Aktivní imunizace, reálná cesta ke kontrole šíření infekce koronavirem SARS‑CoV‑2

Souhrn:
Krejsek J. Aktivní imunizace, reálná cesta ke kontrole šíření infekce koronavirem SARS‑CoV‑2. Remedia 2021; 31: 66–70.
Téměř rok se v lidské populaci šíří koronavirus s vyšší patogenitou označovaný jako SARS‑CoV‑2. Infikoval již stamiliony osob a byl příčinou smrti téměř dvou milionů lidí. Zatím jediný způsob, kterým lze ovlivnit pandemické šíření viru, jsou protiepidemická opatření. Imunopatogeneze infekce SARS‑CoV‑2 je podrobně popsána. Na základě těchto znalostí jsou rychle konstruovány různé typy vakcín. U řady z nich proběhlo klinické zkoušení a jsou postupně zaváděny do plošného očkování. Předpokládá se, že aktivní imunizace podstatné části lidské populace přinejmenším omezí epidemické šíření viru. Podáváme stručný přehled současného stavu přípravy a výroby vakcín proti SARS‑CoV‑2.

Summary:
Krejsek J. Active immunization, realistic way to control the spread of SARS‑CoV‑2 coronavirus infection. Remedia 2021; 31: 66–70.
For almost a year, a coronavirus infection called SARS‑CoV‑2 has been spreading throughout the human population with high pathogenicity. It has already infected several hundred millions of people and is the cause of death of approximately 2 millions of people. The only way to limit the spread of SARS‑CoV‑2 are epidemic measures now. The immunopathogenesis of the SARS‑CoV‑2 infection is described in detail. Based on this knowledge, numerous different types of vaccines are under the development. Some of them are already approved for large‑scale application. It is assumed that vaccination of the substantial part of human population will at least limit the epidemic spread of infection. The current state of the development and production of various vaccines against SARS‑CoV‑2 virus is discussed in this article.

Key words: SARS‑CoV‑2, immune response, vaccines, active immunization

Úvod

Pravděpodobně již na konci roku 2019 se začal v lidnaté oblasti Číny okolo města Wu chan šířit nový virus, který způsoboval u části infikovaných lidí vážné klinické obtíže až smrt. Na začátku roku 2020 byl virus identifikován a charakterizován. Podrobnou analýzou bylo prokázáno, že se jedná o virus řazený mezi koronaviry. Byl označen jako virus SARS CoV 2, protože se velmi podobá svými molekulárně biologickými vlastnostmi původci onemocnění SARS, které bylo zaznamenáno v lidské populaci v roce 2002. Z epidemiologických dat bylo od počátku zřejmé, že SARS CoV 2 je vysoce infekční. Šíří se v populaci především vzdušnou cestou a kontaktem. Zatím z ne příliš dobře popsaných důvodů naštěstí jen u relativně malé části infikovaných osob dochází k progresi do klinicky závažného průběhu, označovaného jako nemoc COVID 19, která může vést až ke smrti. Velmi individuální průběh infekce SARS CoV 2 nepochybně odráží individuální imunitní reaktivitu každého člověka. Závažný průběh je nejčastěji asociován s vysokým věkem infikovaných osob a s různými komorbiditami. U takto disponovaných lidí se obranný zánět přesmykuje v zánět poškozující se všemi negativními dopady [1].

Infekce SARS CoV 2 se velmi rychle rozšířila a byla právem označena Světovou zdravotnickou organizací (WHO) jako pandemie. Již skoro rok jsme vystaveni nejrůznějším způsobům, jak zabránit, či spíše omezit šíření SARS CoV 2 v populaci. Různé země zvolily různý přístup s různými výsledky. Zatím je zřejmé, že jedinou ochranou je pokud možno co nejefektivnější omezování šíření viru v populaci protiepidemickými opatřeními. Ta však narážejí na malou ochotu lidí se protiepidemickým požadavkům podřizovat. Mají také závažné dopady na fungování ekonomiky i politických systémů. Pozitivních výsledků přísných protiepidemických opatření bylo zatím docíleno pouze v některých zemích, např. v Jižní Koreji, na Tchaj wanu a v Čínské lidové republice, které charakterizuje vysoká míra společenské koheze. Neosvědčil se přístup prosazovaný například ve Švédsku. Zde bylo prováděno „řízené promořování populace“. Pozitivní dopady na šíření viru a zdravotní stav obyvatelstva tento přístup neměl. Podle současných vědeckých názorů bude možné pandemii SARS CoV 2 zvládnout pouze kombinací účinných protiepidemických opatření a aktivní imunizace celosvětové populace. V současné době již byly schváleny pro masové použití některé typy vakcín a plošné očkování bylo v řadě zemí, včetně ČR, zahájeno. Neuvěřitelné tempo, které zajistilo tak rychlé zahájení plošného očkování s cílem ochránit populaci před šířením SARS CoV 2, je výsledkem bezprecedentního pokroku v celé biomedicíně a biotechnologiích. Je však třeba konstatovat, že zatím nemáme dostatek informací, především s ohledem na krátkou dobu sledování infekce SARS CoV 2, abychom mohli vynést jednoznačné tvrzení o efektivitě plošné aktivní imunizace lidské populace s cílem dosažení individuální a kolektivní ochrany. Jsme stále častěji vystaveni informacím od nekompetentních osob, jež jsou bohužel také v mnoha případech veřejností považovány za odborníky. Lze očekávat, že ochota se aktivně imunizovat nebude vysoká, právě s ohledem na postupně budovanou negativní náladu ve společnosti. Cílem tohoto sdělení by mělo být stručné shrnutí současného stavu poznání v kontextu aktivní imunizace, která by měla chránit proti přenosu infekce SARS CoV 2, případně zabránit závažným zdravotním dopadům infekce [2].

