616) و موسسه پزشکی هاوارد هیوز تامین مالی شده.