„Univerzálne“ ciele T-buniek: Ako vyrobiť vakcínu odolnú voči novým variantom koronavírusu

Vedci preukázali, že ľudské T bunky „vidia“ rovnakú sadu vysoko konzervovaných proteínových oblastí v rôznych betakoronavírusoch, od SARS-CoV-2 až po jeho „príbuzných“. Tieto oblasti tvoria približne 12 % celej sady proteínov vírusu a nie sú obmedzené na spike. Zahrnutie takýchto fragmentov do vakcín (spolu s spike alebo za ním) by mohlo poskytnúť širšiu a dlhodobejšiu ochranu nielen proti ďalšiemu variantu SARS-CoV-2, ale potenciálne aj proti iným betakoronavírusom. Štúdia bola publikovaná v časopise Cell.

Prečo narážame na špicatý strop?

Väčšina súčasných vakcín trénuje imunitný systém primárne na spike proteín. To je skvelé na produkciu neutralizačných protilátok, ale spike proteín má vysokú „mutačný potenciál“: nové varianty často unikajú protilátkam. Vnútorné proteíny vírusu sa menia oveľa pomalšie – cenou za funkciu je stabilita. T bunky reagujú obzvlášť dobre na takéto stabilné fragmenty: „nechytia“ samotný vírus zvonku ako protilátky, ale rozpoznávajú krátke peptidy (epitopy) vo vnútri infikovaných buniek a odstraňujú zdroj infekcie.

Myšlienka je jednoduchá: prestať dobiehať neustále sa meniaci nárast a pridať k vakcíne, ktorá sa sotva vyvíja, ciele pre celú rodinu.

Čo presne autori urobili?

Tím vytvoril mapu epitopov ľudských T-buniek v celom súbore proteínov SARS-CoV-2 a porovnal ju s evolučnou konzerváciou týchto oblastí v iných betakoronavírusoch. Následne testovali, ako často ľudské T-bunky krížovo reagujú na rovnaké oblasti u „príbuzných“ SARS-CoV-2 a posúdili, ako dobre sú tieto epitopy prezentované rôznym typom HLA (t. j. či by sa „geneticky“ hodili k ľuďom s rôznymi variantmi molekúl HLA zodpovedných za prezentáciu epitopov T-bunkám).

Kľúčovým výsledkom je súbor takzvaných CTER (konzervované epitopové oblasti T-buniek): ide o tých istých 12 % proteómu SARS-CoV-2, ktoré:

• sú konzervované v rôznych betakoronavírusoch;
• sú široko rozpoznávané ľudskými T bunkami;
• poskytujú lepšie pokrytie HLA, ako keby boli obmedzené len na hrotové epitopy.

Dôležité je, že významná časť CTER sa nachádza mimo hrotu: v nukleokapsidovom proteíne, replikačnom komplexe a ďalších vnútorných proteínoch.

Prečo je toto silný argument pre „vakcínu proti koronavírusu“?

1. Šírka ochrany. T-bunky trénované na CTER rozpoznávajú fragmenty nielen zo súčasných variantov SARS-CoV-2, ale aj z iných betakoronavírusov, čo znamená, že šanca na krížovú ochranu sa zvyšuje, ak sa objaví nový „príbuzný“.

2. Odolnosť voči mutáciám. Konzervatívne oblasti sa menia len málo – vírus sa „bojí“ prelomiť to, čo je pre jeho život kritické. To znamená, že obrana by mala horšie „starnúť“.

3. Genetické pokrytie. Prístup s viacerými epitopmi z rôznych proteínov zvyšuje pravdepodobnosť, že aspoň niektoré z nich budú správne prezentované u ľudí s rôznymi typmi HLA na celom svete. Toto je slabá stránka vakcín typu „spike-mono“.

4. Kombinácia s protilátkami. Nikto nenavrhuje opustiť spike: optimálny je hybridný dizajn. Spike slúži na neutralizáciu (protilátky), CTER sú pre „druhý echelon“ (T bunky), ktorý čistí infikované bunky a brzdí závažnú progresiu.