Interakce viru SARS CoV 2 s buňkami člověka

SARS CoV 2 je řazen mezi beta koronaviry. Jedná se o RNA virus, který využívá jako genom jednořetězcovou pozitivní RNA. Genom SARS CoV 2 je v porovnání s jinými RNA viry velký. Kóduje strukturní virové proteiny. Virová RNA je obklopena nukleokapsidou (N) a obalem, který je tvořen biomembránou hostitelské buňky a jsou s ním asociovány tři strukturní proteiny. Jedná se o membránový protein (M), obalový protein (E) a tzv. spike glykoprotein (S). Kromě těchto strukturních proteinů genom nese informaci pro 16 nestrukturních proteinů (nsp1‒16). Bez dalších detailů konstatujeme, že proteiny nsp jsou zapojeny významně v replikaci a sestavení virových partikulí SARS CoV 2.

Mimořádné úsilí zaměřené na zkoumání interakce SARS CoV 2 a hostitelských buněk vedlo velmi rychle ke zjištění, že SARS CoV 2 vstupuje do permisivních hostitelských buněk prostřednictvím glykoproteinů S. Ty vytvářejí homotrimery, které vystupují z povrchu virové partikule. Glykoprotein S sestává ze dvou funkčních podjednotek označovaných jako S1 a S2. Podjednotka S1 zahrnuje pro vstup viru klíčovou doménu označovanou jako RBD (receptor vázající doménu, receptor binding domain). Podjednotka S2 zahrnuje fúzní peptid a další struktury, jimiž virová partikule interaguje s povrchovými strukturami lidské buňky. Prostřednictvím podjednotky S2 dochází k fúzi membrán SARS CoV 2 a hostitelské buňky. Pro efektivní interakci glykoproteinu S s receptory pro tento virus, kterými jsou molekuly angiotenzin konvertujícího enzymu typu 2 (ACE2), je nutná spoluúčast lidských proteo­­lytických enzymů, jež štěpí glykoprotein S. Bez tohoto proteolytického rozštěpení není fúze s biomembránou lidských buněk možná. Na klidovém virionu SARS CoV 2 je vazebná doména RBD skryta a neumožňuje tak interakci s receptorem ACE2. Teprve po proteolytickém rozštěpení, které zajišťuje ubikvitárně exprimovaná lidská proteáza označovaná jako furin, je možná efektivní interakce mezi S proteiny a receptorem ACE2. Místo na glykoproteinu S, které je cílem proteolytické aktivity furinu, je pouze na S glykoproteinech SARS CoV 2 a nevyskytuje se na jiných koronavirech. To by mohlo alespoň zčásti vysvětlit vysokou infektivitu SARS CoV 2 v porovnání s jinými koronaviry. Z uvedeného je zřejmé, že ideálním cílem obranné reakce by mělo být zábránění interakci mezi S glykoproteiny SARS CoV 2 a jejich buněčným receptorem ACE2. Oprávněnost této představy můžeme doložit skutečností, že základem většiny vakcín, které jsou připravovány, je právě S glykoprotein a jeho unikátní struktury odpovědné za konkrétní interakce s buněčným receptorem ACE2 [3].

