لقاح جديد يستهدف فروعًا متعددة من إنفلونزا الطيور لمواجهة تطور الفيروس

أظهرت دراسة علمية جديدة أن لقاحًا تجريبيًا لإنفلونزا الطيور، صُممت مكوناته النشطة باستخدام الحوسبة بدلًا من الاعتماد على عينة واحدة من الفيروس، تمكن من حماية الفئران من ثلاث سلالات مختلفة من فيروس H5N1، في خطوة تقدم دليلًا أوليًا على إمكانية تطوير لقاحات توفر حماية أوسع في مواجهة التطور المستمر للفيروس.

واختبر الباحثون اللقاح على الفئران، ثم عرّضوا مجموعات منفصلة منها لثلاثة فيروسات من H5N1 تمثل مراحل وفروعًا مختلفة من تطور الفيروس على مدار نحو عقدين.

ونجت جميع الفئران التي تلقت اللقاح المصمم حاسوبيًا، بينما نفق نصف الفئران التي تلقت لقاحًا تقليديًا مشابهًا للقاحات الموجودة في المخزونات الاستراتيجية، بعد تعرضها لفيروس من الفرع الأول (Clade 1).

ونُشرت الدراسة كاملة في مجلة Cell Reports Medicine العلمية، وقاد الدراسة جوناثان هيني (Jonathan Heeney)، أستاذ أبحاث علم اللقاحات بقسم الطب البيطري في جامعة كامبريدج البريطانية.

ويأتي اللقاح من شركة DIOSynVax، وهي شركة منبثقة عن الجامعة، ويعمل هيني وعدد من المشاركين في الدراسة موظفين أو مساهمين فيها.

وأُجريت الاختبارات على الفئران والقوارض من نوع النمس (Ferrets)، ولم يُعطَ اللقاح حتى الآن لأي إنسان.

وقال هيني، إن تصميم اللقاحات اعتمد طوال معظم القرن الماضي على نهج لا يتناسب مع سرعة تطور بعض الفيروسات.
وأضاف: «على مدى أكثر من 70 عامًا، صُممت اللقاحات المضادة للفيروسات سريعة التطور إلى حد كبير من خلال النظر إلى الوراء، أي إلى العامل الممرض الموجود بالفعل».

مخزونات اللقاحات تستهدف فيروسًا قد يكون تغير بالفعل

ينتشر فيروس إنفلونزا الطيور حاليًا بين الطيور البرية والدواجن والثدييات في معظم قارات العالم، بينما تفرعت عائلة فيروسات H5 إلى سلالات تطور كل منها بصورة مستقلة في آسيا وأوروبا وأفريقيا والأمريكتين.

وتختلف درجة خطورة هذه الفروع بصورة كبيرة؛ إذ تسببت فيروسات الفرع 2.3.4.4b المنتشرة في الأمريكتين في 97 إصابة بشرية معروفة وثلاث وفيات، وكانت معظم الإصابات خفيفة، كما انتقلت هذه الفيروسات إلى قطعان الأبقار المنتجة للألبان.

في المقابل، تسببت فيروسات الفرع 2.3.2.1e المنتشرة في جنوب شرق آسيا في وفاة أكثر من نصف الأشخاص الذين سُجلت إصابتهم بها خلال العامين الماضيين.

وتعتمد لقاحات إنفلونزا الطيور الموجودة في المخزونات الوطنية على عينات فيروسية محددة، يجري اختيارها من خلال برنامج الإنفلونزا التابع لمنظمة الصحة العالمية.

لكن مؤلفي الدراسة أوضحوا أن هذه اللقاحات لم تخضع لاختبارات واسعة النطاق لتقييم قدرتها على الحماية من فروع H5 الأخرى المنتشرة حاليًا.

وقال هيني إن هذه اللقاحات تستند إلى عزلات فيروسية منفردة، بينما واصلت فيروسات H5Nx تطورها وتنوعها إلى سلالات متعددة في أنحاء العالم، مضيفًا أن التطور الفيروسي تجاوز في حالات كثيرة السلالات التي صُممت اللقاحات المخزنة لمواجهتها في الأصل.

