Під Новий рік будемо з вакциною! Принаймні так планують в Автономному університеті штату Нуево-Леон (UANL), що в Мексиці.

Водночас із розробкою вакцини у звичному розумінні, яка активно проводиться у провідних північноамериканських, європейських та азіатських інститутах, мексиканський університет розробляє їстівну вакцину. Результати випробувань настільки обнадійливі, що постає потреба в серйозному переосмисленні заборони ГМО на законодавчому рівні.

Лада-Олександра Антомонова

Пандемія стала загрозливим мотиватором для фармакологічного стрибка, який відбувається просто на наших очах. Використання ГМ-тютюну для одержання препаратів – звична річ. Тютюн швидко росте та має простий хромосомний набір, який дає змогу швидко одержувати потрібні результати, але він лише проміжна ланка у довгому ланцюжку між розробниками та нами. Генерувати вакцину безпосередньо в кінцевому продукті дотепер ще ніхто не пробував.

За останніми даними, понад 100 варіантів вакцини від COVID-19 розробляють університети, приватні та державні науково-дослідні інститути по всьому світу. Деякі з них уже дійшли до етапу клінічних випробувань на людях.

Підходи, які застосовуються для їх виробництва, не різняться з тими, що традиційно використовуються у вакцинах, де антигени формують імунітет у пацієнта. Антигени можуть бути представлені у формі інактивованого вірусу на основі генетичного матеріалу курячих яєць, клітин ссавців чи ГМ-мікро­організ­мів.

Менш відомий, але куди дешевший підхід в одержанні антигенів – використання рослин як біофабрик. Рослини генетично модифікуються для отримання, наприклад, вірусоподібних частинок, котрі є структурними білками вірусу або багатоцільовими білками, в яких містяться різні послідовності антигену, що дають змогу людському організму генерувати захисну реакцію. Останнім часом, крім тютюну, вчені використовували салат, моркву, рис і помідори.

На початку 2020 р. за цією методикою було отримано 97 експериментальних біовакцин, які активні проти ВІЛ, поліомієліту, гепатиту В, сказу, холери та туберкульозу. Ведеться розробка вакцин проти деяких видів онкології та аутоімунних захворювань.

Завдяки чому вакцина в рослинах дешевша?

До переваг вакцин, вирощених у рослинах, належить полегшення їх транспортування та зберігання – без потреби в «холодному ланцюзі», що знижує витрати. Крім того, «рослинні вакцини» не містять токсинів, які неминуче виникають за виробництва звичних нам вакцин.

«Розробка їстівної вакцини у нашому науковому центрі розпочалася з огляду на загрозу SARS. На той час ця технологія була малодослідженою альтернативою, а зараз за ефективністю ми можемо конкурувати з виробниками класичних вакцин. І я вважаю, що це величезне зрушення», – сказав Даніель Гарсіа Гарса, керівник проєкту з розробки вакцини від COVID-19 у томатах, що проходить в Автономному університеті штату Нуево-Леон (Мексика).

Цілющі томати. Як таке можливо?

Професор Гарса разом із багатопрофільною групою дослідників використовує біоінформатику та обчислювальну генетичну інженерію у застосуванні зворотної стратегії вакцинації. Застосовуючи інструменти біоінформатики, вони ідентифікують антигени, які спричинюють імунну відповідь за допомогою in silico аналізу геному збудника.

«Розвиток вакцин із застосуванням звичайних методик залежить від чималої кількості біохімічних, імунологічних і мікробіологічних методів, що потребують великої кількості часу, а це означає вищі витрати на виробництво, – сказав Гарса. – Стратегія зворотної вакцинації пропонує можливість визначення більшої кількості білків для кожного збудника та вибору найкращих кандидатів на антигени. Це дає змогу розробити вакцини, які раніше були важкими або неможливими у виробництві».

Дослідники з лабораторії Гарси працюють за цим методом з 2018 р. Тоді вони розробляли вакцину проти вірусу Ебола (результати досліджень були опубліковані в журналі UANL Planta наприкінці 2019 р.) та почали серію дослідів за цією технологією в кількох американських та європейських університетах.

Після того, як визначена жадана послідовність антигену, вони відтворюють таку саму нуклеотидну послідовність у рослині томатів. «Експресія в рослинах томатів із новими ідентифікованими епітопами дає нам змогу одержати високий рівень експресії рекомбінантного білка», – додав Гарса. Простіше кажучи: попереднє біоінформаційне моделювання економить зусилля та працює з антигенами, котрі мають високу захисну реакцію проти збудника, корисним антигеном для розвитку життєздатної вакцини, яку просто відтворювати.

Однак через надзвичайну ситуацію та тяжкість спалаху COVID-19 група Гарси вирішила переспрямувати свої зусилля для роботи над біоінформаційним моделюванням потенційної вакцини проти цього збудника, використовуючи ту саму стратегію, яку застосовували проти вірусу Ебола вирощуванням їстівного помідора як методу імунізації.