Aktivní imunizace proti infekci SARS CoV 2

Aktivní imunizace, očkování, je bezesporu jedním z hlavních civilizačních výdobytků. Aktivní imunizací se podařilo výrazným způsobem omezit šíření nejzávažnějších virových a bakteriálních patogenů v lidské populaci. Aktivní imunizací provedenou celopopulačně lze dokonce eliminovat některé patogenní viry z lidské populace. To se podařilo koncem 70. let v případě virového onemocnění pravých neštovic. I další infekce je možné aktivní imunizací dostat pod kontrolu, či je dokonce eradikovat. Infekce SARS CoV 2 představuje nyní bezprecedentní výzvu pro všechny, kteří se aktivní imunizací zabývají. Světová pandemická charakteristika šíření infekce SARS CoV 2, která není zatím významněji ovlivnitelná protiepidemickými opatřeními, vyžaduje rychlý vývoj vakcín, jež by měly v optimálním případě zabránit přenosu infekce na imunizovaného člověka. I kdyby tohoto primárního cíle nebylo dosaženo a očkování by chránilo pouze před rozvojem nejzávažnějších forem onemocnění způsobeného SARS CoV 2, bylo by to možné v současnosti považovat za mimořádný úspěch [4]. Informace o probíhajících klinických studiích vakcín proti SARS CoV 2 jsou uvedeny na stránkách WHO (https://www.who.int/publications/m/item/draft landscape of covid 19 candidate vaccines).

V nebývale krátké době – kratší než jeden rok – byly přesměrovány globální výzkumné i výrobní kapacity právě na konstrukci vakcín chránících před SARS CoV 2. V současné době již bylo zhruba 200 vakcín formulováno a konstruováno. Mnohé z nich postoupily do stadia klinického zkoušení se slibnými výsledky. Několik je jich v současné době již schváleno k plošnému použití. Podobná schválení lze očekávat i pro další vakcíny. Pandemická situace SARS CoV 2 vyžaduje zrychlení procedur, které jsou standardně vyžadovány pro schválení nových vakcín. Dosavadní údaje získané v rámci klinických zkoušení a nyní také v rámci plošného očkování již velkého počtu lidí naznačují, že schválené vakcíny jsou bezpečné. To je třeba zdůrazňovat veřejnosti, která je v tomto ohledu vystavena mnoha lživým informacím. Vakcíny jsou schvalovány pro masové použití na základě vědecky ověřené vakcinační odpovědi, kterou aplikované vakcíny v imunizovaných lidech vzbuzují. Zde jsou již poměrně podrobné znalosti především v oblasti protilátkové odpovědi. V menší míře jsou sledovány i parametry buňkami zprostředkované imunity. Od výsledků průkazu specifických protilátek indukovaných aktivní imunizací jsou odvozovány odhady o protektivní imunitě indukované danou vakcínou. Tento přístup má samozřejmě mnoho limitů. Průkazy protilátek se odlišují svými metodami. Spíše výjimečně jsou stanovovány tzv. neutralizační specifické protilátky, které by měly představovat jednoznačně ochranný parametr. Pochopitelně s ohledem na teprve několik měsíců prováděné klinické experimenty se nelze zatím jednoznačně vyjadřovat k časové dynamice protekce proti infekci SARS CoV 2. Nejsou zatím k dispozici údaje standardně požadované pro zavedení nových vakcín, kdy jsou proti sobě porovnávány soubory několika desítek tisíc probandů aktivně imunizovaných a srovnatelné soubory probandů, kteří imunizovaní nejsou. V takovýchto velkých kohortách se pak dlouhodobě, i v řádu let, sledují mnohé ukazatele. Ty nejdůležitější mezi nimi představují parametry, které dokládají, že testovaná vakcína snižuje pravděpodobnost infekce daným patogenem. Takové studie zatím pro aktivní imunizaci SARS CoV 2 nebyly provedeny. Jejich výsledky však lze očekávat s časovým odstupem.

Pro některé používané vakcíny je relevantním cílem úplně ochránit očkované jedince před možností infekce patogenem. To pro mnohé infekce z principu není možné. Stejně tomu bude zřejmě i v případě infekce SARS CoV 2. Bylo by jistě možné považovat za úspěch, pokud by aktivní imunizace SARS CoV 2 snižovala významně riziko přenosu, i když by je neeliminovala stoprocentně nebo by imunizovaní lidé byli chráněni před rozvojem těžších forem nemoci vyvolané infekcí SARS CoV 2. Odpovědi na tyto otázky přinese až delší časový odstup a vyhodnocení výsledků očkování ve velkých kohortách lidí. Plánované tempo aktivní imunizace dává naději, že v průběhu několika měsíců budou imunizovány desítky až stovky milionů osob. Lze tedy čekat odpovědi na tyto otázky.

