Rozmowa z dr Alicją Chmielewską z Zakładu Biologii Molekularnej Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUMed

Badania nad COVID-19 zepchnęły na dalszy plan wszystkie inne. Czy jest to sytuacja bezprecedensowa, czy już mieliśmy do czynienia z badaniami prowadzonymi tak intensywnie i na tak szeroką skalę?

Można wskazać w historii nauki momenty, w których prowadzone były bardzo intensywne badania.  Tak było na przykład w czasie, kiedy pojawił wirus HIV. Biorąc jednak pod uwagę stopień zagrożenia wirusem SARS-CoV-2, skalę badań i ich zaawansowanie, obecna sytuacja jest bezprecedensowa. Postęp technologiczny i biotechnologiczny sprawił, że otrzymujemy pewne rozwiązania dużo szybciej. Bardzo dużo czasu zajęło naukowcom wyizolowanie wirusa HIV i stwierdzenie, że należy on do rodziny retrowirusów. W przypadku obecnej pandemii w ekspresowym tempie udało się uzyskać sekwencję genetyczną wirusa SARS-CoV-2, a taka informacja dała naukowcom na całym świecie pierwsze narzędzie do dalszej pracy. Sama znajomość sekwencji jest wystarczająca, aby produkować białka wirusowe w różnych systemach i sprawdzać, czy będą dobrymi „kandydatami” na szczepionkę. Wcześniej trzeba było pracować z materiałem zakaźnym, ale dzięki rozwojowi inżynierii genetycznej nie musimy już pracować z wirusem infekcyjnym, żeby się czegoś o nim dowiedzieć.

Termin „inżynieria genetyczna” brzmi groźnie. Czy możemy go „odczarować”?

Inżynieria genetyczna to tak naprawdę wycinanie i łączenie kawałków sekwencji kwasów nukleinowych po to, żeby uzyskać nowe właściwości kodowanych białek. Kwasy nukleinowe są naturalnymi elementami naszych komórek. Należą do nich: DNA, w którym zapisane są nasze geny, i RNA pełniący funkcję przekaźnika informacji. Dzięki inżynierii genetycznej możemy dowolnie projektować fragmenty kwasów nukleinowych tak, żeby kodowały różne białka, na przykład białka szczepionkowe. Takie białka szczepionkowe możemy produkować w hodowlach komórek in vitro, czyli hodowlach prowadzonych w naczyniach laboratoryjnych.

Znalazła się pani w gronie beneficjentów programów, z których pochodzą dodatkowe środki na badania nad koronawirusem. Nad czym teraz pani doktor pracuje?

Uzyskałam środki na badania nad COVID-19 z Fundacji Nauki Polskiej. Jest to mały grant na roczne przedłużenie prowadzonego przeze mnie projektu, który dotyczył mechanizmów obrony komórek przed wirusami i możliwościami wykorzystania tych mechanizmów jako strategii terapeutycznych. Częścią tego grantu jest między innymi wprowadzenie tak zwanego modelowego systemu do badania wirusa SARS-CoV-2. W badaniach groźnych wirusów często używa się bardziej bezpiecznych modeli, które pozwalają na pracę w laboratoriach o mniejszym stopniu zabezpieczeń. Na razie nie możemy jeszcze pracować na Uniwersytecie Gdańskim z tak zwanym żywym wirusem ze względu na brak laboratorium z odpowiednim poziomem zabezpieczeń. Model, z którym pracujemy, to pseudocząsteczki wirusa SARS-CoV-2. Są to cząstki pokryte białkami powierzchniowymi wirusa SARS-CoV-2, które służą wirusowi do wnikania do naszego organizmu na zasadzie tak zwanego kluczyka do zamku. Przy czym „zamki” znajdują się na naszych komórkach, są to receptory komórkowe, a wirusy mają „kluczyki”, które są im potrzebne, aby wejść do tych komórek. Taki system nadaje się do badania początkowego etapu infekcji wirusowej. Wykorzystujemy go, aby sprawdzić, czy pewne związki mogą zablokować wiązanie się „kluczyka” do „zamka” i dzięki temu zahamować wnikanie wirusa do komórki. Współpracujemy z kilkoma różnymi jednostkami badawczymi w Polsce i na świecie, sprawdzając między innymi, czy otrzymane przez naukowców związki hamują wnikanie wirusa do komórek. 