مستضدات مصممة من قاعدة بيانات وراثية للفيروسات

يعتمد اللقاح على ما يُعرف باسم «المستضد» (Antigen)، وهو المكون الذي يتعرف عليه الجهاز المناعي ويتعلم من خلاله كيفية التعرف على العامل الممرض ومهاجمته.

وبدلًا من استخلاص المستضد من فيروس واحد، جمع فريق البحث التسلسلات الجينية لفيروسات H5 التي رصدتها برامج المراقبة في أنحاء العالم.

واستخدم الباحثون برامج حاسوبية لتصميم مستضدات تحمل الخصائص المشتركة بين مجموعة الفيروسات، بما يسمح باستهداف نطاق أوسع من السلالات.
ويحتوي اللقاح على تعليمات وراثية بتقنية الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA)، توجه الخلايا إلى إنتاج ثلاثة مستضدات مصممة.

ويستند المستضد الأول إلى البروتين الخارجي الذي يستخدمه الفيروس للدخول إلى الخلية، بينما يستند الثاني إلى البروتين الذي يستخدمه للخروج منها، أما المستضد الثالث، فهو بروتين صغير يساعد على تنشيط الاستجابة المناعية.

وفحص الباحثون المستضدات المرشحة باستخدام الخلايا، ثم وضعوا جزيئات الحمض النووي الريبي المرسال التي تحمل التعليمات الخاصة بالمستضدات المختارة داخل جسيمات دهنية دقيقة، باستخدام أسلوب توصيل مشابه لذلك المستخدم في لقاحات كوفيد-19 المعتمدة على تقنية mRNA.

وأوضح هيني أن المنصة البحثية تتبنى نهجًا استباقيًا بدلًا من الاكتفاء بالنظر إلى الفيروسات الموجودة بالفعل، إذ تستخدم علم الأحياء الحاسوبي للتنبؤ بالتطور الفيروسي وتصميم مستضدات لقاحات واسعة الحماية قبل ظهور التفشي التالي.

جميع الفئران نجت بعد التعرض لثلاثة فروع من H5N1

حصّن الباحثون الفئران باللقاح الجديد، ثم عرّضوا مجموعات منها لفيروسات H5N1 تنتمي إلى ثلاثة فروع سبق أن أصابت البشر، وهي الفرع الأول (Clade 1)، والفرع 2.3.2.1e، والفرع 2.3.4.4b.

ونجت جميع الفئران التي تلقت اللقاح المصمم حاسوبيًا من التعرض للفيروسات المخصصة لكل مجموعة، دون فقدان الوزن أو ظهور علامات مرضية.

وبعد أربعة أيام من التعرض، لم يتمكن الباحثون من استعادة أي فيروس من الرئتين أو الطحال لدى هذه الفئران.

أما اللقاح التقليدي المشابه للقاحات المخزنة، والمطابق للفرع 2.3.4.4b، فقد وفر حماية كاملة للفئران عند تعرضها للفيروس المطابق له.

لكن عند التعرض لفيروس الفرع 2.3.2.1e، بلغت نسبة نجاة الفئران التي تلقت اللقاح التقليدي 67%، بينما انخفضت إلى 50% عند تعرضها لفيروس الفرع الأول.

وأظهرت اختبارات الدم نتائج تدعم الاتجاه نفسه؛ إذ تمكنت الأجسام المضادة الناتجة عن اللقاح المصمم حاسوبيًا من منع نشاط نماذج مخبرية تمثل 11 فرعًا من فيروسات H5.

في المقابل، اقتصر نطاق الحماية الذي وفره كل لقاح تقليدي على الفرع الفيروسي الذي صُمم لاستهدافه.

نجاة حيوانات النمس رغم انخفاض مستويات الأجسام المضادة

انتقل الباحثون بعد ذلك إلى اختبار اللقاح على حيوانات النمس، وهي نموذج مهم في أبحاث الإنفلونزا، لأنها تصاب بالفيروس وتنقله بطرق تشبه إلى حد كبير ما يحدث لدى البشر.

وعرّض الفريق الحيوانات لفيروس H5N1 من الفرع 2.3.4.4b، جرى عزله من دجاجة في إيطاليا. ويختلف هذا الفيروس عن السلالة التي استُخدمت في إعداد اللقاح التقليدي بأربعة أحماض أمينية في بروتين الدخول إلى الخلايا.