Rychlý vývoj několika set vakcín, které se významně odlišují svou základní charakteristikou, je pro mnohé, i medicínsky vzdělané odborníky, překvapivý. Bude užitečné se pokusit o vysvětlení tohoto faktu. Z odborného pohledu je jasné, že v uplynulých zhruba 10–20 letech došlo k bezprecedentnímu pokroku v oblasti vakcinologie. Ten se týká jednak hloubky poznání interakcí mezi patogenními agens a člověkem, jednak je spojen s neuvěřitelným technologickým pokrokem vycházejícím z poznatků molekulární biologie a biotechnologií. Lidská populace byla v uplynulém období vystavena několika potenciálně závažným infekčním agens, vůči nimž byly vyvíjeny vakcíny. Relevantní k SARS CoV 2 jsou infekce koronavirem SARS 1, který se v lidské populaci začal šířit v roce 2002. Z epidemiologických charakteristik bylo zřejmé, že má velký potenciál šíření, a proto byly rychle zahájeny práce na vývoji vakcíny proti tomuto koronaviru. S krátkým odstupem následovala epidemie způsobená dalším koronavirem označovaným jako MERS. Tato koronavirová infekce vykazovala vysokou smrtnost, a přestože se nešířila tak masivně jako předchozí koronavirus, i vůči ní byly vyvíjeny vakcíny. Naštěstí šíření těchto koronavirů s vysokou patogenitou, které předcházely infekci SARS CoV 2, v lidské populaci spontánně skončilo. Vývoj vakcíny byl z pochopitelných důvodů pozastaven. Paralelně s těmito závažnými virovými infekcemi byla lidská populace v geograficky omezených částech Afriky vystavena smrtící infekci virem Ebola. To bylo vyhodnoceno jako emergentní situace a byly vyvíjeny vakcíny, které byly dokonce v širokém použití otestovány. Šíření viru Ebola se podařilo omezit a práce na vakcínách proti tomuto viru byly pozastaveny. Podobný osud měl i vývoj vakcín, které měly chránit před infekcí virem Zika, k níž docházelo zhruba před pěti lety. A mohli bychom pokračovat daleko širším výčtem virových infekcí, které jsou endemické pro tropické oblasti a proti nimž jsou vyvíjeny vakcíny. Nové vakcinační přístupy jsou průběžně ověřovány při vývoji vakcín proti lidskému viru imunodeficience (HIV). Hledají se nové formy vakcín, které by byly účinné v ochraně proti infekci Mycobacterium tuberculosis, nejvýznamnějšímu lidskému bakteriálnímu patogenu. Jsou vyvíjeny vakcíny, které by měly chránit před parazitárními infekcemi, jako je např. malárie, představujícími globálně největší infekční zátěž. Z naznačeného je zřejmé, že základní i aplikovaný vakcinační výzkum je mimořádně silný, a tato okolnost umožnila neuvěřitelně rychlé konstruování celé řady vakcín, jež by měly kontrolovat infekci SARS CoV 2. Navíc, s ohledem na pandemické charakteristiky SARS CoV 2, došlo k řadě politických rozhodnutí, jejichž výsledkem je alokace mimořádných společenských finančních zdrojů a také výzkumných kapacit soustředěných na problematiku infekce SARS CoV 2. Věřme, že toto úsilí bude zakončeno hmatatelným pozitivním výsledkem a že aktivní imunizace vrátí lidskou populaci zpět do doby před vstupem koronavirů SARS CoV 2. Asi nelze čekat, že by infekce SARS CoV 2 byla vakcinačním úsilím eradikovatelná s ohledem na imunobiologické zvláštnosti koronavirových infekcí [5].

Dále se pokusíme o výčet typů vakcín, které jsou vyvíjeny s cílem ochrany před infekcí SARS CoV 2. Jejich členění provedeme na základě jejich imunobiologických charakteristik. Osvědčeným typem vakcíny, který chrání před virovými patogeny, jsou usmrcená virová agens. Inaktivované vakcíny proti SARS CoV 2 jsou vyvíjeny a některé z nich jsou již klinicky ověřeny. Inaktivovaná virová vakcína je ze svého principu vakcínou bezpečnou, protože virus se nemůže v imunizovaném jedinci replikovat. Inaktivovaná virová vakcína poskytuje velmi komplexní podnět pro imunitní systém. Ve větší nebo menší míře v málo pozměněné podobě zahrnuje všechny významné antigenní struktury virové partikule. Samozřejmě virové antigeny, které jsou spojeny s aktivní replikací virů, v inaktivované virové vakcíně chybějí. Tento typ vakcín je sám o sobě imunogenní. Přesto jsou však ve většině případů doplněna i o adjuvans, především s cílem zajistit dlouhodobou imunitní paměť. Imunitní odpověď indukovaná inaktivovanými celotělovými virovými vakcínami by měla být komplexní a zahrnovat jak specifickou humorální, tak buněčnou imunitu. Pro jiné virové infekce inaktivované vakcíny prokazatelně navozují poměrně dlouhou imunitní paměť.