Uniwersytet Gdański otrzymał cztery miliony złotych celowej dotacji na adaptację dotychczasowego laboratorium w Instytucie Biotechnologii i podwyższenie stopnia jego bezpieczeństwa do klasy BSL-3+. Czy to pozwoli na tego rodzaju badania?

Oczywiście! Bardzo się z tego cieszymy i wszyscy na to czekamy. Trzeba zaznaczyć, że system modelowy, z którym obecnie możemy pracować, jest w pewnym stopniu sztuczny i stanowi pierwszy etap badań. Możemy sprawdzić, jak wirus wiąże się z komórką i jak jest później do niej przenoszony, ale nie wiemy, co dzieje później, czyli jak wygląda replikacja genomu czy uwalnianie się potomnych wirusów z komórek. Do tego potrzebne są już badania na materiale zakaźnym.

Generalnie gdańska biotechnologia, w tym badania na Uniwersytecie Gdańskim w obszarze SARS-CoV-2, stoją na bardzo wysokim, światowym poziomie.

To przede wszystkim zasługa naszych mistrzów, w moim przypadku pani profesor Krystyny Bieńkowskiej-Szewczyk. Wspaniałą pracę wykonali na przykład doktor Łukasz Rąbalski ze swoim szybkim sekwencjonowaniem wirusa, a także inni koledzy z mojego zakładu i z pozostałych zakładów Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUM-ed. Staramy się być otwarci, współpracować z różnymi ośrodkami naukowymi i wykorzystywać najnowsze możliwości technologiczne.

Na ile w zakresie badań nad SARS-CoV-2 funkcjonuje społeczna odpowiedzialność nauki i dzielenie się wynikami badań, a na ile zwycięża ochrona patentowa?

Jeśli chodzi o badania nad koronawirusem, od początku ewenementem było to, że wszystkie artykuły naukowe na ten temat były publikowane w otwartym dostępie. Wszyscy mogli się z nimi zapoznać. Zadecydowały o tym same wydawnictwa czasopism naukowych, w których dostęp do najnowszych badań był do tej pory płatny. Część naukowców zdecydowała się także na publikowanie swoich wyników badań na różnego rodzaju portalach, zanim ich publikacje przeszły etap recenzji. Do takich publikacji trzeba oczywiście podchodzić z ostrożnością, gdyż nie są recenzowane, ale dzięki temu można się zorientować, czy ktoś prowadzi badania podobne do naszych i czy można podjąć z nim współpracę. Naukowcy szeroko dzielą się wynikami swoich badań w zakresie SARS-CoV-2, ale nie wiem, jak to wygląda na poziomie dużych firm i opracowywania przez nie preparatów czy szczepionek, które są komercyjnie sprzedawane. Tu w grę wchodzą zupełnie inne mechanizmy.

Na ile szczepionka przeciw COVID-19, która jest szczepionką genetyczną, ma szansę zrewolucjonizować sposób opracowywania szczepionek przeciw innym chorobom?

Badania nad szczepionkami genetycznymi były prowadzone jeszcze przed pandemią. Testowano szczepionki genetyczne przeciwko wirusom HIV i HCV, a szczepionki oparte na cząstkach RNA starano się wprowadzać, kiedy nastąpiła epidemia wirusa Zika. Na szczęście tamta epidemia szybko wygasła, ale w związku z tym nie było już możliwości testowania szczepień ani funduszy na kontynuowanie badań. W czasie pandemii COVID-19 wykorzystano opracowane wcześniej platformy technologiczne. Zaangażowano ogromne środki oraz bardzo wielu naukowców do przeprowadzenia ogromnej liczby prób klinicznych i wprowadzenia gotowego produktu. Praca tych zespołów badawczych zakończyła się sukcesem. Jesteśmy szczepieni szczepionkami genetycznymi. Zawsze najtrudniej jest uruchomić jakiś proces. Ten etap mamy za sobą. Możemy teraz udoskonalać badania nad szczepionkami genetycznymi i procesy z nimi związane. Każda kolejna szczepionka ma szansę powstawać szybciej, być skuteczniejsza i efektywniejsza. Ta rewolucja dzieje się tu i teraz.