ونفقت جميع حيوانات النمس غير المحصنة، أو وصلت إلى نقطة النهاية الإنسانية التي تستدعي إنهاء التجربة لأسباب تتعلق برفاهية الحيوان، بحلول اليوم الثامن. وحدث الأمر نفسه لنصف الحيوانات التي تلقت اللقاح التقليدي.

في المقابل، نجت جميع الحيوانات التي تلقت الجرعة الأقل من اللقاح المصمم حاسوبيًا، دون فقدان الوزن أو الإصابة بالحمى. بينما وصلت إحدى الحيوانات التي تلقت الجرعة الأعلى إلى نقطة النهاية الإنسانية للتجربة.

لكن نتائج تحاليل الدم كشفت أمرًا غير متوقع؛ ففي يوم التعرض للفيروس، كانت مستويات الأجسام المضادة لدى حيوانات النمس التي تلقت اللقاح الجديد أقل من المستوى الذي يعتبره الباحثون في مجال الإنفلونزا مؤشرًا على الحماية من ذلك الفيروس.

ورغم انخفاض هذه المستويات، نجت معظم الحيوانات.

وأوضح مؤلفو الدراسة، أن ذلك يشير إلى أن الحماية ربما لم تعتمد على مستوى الأجسام المضادة الذي يقيسه هذا الاختبار وحده، مرجحين أن تكون الأجسام المضادة الموجهة ضد بروتين خروج الفيروس قد عملت بالتعاون مع الأجسام المضادة التي تستهدف بروتين دخوله إلى الخلايا.

أسئلة علمية قبل الانتقال إلى التجارب البشرية

رغم النتائج المشجعة، أقر مؤلفو الدراسة بأن المقارنة بين اللقاح الجديد واللقاح التقليدي لا تخلو من قيود، إذ يعتمد اللقاح التجريبي على تقنية mRNA، بينما يعتمد اللقاح المرجعي على فيروس كامل معطل.

وبالتالي، تختلف اللقاحات في الجرعة والتركيبة وطريقة التوصيل، إلى جانب اختلاف تصميم المستضدات نفسها.

ويرى الباحثون، أن مقارنة تصميمي المستضدات باستخدام منصة mRNA واحدة من شأنها أن تساعد على تحديد أثر التصميم الحاسوبي بصورة أكثر دقة، بعيدًا عن الاختلافات الأخرى بين اللقاحين.

كما تلقت الفئران جرعة واحدة فقط من اللقاح التقليدي المستخدم للمقارنة، وهو لقاح مرجعي استند إلى أبحاث سابقة.

وبناءً على ذلك، لا يمكن حتى الآن إرجاع التفوق الذي أظهره اللقاح المصمم حاسوبيًا إلى تصميم المستضدات وحده، كما لم يُختبر ما إذا كانت النتائج نفسها ستتحقق لدى البشر.

وقال هيني، إن الخطوات المقبلة تشمل تصنيع اللقاح وفقًا للمعايير التنظيمية المطلوبة، ثم بدء أول تجربة سريرية على البشر، مشيرًا إلى أن شركة DIOSynVax تعمل على جمع التمويل اللازم لتنفيذ هذه الخطوات.

وقد حصلت تسلسلات المستضدات المصممة على براءات اختراع.

تحور الفيروس إلى الثدييات يثير مخاوف الباحثين

في الوقت الذي يعمل فيه الباحثون على تطوير اللقاح، يظل تطور الفيروس وانتقاله بين الأنواع المختلفة من العوامل التي لا يمكن التحكم فيها.

وقال هيني: «عندما يتكيف إنفلونزا الطيور ليعيش في المسالك التنفسية للثدييات، نبدأ في الشعور بقلق حقيقي».

ويمثل هذا التحول أحد التطورات التي يراقبها الباحثون عن كثب لدى الأبقار المنتجة للألبان والخنازير، إذ إن قدرة الفيروس على التكيف مع الجهاز التنفسي للثدييات قد تحمل تداعيات مهمة على احتمالات انتقاله بين البشر.

ومن هنا تبرز أهمية تطوير لقاح قادر على توفير الحماية ضد فروع متعددة من الفيروس، بدلًا من استهداف سلالة واحدة قد تتغير بمرور الوقت.