Dalším typem vakcín, které jsou používány k ochraně proti virovým patogenům, jsou živé atenuované virové vakcíny. Tento koncept je prověřen desetiletími masového používání. Připomínáme, že takto je prováděna populační imunizace proti virům zarděnek, příušnic a spalniček. Ještě donedávna byla plošně využívána také živá vakcína chránící proti viru polyomyelitidy, postavená na Sabinově kmeni aplikovaném perorálně. Není tedy sporu o tom, že živé atenuované virové vakcíny jsou mimořádně účinné. Pro zmiňované živé vakcíny je charakteristická dlouhá doba jejich vývoje. Živé atenuované vakcíny musejí být totiž velmi dobře prověřeny s ohledem na bezpečnost. Nesmí docházet k reverzi atenuovaných očkovacích kmenů do kmenů divokých. Obecnou kontraindikací živých atenuovaných virových vakcín jsou závažné imunodeficience a některá autoimunitní onemocnění. Ve stadiu klinických zkoušek s nadějnými výsledky se nachází několik atenuovaných živých vakcín SARS CoV 2. Tento typ vakcín, spolu s inaktivovanými vakcínami, lze považovat za klasické vakcíny. Jejich masová výroba není tak náročná, jako tomu je u modernějších vakcín. Lze očekávat, že tyto dva typy vakcín proti SARS CoV 2 budou masově využívány pro očkování lidí v rozvojových zemích. Plošné očkování již probíhá s použitím vakcín vyráběných například v Číně nebo v Indii a jinde. Rovněž nakládání s těmito typy vakcín nevyžaduje tak vyvinutou logistiku, jak tomu je v případě modernějších vakcín. Výhodou živých atenuovaných vakcín je skutečnost, že virus se v buňkách imunizovaného člověka pomnožuje. Vyjádřeny jsou tedy všechny potenciálně antigenní struktury viru tak, jak tomu je v případě přirozené infekce SARS CoV 2 [6].

S cílem ochrany před infekcí SARS CoV 2 jsou kon­struo­vá­ny a testovány až na úrovni klinických zkoušení tzv. podjednotkové vakcíny. Koncept podjednotkových vakcín je moderní, je však úspěšně používán řadu let v klinické praxi. Velmi zjednodušeně spočívá v identifikaci imunogenních složek virových patogenů, které jsou klíčové pro imunopatogenezi dané virové infekce. V případě SARS CoV 2 se jedná o proteiny S, jimiž virus vchází do interakcí s receptory ACE2 na lidských buňkách. Proteiny S, případně jejich aktivované formy, jsou vyráběny rekombinantní technologií. Produkčních systémů, v nichž takovéto proteiny vznikají, je vyvinuto několik. Optimálně by se mělo jednat o buňky savčího původu, aby byla zajištěna posttranslační modifikace a konformační optimalizace podjednotkové vakcíny. Podjednotková vakcína není sama o sobě dostatečně imunogenní a musí být aplikována s adjuvans. Až donedávna veškeré klinicky využívané vakcíny vyžadující přítomnost adjuvans byly konstruovány za použití hydroxidu hlinitého ‒ Al(OH)₃. Je pozoruhodné, že empiricky desetiletími masového používání doložený fakt, že proteinové antigeny podávané současně s hydroxidem hlinitým vzbuzují efektivnější imunitní odpověď, především protilátkovou, a vedou k tvorbě imunitní paměti, byl až donedávna nepodložen znalostí mechanismů účinku hydroxidu hlinitého. Velmi zjednodušeně lze konstatovat na základě současných vědeckých důkazů, že hydroxid hlinitý vytváří agregáty, které se chovají jako nanočástice. Po parenterální aplikaci hydroxid hlinitý způsobuje limitované poškození buněčných struktur (svalových buněk, keratinocytů) za vzniku vzorů DAMP (damage associated molecular patterns). Přítomnost vzorů vnitřního poškození DAMP indukovaná hydroxidem hlinitým prostřednictvím receptorů pro regulaci imunitní odpovědi (pattern recognition receptors PRR), poskytuje prozánětlivé aktivační podněty především dendritickým buňkám. Ty následně efektivně zpracovávají a prezentují antigen, který je součástí očkovací látky, T a B lymfocytům. Výsledkem je komplexní imunitní reakce a vznik imunologické paměti. Protože převažující specifická protilátková imunita, která je preferenčně indukovaná vakcínami, využívajícími jako adjuvans hydroxid hlinitý, nemusí být pro některé infekce protektivní nebo není dosaženo dostatečné imunitní paměti, jsou velmi intenzivně hledána další adjuvancia, která by byla využitelná v klinické praxi. Vychází se ze současného paradigmatu imunologie založeného na rozpoznání signálů PAMP (pathogen associated molecular patterns) nebo DAMP receptory PRR. Do klinické praxe byly dovedeny jako adjuvancia některé látky původně charakteru mikrobiálních PAMP. Takovou je například monofosforyl lipid A, který je součástí jedné z vakcín používaných k očkování proti lidskému papilomaviru (HPV). Postupně jsou však testována další adjuvancia, která jsou identifikována konkrétními PRR, a jejich aktivací je nastavován charakter imunitní odpovědi. Některá byla schválena pro klinické použití. Je dobře známo, že hydroxid hlinitý je soustavně a dlouhodobě neoprávněně diskreditován v rámci kampaní antivakcinačních hnutí. Nikdy však nebyla doložena jeho škodlivost ani bezprostřední, ani s časovým odstupem po aktivní imunizaci. Z tohoto pohledu je nutné klasické adjuvans hydroxid hlinitý považovat za perspektivní. Je využíván i pro subjednotkové vakcíny, které mají chránit před infekcí SARS CoV 2. Podjednotkové vakcíny mohou být vkládány také do nanočástic nebo mohou být stabilizovány i jinými postupy. Dosavadní výsledky klinických studií některých podjednotkových vakcín jsou velmi nadějné [7].

