واکسن ویروس کرونا؛ پایان یک بیماری جهانگیر

چقدر طول می‌کشد که واکسن ویروس کرونا ساخته شود؟ آیا ساخته شده است؟ چه گزینه‌هایی برای آن وجود دارد؟

ما در این مقاله می‌خواهیم به واکسن‌ها و به‌خصوص واکسن ویروس کرونا و روش‌های ساخت و کارکرد آن بپردازیم.

کووید-۱۹ یک بیماری فصلی

ویروس کرونا احتمالا تبدیل به یکی از بیماری‌های معمول موجود در جامعه بشری خواهد شد. به‌هیچ‌وجه هم آن را با آنفولانزا و سرماخوردگی مقایسه نکنید. کووید-۱۹ سرعت شیوع بیشتری دارد و می‌تواند آسیب‌های همیشگی در بدن افراد مبتلا ایجاد کند.

از آن‌سو اگر موج دیگری از شیوع ویروس کرونا در جهان آغاز شود، اثرات اقتصادی ویروس کرونا و تعطیلی ناشی از آن برای همه جهان می‌تواند به‌شدت سخت باشد. هرچند همین تعطیلی تا امروز هم آسیب‌های فراوانی به اقتصاد کشورهای دنیا زده است.

پس حتما باید درمان و واکسن برای ویروس کرونا پیدا کرد. گزینه‌های درمانی علاوه بر دارویی‌هایی مثل هیدروکسی کلروکین، آزیترومایسین و داروی ضدویروس آویگان (Avigan)، یک داروی دیگر را هم شامل می‌شود. این دارو بیشتر شامل یک ماده بی‌اثر است که گیرنده‌های ACE2 که ویروس کرونا با استفاده از آن به سلول‌های قربانی متصل می‌شود، روی خود دارد.

وقتی فرد بیمار این دارو را می‌خورد، ویروس به‌جای سلول سالم، خود را به مولکول‌های این دارو متصل می‌کند. با این کار ویروس دیگر نمی‌تواند سلول‌های بدن را بیمار کند در نتیجه غیرفعال می‌شود و پس از مدتی هم سیستم ایمنی آن را از بدن بیرون می‌اندازد.

در کنار این‌ها با توجه به اینکه ویروس کرونا احتمالا به یک بیماری فصلی تبدیل شود که با آمدن زمستان مثل آنفولانزا و سرماخوردگی موجی از ابتلا را ایجاد کند، واکسیناسیون حداقل ۶۰ درصد از افراد جامعه برای جلوگیری از انتشار بیماری ضروری است.

واکسن‌ها البته تنها کسانی را از بیماری مصون نگه می‌دارند که سیستم ایمنی سالمی دارند. در مورد کسانی که به هر دلیل یک سیستم ایمنی ضعیف دارند، واکسن در بدن آن‌ها ایمنی ایجاد نمی‌کند. در مواردی حتی می‌تواند نتایج بدتری هم داشته باشد.

در نتیجه برای جلوگیری از ابتلای این افراد، باید بخش قابل‌توجهی از افراد سالم جامعه واکسینه شوند تا در صورت انتشار دوباره ویروس در بین افراد، این افراد واکسینه شده یک سد ایمنی ایجاد کنند و نگذارند ویروس دیگر منتشر شود؛ زیرا کسی که واکسینه شده درصورتی‌که ویروس وارد بدنش شود، خود بیمار نمی‌شود و ویروس را هم به دیگران منتقل نمی‌کند.

درهرحال برای جلوگیری انتشار موج دیگری از بیماری در زمستان و در سال‌های آینده باید یک واکسن وجود داشته باشد.

چه گزینه‌هایی برای واکسن ویروس کرونا وجود دارد؟

در حال حاضر حداقل ۳۵ نوع واکسن ویروس کرونا در شرکت‌های مختلف دارویی دنیا درحال‌توسعه است. سرعت کارها و پیشرفت‌هایی که در زمینه تولید واکسن کرونا در حال انجام است تا به امروز سریع‌ترین در نوع خود بوده است. در تاریخ علم پزشکی سرعت پیشرفت و تولید هیچ‌ واکسنی به‌پای واکسن ویروس کرونا نرسیده است.

روش‌ها و ایده‌های مختلفی برای تولید واکسن‌ها استفاده می‌شوند؛ اما تنها یکی از این روش‌ها به دلیل ابزارها و روش‌های تولید می‌تواند یک گزینه سریعا در دسترس باشد.

