تويت
تتميز اللقاحات الأولى ضد كوفيد-19 والتي أتمَّت المراحل الثلاث من الاختبارات بأنها لقاحات من نوع جديد تمامًا فهي من نمط الحمض النووي الريبوزي المرسال mRNA، ولم يسبق أن مُنِحَت الموافقة لاستخدام هذا النوع من اللقاحات ضد أي مرض آخر قبل الآن.
الحمض الريبوزي المرسال هو جزيء من سلسلة واحدة يوجد طبيعيًا في كل خلايانا، يحمل تعليمات صنع البروتينات داخل الخلايا، ويوجد في نواة الخلية وينتقل بعد ذلك إلى السيتوبلازما المكون الرئيسي للخلايا، لتترجم الإنزيمات الموجودة في السيتوبلازما المعلومات المخزنة في جزيء mRNA وتصنع البروتينات.
كيف تعمل اللقاحات التقليدية؟
إن الهدف الرئيسي للقاح الموجه ضد عامل مُمْرِض مثل الفيروس المسبب لكوفيد-19 هو تدريب الجهاز المناعي على التعرِّف على الفيروس، ليصبح قادرًا على مهاجمة الفيروسات النشطة عند دخولها إلى الجسم.
تتكون الفيروسات من لب من المورثات المكونة من حمض نووي ريبوزي RNA وحمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين DNA محاطة بغلاف من البروتينات، ولتشكيل هذا الغلاف يصنع الحمض النووي أو الحمض النووي منقوص الأكسجين الحمض النووي المرسال mRNA الذي يُتَرجَم لاحقًا إلى بروتينات. يصنع mRNA في فيروس معين بروتينات خارجية ذات شكل معين تختلف من فيروس إلى آخر.
تستخدم بعض اللقاحات التقليدية فيروسات مُضعَفة بينما تستخدم لقاحات أخرى جزءًا مهمًا من الغلاف البروتيني للفيروس، وفي حالة لقاح فيروس كورونا تُستَخدم البروتينات الشوكية التي تغلِّف هذا الفيروس من الخارج.
ومن الأمراض الخطيرة التي نجحت اللقاحات التقليدية في السيطرة عليها: شلل الأطفال والحصبة، وتعد اللقاحات أكثر الاكتشافات الطبية فائدة للبشرية في التاريخ. لكنّ زرع كميات كبيرة من الفيروسات ثم إضعافها أو استخراج أجزاء مهمة منها يستغرق الكثير من الوقت.
ما المختلف في لقاح الحمض النووي المرسال؟
تعتمد تقنية لقاح الحمض النووي مُعاد التركيب على الخمائر والخلايا الجرثومية لصنع نسخ عديدة من بروتين الفيروس أو الجرثومة وأحيانًا أجزاء صغيرة من البروتين.
لكنَّ لقاح الحمض النووي المرسال تجاوز هذه الخطوة، فهو يُركَّب كيميائيًا من دون الحاجة إلى خلايا أو عوامل مُمْرِضة، وهذا ما يجعل عملية إنتاجه أبسط، إذ تحمل لقاحات الحمض النووي المرسال المعلومات التي تسمح لخلايانا بصنع بروتينات العامل المُمْرِض أو أجزاء منها.
ومن الجدير بالذكر أن لقاحي الحمض النووي المرسال اللذين طورت أحدهما شركتي Pfizer وBioTech معًا والآخر الذي طورته شركة Moderna لا يسببان الإصابة بكوفيد-19 لأنهما لا يحملان المعلومات الكاملة اللازمة لصناعة فيروس سارس-كوف-2؛ لذلك فإن هذا النوع من اللقاحات لا يسبب العدوى بالفيروس.
بدأ بعض الباحثين منذ نحو 30 سنة دراسة إمكانية جعل اللقاحات أبسط، كأن نعرف بدقة شكل بنية الحمض النووي المرسال المكوِّن لقطعة مهمة من غلاف الفيروس البروتيني، مثل البروتينات الشوكية المحيطة بفيروس كوفيد-19 مثلًا.
