تقریباً همه واکسن هایی که در حال حاضر علیه COVID-19 استفاده می شوند، شامل نانوذرات غیر ویروسی یا ویروسی هستند. در اینجا ما سعی می کنیم دلایل موفقیت چنین فناوری های پیشرفته تولید واکسن در مقیاس نانو را در مقایسه با واکسن های معمولی تایید شده از نظر بالینی بررسی و درس هایی که از این پیشرفت های دگرگون کننده در پذیرش فناوری نانو برای پزشکی می توان آموخت، را بیان کنیم.
شیوع کرونا ویروس جدید (CoV) که باعث ایجاد سندرم تنفسی حاد شدید (SARS) می شود، ابتدا در اواخر سال 2019 در چین شناسایی و به سرعت تبدیل به یک بیماری همه گیر جهانی با پیامدهای ویرانگر بهداشتی و اقتصادی شد. به دنبال این، تلاش هماهنگ صدها آزمایشگاه در سراسر جهان منجر به سریع ترین توسعه واکسن در تاریخ شده است و آزمایشات بالینی بر روی کاندیدهای امیدوار کننده در عرض چند ماه پس از گزارش ژنوم ویروس انجام شده است. به طور شگفت انگیزی، فن آوری های تولید واکسن تأیید شده مانند واکسن های مبتنی بر ویروس های غیرفعال شده/تضعیف شده (ذرات ویروسی کامل) یا واکسن های مبتنی بر قطعات پروتئینی ویروسی که به طور سنتی از نظر حضور بالینی، سهم بازار و گرفتن تأییدیه ها پیشرو بوده اند، در هر دو مورد سرعت تولید و کارآیی محافظت سیستم ایمنی با استفاده از فناوری های بسیار نوآورانه بدون استفاده بالینی مورد تأیید قبلی به وضوح بر دیگر واکسن ها برتری یافته اند. نکته قابل توجه این است که اکثر این کاندیدهای واکسن به سیستم های حامل نانومقیاس مصنوعی یا طبیعی وابسته هستند و تقریباً همه کاندیدها در محدوده اندازه نانومقیاس قرار دارند.
مقیاس فعلی تجویز و بنابراین قرار گرفتن در معرض نانوذرات غیر ویروسی یا ویروسی یک پدیده بی سابقه از نسبتها و پیامدهای تاریخی است. واکنش فوری، حتی توسط برخی از اعضای جامعه علمی، تحسین علم نانو و نانوپزشکی به عنوان “نجات دهندگان” بشریت بوده است. با این حال، آنچه باید مورد تأکید قرار گیرد این است که پیاده سازی موفق و عرضه گسترده واکسن های مقیاس نانو که ما اکنون شاهد آن هستیم، نتیجه سال ها تحقیق و بهینه سازی محصول است که مطمئناً باید با سرمایه گذاری در این حوزه مورد تجلیل قرار گیرد. از سوی دیگر، ما معتقدیم که باید از تجلیل کم عمق نانوپزشکی اجتناب شود و توجه، احتیاط و تفکر گذشته نگر باید حاکم باشد، زیرا ما از نظر اپیدمیولوژیکی مدیریت پاندمی را پیش می بریم.
برای درک اینکه چرا “نانو” در این مورد کار می کند، اجازه دهید ماهیت فناوری های حامل های نانومقیاس که واکسن های COVID-19 را کارآمد می کند، ارزیابی کنیم. برای هر یک از سه نوع واکسن که در حال حاضر به صورت گسترده در جمعیت های انسانی تزریق می شود (واکسن های غیر ویروسی mRNA- لیپید در مقیاس نانو از فایزر/بیونتک و مدرنا ؛ واکسن های نانومقیاس ویروسی مهندسی ژنتیک شده از آسترازنکا/ آکسفورد ، جانسون و جانسون ، گامالیا و کنسینو و واکسنهای سنتی مبتنی بر کروناویروس غیر فعال شده سینوفارم و سینوواک)، ما درسهای اصلی آموخته شده از استقرار فوق العاده سریع آنها و چالشهای باقی مانده را بررسی می کنیم.