Pro klinické použití jsou schváleny vakcíny, které označujeme jako virové vektorové vakcíny. Ty můžeme dále členit na virové vektory, které se v lidských buňkách imunizované osoby nereplikují, a na vakcíny, v nichž dochází k replikaci virového vektoru. Nereplikující se virové vektory využívají především adenoviry. Adenoviry jsou rozsáhlou skupinou virů, které běžně kolují v lidské populaci. Některé z nich jsou považovány i za patogenní. Jedná se o DNA viry, jejichž interakce s buňkami člověka jsou popsány velmi detailně. Do genové informace vybraných adenovirových vektorů je vložena genová informace kódující S protein nebo jeho části viru SARS CoV 2. Adenovirový vektor slouží jako efektivní nástroj, který umožní vstup vybraných částí genomu SARS CoV 2 do hostitelských buněk. Zde dochází k jejich přepisu do mRNA a překladu do virových proteinů na lidských ribozomech. Ty jsou následně optimálně posttranslačně modifikovány a konformačně upraveny tak, že velmi napodobují tvorbu virových proteinů, k níž dochází při přirozené infekci SARS CoV 2. Adenovirové vektorové vakcíny jsou považovány za bezpečné, protože vektor je upraven tak, aby se nemohl integrovat do genomu lidských buněk. Problémem je skutečnost, že u některých jedinců, zvláště ve vyšším věku, lze nalézt imunitní reaktivitu vůči adenovirovým vektorům a její přítomnost snižuje efektivitu takto prováděné imunizace. Řešením je koncept ruské vakcíny Sputnik V postavené na adenovirových vektorech. S cílem překonat možnou reaktivitu proti adenovirům je pro první dávku vakcíny použit lidský adenovirus Ad26. Druhá dávka, podaná po 21 dnech, je postavena na adenoviru Ad5. Koncepčně stejná je již schválená vakcína Oxford/AstraZeneca, která však využívá jako vektor šimpanzí adenovirus s cílem snížit pravděpodobnost existující imunitní odpovědi proti vektoru. Vektorové vakcíny mají schopnost indukovat poměrně silnou buňkami zprostředkovanou imunitu. To může být jejich velkou výhodou. Recentně byly v prestižním časopise Lancet publikovány výsledky rozsáhlé klinické studie, ve které byla prokázána bezpečnost a vysoká účinnost ruské vakcíny Sputnik V [8].Kromě již zmíněných vektorových vakcín prochází několik dalších pokročilým stadiem klinických zkoušek.

Z imunobiologického pohledu se jako ještě vhodnější zdá využití replikujících se virových vektorů, které nesly genové informace pro S protein viru SARS CoV 2. Velmi nadějné výsledky jsou k dispozici při použití virového vektoru, kterým je vakcinační kmen spalniček Schwartz. Ten je možné považovat s ohledem na desítky let použití za mimořádně bezpečný, protože nebyly popsány reverze k divokým typům. Podobně jsou zkoušeny i další vektory, například virus vakcinie a některé viry běžné u živočichů. Je pravděpodobné, že virové vektorové vakcíny budou podstatnou součástí portfolia ke kontrole infekce SARS CoV 2. Důvodem je jejich zvládnutá výroba, a především nenáročná logistika.

