Pričajmo o neuspjehu CureVac mRNA vakcine...

Iz njemačke biotehnološke kompanije CureVac izjavili su da je njihova vakcina protiv COVID-19 bilo efikasna samo 47% u kasnoj fazi ispitivanja, što dovodi u sumnju potencijalnu isporuku stotina miliona doza u EU.

CureVacova njemačka vakcina bazirana na tehnologiji RNK (mRNA, informacione RNK) bila je jedna od uzdanica Evropske Unije u borbi s pandemijom COVID-19. Međutim, na ispitivanjima Faze 3 kliničkih studija, na oko 40 000 dobrovoljaca, ova vakcina je pokazala efikasnost od svega 47%.Ova vakcina je bila jedna od aduta EU u borbi s pandemijom COVID-19 i polagane su velike nade u nju.

Ovo jeste otprike efikasnost vakcine protiv gripe, ali u uslovima bolesti još ozbiljnije nego gripa, i to pandemijske rasprostranjenosti, ovo je zaista niska efikasnost. Prije pojave visoko efikasnih vakcina, američka Uprava za hranu i lijekove (FDA) ciljala je na najmanje 50% efkasnosti COVID-19 vakcina, a Svjetska zdravstvena organizacija rekla je da traži najmanje 70% efikasnosti. 

CureVacova vakcina CvnCoV se bazirana na istoj tehnologiji kao Pfizer/BioNTech i Moderna, ali je njena efikasnost tek polovina efikasnosti ovih vakcina. Međutim, vakcina američke biotech kompanije Novavax, koja se bazira na Spike proteinu i virusolikim česticama, i koaj je po tehnologiji više slična vakcini protv hepatitisa B koja relativno dugo postoji, pokazala je efikasnost od 90%. Dakle, tehnologija na kojoj se bazira neka vakcina ne može da se koristi kao argument za njenu efikasnost pa da kažemo mRNA vakcine su definitivno bolje. 

Šta je onda to moglo poći loše po CureVac da nisu dostavili visokoefikasnu vakcinu? Rezultati CureVaca su preliminarni, moguće da će se mijenjati, ali teško da će postići efikasnost od 90%, da ne kažem nemoguće.

Sve tri vakcine protiv COVID-19 bazirane na RNK koje su prošle Fazu III kliničkih ispitivanja  - Pfizer, Moderna, CureVac - imaju  neaktivni "2P"Spike protein. Tu je napravljena modifikacija same sekvence za protein šiljka tj. onaj čuveni Spike protein kojim virus ulazi u naše stanice. To sugeriše da je niska efikasnost CureVacovog kandidata za vakcinu možda posljedica nečega drugog, a ne gena za Spike protein. Dakle, problem bi mogao biti u strukturi RNK koja nosi ovaj gen ili je do lipida koji inkapsuliraju RNK, a ne samo do raširenosti novih sojeva, kako je objasnila kompanija.

2P modifikacija gena za Spike nastala je još kroz istraživanja MERS. Naime, Ovaj protein ima dva stanja – prefuzionu konformaciju (prije interakcije s ACE2 receptorima na našim stanicama) i postfuzionu konformaciju. E sad, fora je što antitijela moraju spriječiti ovu fuziju, tj. djelovati na prefuzioni oblik proteina.

Slučajno su naučnici Barney Graham i njegov bivši postdoc, Jason McLellan, smislili rješenje ovog problema prije pandemije, istražujući MERS. Kroz strukturnu biologiju i inženjering proteina, McLellan je otkrio da dodavanje dva prolina – to je najčvršća od 20 esencijalnih  aminokiselina - u ključni "zglob" Spike proteina, preciznije, genetičkih šifri za prolin i mRNA za Spike u vakcini,  može stabilizirati oblik prefuzione strukture. Ova 2P mutacija djelovala je u pretkliničkim studijama Moderninog kandidata za vakcinu protiv  MERS, pa su je primijenili na Moderninog kandidata protiv COVID-19. Ti su podaci bili dostupni drugim naučnicima, pa je ovo iskorišteno i za Pfizer/BioNTech vakcinu, a kako vidimo i za CureVac.

Dobro, ovo je bila digresija, jer sam osjećala potrebu da objasnim šta je to 2P PO KOJEM SE OVE VAKCINE NE RAZLIKUJU. Sad da vidimo po čemu bi se mogle razlikovati.