من السهل نسبيًا أن نصنع كميات كبيرة من الحمض النووي المرسال في المختبر، فماذا لو استطعنا حقن جزيء حمض نووي مرسال في جسد أحدهم لينتقل هذا الجزيء في المجرى الدموي فتكتشفه خلايا جهاز المناعة، لتبدأ بعد ذلك بصناعة البروتينات الشوكية؟ هل سيجعل هذا الجهاز المناعي قادرًا على التعرف على العامل الممرض الذي أُخِذ منه هذا الجزيء ومحاربته في المستقبل؟
تجاوز العقبات في أثناء صناعة لقاحات الحمض النووي الريبوزي المرسال:
مع أن فكرة اللقاح تبدو بسيطة فقد احتاجت إلى عقود من العمل لتجاوز سلسلة من العقبات، كان أولها تعلّم طريقة تعديل جزيء الحمض النووي المرسال لمنع حدوث استجابة مناعية عنيفة، وثانيها تعلُّم طريقة تحفيز الجهاز المناعي لالتقاط جزيء الحمض النووي المرسال في أثناء عبوره المجرى الدموي، ثم اكتشفوا طريقة تحفيز الجهاز المناعي لصنع كميات كبيرة من الجزء المهم لبروتين العامل المُمْرِض الذي يحمل معلوماته جزيء الحمض النووي المرسال، واكتشفوا أخيرًا طريقة تغليف الحمض النووي داخل كبسولة مجهرية صغيرة لحمايتها من العوامل الكيماوية الموجودة في الدم التي قد تخربها.
وفي أثناء كل هذا توصل العلماء إلى أن لقاحات الحمض النووي المرسال تولد مناعة أقوى من اللقاحات التقليدية، فهي تحفز الجهاز المناعي على صناعة الأضداد وعلى تكوين الخلايا القاتلة، فتشن هجمة مزدوجة على الفيروس.
أجرت إذن عدة فرق من العلماء أبحاثًا دؤوبة استمرت 30 سنة -من ضمنها مجموعة في Pfizer تعمل مع شركة ألمانية تسمى BioTech، وشركة صغيرة في ماساشوستس تسمى Moderna- سمحت هذه الأبحاث في النهاية بالوصول إلى تقنية لقاح الحمض النووي الريبوزي المرسال التي نتج عنها لقاح فعال ضد كوفيد-19. وضعت الشركات منصات عمل يمكن نظريًا استخدامها ببساطة لصنع لقاح لأي مرض معدٍ بحقن الجسم بالتسلسل الصحيح للحمض النووي المرسال لهذا المرض.
ثم ظهر مرض كوفيد-19 واستطاع العلماء في عدة أسابيع تحديد الفيروس المسؤول عنه، وتوصل العلماء في الصين إلى كامل تسلسلاته الجينية ومن ضمنها الجينات المسؤولة عن تصنيع بروتيناته الشوكية، ونشروا هذه المعلومات على الإنترنت. وفي غضون دقائق قليلة، بدأ العلماء على بعد آلاف الأميال بالعمل على تصميم لقاح الحمض النووي المرسال واستطاعوا تصنيعه بعد أسابيع قليلة، ليُجرَّب على الحيوانات أولًا ثم على الإنسان.
وبعد 11 شهرًا فقط من اكتشاف فيروس سارس-كوف-2، صادق المشرعون في كل من المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية على أمان لقاح الحمض النووي الريبوزي المرسال وفعاليته ضد فيروس كورونا المستجد، ليعبدوا الطريق للانتشار السريع لهذا اللقاح. ولم يسبق أبدًا أن طُوِّر لقاح بأقل من 4 سنوات.
كان العلماء قد بدؤوا بالفعل باختبار تقنية لقاح الحمض النووي المرسال على عوامل ممرضة أخرى مثل فيروسات إيبولا وزيكا وفيروسات الإنفلونزا. وتصنع الخلايا السرطانية أيضًا بروتينات يمكن استهدافها بهذا النوع من اللقاحات، وقد سجلت بالفعل حالات نجاح في علاج سرطان ميلانوما. ويمكن نظريًا استخدام تقنية الحمض النووي المرسال لتعويض الفقد البروتيني في بعض الأمراض مثل مرض التليف الكيسي.
