Το πρώτο AI εμβόλιο «super-antigen» που στοχεύει ολόκληρες οικογένειες ιών

Μια νέα τεχνολογία εμβολίων που αξιοποιεί τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο η επιστήμη προετοιμάζεται για τις επόμενες πανδημίες. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cambridge και τη DIOSynVax αναπτύσσουν «super-antigen» που στοχεύει κοινά, κρίσιμα σημεία ολόκληρων οικογενειών ιών.

Μια νέα γενιά εμβολίων, σχεδιασμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης, φιλοδοξεί να μετατοπίσει την παγκόσμια άμυνα απέναντι στους ιούς από το σημερινό αντιδραστικό μοντέλο σε ένα πιο προληπτικό πλαίσιο. Αντί οι επιστήμονες να αναπτύσσουν εμβόλια αφού ένας ιός εμφανιστεί και εξαπλωθεί, η νέα τεχνολογία επιχειρεί να προβλέψει ποια στοιχεία μιας ολόκληρης οικογένειας ιών παραμένουν κρίσιμα για την επιβίωσή της.

Η προσέγγιση βασίζεται στη δημιουργία ενός λεγόμενου «super-antigen», δηλαδή ενός υπολογιστικά σχεδιασμένου αντιγόνου που συγκεντρώνει κοινά δομικά χαρακτηριστικά πολλών συγγενικών ιών. Με αυτόν τον τρόπο, ένα εμβόλιο θα μπορούσε θεωρητικά να προσφέρει προστασία όχι μόνο έναντι γνωστών στελεχών, αλλά και έναντι μελλοντικών μεταλλάξεων ή συγγενικών ιών που δεν έχουν ακόμη περάσει στον άνθρωπο.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε, εφόσον επιβεβαιωθεί σε μεγαλύτερες κλινικές δοκιμές, να συμβάλει στην αποτροπή μελλοντικών πανδημιών, να μειώσει την ανάγκη για περιοριστικά μέτρα και να σώσει εκατομμύρια ζωές.

Πώς λειτουργεί το AI-designed «super-antigen»

Η τεχνολογία αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Cambridge και τη βιοτεχνολογική εταιρεία DIOSynVax. Χρησιμοποιεί μηχανική μάθηση για να αναλύσει γενετικά δεδομένα από παλαιότερες και τρέχουσες επιδημίες, αναζητώντας τα κοινά χαρακτηριστικά που είναι απαραίτητα για την επιβίωση και τη λειτουργία των ιών.

Στην περίπτωση των κορωνοϊών τύπου Sarbeco, η προσέγγιση συγκεντρώνει διαθέσιμες γενετικές αλληλουχίες από όλο τον κόσμο και εντοπίζει περιοχές που διατηρούνται σε συγγενικούς ιούς. Αυτά τα συντηρημένα στοιχεία θεωρούνται ιδιαίτερα σημαντικά, επειδή οι ιοί δεν μπορούν να τα αλλάξουν εύκολα χωρίς να χάσουν κρίσιμες λειτουργίες.

Ο καθηγητής Jonathan Heeney, από το εργαστήριο viral zoonotics του Τμήματος Κτηνιατρικής του Πανεπιστημίου του Cambridge, εξήγησε ότι η πανδημία COVID-19 έδειξε πόσο γρήγορα μπορούν πλέον να παρασκευαστούν εμβόλια, αλλά και ότι το βασικό μοντέλο παραμένει παλαιό: πρώτα εμφανίζεται ο ιός και μετά ξεκινά η προσαρμογή. Η νέα στρατηγική, αντίθετα, στοχεύει σε ένα εμβόλιο που θα καλύπτει ολόκληρη την οικογένεια ιών, με βάση τις μεταξύ τους σχέσεις.

Το καθολικό εμβόλιο έναντι των Sarbeco κορωνοϊών

Το πιο προχωρημένο παράδειγμα αυτής της πλατφόρμας είναι ένα καθολικό εμβόλιο έναντι των Sarbeco κορωνοϊών, της οικογένειας στην οποία ανήκουν ο SARS-CoV-2 και ο SARS-CoV-1. Οι Sarbeco κορωνοϊοί αποτελούν ιδιαίτερο αντικείμενο ενδιαφέροντος, καθώς αρκετοί συγγενικοί ιοί εντοπίζονται σε ζωικούς ξενιστές και θα μπορούσαν μελλοντικά να περάσουν στον άνθρωπο.

Η τεχνολογία δεν περιορίζεται στην αναγνώριση γνωστών μεταλλάξεων. Στόχος είναι να εντοπίσει τμήματα του ιού που παραμένουν σταθερά επειδή είναι βιολογικά απαραίτητα. Αν το ανοσοποιητικό εκπαιδευτεί να αναγνωρίζει αυτά τα σημεία, η προστασία μπορεί να είναι ευρύτερη από εκείνη που προσφέρουν τα εμβόλια που σχεδιάζονται έναντι ενός συγκεκριμένου στελέχους.

Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία σε μια εποχή όπου ο SARS-CoV-2 συνεχίζει να εξελίσσεται, ενώ η γρίπη, οι κορωνοϊοί και οι ιοί της ομάδας Ebola παραμένουν παραδείγματα παθογόνων που μπορούν να μεταλλάσσονται και να προκαλούν νέα επιδημιολογικά κύματα.

Πρώτη ανθρώπινη δοκιμή ασφάλειας

Η πρώτη ανθρώπινη δοκιμή για εμβόλιο κορωνοϊού που δημιουργήθηκε με αυτή την τεχνολογία έδειξε ότι η προσέγγιση είναι ασφαλής. Η μελέτη φάσης Ι δημοσιεύθηκε στο Journal of Infection και είχε χορηγό το University Hospital Southampton NHS Foundation Trust.

