"Univerzalne" tarče T-celic: Kako narediti cepivo, odporno na nove različice koronavirusa

Znanstveniki so pokazali, da človeške celice T "vidijo" isti nabor visoko ohranjenih beljakovinskih regij v različnih betakoronavirusih, od SARS-CoV-2 do njegovih "sorodnikov". Te regije predstavljajo približno 12 % celotnega nabora beljakovin virusa in niso omejene na konico. Vključitev takšnih fragmentov v cepiva (skupaj s konico ali zunaj nje) bi lahko zagotovila širšo in dolgotrajnejšo zaščito, ne le pred naslednjo različico SARS-CoV-2, temveč tudi potencialno pred drugimi betakoronavirusi. Študija je bila objavljena v reviji Cell.

Zakaj naletimo na strmoglavo?

Večina trenutnih cepiv imunski sistem trenira predvsem na protein spike. Ta je odličen za proizvodnjo nevtralizirajočih protiteles, vendar ima spike veliko "mutacijsko svobodo": nove različice se pogosto izognejo protitelesom. Notranje beljakovine virusa se spreminjajo veliko počasneje – cena za delovanje je stabilnost. Celice T se še posebej dobro odzivajo na takšne stabilne fragmente: virusa samega ne "zgrabijo" od zunaj, kot protitelesa, temveč prepoznajo kratke peptide (epitope) znotraj okuženih celic in odstranijo vir okužbe.

Ideja je preprosta: nehati dohitevati nenehno spreminjajoči se porast okužb in cepivu, ki se komajda razvija, dodati cilje za celotno družino.

Kaj točno so avtorji storili?

Ekipa je izdelala zemljevid epitopov človeških celic T v celotnem naboru beljakovin SARS-CoV-2 in ga primerjala z evolucijsko ohranjenostjo teh regij pri drugih betakoronavirusih. Nato so preizkusili, kako pogosto človeške celice T navzkrižno reagirajo na iste regije pri "sorodnikih" SARS-CoV-2, in ocenili, kako dobro so ti epitopi predstavljeni različnim tipom HLA (tj. ali bi se "genetsko" ujemali z ljudmi z različnimi različicami molekul HLA, odgovornih za predstavitev epitopov celicam T).

Ključni rezultat je niz tako imenovanih CTER-jev (ohranjenih epitopnih regij T-celic): to je istih 12 % proteoma SARS-CoV-2, ki:

• se ohranjajo v različnih betakoronavirusih;
• jih človeške celice T široko prepoznavajo;
• zagotavljajo boljšo pokritost HLA kot če bi bili omejeni samo na koničaste epitope.

Pomembno je, da se znaten delež CTER-jev nahaja zunaj konice: v nukleokapsidnem proteinu, replikacijskem kompleksu in drugih notranjih proteinih.

Zakaj je to močan argument za "cepivo proti celotnemu koronavirusu"?

1. Širina zaščite. Celice T, usposobljene za delovanje CTER, prepoznajo fragmente ne le trenutnih različic SARS-CoV-2, temveč tudi drugih betakoronavirusov, kar pomeni, da se možnost navzkrižne zaščite poveča, če se pojavi nov »sorodnik«.

2. Odpornost na mutacije. Konzervativna področja se malo spremenijo – virus se "boji" prekiniti tisto, kar je ključnega pomena za njegovo življenje. To pomeni, da bi se morala obramba slabše "starati".

3. Genetska pokritost. Pristop z več epitopi iz različnih beljakovin poveča verjetnost, da bodo vsaj nekateri od njih pravilno predstavljeni pri ljudeh z različnimi tipi HLA po vsem svetu. To je šibka točka cepiv proti mononukleozi.

4. Kombinacija s protitelesi. Nihče ne predlaga opustitve injekcije: optimalna je hibridna zasnova. Injekcija je namenjena nevtralizaciji (protitelesa), CTER pa "drugemu ešalonu" (celicam T), ki očisti okužene celice in zavira hudo napredovanje bolezni.

Kako bi to lahko izgledalo v cepivu?

• Večantigenski koktajl. Skupaj s spike proteinom vključite tudi panel epitopov CTER iz ne-spike proteinov (v RNA cepivih - kot dodatni vložki; v peptidnih/vektorskih cepivih - kot epitopna kaseta).
• Optimizacija HLA. Izberite niz fragmentov, ki pokriva večino variant HLA v svetovni populaciji.
• Imunsko ravnovesje. Natančno prilagodite odmerke in obliko za sočasno proizvodnjo močnih protiteles in močnih celic T (CD4⁺ za »orkestracijo« in CD8⁺ za »odstranjevanje« žarišč).

Česa to še ne pomeni?

• To ni dokončano cepivo, temveč ciljni zemljevid in načelo zasnove.
• Potrebna so predklinična in klinična testiranja, da se ugotovi, ali bo dodajanje CTER dejansko zmanjšalo nalezljivost/resnost in kako dolgo bo ta učinek trajal.
• Pomembno je, da imunskega sistema ne preobremenimo s "prekomerno" mešanico: predolge kasete včasih zameglijo odziv (imunodominacija je resničen problem). Zasnovo bo treba skrbno uravnotežiti.

Praktične posledice in »bonusi«

• Nadaljevanje z variantami. Novemu valu ne bo več treba čakati na »posodobitev konic« – plast T-celic bo že od samega začetka bolj odporna na variante.
• Globalni dostop: Zaradi boljše pokritosti s HLA takšna cepiva delujejo bolj enakomerno v različnih regijah in etničnih skupinah.
• Dolgotrajnost zaščite. Spominske celice T pogosto preživijo protitelesa. To je priložnost za manj pogosto ponovno cepljenje.

Kratek glosar (v 4 stavkih)

• T-celice so »posebne sile« imunskega sistema: iščejo in odstranjujejo okužene celice z uporabo kratkih fragmentov virusnih beljakovin (epitopov).
• Epitop je kratek peptid (običajno 8–15 aminokislin), ki je T-celici »prikazan« na celični površini skupaj z molekulo HLA.
• HLA je "izložba" epitopov; ljudje imajo veliko različic (alelov) HLA, zato se isti epitop pri nekaterih ljudeh kaže dobro, pri drugih pa slabše.
• Ohranjeno zaporedje je del proteina, ki se med različnimi sevi/vrstami virusa skoraj ne spreminja (mutacije v njem so za virus predrage).

Vprašanja za prihodnost

• Koliko epitopov in kateri? Poiščite "zlato sredino" med širino in močjo odziva.
• Oblika dostave: RNA, vektor, proteinska/peptidna platforma – kje bo profil odziva celic T optimalen?
• Varnost. Odpravite "mimikrijo" s človeškimi beljakovinami (to je še posebej pomembno za predstavitev MHC).
• Metrike uspeha: Preusmeritev fokusa testiranja: merjenje ne le titrov protiteles, temveč tudi celotne panele celic T (večbarvna pretočna citometrija, ELISpot, funkcionalni testi).

Povzetek

Delo zagotavlja jasen zemljevid "odpornih" tarč T-celic in kaže, da so te pri ljudeh dejansko široko prepoznane – in ne le v epitopih, ki niso del epitopov, za močno zaščito T-celic. To je močna podlaga za cepiva naslednje generacije: kombinacija epitopov, ki so del epitopov, ki so del epitopov, za protitelesa in ohranjenih epitopov, ki niso del epitopov, za močno zaščito T-celic. Če bo ta zasnova potrjena v preskušanjih, bomo bližje cepivu, odpornemu na variante in "za celotno družino" (pan-beta).