با این روش می‌توان واکسن RNA یا RNA Vaccine ساخت که بسیار متفاوت از همه واکسن‌های انسانی است که تا به امروز ساخته شده‌اند. این نوع واکسن‌ها تا امروز برای واکسینه کردن حیوانات به کار می‌رود و تابه‌حال برای انسان‌ها به کار نرفته‌ است. اگر واکسن ویروس کرونا که به این طریق تولید می‌شود بتواند موفق باشد، می‌تواند فرآیند تولید واکسن‌ها را متحول کند.

واکسن ویروس کرونا چه‌کار می‌کند؟

واکسن‌های انسانی که تا به امروزه استفاده می‌شدند، نوع ضعیف شده یا مشابه یک عامل بیماری‌زا که باعث بیماری نمی‌شد، بودند و به بدن تزریق می‌شدند؛ مثلا واکسن آبله انسانی در اصل ویروس آبله گاوی است که از همان خانواده ویروس ‌آبله انسانی است اما فقط در گاو باعث بیماری می‌شود.

درعین‌حال آن‌قدر هم به ویروس آبله انسانی شباهت دارد که باعث شود بدن پاسخ ایمنی مناسب را بدهد و برای ویروس آبله انسانی آمادگی داشته باشد.

برخی از واکسن‌ها ویروس‌های مرده هستند. برخی دیگر ویروس‌های زنده‌ای هستند که بخش‌های بیماری‌زای آن‌ها از ویروس حذف شده‌اند و به همین دلیل امکان بیماری‌زایی ندارند.

در این ویروس‌های تضعیف‌شده شاخک‌هایی که باعث می‌شوند ویروس به کمک آن‌ها به سلول‌های سالم وصل شود، از ویروس حذف می‌شوند یا تعدادی از آن‌ها از بدنه ویروس جدا می‌شوند. به این شاخک‌ها آنتی‌ژن (Antigen) می‌گویند.

به واکسن‌های دارای عامل مرده، واکسن غیرفعال (Inactivated Vaccone) و به واکسن‌های با عامل زنده تضعیف‌شده به انگلیسی Live Attenuated Vaccine می‌گویند.

وقتی این واکسن وارد بدن می‌شود باعث تحریک سیستم ایمنی و تولید گلبول‌های سفید T و گلبول‌های سفید B می‌گردد. گلبول‌های سفید T به‌ سلول‌های مبتلا دستور می‌دهند که خود را نابود کنند.

گلبول‌های سفید B نیز از عامل خارجی نمونه‌برداری می‌کنند. این نمونه‌برداری گاهی به‌صورت خوردن تکه‌ای از ویروس‌های زنده یا مرده و گاهی با خوردن کل ویروس صورت می‌گیرد.

با این کار گلبول‌های سفید B ساختار ویروس را شناسایی کرده و متناسب با آن پروتئین‌هایی برای از بین بردن ویروس‌ تولید می‌کنند. به این پروتئین‌ها آنتی‌بادی گفته می‌شود.

وقتی سیستم ایمنی توانست یک آنتی‌بادی مناسب درست کند، سریعا دستور ساخت آن را به بقیه بخش‌های سیستم ایمنی هم می‌دهد و همه گلبول‌های سفید B شروع به تولید همان آنتی‌بادی می‌کنند و یک توفان آنتی‌بادی در بدن ایجاد می‌کند که باعث از بین رفتن عامل خارجی می‌شود.

این آنتی‌بادی‌ها به ویروس‌ها یا عوامل خارجی مثل ویروس‌های واکسن یا ویروس‌های واقعی می‌چسبند و نمی‌گذارند که آن‌ها به سلول‌ها حمله کنند.

این دقیقا همان رفتاری است که سیستم ایمنی هنگام مقابله با ویروس اصلی نیز از خود بروز می‌دهد. فقط تفاوت اینجاست که چون ویروس اصلی، سالم و قوی است و به سلول‌های سالم حمله می‌کند، ممکن است قبل از اینکه سیستم ایمنی بتواند آن را از بین ببرد، به بدن آسیب بزند یا حتی فرد را بکشد.

وقتی سیستم ایمنی آنتی‌بادی مناسب را درست کرد و یک توفان آنتی‌بادی در کل بدن برپا ساخت، این آنتی‌بادی‌ها تا مدت‌ها در بدن باقی می‌مانند و مانع از ابتلای فرد به بیماری می‌شوند. همچنین اطلاعات لازم برای ساخت آنتی‌بادی و اطلاعات ویروس موردنظر نیز در سیستم ایمنی ذخیره می‌شود.