Již v minulosti byly do pokročilého stadia vývoje dovedeny vakcíny, které jsou postaveny na DNA patogenu, vůči němuž chceme aktivně imunizovat. Do širokého klinického použití, z důvodů, které již byly komentovány, nebyly zatím zavedeny. Jako vakcinační platforma jsou však dobře prověřeny v in vitro systémech i ve zvířecích pokusech. Výhodou DNA vakcín je jejich jednoduchá příprava i výroba. DNA je molekula s vysokou stabilitou, která nevyžaduje zvláštní teplotní režim při skladování či transportu, jako tomu je u vakcín na bázi mRNA. Pro vpravení DNA virového původu jsou připraveny různé transportní systémy. V nejjednodušším případě může být DNA v přirozené formě injikována do svalu nebo podkožně. Někdy je DNA virového agens inkorporována do plazmidové DNA pro lepší stabilitu. Vždy je cílem, aby v lidské buňce došlo k tvorbě virových antigenů, které potom slouží jako imunizační agens. DNA musí být různým způsobem stabilizována, například za použití nanonosičů. Sama o sobě je málo imunogenní a pro efektivní imunitní reakci musí být ještě různými způsoby upravována. DNA vakcíny jsou již na úrovni preklinických nebo klinických zkoušek.

Paradoxně prvními vakcínami proti SARS CoV 2, které byly schváleny pro plošné použití s cílem ochránit před infekcí, jsou vakcíny založené na virové mRNA. Tato vakcinační platforma je přitom v porovnání s jinými vakcínami nejméně ověřena. Vakcíny založené na virové mRNA jsou neinfekční, a v tomto ohledu tedy bezpečné. Zatím všechny ověřované vakcíny mRNA jsou postaveny na mRNA kódující glykoprotein S nebo případně podjednotky RBD glykoproteinu S viru SARS CoV 2. Na rozdíl od DNA je mRNA mimořádně fragilní a rychle podléhá degradaci. Z tohoto důvodu je virová mRNA vkládána do lipozomů, které můžeme charakterizovat jako nanočástice. Je dále stabilizována dalšími chemikáliemi, například polyetylenglykolem. Obalení v lipozomech má usnadnit vstup virové mRNA do lidských buněk. Zde dochází k jejich překladu a tvorbě virových antigenů. Je prokázána dobrá humorální odpověď namířená proti glykoproteinu S viru SARS CoV 2 při použití těchto mRNA vakcín. Vakcíny mRNA jsou relativně snadno konstruovatelné a jejich výroba je rovněž efektivní. Velkou nevýhodou je jejich nestabilita ‒ například vakcína společností Pfizer-BioNTech musí být skladována při teplotě ‒60 až ‒80 °C, zatímco vakcína společnosti Moderna je skladována při teplotě 6–8 °C. To mimořádně komplikuje logistiku plošného očkování proti SARS CoV 2. V současné době jsou pro plošné použití v EU schváleny vakcíny mRNA společností Pfizer a Moderna [9]. Obě vakcíny jsou aplikovány intramuskulárně. Vakcinační mRNA transfekuje buňky v místě aplikace. Bude se tedy jednat o svalové buňky, v omezené míře i o buňky endotelu, případně fibroblasty. Při prostupu injekční jehly kůží je pravděpodobné, že vstoupí omezeně i do keratinocytů. Buněčné elementy, do nichž byla vnesena mRNA pro část glykoproteinu S viru SARS CoV 2, ji překládají na ribozomech za vzniku antigenů SARS CoV 2. Celý proces pro­teo­syn­té­zy probíhá analogicky proteosyntéze lidských bílkovin. Využívá všechny kompartmenty buňky, které jsou při proteosyntéze zapojeny. Prostřednictvím buněčných transportních systémů je glykoprotein S vyjádřen na povrchu transfekované buňky a je exportován i do extracelulárních prostorů. Tak je k dispozici buněčnému substrátu imunitního systému.

Jsou informace, že aplikace mRNA vakcín proti SARS CoV 2 je spojena s vyšším výskytem nežádoucích účinků při porovnání s běžnými vakcínami. Lze to vysvětlit z několika pohledů ‒ mRNA vakcíny jsou stabilizovány několika chemickými látkami, které mohou vyvolat nežádoucí účinky. Pravděpodobně významnější je skutečnost, že všechny naše buňky jsou vybaveny molekulovými senzory charakteru PRR, jimiž identifikují cizorodou RNA. Výsledkem je rozvoj zánětlivé reakce, kterou odpovídají přirozeně například na invazi patogenních virů. Podobná reakce je indukována i vakcinační mRNA. Tato reakce je nezbytnou součástí imunitní odpovědi na mRNA vakcínu. Probíhá ve větší nebo menší míře u všech očkovaných jedinců. U některých dochází i ke klinické manifestaci. V drtivé většině se rovněž v těchto případech jedná o nezávažné vedlejší projevy.

