• English
  • Eesti
UudisedUudised

Covid-19 vaktsiiniarendused: adenoviiruspõhised Covid-19 vaktsiinid ei tee meist geneetiliselt muundatud organisme

13.01.2021
Printer-friendly version

Paljude nakkushaiguste läbipõdemine tagab haigust põhjustanud viiruse või bakteri vastu pikaajalise kaitse ehk immuunsuse – inimene võib küll haigustekitajaga uuesti kokku puutuda, aga enam ei haigestu.  Nii on näiteks tuulerõugete ja mumpsiga. Organism on võimeline haigustekitajat „meelde jätma“ ning hilisema kokkupuute korral kiirelt ja tõhusalt hävitama.

Seda teevad haigustekitaja vastased spetsiifilised valgud, mida nimetatakse antikehadeks, ning teatud tüüpi immuunrakud (T-lümfotsüüdid). Mõlemad tekivad haiguse läbipõdemise käigus. Samas on paljudel juhtudel võimalik organismi „petta“, viies sinna nt nõrgestatud viiruse, surmatud bakteri või mõne nende „kehaosa“ (komponendi) – vaktsiini. Meie organism tõlgendab seda kui elujõulise haigustekitaja rünnakut ning tekitab reaktsioonina „sissetungija“ vastu samuti antikehad ja immuunrakud, kuid ilma et peaksime haigust ennast läbi põdema. Vaktsiinis olevat haigustekitajat või selle osa nimetatakse antigeeniks.

Vaktsiinid, mis sisaldavad nõrgestatud või surmatud haigustekitajat või mõnda nende „kehaosa“ ehk komponenti, on olnud kasutuses palju aastakümneid ja tänu neile on mõni nakkushaigus, nagu näiteks rõuged, maailmast kadunud.

Ka COVID-19 vaktsiinide arenduses on palju eelpool nimetatud, nn traditsioonilisi vaktsiine, kuid vaktsiiniarenduse võidujooksus on edukamaks osutunud hoopis uut tüüpi vaktsiinid. Need on nukleiinhapetel (DNA ja mRNA) põhinevad vaktsiinid.  DNA ja mRNA sisaldavad infot, mille  põhjal valmistab organism ise antigeeni. Seega sisaldavad nukleiinhappel põhinevad vaktsiinid justkui toiduretsepti või juhendit paljudest osadest koosneva tööriista kokkupanekuks ning antigeeni sisaldavates vaktsiinides oleks sama võrdlust kasutades toit või tööriist juba valmis kujul.  COVID-19 vaktsiinide puhul on antigeeniks, mille organism ise valmis peab tegema, enamasti koroonaviiruse pinnavalk, nn ogavalk.

Nukleiinhapete peamine ülesanne organismis on päriliku info säilitamine ja edastamine valke ehitavate mikroskoopiliste valgusünteesimasinate ribosoomideni. Seega võib organismi „valmis“ ehitamise ja käigus hoidmise lihtsustatud sõnumiedastuse plaani ette kujutada käsuahelana DNA → mRNA → valk. DNA on justkui suur valkude „retseptikogu“ (retseptideks on erinevad geenid), kuhu on koondatud organismi ehitamiseks ja käigus hoidmiseks vajalik info. Sobival hetkel ja sobivas kohas viiakse geenis olev info mRNA kujule (transkribeeritakse ehk kirjutatakse ümber) ning sellel oleva info tõlgivad ehk transleerivad rakus olevad ribosoomid valkudeks. Kõhunäärmes tõlgitakse nt peamiselt seedeensüümide ja insuliini geene, et me suudaks toitu seedida ja veresuhkru taset reguleerida, ning osades vererakkudes tõlgitakse pidevalt hemoglobiini geene, et punaverelibledes oleks piisavalt hapnikku laiali kandvaid hemoglobiini valgumolekule.

Vaktsiinis olev nukleiinhape peab jõudma raku sisse

Vaktsiini manustamine toimub enamasti süstina. Õlavarrelihasesse süstituna satub see lihasrakkude vahele ja mõnevõrra ka nende sisse. Seejärel „söövad“ vaktsiinis oleva antigeeni (ning ka süsti käigus kahjustada saanud rakud) ära kudedes ringi liikuvad immuunrakud. Need lõhuvad antigeeni tükkideks ja viivad tükid enda pinnale. See ongi omandatud immuunvastuse algatamise signaaliks – kehavõõras molekul algatab spetsiifiliste antikehade sünteesi ja T-lümfotsüütide tekke.