واکسن‌ها چگونه ساخته می‌شوند؟

واکسن‌هایی که تا به امروز داشتیم، ابزارهای خوبی برای پیشگیری از ابتلا به بیماری‌های گوناگون بودند؛ اما روش تولید آن‌ها به‌گونه‌ای است که در موارد اضطراری مثل آنچه امروز در مورد ویروس کرونا می‌بینیم که سرعت عمل بسیار مهم است، به درد نمی‌خورند؛ زیرا زمان و منابع بسیار زیادی لازم دارند.

بگذارید یک مثال بزنیم.

واکسن آنفولانزا

ویروس آنفولانزا عامل بیماری فصلی آنفولانزا است و در هرسال هم جهش پیدا می‌کند. به همین دلیل در هرسال باید واکسن جدیدی برای آن تولید کرد. ماده اولیه اصلی تولید واکسن آنفولانزا، میلیون‌ها یا به‌طور دقیق‌تر ۱.۵ میلیارد تخم‌مرغ است.

زیرا سالانه حدود ۱.۵ میلیارد واکسن آنفولانزا در دنیا تولید می‌شود که تولید هر واحد واکسن در بهترین حالت نیازمند یک تخم‌مرغ است.

از تخم‌مرغ‌ها برای تولید هر دو نوع واکسن آنفولانزای تزریقی با ویروس‌های غیرفعال‌‌شده و واکسن‌های استنشاقی از بینی با ویروس‌های زنده ضعیف، استفاده می‌شود. نزدیک دو دهه است که از تخم‌مرغ برای تولید واکسن آنفولانزا استفاده می‌شود.

فرآیند تولید واکسن آنفولانزا این‌گونه است در ابتدا یک نسخه از ویروس را که دانشمندان فکر می‌کنند در سال جاری شیوع پیدا خواهد کرد، از بیماران جدا می‌کنند.

سپس آن‌ها این ویروس‌ها را در تخم‌مرغ‌هایی بارورشده که در صورت رشد می‌توانند جوجه شوند، تزریق می‌کنند. سپس این تخم‌مرغ‌ها را در محیط مناسب رشد تخم‌مرغ قرار می‌دهند تا سلول‌های زنده آن بزرگ شوند و محیطی برای تکثیر ویروس نیز فراهم کنند. پس از چند روز این تخم‌مرغ‌ها از دستگاه نگهداری خارج کرده و ویروس‌ها را از آن‌ها استخراج می‌کنند.

برای تهیه واکسن تزریقی آنفولانزا، ویروس‌ها را می‌کشند، آنتی‌ژن ویروس را استخراج می‌کنند و سپس با آنتی‌ژن‌های به‌دست‌آمده، یک محلول قابل تزریق درست می‌کنند.

تزریق ویروس آنفولانزا به تخم‌مرغ

برای واکسن‌های تنفسی آنفولانزا، فرآیند پیچیده‌تر است. در این حالت ویروس‌های استخراج‌شده باید اصلاح شوند تا قدرت بیماری‌زایی آن‌ها گرفته شود؛ اما درعین‌حال به‌اندازه کافی شبیه ویروس اصلی باشد که همچنان پاسخ ایمنی بدن را برانگیزد.

برای این کار به ویروس اجازه می‌دهند که درون تخم‌مرغ تکثیر شود و جهش کند. در این حالت ویروس حاصله بیشتر با سلول‌های جوجه سازگاری می‌یابد و سازگاری‌اش با بدن انسان کاهش می‌یابد.

در نتیجه وقتی این ویروس به بدن انسان تزریق ‌شود، نمی‌تواند چندان با سرعت تکثیر یابد. در نتیجه فرصت کافی به سیستم ایمنی می‌دهد که پاسخ مناسب بدهد.

درهرصورت تا اینجا روشن شد که برای تولید واکسن‌ها به روش‌های معمول باید محیط یا سلول‌های وجود داشته باشند که بتوان در آن‌ها ویروس‌ها را بدون کشتن سلول‌های میزبان، رشد داد.

اما همان‌طور که احتمالا حدس زده‌اید این روش تولید بسیار زمان‌بر است و ماه‌ها طول می‌کشد. به همین دلیل در مواقع اضطراری مثل همین انتشار ویروس کرونا، این زمان طولانی می‌تواند به مرگ بسیار منجر شود و اقتصاد دنیا را فلج کند.

واکسن‌های RNA و DNA

تعدادی از شرکت‌های تولید واکسن ویروس کرونا از همین روش معمول استفاده می‌کنند؛ اما سه شرکت از ایده دیگری بهره می‌برند. شرکت چینی Beijing Advaccine Biotechnology و شرکت آمریکایی Inovio Pharmaceuticals باهم روی یک واکسن DNA کار می‌کنند.