استفادت تقنية لقاح الحمض النووي المرسال -مثل أي اكتشاف علمي عظيم- من اكتشافات علمية أخرى سبقتها مثل:
إن جزيء الحمض النووي الريبوزي RNA هش للغاية، لذلك فإن إيصال جزيء الحمض النووي المرسال إلى داخل أجسامنا وضمان ألا تخربه الإنزيمات الموجودة داخل الخلايا، كان تحديًا حقيقيًا في أثناء تطوير اللقاح. فالتعديل الكيميائي في أثناء عملية التصنيع قد يحسن ثبات اللقاح تحسينًا كبيرًا. ويعد تغليف الجزيء بجسيم نانوي دهني إحدى الطرق التي تضمن دخول اللقاح إلى الخلايا وتسليم جزيء الحمض النووي المرسال إلى السيتوبلازما.
لا يبقى جزيء الحمض النووي المرسال في الخلايا طويلًا، إذ يتحلل فور تسليم التعليمات لآلة صنع البروتين في الخلايا بفعل إنزيم يُعرَف باسم ريبونوكليا، ولا يمكن انتقال جزيء الحمض النووي المرسال إلى داخل نواة الخلية لأنه لا يمتلك الإشارات التي تسمح له بدخولها، وهذا يعني أنه لا يمكن حصول اتحاد بين الجزيء المحقون والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين للخلية المُلَقَّحة، فلا يوجد إذن أي خطورة من حصول تغيرات جينية طويلة الأمد بسبب هذا النوع من اللقاحات.
مرت لقاحات كوفيد-19 التي أنتجتها كل من فايزر ومودرنا باختبارات السلامة على الخلايا البشرية مخبريًا.
منحت إدارة الغذاء والدواء الأميركية FDA ترخيص الاستخدام الطارئ للقاحات فايزر بعد مراجعة بيانات أكثر من 37 ألف مشارك بالتجارب السريرية. وقد ورد في تقرير الإدارة: «كانت أكثر الأعراض الجانبية المُسجلة شيوعًا هي آلام موضع الحقن والوهن والصداع والآلام العضلية والمفصلية والقشعريرة ولم تدم إلا أيامًا قليلة، وعانى معظم الأشخاص هذه الأعراض أكثر بعد تلقي الجرعة الثانية، لذلك ينبغي لمقدمي اللقاح ومتلقيه توقع وجود أعراض جانبية بعد كل جرعة خاصة بعد الجرعة الثانية».
الحمض الريبوزي المرسال هو جزيء من سلسلة واحدة يوجد طبيعيًا في كل خلايانا، يحمل تعليمات صنع البروتينات داخل الخلايا، ويوجد في نواة الخلية وينتقل بعد ذلك إلى السيتوبلازما المكون الرئيسي للخلايا، لتترجم الإنزيمات الموجودة في السيتوبلازما المعلومات المخزنة في جزيء mRNA وتصنع البروتينات.
كيف تعمل اللقاحات التقليدية؟
إن الهدف الرئيسي للقاح الموجه ضد عامل مُمْرِض مثل الفيروس المسبب لكوفيد-19 هو تدريب الجهاز المناعي على التعرِّف على الفيروس، ليصبح قادرًا على مهاجمة الفيروسات النشطة عند دخولها إلى الجسم.
تتكون الفيروسات من لب من المورثات المكونة من حمض نووي ريبوزي RNA وحمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين DNA محاطة بغلاف من البروتينات، ولتشكيل هذا الغلاف يصنع الحمض النووي أو الحمض النووي منقوص الأكسجين الحمض النووي المرسال mRNA الذي يُتَرجَم لاحقًا إلى بروتينات. يصنع mRNA في فيروس معين بروتينات خارجية ذات شكل معين تختلف من فيروس إلى آخر.
تستخدم بعض اللقاحات التقليدية فيروسات مُضعَفة بينما تستخدم لقاحات أخرى جزءًا مهمًا من الغلاف البروتيني للفيروس، وفي حالة لقاح فيروس كورونا تُستَخدم البروتينات الشوكية التي تغلِّف هذا الفيروس من الخارج.
ومن الأمراض الخطيرة التي نجحت اللقاحات التقليدية في السيطرة عليها: شلل الأطفال والحصبة، وتعد اللقاحات أكثر الاكتشافات الطبية فائدة للبشرية في التاريخ. لكنّ زرع كميات كبيرة من الفيروسات ثم إضعافها أو استخراج أجزاء مهمة منها يستغرق الكثير من الوقت.
ما المختلف في لقاح الحمض النووي المرسال؟
تعتمد تقنية لقاح الحمض النووي مُعاد التركيب على الخمائر والخلايا الجرثومية لصنع نسخ عديدة من بروتين الفيروس أو الجرثومة وأحيانًا أجزاء صغيرة من البروتين.