Naime, gen za Spike protein nije jedini dio RNK u vakcini i tu postoje dijelovi koji se mogu modificirati na različite načine. Moguće je da je različit pristup modifikacije RNK molekule razlog za slabiju efikasnost. Još je uvijek teško nagađati zašto ova RNK vakcina nije pokazala sličnu efikasnost kao prethodne. Ako se to otkrije, moguće je „prekrojiti“ vakcinu, ali to je spor proces u kojem bi se opet morala raditi istraživanja na dobrovoljcima.

Modernina i Pfizer vakcine koriste još jedan trik, koji se zove 1-metil-pseudouridin. Zapravo, ključni aspekt COVID-19 mRNA (iRNK) vakcina je upotreba modificirane nukleobaze N1-metilpseudouridin (m1Ψ) za povećanje njihove efikasnosti.

Hemijske komponente mRNA vakcina su neugledne, svakidašnje i sastoje se prvenstveno od RNK i "vode, soli, šećera i lipida" - pa mi biolozi volimo reći da od ovih vakcina gotovo da možete napraviti kolač. Ipak postoje  dvije značajne iznimke od ovih priprostih sastojaka. Prva su lipidne nanočestice koje inkapsuliraju mRNA i olakšavaju njezinu isporuku (PEG i još jedna komponenta koja se specifično veže za proteine,o svemu tome možete čitati ovdje). Druga je neprirodna RNK nukleobaza N1-metilpseudouridin (m1Ψ; slika gore), koja pojačava imunološku evaziju i proizvodnju proteina. Kad kažemo neprirodna, to ne znači daje opasna, nego jednostavno - ne javlja se u prirodi nego je laboratorijski sintetiziramo. Međutim, ovaj mali priljepak na mRNA strukturi u vakcini smanjuje njenu imunogeničnost i paradoksalno povećava efikasnost jer "sakrije" aktivnu tvar vakcine -mRNA - od našeg, vrlo zeznutog imunološkog sistema. Potrebno je da mRNA ne bude odmah uništena kao uljez, nego da ispuni svoju funkciju - da dođe do ribosoma i da se tu proizvedu Spike proteini, koji će poslužiti kao antigen i okidač za stvaranje antitijela. 

Ovi N1-metilpseudorudini su kao uređaji koji omogućavaju nevidljivost romulanskim i klingonskim brodovima u Zvjezdanim stazama. Još o ovoj modifikaciji pročitajte ovdje. 

Ne treba zaboraviti ni druge stabilizacije i modifikacije na konstrukciji mRNA molekule kod Pfizer i Moderna - 5' netranslatirani region, 3' netranslatirani region (5' i 3' su oznake za smjerove lanca DNK, ko nije iz struke, čitaju se kao pet prim i tri prim). 

Ali Curevac, umjesto modifikovanih baza i sličnih tehnologija,  koristi protamine, kratke peptide koji specifično vezuju RNK (i DNK) i "pakuju" je u gust kondenzat. Sad, ne znamo da li je maler Curevaca do prolina ili zato što, koliko shvatam, nemaju n1-pseudouracil ili je u strukturu lipidnog mjehura problem, što nije toliko vjerovatno... 

Iz kompanije slabu efikasnost, osim postojanjem varijanti, objašnjavaju i malom dozom - doza aktivne tvari (mRNA) kod Pfizer je  30 µg, a Moderne 100 µg. CureVac su istraživali nekoliko doza aktivnetvari, a svee su bile niže od Pfizer i Moderna: 2, 4, 6, 8 i 12 µg mRNA. Odlučili su ići s 12.

Ne možemo sa sigurnošću u ovom trenutku utvrditi šta je u dizajnu CureVac vakcine dovelo do ovako lošeg ishoda. Ali, ovaj post je zapravo napravljen da shvatimo kako nije stvar samo određene platforme za vakcine - inaktivni virus, protein, mRNA, atenuirani virus  - da li će vakcina biti visokoefikasna, nego je i stvar u sitnim detaljima tog dizajna i odabiru nekih činilaca. Nažalost, naučnici ne mogu predvijedti koja će sitna caka "upaliti", a koja će biti promašaj, naš imunološki sistem je izuzetno kompikovan i naučnici moraju ići zadanom rutom - testirati vakcinu na hiljadama i hiljadama ljudi, a to je vrlo dug proces.