شرکت آمریکایی مُدرنا (Moderna) در حال تولید واکسن RNA است. جفت این واکسن‌ها مرحله آزمون انسانی را آغاز کرده‌اند.

بگذارید در مورد واکسن RNA شرکت مدرنا حرف بزنیم؛ زیرا نمونه‌هایی از این واکسن‌ها پیش‌ازاین برای حیوانات استفاده شده است.

واکسن RNA ویروس کرونا ساخت شرکت مدرنا که mRNA-1273 نام دارد احتمالا اولین واکسن ویروس کرونا باشد که در سطح جهانی عرضه شود.

کار روی این واکسن ویروس کرونا هنگامی‌که در ۱۰ ژانویه ۲۰۲۰ ژنوم ویروس کووید-۱۹ یا SARS-Cov-2 خوانده و در یکی از پایگاه‌های داده ژن منتشر شد، آغاز شده است. پس‌ازآن دانشمندان ژن S از رشته RNA ویروس کرونا را که باعث ساخته‌شدن شاخک‌های پروتئینی یا آنتی‌ژن‌های ویروس به نام گلایکوپروتئین‌های سطحی (Surface Glycoprotein) می‌شود، شناسایی کردند.

ویروس‌ها با استفاده از این پروتئین به گیرنده‌های ACE2 روی سطح سلول‌های بدن انسان متصل می‌شوند و سلول را آلوده می‌کنند. این یکی از مهم‌ترین آنتی‌ژن‌های ویروس کرونا است که بدن انسان می‌تواند برای مقابله با آن آنتی‌بادی تولید کند.

کار بعدی دانشمندان این بود که کد ژنتیکی ژن S ویروس کرونا را روی یک مولکول پیام‌رسان یا مولکول mRNA پیاده کنند. پس‌ازاین کار می‌توان این مولکول را میلیون‌ها بار کپی کرد.

سپس این مولکول‌های پیام‌رسان مستقیما به‌عنوان واکسن به افراد تزریق می‌شوند. پس از تزریق این مولکول وارد سلول بعضی از سلول‌های ایمنی مثل ماکروفاژها (Macrophage) و دندریتیک‌ها (Dendritic cell) می‌شود و به آن دستور می‌دهد که با استفاده از کد موجود در مولکول، همین پروتئین‌های سطحی ویروس را در سطح خود بسازد.

در این حالت سطح مولکول پر از آنتی‌ژن‌های ویروس می‌شود که البته هیچ خطری هم برای بدن ندارد.

پس‌ازآن بقیه سلول‌های ایمنی که مسئول خواندن این آنتی‌ژن‌ها و تولید آنتی‌بادی برای مقابله با آن هستند، با دیدن این آنتی‌ژن‌ها فکر می‌کنند که این سلول‌های ایمنی آلوده شده‌اند و در نتیجه کارشان را شروع می‌کنند، آنتی‌بادی‌های لازم را می‌سازند و بدن را برای مقابله با ویروس اصلی آماده نگاه می‌دارند.

سرعت ساخت واکسن ویروس کرونا با mRNA

ازآنجایی‌که در این روش لازم نیست ویروس‌های واقعی کشت شوند، تولید این نوع واکسن زمان و هزینه کمتری می‌برد. در صورتی هم که به هر دلیلی مواد آزمایشگاهی در این فرآیندها به بیرون نشت کنند، احتمال مبتلا کردن افراد به بیماری در این حالت تقریبا صفر است.

برخلاف واکسن‌های معمول، واکسن‌های RNA می‌توانند با استفاده از مواد موجود در آزمایشگاه، در طول یک هفته ساخته شوند. ابزارهای متعددی هم حتی برای پرینت کردن دی‌ان‌ای و همین مولکول‌های mRNA وجود دارد که باعث می‌شود به‌راحتی بتوان نسخه‌های اصلاح‌شده یا تغییریافته از واکسن‌ها را با توجه به تغییرات ویروس‌ها تولید کرد. چنین امکانی هزینه و زمان تولید واکسن برای ویروس‌هایی را که خیلی سریع جهش می‌یابند، بسیار کاهش می‌دهد.

این واکسن‌های RNA برای تولید واکسن‌های ویروس ابولا، آنفولانزای خوکی و انگل توکسوپلاسما گوندی (Toxoplasma gondii) ساخته و روی موش‌های آزمایش شده‌اند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که بدن موش‌ها نسبت به این عوامل بیماری‌زا کاملا ایمن شده است.

