Augaluose auginamos vakcinos – kada galėsime džiaugtis „veganiška“ apsauga nuo virusų? (Foto) ()

2022-03-31

COVID-19 pandemija privertė stipriai pasistūmėti ir vakcinų mokslą – pirmą kartą sukurtos mRNR vakcinos, o mokslininkai visame pasaulyje ir toliau kuria inovatyvias technologijas, kad nuo SARS-CoV-2 viruso galėtume apsiginti greičiau, efektyviau ir saugiau. Viena tokių naujovių – ir augaluose išaugintos vakcinos!

Prisijunk prie technologijos.lt komandos!

Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.

Sudomino? Užpildyk šią anketą!

Nors tai šiek tiek primena mokslinę fantastiką, augaluose auginamos vakcinos jau yra tikra realybė. Šios technologijos pasaulyje vystomos jau ne vienerius metus. O sukurtos vakcinos galėtų padėti kovoti ne tik su SARS-CoV-2 virusu, tačiau ir daugybe kitų infekcinių ligų.

Augaluose auginamos vakcinos pigesnės, saugesnės ir greičiau pagaminamos. Jas lengviau transportuoti ir sandėliuoti, todėl galima aprūpinti net besivystančias šalis. Kaip šios vakcinos gaminamos, ir kodėl ši technologija daug pranašesnė už tradicines vakcinų kūrimo technologijas?

Tradicinėms vakcinoms pagaminti reikalingos gyvūnų ląstelių kultūros

Vakcinos skirtos informuoti mūsų organizmą apie tai, kaip atrodo tam tikras ligos sukėlėjas. Tokiu būdu mūsų imuninė sistema gali pasiruošti – pagaminti pakankamai antikūnų, t.y. ginklų prieš tam tikrą patogeną, pvz., virusą ar bakteriją. Tuomet, net jei ir užsikrečiame, su liga susidorojame labai greitai – mūsų kraujyje „patruliuojantys“ antikūnai ir imuninės ląstelės užpuola įsibrovėlį ir greitai jį nukenksmina.

Tačiau kaip parodyti ligos sukėlėją imuninei sistemai, bet nesusirgti? Tam nuo pat vakcinų atradimo tam dažniausiai naudojami nukenksminti ar nužudyti virusai ar bakterijos. Pavyzdžiui, jau ilgus metus naudojama MMR vakcina (nuo tymų, kiaulytės ir raudonukės) yra gyva susilpninta vakcina. Tai reiškia, jog ją sudaro gyvi tymų, kiaulytės ir raudonukės virusai, kurie yra tiek susilpninti, kad ligos sukelti nebegali, tačiau padeda susidaryti imunitetui.

Tačiau tradicines vakcinas, ypač nuo virusinių ligų, pagaminti nėra lengva. Virusai gali daugintis tik gyvose ląstelėse, todėl vakcinų gamyboje neįmanoma išsiversti be gyvų organizmų ar jų ląstelių kultūrų. Vakcinų istorijos pradžioje šiam tikslui buvo naudojami gyvūnai. Pavyzdžiui, dar XIX amžiaus pabaigoje vakcina nuo pasiutligės buvo sukurta virusu užkrečiant beždžiones bei triušius, o vėliau taip „užaugintą“ virusą išskiriant tiesiai iš jų smegenų.

Tiesa, jau XX amžiaus viduryje įvyko vakcinų kūrimo proveržis – mokslininkai išmoko virusą padauginti žmogaus ląstelių kultūroje. 1948-aisiais amerikiečių mokslininkai John Enders, Thomas Weller ir Frederick Robbins pirmą kartą užaugino poliomielito virusą tiesiog „mėgintuvėlyje“ – žmogaus embriono ląstelėse, auginamose specialioje mitybinėje terpėje. 1954-aisiais už šį proveržį mokslininkai buvo apdovanoti ir Nobelio premija. O kova su poliomielitu visame pasaulyje įgijo neįtikėtiną pagreitį – pagaliau buvo galima pagaminti didelius kiekius vakcinai reikalingo viruso.

Žmogaus ir gyvūnų ląstelių kultūros vakcinų gamybai naudojamos iki šiol. Tačiau tam reikalingos sudėtingos, griežtai kontroliuojamos sąlygos laboratorijai, brangūs bioreaktoriai. Tuo pačiu kyla ir etinių argumentų dėl gyvūnų ląstelių naudojimo. Gyvūninėse ląstelės auginami virusai yra susilpninami ar nužudomi, tačiau visgi tai – realūs ligos sukėlėjai. O naudojant gyvūnų, o tuo labiau žinduolių ląsteles didėja ir kitų užkratų rizika – visgi, patogenai, kurie pavojingi kitiems gyvūnams, dažnai yra pavojingi ir mums. Bet ar tą patį galima pasakyti apie augalus?

Kuo augaluose auginamos vakcinos pranašesnės už tradicines?

Ar augaluose galima užauginti tuos pačius virusus, kurie užkrečia ir žmogaus ląsteles? Ne visai taip – tačiau augalus galima genetiškai modifikuoti taip, kad jie gamintų norimus virusų baltymus!

Jau daugiau nei tris dešimtmečius vystoma „molekulinio farmingo“ (angl., „molecular pharming“) technologija leidžia sujungti žemdirbystę (angl., „farming“) ir farmaciją (angl., „pharmacy“). Naudojant genetiškai modifikuotus augalus iš jų galima išskirti įvairius farmacijos produktus, tarp jų ir vakcinų komponentus.