«Ми перебуваємо на етапі аналізу, використовуючи геномні та протеомічні послідовності SARS-CoV-2, застосовуючи біоінформатичні інструменти, які дають нам змогу ідентифікувати антигени, що найімовірніше є кандидатами для швидкої імунної відповіді», – сказав Гарса щодо поточного статусу зусиль, спрямованих на розробку вакцини проти SARS-CoV-2, вірусу, що спричиняє COVID-19.

«Епітопи-кандидати вибираються на підставі передбачення їх функції, а опісля їх клонують, експресують й аналізують, щоб згодом закріпити своє розташування клітин in vitro. Нині прототип вакцини проходить тестування на тваринах», – додав Гарса.

Переваги їстівної вакцини

Крім радості для тих, хто шалено боїться уколів, використання плодів або їстівних рослин для імунізації людей проти захворювань має низку переваг, зокрема зменшує витрати на виробництво.

Безпосереднє споживання сировини – або через сам плід, або через його ліофілізовану біомасу (капсульовану в желатинові таблетки) – знижує витрати на переробку та очищення антигенів.

Користь для організму від такої вакцини очевидна – вона не містить токсинів і не спричиняє деградації антигенів у травному каналі завдяки захисній ролі рослинних клітин усередині шлунка.

Крім того, експресія антигену в насінні дає змогу одержати поступову дію вакцини, що є не таким стресовим процесом для організму.

Той факт, що їстівні препарати вакцини не потребують очищення антигенів у виробництві, ймовірно, буде головним чинником низької вартості вакцини. А це, своєю чергою, дасть змогу охопити вакцинацією країни, що розвиваються.

Статистика свідчить, наприклад, що для виготовлення всіх щорічних вакцин проти гепатиту В для всього населення Китаю потрібно буде лише 40 га й близько 200 га для виробництва їстівних вакцин для всіх дітей у всьому світі. Кінцевою метою цього виду технологій буде постачання не лише «вакцин», а й справжніх «лікарських продуктів» – не в альтернативному або маркетинговому сенсі, а у буквально цілющому значенні – через рослини та плоди, що зміцнюють здоров’я та захищають імунну систему від збудників хвороб.

«Наше дослідження, крім прямої користі, чинитиме серйозний вплив на переосмислення поняття ГМО загалом. Схоже на те, що на нас чекають великі законодавчі зміни», – коментує професор Гарса.

COVID – рушій прогресу

Річ у тім, що наукова спільнота похмуро сидить зі зв’язаними руками вже кілька років. Законо­творча спільнота 2017 – 2018 рр. «прикрутила гайки» науковцям (і селекціонерам зокрема), несправедливо зарахувавши до забороненої категорії ГМ-технологій чимало безпечних експериментальних методів. Відтак розвиток багатьох ефективних технологій було призупинено через безперспективність комерційного застосування. Ситуація з пандемією примусила відновити чималу кількість «заморожених» програм, а їх ефективність знову ставить питання про перегляд критеріїв, за якими визначається, належить технологія до ГМ чи є альтернативною гілкою генної інженерії.

Регуляторні перешкоди, а не технічні та експериментальні обмеження можуть затримати надходження їстівних вакцин до наших столів і лікарень.

Хоча багато країн на всіх континентах розробляє ГМ-культури на експериментальному рівні, існує лише 26 країн, де дозволене комерційне виробництво ГМ-продукції. Той факт, що так багато країн не має законодавства або використовує відсталі та громіздкі регуляторні рамки (наприклад, ті, які застосовує Європейський Союз), може істотно ускладнити шлях вакцини з лабораторії на ринки.

У випадку з Мексикою, де вчені вже працюють над розробкою їстівної вакцини на рослинах томатів проти COVID-19, відбувається паломництво до стін державних установ задля перегляду норм. Такий самий шлях нещодавно довелося проходити підприємствам, що опікуються вирощуванням ГМ-бавовни (бавовни, Карле!), але безрезультатно.

«Враховуючи ситуацію, що склалася у разі надзвичайних ситуацій для COVID-19, це, безперечно, змусить переосмислити законодавство про ГМО, яке застосовується не лише в Мексиці та Латинській Америці, – зазначив Гарса. – Те, що нині відбувається, дає нам змогу переосмислити, чи справді ми здатні стикнутися з пандемією такого масштабу без залучення всього потенціалу. Переваги біотехнологій слід показувати суспільству не як зло, а як ефективне рішення багатьох проблем».

Основною проблемою їстівних вакцин є поширене в багатьох людей помилкове уявлення про те, що ГМ-культури «шкідливі для здоров’я чи довкілля», попри тисячі досліджень та оглядів, публічні заяви більш як 250 науково-технічних установ, які засвідчують безпеку та понад двадцятирічне споживання ГМ-культур без жодних побічних ефектів.

На думку професора Гарси, саме нині вирішується те, чи розповідатимемо ми онукам історії про болючі щеплення у той час, коли вони смакуватимуть морквою чи томатами, які захистять їх від усіх інфекційних хвороб ХІХ, ХХ й ХХІ століть.