Amíg a koronavírusos esetek száma világszerte tovább emelkedik, a tudósok és a politikai döntéshozók lázasan dolgoznak a közegészségügyi fenyegetés mérséklésén. Az első új koronavírussal – SARS-CoV-2, vagy más néven COVID-19 nevű betegséggel – kapcsolatos esetek 2019 decemberében jelentek meg a kínai Wuhanban, de a vírus azóta gyorsan terjedt, ami jelentős aggodalmakat vetett fel az emberi egészségre gyakorolt hatásaival kapcsolatban.
A SARS-CoV-2, amely a legutóbbi ismert emberi fertőzés, ugyanabba a családba tartozik, mint a 2003-ban súlyos akut légúti szindrómát (SARS) és 2012-ben közel-keleti légúti szindrómát (MERS) okozó koronavírusok. Bár a halálozási arány jelenleg alacsonyabb, mint a MERS vagy a SARS esetében, ez a betegség már több emberre terjedt át, és több halálesetet okozott. Ugyanakkor más vírusok, például az influenza – amelyet influenza néven ismerünk – folyamatosan fejlődnek, alkalmazkodnak és évente emberek millióit fertőzik meg, ami kritikusan fontossá teszi a hatékony vakcinák kifejlesztésének képességét.
Munkájában Marta Łuksza, a Pew 2019-es orvosbiológiai ösztöndíjasa és informatikusa azt vizsgálja, hogy az immunrendszer kölcsönhatásai hogyan irányítják az influenzavírus evolúcióját. Łuksza a New York-i Mount Sinai Egészségügyi Rendszer Icahn School of Medicine tanársegédje. A közelmúltban beszélgetett a Pew-val, hogy segítsen kontextusba helyezni a vírus terjedését. Az interjút az érthetőség és a terjedelem érdekében szerkesztettük.
A. A koronavírusok egy olyan víruscsalád, amely az influenzához vagy a náthához hasonló légúti betegség tüneteit okozza az emberekben. A koronavírusok gyakran denevérekben és más emlősökben vagy madarakban fordulnak elő, és veszélyesnek bizonyulhatnak, ha állatok és emberek között terjednek.
K. Hogyan alakul ki először egy vírus?
A. Egy vírus először egy állati gazdaszervezettel való véletlen interakciót követően bukkanhat fel az emberben, amelynek során az ember megfertőződik. Sok esetben a vírusok csak állatról emberre terjednek, de egyik emberről a másikra nem. Ritka esetekben azonban a vírus túlélheti az emberek közötti átvitelt.
Az orvosok és más egészségügyi szakemberek először egy új vírust azonosítanak, miután ismert betegségeket vizsgálnak, és nem találnak egyezést. Ha nem tudják a vírust a teszteléssel egy adott vírus ismert fehérjemarkereihez vagy genetikai anyagához rendelni, és egyre több hasonló eset fordul elő, akkor ez valami új vírusra utalhat, mint például a nemrég azonosított SARS-CoV-2 vírus.
Q. Miért tűnik úgy, hogy egyes vírusok szélesebb körben terjednek, mint mások?
A. Mind biológiai, mind demográfiai tényezők elősegíthetik a vírusok terjedését. Biológiai szempontból, ha egy adott vírus képes a szervezetet hozzáférhető belépési pontokon, például az orr hámsejtjein keresztül megfertőzni, akkor bejuthat a légutakba és viszonylag könnyen terjedhet. Amikor egy személy köhög vagy tüsszent, a vírus a levegőben és a felületeken keringhet. A vírus terjedése attól is függhet, hogy a vírus milyen gyorsan képes szaporodni, és ezáltal a test más részeire vagy új gazdaszervezetekre terjedni. Demográfiai szempontból a sűrű populációkban, ahol az emberek közel élnek egymáshoz, nagyobb a valószínűsége a vírus gyors terjedésének, mint a ritkás populációkban.
Q. Miért reagálnak az emberek különbözőképpen a vírusfertőzésre?
A. Az emberek immunrendszere emlékeket őriz a korábbi fertőzésekről, amelyek befolyásolják, hogyan reagálnak egy vírusra. A fertőzés megelőzése érdekében, miután a szervezet egyszer már ki volt téve egy vírusnak, antitesteknek nevezett fehérjéket termel, amelyek azonosítják és semlegesítik a potenciális veszélyeket. Amikor például az emberek elkapják az influenzát, valószínűleg már kialakult bennük egy bizonyos fokú immunitás a korábbi expozíciónak, többek között az influenza elleni védőoltásnak köszönhetően. Egy új koronavírus esetében az immunrendszer még nem találkozott ezzel a vírussal, és az adaptív válasz lassabb.
