Każdego roku norowirusy powodują setki milionów przypadków zatruć pokarmowych i śmierć co najmniej 50 tysięcy dzieci, a mimo to nie ma skutecznego sposobu na ich zwalczanie. Wirus okazał się wyjątkowo trudny do zbadania w laboratorium, a naukowcy zmagali się z opracowaniem skutecznych szczepionek i leków.
Nowe badanie przeprowadzone na Washington University School of Medicine w St. Louis w USA przybliża nam kreatywny sposób na stworzenie szczepionki przeciwko norowirusowi poprzez połączenie wysoce skutecznych szczepionek przeciwko rotawirusowi, niespokrewnionemu wirusowi, który również powoduje biegunkę.
Naukowcy stworzyli eksperymentalną szczepionkę combo przeciwko rotawirusowi i norowirusowi, dodając kluczowe białko norowirusów do nieszkodliwego szczepu rotawirusa. Myszy, które otrzymały eksperymentalną szczepionkę, wytworzyły neutralizujące przeciwciała zarówno przeciwko rotawirusom, jak i norowirusom. Badanie, dostępne online w “Proceedings of the National Academy of Sciences“, nakreśla innowacyjne podejście do zapobiegania jednej z najczęstszych i trudnych do opanowania infekcji wirusowych.
“Prawie każdy miał w organizmie norowirusy w pewnym momencie swojego życia”, powiedział starszy autor badania Siyuan Ding, PhD, adiunkt mikrobiologii molekularnej. “Wychodzisz na jedzenie, a następną rzeczą, z którą się zmagasz tp wymioty i biegunka. Wyzdrowiejesz, ale będą to ciężkie trzy dni lub więcej. Dla dzieci w krajach rozwijających się, które nie mają dostępu do czystej wody, może to być śmiertelne. Szczepionki przeciwko rotawirusom działają naprawdę dobrze i istnieją już globalne systemy ich dystrybucji, więc w oparciu o to dostrzegliśmy szansę, aby w końcu zrobić jakiś postęp w walce z norowirusami.”
Zanim w 2006 roku wprowadzono pierwsze szczepionki przeciwko rotawirusom, każdego roku pół miliona dzieci na całym świecie umierało z powodu biegunki spowodowanej zakażeniem rotawirusami. Teraz liczbę tę szacuje się na około 200 tysięcy – nadal jest wysoka, ale to ogromna poprawa. Na świecie stosuje się cztery szczepionki przeciwko rotawirusom. Wszystkie są żywymi szczepionkami, co oznacza, że bazują na osłabionych formach rotawirusów, które są w stanie wywołać odpowiedź immunologiczną, ale nie powodują zachorowań.
Z drugiej strony, ludzkie norowirusy od dziesięcioleci stanowią przeszkodę dla badań naukowych. Nie zaraża on myszy, szczurów ani żadnych innych zwykłych zwierząt laboratoryjnych, więc eksperymenty, które doprowadziły do opracowania szczepionek przeciwko rotawirusom, były niemożliwe do powtórzenia z norowirusami.
Ding i współpracownicy – w tym pierwszy autor badania, dr Takahiro Kawagishi, pracownik naukowy w laboratorium Dinga, oraz dr Harry B. Greenberg, emerytowany profesor medycyny na Uniwersytecie Stanforda – wpadli na pomysł wykorzystania rotowirusów w celu ominięcia trudności technicznych związanych z pracą z norowirusami.
Naukowcy wprowadzili do genomu laboratoryjnego szczepu rotawirusa gen dla białka tworzącego zewnętrzną powierzchnię ludzkich norowirusów. Następnie podawali zmodyfikowanego rotawirusa doustnie myszom z obniżoną odpornością, w taki sam sposób, w jaki szczepionki przeciw rotawirusom podaje się dzieciom. Próbki krwi i kału pobrano cztery, sześć i osiem tygodni później. Dziewięć tygodni po pierwszym uodpornieniu badacze podali myszom dawkę przypominającą w postaci zastrzyku i po tygodniu ponownie pobrali próbki.
Silna odpowiedź przeciwciał była widoczna we krwi dziewięciu z 11 badanych myszy oraz w jelitach wszystkich 11 myszy. Co więcej, niektóre z przeciwciał z krwi i jelit były w stanie zneutralizować oba wirusy w ludzkich kulturach “mini jelit” w naczyniu. Takie kultury komórkowe, znane również jako organoidy, są hodowane z ludzkich komórek macierzystych i replikują powierzchnię ludzkiego jelita.
“Tradycyjnie, badania nad szczepionkami skupiły się na odpowiedzi przeciwciał we krwi, ponieważ najlepiej rozumiemy tę część odpowiedzi immunologicznej” – powiedział Ding. “Ale norowirusy i rotawirusy są wirusami jelitowymi, więc przeciwciała we krwi są mniej ważne niż te w jelitach, jeśli chodzi o zwalczanie tych wirusów. Fakt, że widzieliśmy silną odpowiedź przeciwciał w jelitach jest dobrym znakiem.”
Następnym krokiem jest wykazanie, że zwierzęta uodpornione eksperymentalną szczepionką rzadziej chorują lub umierają z powodu norowirusów. Eksperymenty w tym kierunku są już w toku.
Siła tego badania polega na tym, że nakreśla ono nowatorskie podejście, które może przyspieszyć rozwój szczepionki dla wielu kłopotliwych organizmów powodujących biegunkę, zwłaszcza w krajach o ograniczonych zasobach, gdzie wiele z tych infekcji występuje.
“Istnieje wiele patogenów jelitowych, dla których nie mamy dobrych metod leczenia lub szczepionek” – powiedział Ding. “W zasadzie moglibyśmy umieścić gen z dowolnego organizmu, który infekuje przewód jelitowy, w szczepionce przeciwko rotawirusom, aby stworzyć szczepionkę dwuwartościową. Musielibyśmy oczywiście znaleźć odpowiednie cele, aby wytworzyć dobrą odpowiedź immunologiczną, ale zasada jest prosta.
“Badamy, co robi wirus i jak reaguje gospodarz na poziomie podstawowym. Jest to rzadka okazja, aby nasza praca miała bezpośredni wpływ na ludzkie zdrowie i sprawiła, że życie ludzi stanie się lepsze.”
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences / Washington University School of Medicine
DOI 10.1073/pnas.22144211