شکل 1: واکسن های مقیاس نانو COVID-19 مجاز برای استفاده بالینی اضطراری یا در فاز سوم آزمایشات فعال (تا جولای2021) و مؤسساتی که آنها را توسعه داده و یا به بازار عرضه کرده اند.
| مزایا و چالش های واکسن های mRNA-LNP | |
| مزایا | چالش ها |
| • سیستم تحویل mRNA قابل قبول و مؤثر بر اساس فرمولاسیون بهینه سازی شده لیپیدی به دست آمده از دهه ها تحقیقات لیپوزوم
• اثربخشی قوی سیستم های واکسن mRNA-LNP • تنوع پلت فرم واکسیناسیون mRNA با سیستم های تحویل LNP نسبتاً “جهانی” |
• ناپایداری حرارتی محموله mRNA و مسائل لجستیک مربوط به نگهداری و توزیع
• بهینه سازی بیشتر پلتفرم تحویل در مقیاس نانو مورد نیاز است تا مناسب ترین فرم در محل (ها) تزریق باشد، ایمنی فعال اختصاصی هدف ایجاد کند و مدت زمان اثر را طولانی تر کند. • دستیابی به رویکرد تزریق یک دوز در یک مرحله • هزینه مانعی برای کشورهای کم درآمد و متوسط است و منجر به رقابت در بازار با جایگزین های موثر و ارزان تر می شود. • طول عمر و نوع حفاظت ایمنی ارائه شده نامشخص • واکنشهای حساسیتی بالا |
| مزایا و چالش های واکسن های ویروسی | |
| مزایا | چالش ها |
| • ذرات آدنو ویروس نسبتاً در مقیاس نانو قرار دارند و می توانند به همین ترتیب مهندسی شوند.
• حامل های واکسن آدنوویروسی بستر موثری با ایمنی زایی ذاتی برای واکسیناسیون ارائه می دهند. •پایداری حرارتی این حامل ها نسبت به سیستم های mRNA مزیت دارد. |
• واکنش های هومورال و جانبی می تواند برای حامل های آدنوویروسی شدیدتر باشد
• غیرفعال سازی احتمالی به دلیل ایمنی ذاتی یا اکتسابی • دوزهای مکرر یا تقویت کننده واکسیناسیون حامل های آدنوویروسی می تواند خطر بیشتری داشته باشد • بهینه سازی دستیابی به رویکرد تزریق یک دوز در یک مرحله • سطوح ، انواع و مدت ایمنی نامعین ارائه شده از سروتیپ های مختلف آدنوویروس (Ad5 ، Ad26 ، Ad35) مورد استفاده • رویدادهای نادر انعقاد خون در زیر مجموعه افراد واکسینه شده |
| مزایا و چالش های واکسن های ویروسی غیر فعال شده و قطعات پروتئینی | |
| مزایا | چالش ها |
| • از فناوری های رایج موجود می توان به عنوان واکسن موثر COVID-19 استفاده کرد
• سرعت توسعه فناوری های واکسن “سنتی” از حامل ها و فناوری های پیشرفته عقب تر است |
• اثربخشی متفاوت در نتایج اولیه کارآزمایی بالینی گزارش شده است
• بهینه سازی بیشتر انتخاب آنتی ژن و ادجوانت برای مطابقت با اثر واکسن های تایید شده مورد نیاز است • مشخص نیست که آیا خطوط تولید واکسن سنتی قادرند به سرعت در برابر جهش یافته های ویروسی جدید طراحی مجدد شوند یا خیر |
منبع:
Reasons for success and lessons learnt from nanoscale vaccines against COVID-19, Nature Nanotechnology, volume 16, pages843–850 (2021)