Το εμβόλιο χορηγήθηκε ως DNA vaccine με τεχνολογία microfluid jet, μια μέθοδο χωρίς βελόνα που χρησιμοποιεί λεπτή ροή υγρού υψηλής πίεσης για να μεταφέρει τις γενετικές οδηγίες του εμβολίου απευθείας στα κύτταρα του δέρματος. Η επιλογή αυτή έχει πρακτική σημασία, καθώς η χορήγηση χωρίς βελόνα θα μπορούσε να διευκολύνει μελλοντικά εμβολιαστικά προγράμματα και να περιορίσει προβλήματα που σχετίζονται με βελόνες και αιχμηρά ιατρικά απόβλητα.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το εμβόλιο προκάλεσε ανοσολογική απόκριση όχι μόνο έναντι του SARS-CoV-2 και του SARS, αλλά και έναντι συγγενικών ιών από νυχτερίδες που θα μπορούσαν δυνητικά να περάσουν από τα ζώα στον άνθρωπο.

Γιατί η τεχνολογία θεωρείται αλλαγή παραδείγματος

Οι ειδικοί χαρακτηρίζουν την προσέγγιση ως σημαντική αλλαγή παραδείγματος. Το σημερινό μοντέλο ανάπτυξης εμβολίων παραμένει σε μεγάλο βαθμό αντιδραστικό: όταν εμφανίζεται ένας νέος ιός ή μια νέα παραλλαγή, οι επιστήμονες προσπαθούν να προσαρμόσουν τα εμβόλια ώστε να ταιριάζουν καλύτερα στο κυρίαρχο στέλεχος.

Ωστόσο, οι ιοί όπως η γρίπη, οι κορωνοϊοί και οι ιοί Ebola εξελίσσονται συνεχώς. Αυτό σημαίνει ότι, μέχρι να αναπτυχθούν, να εγκριθούν και να διανεμηθούν νέα εμβόλια, ο ιός μπορεί να έχει ήδη αλλάξει. Η νέα κλάση καθολικών εμβολίων φιλοδοξεί να προηγηθεί της εξέλιξης, στοχεύοντας ευρύτερα κοινά χαρακτηριστικά.

Ο καθηγητής Saul Faust, από το University of Southampton και κύριος ερευνητής της δοκιμής, υπογράμμισε ότι τα νέα καθολικά εμβόλια θα μπορούσαν να προστατεύουν ταυτόχρονα από πολλές παραλλαγές, αλλά και από συγγενικούς ιούς που δεν έχουν ακόμη εμφανιστεί στον άνθρωπο.

Προοπτικές και όρια της νέας προσέγγισης

Παρά τον ενθουσιασμό, η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο κλινικής αξιολόγησης. Η ασφάλεια σε φάση Ι αποτελεί σημαντικό πρώτο βήμα, αλλά δεν αρκεί για να αποδείξει ευρεία και μακροχρόνια προστασία στον γενικό πληθυσμό.

Η επόμενη φάση θα είναι καθοριστική. Περισσότεροι από 200 συμμετέχοντες αναμένεται να ενταχθούν σε επόμενη μελέτη φάσης ΙΙ, η οποία θα αξιολογήσει με μεγαλύτερη ακρίβεια την ανοσολογική ισχύ, το εύρος της προστασίας και τη διάρκεια της απόκρισης.

Η τεχνολογία θα πρέπει επίσης να αποδείξει ότι μπορεί να λειτουργήσει σε διαφορετικές ηλικιακές ομάδες, σε ανθρώπους με διαφορετικό ανοσολογικό ιστορικό και, τελικά, σε πραγματικές συνθήκες έκθεσης σε ιούς. Μέχρι τότε, η υπόσχεση ενός «πανδημικά προετοιμασμένου» εμβολίου παραμένει εξαιρετικά ενδιαφέρουσα, αλλά όχι ακόμη κλινικά επιβεβαιωμένη σε μεγάλη κλίμακα.

Το ευρύτερο στοίχημα για τη δημόσια υγεία

Αν η τεχνολογία επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι χώρες προετοιμάζονται για τις επόμενες επιδημίες. Αντί να περιμένουν την εμφάνιση ενός νέου παθογόνου, τα συστήματα υγείας θα μπορούσαν να διαθέτουν προληπτικά εμβόλια έναντι ολόκληρων οικογενειών ιών με πανδημικό δυναμικό.

Αυτό θα είχε τεράστια σημασία για την παγκόσμια υγειονομική ασφάλεια. Θα μπορούσε να μειώσει την ανάγκη για lockdowns, να περιορίσει τις απώλειες ανθρώπινων ζωών και να προστατεύσει την οικονομική και κοινωνική λειτουργία των χωρών.

Η καθηγήτρια Marian Knight, επιστημονική διευθύντρια του National Institute for Health and Care Research Infrastructure, χαρακτήρισε την επιτυχία της δοκιμής του AI-designed «super-antigen» ως κρίσιμο άλμα προς την ευρεία και μακροχρόνια ιογενή προστασία.

Η τεχνητή νοημοσύνη, σε αυτή την περίπτωση, δεν λειτουργεί απλώς ως εργαλείο ταχύτερης ανάλυσης δεδομένων. Μετατρέπεται σε βασικό μηχανισμό σχεδιασμού μιας νέας γενιάς εμβολίων, που φιλοδοξούν να προστατεύουν όχι μόνο από τον ιό που γνωρίζουμε σήμερα, αλλά και από εκείνον που θα μπορούσε να εμφανιστεί αύριο.

 

 

Πηγη: https://healthpharma.gr/