لكنَّ لقاح الحمض النووي المرسال تجاوز هذه الخطوة، فهو يُركَّب كيميائيًا من دون الحاجة إلى خلايا أو عوامل مُمْرِضة، وهذا ما يجعل عملية إنتاجه أبسط، إذ تحمل لقاحات الحمض النووي المرسال المعلومات التي تسمح لخلايانا بصنع بروتينات العامل المُمْرِض أو أجزاء منها.
ومن الجدير بالذكر أن لقاحي الحمض النووي المرسال اللذين طورت أحدهما شركتي Pfizer وBioTech معًا والآخر الذي طورته شركة Moderna لا يسببان الإصابة بكوفيد-19 لأنهما لا يحملان المعلومات الكاملة اللازمة لصناعة فيروس سارس-كوف-2؛ لذلك فإن هذا النوع من اللقاحات لا يسبب العدوى بالفيروس.
بدأ بعض الباحثين منذ نحو 30 سنة دراسة إمكانية جعل اللقاحات أبسط، كأن نعرف بدقة شكل بنية الحمض النووي المرسال المكوِّن لقطعة مهمة من غلاف الفيروس البروتيني، مثل البروتينات الشوكية المحيطة بفيروس كوفيد-19 مثلًا.
من السهل نسبيًا أن نصنع كميات كبيرة من الحمض النووي المرسال في المختبر، فماذا لو استطعنا حقن جزيء حمض نووي مرسال في جسد أحدهم لينتقل هذا الجزيء في المجرى الدموي فتكتشفه خلايا جهاز المناعة، لتبدأ بعد ذلك بصناعة البروتينات الشوكية؟ هل سيجعل هذا الجهاز المناعي قادرًا على التعرف على العامل الممرض الذي أُخِذ منه هذا الجزيء ومحاربته في المستقبل؟
تجاوز العقبات في أثناء صناعة لقاحات الحمض النووي الريبوزي المرسال:
مع أن فكرة اللقاح تبدو بسيطة فقد احتاجت إلى عقود من العمل لتجاوز سلسلة من العقبات، كان أولها تعلّم طريقة تعديل جزيء الحمض النووي المرسال لمنع حدوث استجابة مناعية عنيفة، وثانيها تعلُّم طريقة تحفيز الجهاز المناعي لالتقاط جزيء الحمض النووي المرسال في أثناء عبوره المجرى الدموي، ثم اكتشفوا طريقة تحفيز الجهاز المناعي لصنع كميات كبيرة من الجزء المهم لبروتين العامل المُمْرِض الذي يحمل معلوماته جزيء الحمض النووي المرسال، واكتشفوا أخيرًا طريقة تغليف الحمض النووي داخل كبسولة مجهرية صغيرة لحمايتها من العوامل الكيماوية الموجودة في الدم التي قد تخربها.
وفي أثناء كل هذا توصل العلماء إلى أن لقاحات الحمض النووي المرسال تولد مناعة أقوى من اللقاحات التقليدية، فهي تحفز الجهاز المناعي على صناعة الأضداد وعلى تكوين الخلايا القاتلة، فتشن هجمة مزدوجة على الفيروس.
أجرت إذن عدة فرق من العلماء أبحاثًا دؤوبة استمرت 30 سنة -من ضمنها مجموعة في Pfizer تعمل مع شركة ألمانية تسمى BioTech، وشركة صغيرة في ماساشوستس تسمى Moderna- سمحت هذه الأبحاث في النهاية بالوصول إلى تقنية لقاح الحمض النووي الريبوزي المرسال التي نتج عنها لقاح فعال ضد كوفيد-19. وضعت الشركات منصات عمل يمكن نظريًا استخدامها ببساطة لصنع لقاح لأي مرض معدٍ بحقن الجسم بالتسلسل الصحيح للحمض النووي المرسال لهذا المرض.
ثم ظهر مرض كوفيد-19 واستطاع العلماء في عدة أسابيع تحديد الفيروس المسؤول عنه، وتوصل العلماء في الصين إلى كامل تسلسلاته الجينية ومن ضمنها الجينات المسؤولة عن تصنيع بروتيناته الشوكية، ونشروا هذه المعلومات على الإنترنت. وفي غضون دقائق قليلة، بدأ العلماء على بعد آلاف الأميال بالعمل على تصميم لقاح الحمض النووي المرسال واستطاعوا تصنيعه بعد أسابيع قليلة، ليُجرَّب على الحيوانات أولًا ثم على الإنسان.
