مکانیسم عمل واکسن در برابر COVID-19

بیشتر واکسن‌های COVID-19 برای برانگیختن پاسخ‌های ایمنی، بیشتر از نوع آنتی بادی خنثی‌کننده (NAbs)، علیه پروتئین­های خاصی از ویروس SARS-CoV-2 طراحی شده‌اند.

چندین واکسن، از جمله واکسن­های از نوع mRNA، واکسن­های بر مبنای پروتئین قابل انتقال از طریق آدنوویروسی، زیرواحدهای خاص پروتئین و واکسن‌های از نوع ویروس غیرفعال شده با سلول کامل، اکنون در آزمایش‌های فازIII، کارآیی خود را نشان داده اند و در بسیاری از کشورها تأییدیه اضطراری دریافت کرده‌اند.

دو واکسن mRNA تایید شده تا به امروز پس از تنها یک دوز، پاسخ‌های سلولی از نوع T helper 1 را برانگیخته می­کنند ولی تقریباً هیچ گونه آنتی بادی را ایجاد نمی نمایند، اما کارایی خود را نشان داده اند.

واکسن‌های آدنوویروسی پس از تزریق یک دوز واحد، آنتی‌بادی‌های چند عملکردی ایجاد می‌کنند که می‌توانند واسطه خنثی‌سازی ویروس و هدایت سایر عملکردهای مؤثر وابسته به آنتی‌بادی و همچنین پاسخ‌های سلول T قوی باشند. این داده‌ها نشان می‌دهند که حفاظت ممکن است به سطوح پایین آنتی بادی خنثی کننده نیاز داشته باشد و ممکن است مکانیسم‌های مؤثر ایمنی دیگر از جمله مکانیسم­های ایمنی از نوع سلول‌های T و ایمنی ذاتی را بر انگیزاند.

شناسایی مکانیسم‌های حفاظتی و همچنین اطلاع ‌رسانی همگانی از مکانیسم­های حفاظتی واکسن­های کووید برای توسعه بیشتر واکسن و راهنمایی استفاده از واکسن‌های مجاز COVID-19 در سراسر جهان بسیار مهم است.

سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-C oV-2) ناشی از کرونا ویروس 2019 (COVID-19)، باعث بیش از 3 میلیون مرگ در سراسر جهان در عرض 16 ماه از دسامبر 2019 شده است.

از همان ابتدا آشکار بود که کنترل همه گیری فقط با واکسن های موثر امکان پذیر است.

این مسئله منجر به توسعه سریع واکسن شد اما بینش و دانش بشر در مورد آنچه که مصونیت را ایجاد می کند، بسیار محدود بود.

واکسن‌های فعلی کووید-19 که دارای مجوز می باشند بر اساس تجربه بشر از بیماری SARS-CoV و ویروس سندرم حاد تنفسی خاورمیانه (MERS-CoV) طراحی شده اند.

گرچه چندین واکسن SARS-CoV و MERS-CoV ایجاد شده بودند اما هیچ کدام فراتر از آزمایشات بالینی فاز I نرفته بودند.

در حال حاضر بیش از 270 واکسن کاندید کووید-19 در حال توسعه هستند، از جمله بیش از 90 واکسن در آزمایشات بالینی که شامل واکسن‌های اسید نوکلئیک (RNA و DNA)، واکسن‌های پروتئینی با ناقل آدنوویروسی، واکسن­های بر اساس ویروس غیرفعال‌شده یا سلول کامل، واکسن‌های پروتئین زیرواحد 16 و ذرات ویروس.

از آوریل 2021، 28 مورد از این واکسن‌ها وارد فاز III کارآزمایی‌های بالینی شده‌اند، و 5 مورد واکسن اثربخش به مقامات نظارتی گزارش شده و برای دسترسی عموم در تعداد زیادی از کشورها، مجوز دریافت کرده ­اند که

واکسن­های فایزر، مدرنا، آسترازنکا و سینوفارم نمونه­هایی از آنها هستند.

این امر یک شاهکار قابل توجه برای علم زیست پزشکی است، اما مسائلی در این زمینه وجود دارد به عنوان مثال اعتقاد بر این است که اکثر واکسن‌های تایید شده به دو دوز برای محافظت بهینه نیاز دارند، مانند اکثر واکسن‌های دیگر که هنوز در حال توسعه بالینی هستند، که منجر به چالش‌های لجستیکی و تولید کندتر می‌شود. به‌علاوه، موانع لجستیکی ناشی از الزامات زنجیره‌های سرد، مانع از گسترش واکسن‌های دارای مجوز فعلی در کشورهای با درآمد پایین و متوسط می‌شود. علاوه بر این، تکامل مداوم این ویروس جهش­هایی ایجاد می کند که می تواند ایمنی ناشی از واکسن را کاهش دهد. اگرچه تا به امروز هیچ مدرکی دال بر “رانش آنتی ژنیک” وجود ندارد، مانند آنچه در ویروس آنفولانزا مشاهده شد، جهش‌هایی که بر انتقال و شدت بیماری تاثیر می‌گذارند ممکن است رخ دهد، و فشار انتخاب ایمنی ناشی از واکسن در سطح جمعیت ممکن است توسعه فرار را تسریع کند.