Výčet vakcín, které jsou vyvíjeny s cílem ochrany proti infekci SARS CoV 2, se rychle rozrůstá. Poslední, na něž poukážeme, jsou tzv. VLP (virus like particle) vakcíny. Ty je možné jednoduše charakterizovat jako nanočástice, které jsou ze své povahy stabilní a nepodléhají degradaci. Pronikají snadno do buněk, včetně dendritických, kde jsou zpracovány a prezentovány imunitnímu systému. Tento koncept je již několik let využit v rutinně aplikované vakcíně proti HPV. Vakcíny VLP se skládají z virových struktur, které obsahují klíčové virové epitopy indukující silnou imunitní odpověď. Přitom partikule VLP nemají infekční charakter. VLP vakcíny jsou vytvářeny v různých produkčních systémech. Je jich již více než 10 testováno na úrovni preklinických či klinických zkoušek. Zajímavé je, že jedna z nejpokročilejších vakcín VLP je produkována v rekombinantní podobě buňkami tabáku. Z těchto rostlinných transfekovaných buněk jsou potom částice VLP purifikovány a používány jako vakcína [10].

Závěr

Je třeba připustit, že v problematice vakcín konstruovaných s cílem ochrany proti infekci SARS CoV 2 a především ve vyhodnocení jejich bezprostřední i dlouhodobé efektivity zůstává mnoho neznámého. Důvod je jednoduchý. Infekce SARS CoV 2 se v populaci šíří teprve přibližně rok. Jsme na počátku masivní vakcinační kampaně. Vakcinace vychází z předpokladu, že výsledkem by měla být optimálně ochrana proti přenosu infekce. V tomto ohledu musíme spíše čekat omezení přenosu. Důvodem je fakt, že virus SARS CoV 2 rychle evolvuje. Přestože by vakcíny obecně měly vytvářet ochranu proti odlišným kmenům SARS CoV 2, nemáme dosud údaje, zda tomu tak bude. Nemáme také zatím možnost se vyjádřit k délce „imunitní paměti“ indukované aktivní imunizací. Přirozená infekce SARS CoV 2 pravděpodobně nepovede ke vzniku dlouhodobé imunitní odpovědi. Při aktivní imunizaci proti SARS CoV 2 musíme klást zvláštní důraz na bezpečnost očkování. Podle vakcinačních strategií budou přednostně očkováni senioři. Protože individuální imunitní reaktivita prodělává výraznou ontogenetickou dynamiku, nemůžeme se jednoduše opírat o obecné vakcinologické údaje, protože jsou získávány především při očkování dětí. Velkou otázkou zůstává i aktivní imunizace proti SARS CoV 2 u nemocných s různými chorobami, zvláště imunopatologickými. V těchto skupinách musíme zvažovat jak případná zvýšená rizika očkování, tak možné nedosažení protekce. V kontextu současné znalosti rychlé proměnlivosti viru SARS CoV 2 a rovněž v kontextu znalosti imunopatogeneze infekcí způsobených koronaviry s nižší patogenitou je reálný i scénář, že bude prováděna „sezonní imunizace“, podobně jako je tomu u viru chřipky.

V odborném tisku jsou snadno dostupné doporučené postupy, které sestavují národní odborné společnosti. Představují návod, jak konkrétně postupovat v konkrétních situacích. U nás lze dohledat společné doporučení České společnosti pro alergologii a klinickou imunologii a České vakcinologické společnosti. Zůstává neměnné, že aktivní imunizace představuje významný zásah do imunitního systému každého jedince. Měla by být v maximální míře individualizována. Jen tak lze snížit riziko bezprostředních i dlouhodobých negativních dopadů aktivní imunizace proti SARS CoV 2. Intenzivně musíme celou složitou problematiku všemi prostředky komunikovat směrem k veřejnosti. Musíme ji jednoduše prezentovat jako pravděpodobně jediný způsob, jak normalizovat náš život. Musíme se v maximální míře vymezovat proti nejrůznějším mýtům, které jsou ve společnosti masivně šířeny a varují před aktivní imunizací proti SARS CoV 2. Mnohé argumenty zpochybňující aktivní imunizaci mohou odborníkům připadat jako naprosto absurdní. Pravda je, že společensky nacházejí velkou odezvu.

Rukopis byl podpořen projektem Progres Q40/10 LF UK v Hradci Králové.