Aby jednak ostudzić entuzjazm i rozbudzone, bardzo duże oczekiwania, warto przypomnieć, że nie są to szczepionki na wszystkie rodzaje wirusów. Nie znikną wszelkie choroby, które nękają ludzkość…

Oczywiście. Okazało się na szczęście, że na wirusa SARS-CoV-2 działa dosyć prosta szczepionka. De facto przenosimy materiał genetyczny zawierający białko powierzchniowe, a zatem zadziałała szczepionka oparta na tak zwanym białku kolca. Kiedy przygotowywałam moją pracę doktorską, przez dwa lata przebywałam na stażu w firmie, która zajmuje się opracowywaniem szczepionek genetycznych oraz prowadzeniem badań przedklinicznych i klinicznych. Zajmowaliśmy się w tym czasie opracowaniem szczepionki genetycznej przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu C. Przygotowałam kilkanaście wersji szczepionki bardzo podobnej pod względem mechanizmu działania do tej oksfordzkiej przeciw COVID-19. Opracowywana przez nas szczepionka wywoływała odpowiedź immunologiczną u zwierząt i powstawanie u nich przeciwciał. Ale dla wirusa HCV jest to niestety niewystarczające. Niepowodzeniem zakończyły się również próby opracowania szczepionek genetycznych dla wirusa HIV, ponieważ wbudowuje on swój materiał genetyczny do naszych komórek i już tam pozostaje. Bardzo dużo zależy zatem od biologii samego patogenu.

Czy jest sposób, aby odkłamać wszystkie mity na temat szczepionek przeciw COVID-19?

Jest ich tak dużo, że to bardzo trudne, ale jako naukowcy nie możemy się poddawać. Poświęcamy bardzo dużo czasu, aby przekonywać, że szczepionki są bezpieczne i skuteczne. Aby jednak odkłamać chociażby te najgroźniejsze mity, potrzeba dużo więcej czasu…

Do szkodliwych mitów zatem wrócimy w kolejnym artykule. W posumowaniu jednak spróbujmy zapewnić, że szczepionki przeciw COVID-19 są bezpieczne i warto się szczepić.

Jak już wcześniej mówiłam, badania nad szczepionkami genetycznymi były prowadzone dużo wcześniej, a w okresie pandemii zostały tylko mocno zintensyfikowane dzięki dużym nakładom finansowym i zaangażowaniu ogromnej liczby naukowców. Wszystkie szczepionki przeciw COVID-19 zostały przebadane na bardzo dużych próbach klinicznych. Badania te udowodniły, że są one bezpieczne i skuteczne. Trzeba zatem położyć na szali bardzo hipotetyczne prawdopodobieństwo wystąpienia efektów ubocznych, których nie możemy zupełnie wykluczyć, oraz groźnego wirusa, który zabija tu i teraz, wcale niehipotetycznie. Zawsze powinien zwyciężać zdrowy rozsądek. Zaufajmy naukowcom.

Dziękuję za rozmowę.

_____

dr Alicja Chmielewska - adiunktka w Zakładzie Biologii Molekularnej Wirusów Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

W czasie studiów doktoranckich odbyła dwuletni staż w laboratorium instytutu CEINGE we Włoszech, we współpracy z firmą biotechnologiczną Okairos. Brała udział w  badaniach nad eksperymentalną szczepionką genetyczną przeciwko wirusowi zapalenia wątroby typu C, konstruowała i testowała szczepionki oparte na  wektorach adenowirusowych. Pracę nad szczepionkami genetycznymi kontynuowała w Zakładzie Biologii Molekularnej Wirusów. Obecnie kieruje badaniami dotyczącymi działania komórkowych białek przeciwwirusowych, w tym ich rolą w infekcji SARS-CoV-2, angażuje się w popularyzację nauki oraz  współpracuje z wydawnictwami dla środowisk medycznych.