Ako by to mohlo vyzerať vo vakcíne?

• Multiantigénový koktail. Spolu s hrotom zahrňte panel CTER epitopov z nehrbovitých proteínov (v RNA vakcínach - ako ďalšie vložky; v peptidových/vektorových vakcínach - ako epitopová kazeta).
• Optimalizácia HLA. Vyberte sadu fragmentov, ktoré pokrývajú väčšinu variantov HLA v globálnej populácii.
• Imunitná rovnováha. Jemné doladenie dávkovania a formátu pre súčasnú produkciu silných protilátok a účinných T buniek (CD4⁺ pre „orchestráciu“ a CD8⁺ pre „elimináciu“ ložísk).

Čo to ešte neznamená?

• Toto nie je hotová vakcína, ale mapa cieľov a princíp návrhu.
• Na určenie, či pridanie CTER skutočne zníži infekčnosť/závažnosť a ako dlho bude tento účinok trvať, sú potrebné predklinické a klinické skúšky.
• Je dôležité nepreťažovať imunitný systém „nadmernou“ zmesou: príliš dlhé kazety niekedy rozmazávajú odpoveď (imunodominancia je skutočný problém). Návrh bude musieť byť starostlivo vyvážený.

Praktické dôsledky a „bonusy“

• Pokračovanie variantov. Nová vlna už nebude musieť čakať na „aktualizáciu hrotov“ – vrstva T-buniek bude odolnejšia voči variantom hneď po vybalení.
• Globálny prístup: Vďaka lepšiemu pokrytiu HLA takéto vakcíny fungujú rovnomernejšie v rôznych regiónoch a etnických skupinách.
• Dlhodobá ochrana. Pamäťové T bunky často prežívajú viac ako protilátky. Toto je príležitosť na menej časté preočkovanie.

Krátky glosár (v 4 frázach)

• T-bunky sú „špeciálne sily“ imunitného systému: vyhľadávajú a odstraňujú infikované bunky pomocou krátkych fragmentov vírusových proteínov (epitopov).
• Epitop je krátky peptid (zvyčajne 8–15 aminokyselín), ktorý je „zobrazený“ T bunke na povrchu bunky spolu s molekulou HLA.
• HLA je „výkladnou skriňou“ epitopov; ľudia majú veľa variantov (alel) HLA, takže ten istý epitop sa u niektorých ľudí prejavuje dobre a u iných horšie.
• Konzervovaná sekvencia je časť proteínu, ktorá sa medzi rôznymi kmeňmi/druhmi vírusu takmer nemení (mutácie v nej sú pre vírus príliš nákladné).

Otázky do budúcnosti

• Koľko epitopov a ktoré? Nájdite „zlatý stred“ medzi šírkou a silou reakcie.
• Formát dodania: RNA, vektor, proteínová/peptidová platforma – kde bude profil odpovede T buniek optimálny?
• Bezpečnosť. Eliminujte „napodobeniny“ s ľudskými proteínmi (toto je obzvlášť dôležité pre prezentáciu MHC).
• Metriky úspešnosti: Zmeňte zameranie testovania: merajte nielen titre protilátok, ale aj kompletné panely T-buniek (viacfarebná prietoková cytometria, ELISpot, funkčné testy).

Zhrnutie

Práca poskytuje jasnú mapu „rezistentných“ cieľových T-buniek a ukazuje, že sú u ľudí skutočne široko rozpoznávané – a to nielen v hrotovej časti vakcíny. Toto je silný základ pre vakcíny novej generácie: kombinácia hrotovej časti vakcíny pre protilátky a konzervovaných nehrbových epitopov pre silnú ochranu T-buniek. Ak sa tento dizajn potvrdí v štúdiách, budeme bližšie k vakcíne rezistentnej voči variantom a „celorodinnej“ (pan-beta) vakcíne.