واکسن‌های DNA و RNA برای بیماری‌های دام از جمله پی-کروناویروس که باعث بیماری گاوها و چند ویروس کرونای دیگر که باعث بیماری مرغ‌ها می‌شدند، تولید شده و موفق بوده‌اند.

پس اگر به این سرعت می‌توان واکسن mRNA تولید کرد، پس چرا هنوز واکسن ویروس کرونا وجود ندارد؟

چرا هنوز واکسن ویروس کرونا وجود ندارد؟

نه که واکسن ویروس کرونا ساخته نشده است. همین شرکت مدرنا واکسن RNA ویروس کرونا را ساخته است اما هنوز در اولین مرحله آزمایش انسانی است.

دلیلش این است که هر واکسنی قبل از اینکه مورداستفاده عموم قرار بگیرد باید از هزاران آزمون و بررسی عبور کند تا اولا اثرات جانبی آن روشن شود و دوما میزان ایمنی‌سازی آن بررسی گردد.

یکی از چیزهای مهمی که دانشمندان باید بررسی کنند، اتفاقی به نام بدتر شدن بیماری (‌Disease enhancement) است. چنین حالتی زمانی رخ می‌دهد که افراد واکسینه شده هنگام ابتلا به ویروس اصلی، علائم بسیار شدیدتری از افراد واکسینه نشده بروز می‌دهند. چنین اتفاقی قبلا در مورد برخی از واکسن‌ها در انسان‌ و حیوانات رخ داده و به همین دلیل نباید تکرار شود.

به همین دلیل واکسن‌ها باید شدیدا با دقت آزمایش شوند. این آزمایش‌ها در سه مرحله رخ می‌دهد.

وقتی واکسن ویروس کرونا ساخته و روی حیوانات آزمایشگاهی آزمون شد، مرحله یک آزمایش‌ها آغاز می‌شود.

1. مرحله ۱: در این مرحله واکسن به ۲۰ تا ۸۰ نفر از داوطلبان سالم تزریق می‌شود و این افراد رصد می‌شوند.
2. مرحله ۲: این مرحله شامل تزریق واکسن به ۱۰۰ تا ۳۰۰ نفر از داوطلبان یا افراد هدف است و معمولا در مناطق جغرافیایی درگیر بیماری انجام می‌شود. دوباره در این مرحله نیز همه این افراد دائما رصد می‌شوند تا اثرات جانبی و کارایی واکسن مشخص شوند.
3. مرحله ۳: در مرحله سوم نیز واکسن به هزاران فرد تزریق شده و موردبررسی قرار می‌گیرند.

به همین دلایل است که معمولا پس از ساخت واکسن‌ها، ده سال یا بیشتر طول می‌کشد که یک واکسن مجوز تولید کسب کند.

اما در مورد واکسن ویروس کرونا همه دانشمندان و هم کسانی که قرار است مجوز تولید بدهند تلاش می‌کنند بدون کاستن از کیفیت و دقت بررسی، زمان تولید را کاهش دهند.

تحولی در تولید واکسن

شرکت مدرنا توانسته یک رکورد سرعت در این زمینه بزند. این شرکت تنها ۴۲ روز پس ‌از انتشار کد ژنتیکی ویروس، موفق به ساخت واکسن ویروس کرونا شده است.

مرحله اول آزمایش واکسن‌ ویروس کرونا تولیدشده در شرکت مدرنا هم همین یک هفته پیش آغاز شده است؛ اما بااین‌همه شاید ۱۸ ماه طول بکشد که این واکسن مجوزها و تاییدیه‌های لازم را گرفته و تولید انبوه آن آغاز شود.

۱۸ ماه زمان با توجه به وضعیت فعلی دنیای خیلی طولانی است؛ اما در مقایسه با دیگر واکسن‌های تولیدشده در طول تاریخ، سرعت تولید این واکسن ویروس کرونا از همه بیشتر خواهد بود.

یکی از دلایل این سرعت عمل این است که شرکت مدرنا چند سالی است که تجهیزات لازم برای یافتن و تولید واکسن ویروس مرس را که خود نیز یک نوع ویروس کرونا بود، داشته و واکسن ویروس مرس را تولید می‌کرده و با آمدن ویروس کرونا، خیلی سریع سراغ این پروژه رفته است.

البته همین زمان ۱۸ ماه نیز خوش‌بینانه است و با در نظر گرفتن این است که همه‌چیز خوب پیش برود. بااین‌همه حتی اگر بیشتر هم طول بکشد، در مقایسه با دیگر واکسن‌های تولیدشده در دنیا سریع‌تر از همه بوده است.

همچنین در صورت موفقیت واکسن‌های RNA، فرآیند تولید واکسن کاملا متحول خواهد شد.