وبعد 11 شهرًا فقط من اكتشاف فيروس سارس-كوف-2، صادق المشرعون في كل من المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية على أمان لقاح الحمض النووي الريبوزي المرسال وفعاليته ضد فيروس كورونا المستجد، ليعبدوا الطريق للانتشار السريع لهذا اللقاح. ولم يسبق أبدًا أن طُوِّر لقاح بأقل من 4 سنوات.
كان العلماء قد بدؤوا بالفعل باختبار تقنية لقاح الحمض النووي المرسال على عوامل ممرضة أخرى مثل فيروسات إيبولا وزيكا وفيروسات الإنفلونزا. وتصنع الخلايا السرطانية أيضًا بروتينات يمكن استهدافها بهذا النوع من اللقاحات، وقد سجلت بالفعل حالات نجاح في علاج سرطان ميلانوما. ويمكن نظريًا استخدام تقنية الحمض النووي المرسال لتعويض الفقد البروتيني في بعض الأمراض مثل مرض التليف الكيسي.
استفادت تقنية لقاح الحمض النووي المرسال -مثل أي اكتشاف علمي عظيم- من اكتشافات علمية أخرى سبقتها مثل:
- فهم بنية الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين والحمض النووي المرسال وطريقة إنتاجهما للبروتينات.
- اختراع تقنية لتحديد التسلسل الجيني للفيروسات.
- اختراع تقنية لصنع الحمض النووي المرسال لصنع بروتين معين.
- تجاوز كل العقبات التي قد تعيق جزيء الحمض النووي المرسال المحقون عضليًا في ذراع شخص ما من الوصول إلى خلايا الجهاز المناعي عميقًا داخل الجسم البشري، وإخفاء هذا الجزيء لصنع البروتين المهم.
- تقنية المعلومات التي سمحت بانتقال العلوم حول العالم بسرعة الضوء.
إن جزيء الحمض النووي الريبوزي RNA هش للغاية، لذلك فإن إيصال جزيء الحمض النووي المرسال إلى داخل أجسامنا وضمان ألا تخربه الإنزيمات الموجودة داخل الخلايا، كان تحديًا حقيقيًا في أثناء تطوير اللقاح. فالتعديل الكيميائي في أثناء عملية التصنيع قد يحسن ثبات اللقاح تحسينًا كبيرًا. ويعد تغليف الجزيء بجسيم نانوي دهني إحدى الطرق التي تضمن دخول اللقاح إلى الخلايا وتسليم جزيء الحمض النووي المرسال إلى السيتوبلازما.
لا يبقى جزيء الحمض النووي المرسال في الخلايا طويلًا، إذ يتحلل فور تسليم التعليمات لآلة صنع البروتين في الخلايا بفعل إنزيم يُعرَف باسم ريبونوكليا، ولا يمكن انتقال جزيء الحمض النووي المرسال إلى داخل نواة الخلية لأنه لا يمتلك الإشارات التي تسمح له بدخولها، وهذا يعني أنه لا يمكن حصول اتحاد بين الجزيء المحقون والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين للخلية المُلَقَّحة، فلا يوجد إذن أي خطورة من حصول تغيرات جينية طويلة الأمد بسبب هذا النوع من اللقاحات.
مرت لقاحات كوفيد-19 التي أنتجتها كل من فايزر ومودرنا باختبارات السلامة على الخلايا البشرية مخبريًا.
منحت إدارة الغذاء والدواء الأميركية FDA ترخيص الاستخدام الطارئ للقاحات فايزر بعد مراجعة بيانات أكثر من 37 ألف مشارك بالتجارب السريرية. وقد ورد في تقرير الإدارة: «كانت أكثر الأعراض الجانبية المُسجلة شيوعًا هي آلام موضع الحقن والوهن والصداع والآلام العضلية والمفصلية والقشعريرة ولم تدم إلا أيامًا قليلة، وعانى معظم الأشخاص هذه الأعراض أكثر بعد تلقي الجرعة الثانية، لذلك ينبغي لمقدمي اللقاح ومتلقيه توقع وجود أعراض جانبية بعد كل جرعة خاصة بعد الجرعة الثانية».