پاسخ‌های ایمنی به SARS-C oV-2

به نظر می‌رسد که بهبودی پس از عفونت با SARS-C oV-2 در انسان، هم مصونیت هومورال و هم ایمنی سلولی را شامل می‌شود.

در بیماران مبتلا به کووید-19 بستری در بیمارستان، حضور اولیه آنتی بادی‌های عملکردی گسترده به سمت پروتئین S (SARS-Cov-2 spike protein) با میزان بقا مرتبط است و آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده هدفمند پروتئین S (Nabs) به دنبال عفونت در اکثر افراد ایجاد می­شود.

به نظر می‌رسد که بزرگی این پاسخ‌های NAbs با بار ویروسی مرتبط است و در بیماران مبتلا به بیماری شدیدتر و در افراد مسن‌تر در مقایسه با بزرگسالان جوان‌تر، پاسخ بیشتر است.

در مطالعات اولیه بر روی داوطلبین واکسن SARS-C oV-2 در مدل ماکاک رزوس، مقدار NAbs تولید شده در برابر پروتئین S، که واسطه اتصال سلولی است، به عنوان قوی‌ترین پاسخ سیستم ایمنی بدن در برابر ویروس بود که این موضوع منجر به پذیرش این امر شد که، ضروری است واکسن‌ها پاسخ‌های NAbs را ایجاد کنند.

Abs غیر N نیز می تواند نقش مهمی در محافظت داشته باشد، اما از طریق عملکردهای موثر با واسطه Fc از جمله فاگوسیتوز وابسته به آنتی بادی، سمیت سلولی وابسته به آنتی بادی d و فعال سازی سلول­های کشنده طبیعی وابسته به آنتی بادی. از سوی دیگر، آنتی‌بادی‌هایی که پاسخ‌های التهابی را تحریک می‌کنند ممکن است در ایجاد طوفان سیتوکین که منجر به بیماری شدید می‌شود، نقش داشته باشند.

پیچیدگی عملکردهای مؤثر وابسته به آنتی‌بادی d و روابط آن‌ها با ساختار جزء Fc IgG و گلیکوزیلاسیون، را می‌توان با رویکردهای سرولوژی سیستم ارزیابی کرد که امکان تجزیه و تحلیل چند متغیره همبستگی‌های ایمنی و بیماری را فراهم می‌کند.

اگرچه ایمنی مخاطی احتمالا کلید پیشگیری از عفونت SARS-C oV-2 است، در مورد پاسخ های آنتی بادی مخاطی در COVID-19 شناخت نسبتا کمی وجود دارد.

مطالعات قبلی عفونت کنترل‌شده انسان با کروناویروس‌های بومی نشان داد که سطوح IgA بینی با محافظت در برابر این عفونت‌ها ارتباط دارد.

IgA اختصاصی SARS-CoV-2 در شستشوی بینی و در بزاق بیمارانی که در دوران نقاهت هستند شناسایی می‌شود و می‌تواند از طریق خنثی‌سازی و عملکردهای مؤثر وابسته به Fc به کاهش انتشار بین فردی کمک کند. SARS-C oV-2 قادر است بدون قرار گرفتن در معرض محیط خارج سلولی از سلولی به سلول دیگر گسترش یابد، و بنابراین ممکن است آنتی بادی­هایی که فقط ذرات ویروسی خارج سلولی دست نخورده را هدف قرار می دهند، نقش محدودی در کاهش انتشار ویروس در میزبان داشته باشند.

همانطور که برای عفونت ویروسی انتظار می‌رود، سلول‌های T با کشتن سلول‌های آلوده، پشتیبانی از عملکرد سلول‌های B و پاسخ‌های آنتی‌بادی، و احتمالا کاهش خطر ناشی از واکسن، واسطه‌های مهمی در پاسخ میزبان به عفونت SARS-C oV-2 هستند. هم کاهش و هم افزایش پاسخ سلول­های T CD8+ و CD4+ به دنبال عفونت مشاهده شده است.

بیماری و بهبودی خفیف‌تر با گسترش کلونال قوی‌تر سلول‌های CD8+ هم در ریه‌ها و هم در خون مرتبط است.

سلول‌های CD8+ و CD4+ اختصاصی و در بیمارانی وجود دارد که از COVID-19 بهبود یافته اند اما اهمیت آنها در محافظت در برابر عفونت های بعدی و یا بیماری شدید نامشخص است.

سلول‌های T helper 1 (سلول‌های TH1) تولیدکننده اینترفرون گاما IFNγ)) در طول عفونت حاد تولید می‌شوند، و پیشنهاد شده است که این فنوتیپ وابسته به سلول‌های TH1 با بیماری کمتر شدید مرتبط است.

واکسن­ها برای القای پاسخ‌های انحرافی به سمت فنوتیپ سلولی TH1 طراحی شده‌اند.

دیده شده که افراد با سطوح بالاتر سلول­های T ترشح کننده IFNγ (اندازه گیری شده توسط نقطه ایمنی متصل به آنزیم) در برابر پروتئین S، پروتئین­های هسته­ای و پروتئین­های غشایی SARS-C oV-2 ممکن است محافظت بهتری در برابر بیماری داشته باشند.