Ribosoomid töötavad üksnes raku sees. Ka DNA ja mRNA täidavad oma ülesandeid raku sisemuses. Seega on nukleiinhapetel põhinevate vaktsiinide puhul vaja kehavõõras DNA või mRNA raku sisse toimetada, et ribosoomid saaks sellel oleva info põhjal viiruse valgu ehk antigeeni sünteesida. DNA ja mRNA pole oma molekuli eripärade tõttu iseseisvalt võimelised rakku liikuma, sest rakk kontrollib, mida ta sisse lubab ja mida mitte. DNA ja RNA üldjuhul sisse ei pääse. Seega tuleb leida mingi moodus, mis toimib justkui Trooja hobusena – maskeerida saadetis ning sel viisil pääseda sihtkohta,   kuhu ligipääs on muidu raskendatud.

COVID-19 vaktsiinide puhul on nukleiinhapete transpordiks kasutatud erinevaid mooduseid. Pfizeri/BioNTechi ja Moderna mRNA vaktsiini puhul on transportijana kasutatud lipiidset nanoosakest, kuid mitme DNA põhise vaktsiiniarenduse puhul pakitakse koroonaviiruse valku kodeeriv DNA adenoviirusesse. Viirustel on loomupärane oskus „Trooja hobusena“ toimida ja oma pärilikkusaine (kas DNA või RNA) peremeesrakku sisestada, et seda seal siis paljundada ja uusi viirusosakesi tekitada. Biotehnoloogias rakutranspordiks kasutatavaid viiruseid nimetatakse viirusvektoriteks.

Adenoviiruse pärilikkusaineks on DNA. Adenoviiruse erinevaid tüvesid on palju ning inimesi on võimelised neist nakatama umbes sada. Enamasti põhjustavad nad tavalist külmetushaigust – nohust nina ja valusat kurku. Adenoviirused on osutunud aga heaks molekulaarseks tööriistaks, kuna viiruse enda DNA saab asendada meile huvipakkuva DNAga: COVID-19 vaktsiiniarenduste puhul pakitakse adenoviiruse kesta sisse koroonaviiruse antigeeni kodeeriv DNA ja inimese soovitud eesmärkideks loodud Trooja hobune ongi valmis: kest on adenoviiruse oma, kuid sisu on koroonaviiruse oma. Lisaks muudetakse adenoviirus paljunemisvõimetuks, et tema ülesanded piirduks üksnes rakku sisenemisega, aga mitte seal paljunemisega.

Osad viirused lülitavad oma DNA või oma RNA-lt kodeeritud DNA meie rakkude DNA koostisse (erialakeeles öelduna integreeruvad genoomi). Selline paljunemisstrateegia on iseloomulik näiteks omandatud immuunpuudulikkust põhjustavale HI-viirusele. Adenoviirus aga nii ei käitu, mistõttu on ta viirusvektorina molekulaarbioloogias palju kasutust leidnud. Seega pole vaja karta, et adenoviirusel põhinevad vaktsiinid koroonaviiruse DNA  meie kehasse kuni elu lõpuni jätavad ning vaktsineerimise käigus meist geneetiliselt muundatud organism ehk GMO saab.

Küll aga viitavad 2020. aastal COVID-19 vaktsiinidega tehtud kliinilised uuringud, et adenoviiruspõhiste vaktsiinide tõhusus võib olla mõjutatud nende enda poolt tekitatud immuunsusest. Selgitame:

Esiteks on vaktsiinis kaks komponenti, mille vastu pärast vaktsineerimist antikehad tekivad:

  • Koroonaviiruse valgu DNA (Trooja hobuse „sisu“). See on antigeeni retsept, mille põhjal tuleb  rakus teha mRNA ja selle põhjal omakorda antigeenina toimiv koroonaviiruse valk. Seda me soovime.
  • Adenoviirus ehk transportija (Trooja hobuse „kest“).  See on sisuliselt kehavõõras valgust koosnev osake – samuti antigeen – nii et ka selle vastu tekivad organismis antikehad. Seda toimet me ei soovi, kuid see on paratamatu.

Kui manustatakse teine vaktsiiniannus (nii tuleb teha nt AstraZeneca ja Oxfordi ülikooli vaktsiini korral), hakkavad esimese vaktsineerimiskorra järel tekkinud adenoviiruse vastased antikehad viirust kiirelt hävitama. Piltlikult võib seda ette kujutada olukorrana, kus Trooja linna kaitsjad hävitavad värava taha veeretatud kahtlase hobuse juba aegsasti, sest kaitsjatel on taoliste „kingitustega“ varasem kogemus. Seetõttu  ei jõua adenoviirusvektori sees olev koroonaviiruse DNA  info meie rakkudesse  ja koroonaviiruse antigeeni ei valmistata.

Probleemi ühe lahendusena kasutatakse vaktsiiniarendustes vektoritena adenoviiruse tüvesid, mis ei tekita väga tugevat immuunvastust (on madala immunogeensusega). See tähendab, et esimese vaktsiinisüsti järel tekkiv  antikehade hulk on väike ja see võimaldab ka teise süstiga saadud vaktsiiniannusel vajalikul määral toimida.