Q. Mi a folyamata egy új vakcina kifejlesztésének?
A. Először is a kutatóknak izolálniuk kell a vírust, és azonosítaniuk kell az antigénjeit – a legjobb vakcina célpontként szolgáló vírusfehérjéket -, amelyek ellen az immunrendszer valószínűleg antitesteket hoz létre, hogy megvédje a szervezetet a fertőzéstől. Minden egyes vírus azonban más és más, ezért további tenyésztést és tesztelést igényel laboratóriumban, ahol különböző gyártási technológiákat alkalmaznak. Jelenleg három platform létezik az influenza elleni vakcina kifejlesztésére, beleértve a vírus csirketojásban, emlőssejtekben történő tenyésztését, vagy a vakcinajelölt törzs DNS-szekvenciájából szintetikusan előállított vírust. Egy újonnan megjelenő kórokozó elleni vakcina esetében a következő lépés a klinikai vizsgálatok, amelyek során a biztonságosságot, beleértve az esetleges mellékhatásokat, és a hatékonyságot tesztelik.
Sok kórokozó, például a kanyaróvírus esetében a vakcinát a jövőben nem kell módosítani, és az idő múlásával is hatékony marad. Más kórokozók azonban, mint például az influenzavírus, képesek arra, hogy az antigénjeik új mutációinak megszerzésével elkerüljék a vakcina felismerését. Ezért kritikus fontosságú az influenza elleni vakcina félévente történő értékelése – a vakcinában található antigének frissítése.
A kutatók, köztük én is, olyan szervezetekkel dolgoznak együtt, mint az Egészségügyi Világszervezet, és félévente konzultációkon vesznek részt, hogy segítsenek kiválasztani az influenza elleni vakcinákat az északi és a déli félteke számára. A kutatók a világ minden tájáról származó, nyilvánosan elérhető influenza genetikai szekvenciaadatok alapján újraalkotják a vírusok evolúcióját, hogy lássák, mely mutációk fordultak elő, és milyen gyakran keringenek. Az antigénadatok – a víruson található különböző fehérjemarkerekkel való érintkezés hatására a szervezetben létrejövő antitestekkel kapcsolatos információk – szintén segítenek a laboratóriumoknak a vírusok terjedésének jellemzésében és abban, hogy a vakcinák milyen jól blokkolják a vírust. Ez kritikus fontosságú ahhoz, hogy a közegészségügyi tisztviselők meghatározhassák, hogyan terjed a fertőző betegség globálisan és kontinenseken át.
Q. Tudna többet mondani a kutatásairól?
A. Elsősorban az influenzavírus és a rák evolúciójával foglalkozom, mindkettőre hatással van az immunrendszerrel való kölcsönhatás. Informatikusként olyan modellek és szoftvereszközök kifejlesztésén dolgozom, amelyek az adatok összesítésével meghatározzák egy vírus fitneszelőnyét – vagyis azokat a feltételeket, amelyek mellett a vírus elkerüli az immunválaszt.
Az influenza elleni vakcina esetében ez lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megjósoljuk, hogy az együtt keringő törzsek és mutációk közül melyek lesznek a leggyakoribbak egyik szezonról a másikra. A csoportom úttörő munkát végzett az előrejelzési modellek egy olyan osztályának kidolgozásában, amely jobban leírja az immunfelismerés mechanizmusait. Ezek a modellek azt is értékelik, hogy a különböző vírustörzsek története egy adott időszakban hogyan alakítja a vírus antigénszökésének jövőbeli tájképét, vagyis azt, amikor az immunrendszer nem képes felismerni és kiirtani egy fertőző ágenst. Jelenleg az influenza hemagglutinin és neuraminidáz fehérjéin belüli kölcsönhatásokra összpontosítunk, amelyek a fertőzés megindulásáért, majd a vírus replikációjáért és terjedéséért felelősek.
A másik izgalmas projekt, amelyben részt veszek, egy univerzális influenza elleni vakcina kifejlesztése, amely a vírus azon részeit célozná meg, amelyek nem változnak vagy mutálódnak az idő múlásával. Ha sikeresen azonosítjuk e vakcina célterületeit, az oltóanyag az influenzavírus sokkal több törzsét fedezheti le, és évente több ezer életet menthet meg.