Του Εμμανουήλ Μπιμπή,
Η ανάπτυξη των εμβολίων αποτέλεσε καταλύτη για την αντιμετώπιση μολυσματικών ασθενειών, όπως δείχνουν στοιχεία των Η.Π.Α. για τις κυριότερες αιτίες θανάτου τον 19ο και 20ο αιώνα. Το πρώτο εμβόλιο που αναπτύχθηκε αφορούσε τον ιό της ευλογιάς και από τότε έχουν αναπτυχθεί για διάφορες άλλες ασθένειες, ανάμεσά τους και για τον γνωστό μας κορονοϊό. Τα εμβόλια χωρίζονται σε τρεις γενιές, με την πρώτη να περιλαμβάνει αυτά που χρησιμοποιείται ως αντιγόνο ολόκληρος ο μολυσματικός παράγοντας απενεργοποιημένος ή νεκρός, τη δεύτερη στην οποία χρησιμοποιείται μόνο μια από τις πρωτεΐνες του μικροοργανισμού και την τρίτη, στην οποία ανήκουν τα mRNA εμβόλια.
Ο στόχος του εμβολιασμού είναι συνήθως να «εκπαιδεύσει» το ανοσοποιητικό σύστημα απέναντι σε ένα παθογόνο μικρόβιο, ώστε, μέσω της χυμικής ανοσίας, να παραχθούν τα κατάλληλα αντισώματα, αλλά και κύτταρα μνήμης για αυτόν. Σε περιπτώσεις ιώσεων, καρκινικών κυττάρων και μεταμοσχεύσεων, ενεργοποιείται και η κυτταρική ανοσία, οδηγώντας στη διαφοροποίηση ειδικών Τ-κυτταροτοξικών κυττάρων. Ως αποτέλεσμα της έλλειψης εξειδικευμένου προσωπικού και εγκαταστάσεων, ειδικά στις αναπτυσσόμενες χώρες, καθώς και λόγω των προβλημάτων στην διανομή και στην παραγωγή επαρκούς αριθμού συμβατικών εμβολίων, ποικίλες επιστημονικές ομάδες ανά τον κόσμο έχουν στραφεί στην ανάπτυξη εδώδιμων εμβολίων, τα οποία διαφέρουν, μεταξύ άλλων, ως προς τον τρόπο χορήγησής τους, καθώς αντί για ενδομυϊκά, λαμβάνονται από το στόμα. Στην προκειμένη περίπτωση, στοχεύουμε τα επιθηλιακά κύτταρα στα τοιχώματα του γαστρεντερικού σωλήνα, κοντά στα οποία υπάρχουν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.
Οι ανακαλύψεις στους τομείς της γενετικής, της μοριακής και της κυτταρικής βιολογίας οδήγησε στην ανάπτυξη τεχνικών, με τις οποίες μπορούμε να εισάγουμε εξωγενώς γενετικό υλικό, που κωδικοποιεί για ένα δικό μας επιθυμητό προϊόν. Συγκεκριμένα, οι φυτικοί οργανισμοί αποτελούν κατάλληλο υποψήφιο για την ανάπτυξη εδώδιμων εμβολίων, λόγω της συμμετοχής τους στη διατροφή σχεδόν όλων των λαών.
Στη σταθερή γενετική τροποποίηση, που θα δούμε στις παρακάτω έρευνες, εκμεταλλευόμαστε, κυρίως, την ικανότητα του φυτοπαθογόνου βακτηρίου Agrobacterium tumefaciens, το οποίο, μέσω του πλασμιδίου Ti (Tumor inducing), προκαλεί τη δημιουργία όγκων. Οι επιστήμονες αντικαθιστούν τα γονίδια που προκαλούν όγκους με αυτά που θέλουν να μελετήσουν. Τα φυτικά κύτταρα, λόγω της ικανότητας τους να αποδιαφοροποιηθούν, όταν βρεθούν σε κατάλληλο ορμονικό περιβάλλον και έπειτα να διαφοροποιηθούν σε άλλο κυτταρικό τύπο, αλλά και να επάγουν κυτταρικές διαιρέσεις, αφού τροποποιηθούν και διαλεχθούν, μπορούν, τελικά, να δώσουν ένα ολόκληρο φυτό, που εκφράζει την επιθυμητή πρωτεΐνη.
Η χρήση αυτών των εμβολίων φαίνεται σε μελέτη, στην οποία τροποποιείται γενετικά η τομάτα (Solanumlycopersicum), ώστε να εκφράζει το κύριο αντιγόνο του ιού της ηπατίτιδας Β, το οποίο υπάρχει στην επιφάνεια του λιποπρωτεϊνικού του καψιδίου. Η ηπατίτιδα Β προκαλεί τόσο χρόνιες όσο και οξείες διαταραχές του ήπατος, με το 40% των περιπτώσεων να οδηγεί σε καρκινώματα, όπως καταγράφεται στα στοιχεία του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας το 2018, με 1.34 εκατομμύρια θανάτους. Το γονίδιο αυτό αποτελεί στόχο για την ανάπτυξη και των συμβατικών εμβολίων, ενώ έχει ήδη εκφραστεί σε άλλα φυτά, όπως ο καπνός, η μπανάνα, το μαρούλι και η πατάτα.
Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης έρευνας έδειξαν πως από το σύνολο των σπόρων τομάτας που χρησιμοποιήθηκαν, μόλις είκοσι έξι μπόρεσαν να τροποποιηθούν με επιτυχία, ενώ, τελικά, προέκυψαν έξι φυτά, στα οποία μελετήθηκαν τα επίπεδα έκφρασης του αντιγόνου. Συγκριτικές μελέτες, μεταξύ ώριμων κόκκινων και πράσινων τοματών, έδειξαν πως υψηλότερα επίπεδα έκφρασης εμφανίζουν οι κόκκινες τομάτες. Παρά τα πλεονεκτήματα της χρήσης του συγκεκριμένου εδώδιμου εμβολίου, μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να εμβαθύνουν στη βελτιστοποίηση της ικανότητας, αλλά και της δοσολογίας του αντιγόνου που απαιτείται για να επαχθεί ανοσολογική απόκριση.
Σημαντική απόδειξη της χρησιμότητας των εδώδιμων εμβολίων αποτελεί και η επόμενη μελέτη, στην οποία χρησιμοποιήθηκε το αγγούρι (Cucumis sativus) ως σύστημα παραγωγής μιας ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης, που περιέχει την αμινοξική αλληλουχία δυο εκκρινόμενων πρωτεϊνών του παθογόνου Mycobacteriumtuberculosis, καθώς και την υπομονάδα μιας τοξίνης του βακτηρίου που προκαλεί τη χολέρα. Η φυματίωση μαζί με το σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας (AIDS) και την ελονοσία αποτελούν τις τρείς πιο μολυσματικές ασθένειες, σύμφωνα με στοιχεία του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας, για το 2020, ενώ για την ίδια χρονιά είχε επηρεάσει δέκα εκατομμύρια άτομα και προκαλέσει 1,3 εκατομμύρια θανάτους σε άτομα με AIDS, καθώς είναι τα πιο ευάλωτα. Οι ασθενείς με φυματίωση χωρίζονται σε αυτούς που είναι ασυμπτωματικοί, καθώς το βακτήριο είναι σε λανθάνουσα κατάσταση, και σε αυτούς που εμφανίζουν βήχα για πάνω από τρείς εβδομάδες, απώλεια βάρους, εφίδρωση τη νύχτα και πυρετό ως τα τυπικά συμπτώματα της ασθένειας.
Στο πειραματικό σκέλος της έρευνας, η ίδια πρωτεΐνη εκφράστηκε και στο βακτήριο Escherichia coli εκτός από το αγγούρι, ενώ για να αποδειχθεί η ικανότητά της να προκαλεί ανοσολογική απόκριση δόθηκε σε κουνέλια. Το αποτέλεσμα της χορήγησης απέδειξε πως τα κουνέλια αυτά, σε σύγκριση με τα κουνέλια που δεν τους χορηγήθηκε το αντιγόνο, εμφάνισαν σημαντικά μεγαλύτερη ποσότητα αντισωμάτων στον όρο του αίματός τους. Οι ερευνητές χρησιμοποιήσαν την υπομονάδα της τοξίνης του βακτηρίου της χολέρας, καθώς αυτή αναγνωρίζει κατάλληλο υποδοχέα στα επιθηλιακά κύτταρα του βλεννογόνου του γαστρεντερικού σωλήνα, επιτρέποντας τη διέλευση διαμέσου του στρώματος αυτού για να εκτεθεί το αντιγόνο στα δενδριτικά κύτταρα του ανοσοποιητικού για την έναρξη της απόκρισης.
Συνοψίζοντας, οι παραπάνω μελέτες δείχνουν με ποιον τρόπο μπορούν οι γνώσεις μας πάνω στη γονιδιακή έκφραση και στη γενετική μηχανική να χρησιμοποιηθούν για την επιτυχή πρόληψη, μέσω εμβολιασμού σημαντικών μολυσματικών ασθενειών, όπως η φυματίωση και η ηπατίτιδα Β. Είναι σίγουρο ότι θα αποτελούν αναπόσπαστο τμήμα των προγραμμάτων εμβολιασμού τα επόμενα χρόνια, ειδικά για την πρόληψη των πολυανθεκτικών μικροβίων.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Plant-Derived Human Vaccines: Recent Developments, Springer Link. Διαθέσιμο εδώ
- Isolation, cloning and transgenic expression of hepatitis B surface antigen (HBsAg) in Solanum lycopersicum L, Sciense Direct. Διαθέσιμο εδώ
- Synthesis of plant-based, self-adjuvanted, dual antigen specific to Mycobacterium tuberculosis as a novel tuberculosis subunit vaccine that elicits immunogenicity in rabbit, Springer Link. Διαθέσιμο εδώ