Venemaal riiklikult arendatava vaktsiiniga Sputnik V on püütud adenoviirusvektori vastu tekkivate antikehade soovimatud mõju vältida nii, et kaks vaktsiiniannust sisaldavad natuke erinevaid „hobuseid“. Sel viisil võiks ka teises vaktsiiniannuses olev koroonaviiruse DNA jõuda antigeeni toota, enne kui organism selle lagundab.

Samuti võib juhtuda, et vaktsiinis kasutatava adenoviiruse tüvega on inimene juba enne vaktsineerimist kokku puutunud ning tema organismis on viirustüve vastu antikehad. Antikehad hävitavad vaktsiinis oleva viirusvektori ning seetõttu kannatab vaktsiini tõhusus. Et seda probleemi vältida, on AstraZeneca ja Oxfordi ülikool kasutanud oma arendatavas vaktsiinis šimpansi adenoviirust, sest väga suure tõenäosusega pole inimene šimpansi viirustüvega kokku puutunud.

Kas tasub ennast vaktsineerida?

Vaktsineerimine on Eestis vabatahtlik. Vaktsiinide puhul, nagu kõigi ravimite korral (ka vaktsiin on ravim) tuleb arvestada selle võimalike kõrvaltoimetega, sest kõrvaltoimed on kõigil ravimitel. Kaasuvate haiguste või muude terviseriskide korral tuleb kindlasti pidada nõu oma arstiga. Infot vaktsiinide kõrvaltoimete kohta leiab pakendi infolehest, mille saab vaktsineerija käest. Samuti on pakendi infolehed vabalt kättesaadavad ravimiregistris. Ravimi kasutamisel tekkinud tõsistest kõrvaltoimetest teatamise kohustus on meditsiinitöötajal, kuid kõrvaltoimetest võib teatada ka ravimit saanu ise: https://www.ravimiamet.ee/ravimi-korvaltoime-teatis

Samas tuleb vaktsineerimata jätmise korral meeles pidada, et vaktsiiniga välditaval haigusel võivad olla väga tõsised tüsistused ning see on nii ka koroonaviirusega. Vaktsineerimine tähendab ka ühiskondliku vastutustunde võtmist – vaktsineerimise läbi haiguse levikut pidurdades mõjutab üksikisik karjaimmuunsuse tekkele kaasa aitamise kaudu kogu ühiskonna tervemat käekäiku.

 

Sõnastik

Adenoviirus – külmetushaigusi põhjustav viiruste perekond, mida kasutatakse bioloogias molekulaarse transpordivahendina

Antigeen – organismile võõras molekul, mis kutsub esile immuunreaktsiooni, sealhulgas antikehade tootmise

Antikeha – teatud tüüpi valk, mille organism tekitab vastusena haigustekitajale või selle osale (antigeenile) ja mis järgmisel kokkupuutel antigeeniga takistab haiguse väljakujunemist

Bakter – üherakuline tuumata (prokarüootne) organism, kes suudab iseseisvalt paljuneda

DNA (desoksüribonukeliinhape) – suur biopolümeer, monomeerideks on desoksüribonukleotiidid

GMO (geneetiliselt muundatud organism) – organism, kelle pärilikkustegureid on muudetud viisil, mis looduslikul teel ei ole võimalik

Immuunsus – nakkusi, haigusi ja kehavõõraid aineid tõrjuvate kaitsemehhanismide olemasolu, vastupanuvõime haigusele

mRNA – informatsiooni-RNA (ingl messenger RNA) – nukleiinhape, mis viib DNAs oleva päriliku info ribosoomideni

nanoosake – osake, mille suurus jääb nanomeetrites mõõdetavasse suurusjärku. Enamikku viirustest võib vaadelda nanaoosakesena

ribosoom – rakus asuv valke sünteesiv organell, koosneb valkudest ja RNA-st

RNA (ribonukleiinhape) – suur biopolümeer, mille monomeerideks on ribonukleotiidid.

Vaktsiin – nõrgestatud või inaktiveeritud haigustekitaja või selle osa, mis organismi viiduna ei põhjusta haigust ennast, kuid tekitab organismis kaitse haigustekitaja vastu.

Valk – biopolümeer, mille monomeerideks on aminohapped

Viirus – mitterakuline parasiit, mis suudab paljuneda vaid elusate rakkude sees

Viirusvektor – viirus, mida molekulaarbioloogia rakendustes kasutatakse organismis erinevate ühendite kindlasse sihtkohta toimetamises

 

 

Allikad:

Lynda Coughlan „Factors Which Contribute to the Immunogenicity of Non-replicating Adenoviral Vectored Vaccines“. Front Immunol. 2020; 11: 909.

Bioloogia gümnaasiumile 3. Tallinn 2013, 2014