Žinodami rūpimo viruso genetinę seką, šiuolaikinių technologijų pagalba galime nesunkiai nukopijuoti ir laboratorijoje susintetinti norimų baltymų DNR. Ši informacija specialių bakterijų pagalba perkeliama į augalų sodinukus – dažnai tam naudojamas tabakas, taip pat kukurūzai, bulvės ar net salotos! Augalas išmirkomas norimą genetinę medžiagą pernešančių bakterijų tirpale, o šios užkrečia augalą ir perneša reikiamus genus į augalo genomą. Netrukus pats augalas pradeda gaminti viruso baltymus, iš kurių susidaro į virusą labai panašios, tačiau užkrėsti ląstelių nesugebančios dalelės (angl., „virus like particles (VLPs)“).

Po savaitės jau galima „nuimti derlių“ ir iš augalų išskirti norimas į virusus panašias dalelės. Šios dalelės ir sudaro vakcinų pagrindą – kadangi atrodo kaip tikri virusai, jos puikiai tinka mūsų imuninei sistemai „informuoti“. Tačiau šios dalelės – tarytum tušti šoviniai. Jos neturi viruso genetinės medžiagos ir pačios negali užkrėsti mūsų ląstelių bei daugintis, todėl yra visiškai saugios.

Saugesnės šios vakcinos ir dėl to, jog jų gamybos procese apskritai nenaudojamos gyvūninės ląstelės, taigi sumažėja ir kitokių mums pavojingų užkratų rizika – juk augalai neserga tomis pačiomis ligomis, kaip ir mes. Negana to, tokias vakcinas lengviau pagaminti – vienu metu gali būti auginami didelės vakcinų plantacijos, greitai pagaminami dideli į virusą panašių dalelių kiekiai. Ląstelių kultūroms propaguoti reikia daugiau laiko, įmantresnių laboratorinių sąlygų, sudėtingų bioreaktorių ir tinkamai subalansuotos terpės. O augalams reikia tik šviesos, žemės ir vandens!

Vos prasidėjus COVID-19 pandemijai, Kanados biotechnologijų įmonė „Medicago“ ėmėsi iššūkio ir vos per kelias savaites sukūrė augaluose užaugintą vakciną nuo SARS-CoV-2 viruso. Tiesa, kaip ir kuriant bet kokią kitą vakciną, jos efektyvumas ir saugumas pirmiausia turėjo būti patikrintas klinikiniuose tyrimuose. Tačiau jau šių metų vasario mėnesį pirmoji augaluose užauginta vakcina nuo COVID-19 buvo pripažinta saugia ir pradėta naudoti Kanadoje!

Klinikiniai tyrimai atskleidė, jog augaluose auginta vakcina 71% apsaugo nuo simptominio susirgimo užsikrėtus bet kuria SARS-CoV-2 atmaina, išskyrus Omicron, kuri nebuvo itin paplitusi tyrimų atlikimo metu, ir 100% apsaugo nuo sunkių ligos formų!

Mokslininkai tikisi, jog dar labiau ištobulinus augaluose auginamų vakcinų technologiją, pavyks sukurti ir lengvai transportuojamas valgomas vakcinas. Pavyzdžiui, užauginus į virusą panašias daleles salotose būtų galima sukurti tiesiog per burną vartojamą vakciną. Tokios vakcinos gali taip pat efektyviai imunizuoti organizmą, kaip ir išgryninta leidžiama vakcina. Tačiau per burną vartojamai vakcinai transportuoti nereikėtų itin žemos temperatūros šaldytuvų, sumažėtų sandėliavimo ir transportavimo kaštai, todėl būtų lengviau aprūpinti ir besivystančias šalis.

Ar augaluose užauginta vakcina iš tiesų „veganiška“?

Nors tokioms vakcinos sukurti nereikia naudoti žmogaus ar kitų gyvūnų ląstelių, o tuo labiau gyvų laboratorinių gyvūnų, deja, kol kas be bandymų su gyvūnais išsiversti nėra įmanoma. Užauginta, išgryninta ir paruošta naudojimui vakcina turi būti įvertinta tradiciniuose klinikiniuose tyrimuose. Pirmiausia vakcinos saugumas įrodomas bandymuose su gyvūnais, o tik vėlesnėse stadijose – ir su žmonėmis. Galbūt ateityje pavyks sukurti dirbtinius būdus bandymams su gyvūnais imituoti, tačiau kol kas, deja, visiškai „veganiškos“ vakcinos dar nesulauksime.

Vis dėlto, augaluose pagamintos vakcinos ne tik saugesnės, bet ir padeda išvengti tam tikrų etinių diskusijų apie vakcinų kilmę. O daug žadanti „molekulinio farmingo“ technologija vystoma ir toliau. Kuriamos ne tik vakcinos, tačiau ir produktai moksliniams tyrimams, medikamentai nuo vėžio, Alzheimerio ir kt. ligų. Jau patvirtinti ir naudojami augaluose užauginti vaistai nuo Ebolos karštinės, Gaučerio ligos. Kokią kitą ligą padės išgydyti augalai?

Eglė Marija Ramanauskaitė

Šaltiniai: