Kemijski inštitut (KI) z inovativno metodo v razvoj cepiva Covid-19
Pandemijo Covid-19, ki je z okoli 25-imi milijoni okuženih po svetu pustila velike posledice na vseh nivojih današnje družbe, lahko ustavimo le z uporabo učinkovitega cepiva. Veliko raziskovalnih laboratorijev in inštitutov se je že vključilo v iskanje in 30 raziskav cepiva je že v različnih stopnjah kliničnih preizkusov. Njih devet pa poteka že v zadnji, tretji fazi testiranja cepiva, kjer raziskovalci preizkušajo tako varnost kot učinkovitost.
V razvoj cepiva se je vključila tudi raziskovalna skupina na Kemijskem inštitutu pod vodstvom prof. dr. Romana Jerale, vodje Odseka za sintezno biologijo in imunologijo. Cepivo so zasnovali na osnovi plazmidne DNK, ki vsebuje zapis za virusne proteine in v človeških celicah povzroči proizvodnjo virusnih proteinov, kar sproži tvorbo protiteles in zaščitnih celic T.7
“Na KI smo se odločili, da bomo uporabili platformo na osnovi DNK cepiva s plazmidi, pri čemer želimo v naše celice vnesti zapis za virusni protein. In protein, ki ga uporabljajo praktično vsa cepiva razen pristopa z inaktiviranim virusom je, da vzamejo spike protein, ki je nekakšen rogelj na koroni in preko tega roglja prepozna celični receptor ACE2, ta se pritrdi na celice in vsopi vanjo. Če imamo prisotna protitelesa, ki se vežejo na ta rogelj, protitelesa preprečijo vnos v celico. Večina pristopov uporablja celoten protein, mi pa smo se osredotočili samo na domeno, ki se direktno veže na receptor. To je pristop, ki ga uporabljajo že neka druga cepiva kar je določena prednost. Prednosti tega pristopa so, da je dizajn hiter, DNK je enaka, samo spreminjamo zapis za izbran protein, za izbrano tarčo. Druga velika prednost je stabilnost, plazmidi so stabilni, ni potrebna uporaba zamrzovalnikov, ki jih ohladijo na minus 80 stopinj celzija, ki so sicer potrebni za neka druga cepiva. Tretja prednost je produkcija, plazmide producirajo bakterije in moja ocena je, da če bi imeli tako kvalificirani postopek, bi lahko v enem tednu v indusrijskem fermenterju pridobili dovolj cepiva za celo Slovenijo. Slabosti pa so te, da je nekoliko slabši vnos v celico kot recimo z adenovirusi. Vendar je treba reči, da še nobeno DNK cepivo ni bilo odobreno za človesko uporabo in podobno velja tudi za ostale pristope na osnovi adenovirusov oziroma RNK cepiva. Dejansko pa so nekatera cepiva proti Covid-19 že v kliničnem testiranju v ZDA, na Japonskem in Južni Koreji na osnovi DNK,” pojasni Jerala in nadaljuje ”….inovativni del našega pristopa je, da smo domeno proteina organizirali na poseben način, čemur rečemo priprava virusu podobne delce. Če v telo iniciramo zelo majhen protein kot je domena tega virusa, bo odziv običajno slabši. Imunski sistem pa se bolj odzove na delce, ki so večji, vsaj 10 nanometrov in imajo na površini večje število kopij tega proteina. Naš imunski sitem je praktično pripravljen, da se dobro odzove na viruse, zato se pristop s tem, da tarčne proteine že predstavimo v obliki takih večjih delcev, že precej uporaben. To je že takorekoč pravilo za univerzalna cepiva, za gripo ali za HIV1. V našem primeru pa smo pripravili pet različnih konstruktov, kar je najbrž prvi primer v literaturi za katerikoli protein. Pogledali smo, kaksen je imunski odzin na različne načine organizacije.”
Seveda so te raziskave Jeralove skupine in inovativni pristop šele začetek, pravi Jerala, … “Dosegli smo to, da imamo dobro osnovo za cepivo proti Covidu-19, ti rezultati pa še ne pomenijo, da je cepivo že primerno za uporabo. Do odobritve je še dolga pot. Potreben je regulatorni postopek, da se začne klinično testiranje, da se dokaže učinkovitost. Samo klinično testiranje je tisto, ki pokaže, da cepivo res lahko deluje in je varno. Pomembno pa je to, da smo pripravili inovativno tehnološko osnovo za cepivo. Naš cilj ni, da samo ponovimo nekaj, kar so že drugi naredili, ampak da prispevamo nekaj inovativnega z našo ekspertizo. To bo pomembno za druge, že znane ali za bodoče viruse, ki se bodo nedvomno še pojavili v prihodnosti.”
Inovativen pristop k raziskavi cepiva za Cobvd-19 skupine na Kemijskem inštitutu, ocenjuje tudi ekspert prof. dr. Borut Štrukelj s Fakultete za farmacijo Univerze v Ljubljani…” Skupina prof. Jerale je visoko inovativna ne le v Sloveniji ampak na mednarodnem nivoju. Gre za to, da so vsa cepiva, ki se razvijajo proti Covid-19, narejena na osnovi DNA ali RNA molekule. To je nekaj popolnoma novega. Izmed teh novosti pa je prav pristop, ki ga je razvil prof. Jerala, še posebej iniovativen. Skupina je pripravila konstrukt, ki vsebuje del virusnega proteina oziroma gen in majhen nosilni protein, ki omogoča večjo imunogenost. To je osnova, ki je narejena za karšenkoli drugi virus. To metodo je treba razvijati naprej, ne glede na to, če bo tudi katero od cepiv, ki so že v klinični preizkusnji, že prišlo na trg. Zato naj se koncentrirajo sredstva v projekte, ki kažejo na inovativnost in na končni uspeh. In mjhna Slovenija lahko tu naredi veliko piko na zemljevidu z velikim doprinosom.”
Za nadaljnje postopke so v Sloveniji organizirali konzorcij v katerem sodelujejo poleg Kemijskega inštituta raziskovalci Veterinarske fakultete, Fakultete za farmacijo UL, zdravniki Infekcijske klinike UKC in Univerzitetne bolnišnice Golnik ter podjetja Jafral, ki bo pripravil proces za proizvodnjo cepiva za klinične študije in dokumentacijo za odobritev klinične študije v skladu z visokimi zahtevami za aplikacijo cepiva v človeka. V dosedanji raziskavi so z reagenti slovenskim raziskovalcem pomagali sodelavci iz Švice in Nemčije.
Sodelavci raziskave in avtorji objave s Kemijskega inštituta so dr. Duško Lainšček, dr. Tina Fink, dr. Vida Forstnerič, dr. Iva Hafner-Bratkovič, Sara Orehek, Žiga Strmšek, dr. Mateja Manček-Keber, Peter Pečan, Hana Esih, Špela Malenšek, dr. Jana Aupič, Petra Dekleva, Tjaša Plaper, Sara Vidmar, dr. Lucija Kadunc, dr. Mojca Benčina in dr. Roman Jerala.
Povezava na animacijo s strukturami modelov:
https://l12-ki.owncube.com/index.php/s/nXByWAbefKgqe8T
Povezava na članek:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.08.28.244269v1
Foto: KI
