Πώς να σταματήσουμε την επόμενη πανδημία

από **Golf GTI** 12/1/2021, 7:41 am

Πώς να σταματήσουμε την επόμενη πανδημία Kapito10

Ένα καθολικό εμβόλιο, ένας Άτλας ιών και οργανοειδή που έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο: Αυτά τα επιστημονικά προγράμματα στοχεύουν να σταματήσουν την επόμενη μεγάλη πανδημία προτού ξεκινήσει - ή τουλάχιστον να τη μετριάσουν.

Ο κορωνοϊός υπενθύμισε στον κόσμο την αιώνια και αόρατη απειλή των ιών. Από τα καθολικά εμβόλια μέχρι τα μικροσκοπικά όργανα ή οργανοειδή -που μπορούν να εκτιμήσουν τη θνησιμότητα ενός ιού-, οι επιστήμονες αγωνίζονται να βρουν νέες λύσεις που θα μπορούσαν να αποτρέψουν μελλοντικές καταστροφές. Ας δούμε μερικές από τις πιο καινοτόμες ιδέες για τη αναστολή της επόμενης πανδημίας, πριν ξεκινήσει.

Ένα καθολικό εμβόλιο κορωνοϊού

Τον Μάιο του 2020, ο Matthew Memoli, διευθυντής του Εργαστηρίου Λοιμωδών Νοσημάτων των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ (NIH), δημοσίευσε ένα άρθρο-σχόλιο στο περιοδικό Nature, στο οποίο προέτρεψε την επιστημονική κοινότητα να μην επαναλάβει τα λάθη του παρελθόντος.

Ενώ οι προγραμματιστές εμβολίων σε όλο τον κόσμο αγωνίζονταν να αναπτύξουν ένα εμβόλιο για τον κορωνοϊό -από τον Αύγουστο του 2020, υπήρχαν περισσότερα από 170 τέτοια εμβόλια σε εξέλιξη-, ο Memoli υποστήριξε ότι αυτό δεν θα ήταν αρκετό. Αντ' αυτού, περιέγραψε έναν πιο φιλόδοξο στόχο. «Πρέπει να προχωρήσουμε περισσότερο» έγραψε. «Πρέπει να εργαστούμε για ένα καθολικό εμβόλιο κορωνοϊού με ευρεία προστασία έναντι ενός μεγάλου αριθμού κορωνοϊών» ανέφερε σχετικά.

Το επιχείρημα του Memoli είναι ότι η ιστορία έχει τη συνήθεια να επαναλαμβάνεται. Από το SARS έως το MERS και έως τον ιό SARS-CoV-2, ο κόσμος έχει πλέον συγκλονιστεί από τρεις μεγάλες επιδημίες κορωνοϊού, αυξανόμενης σοβαρότητας. Κάθε φορά, όμως, οι επιστήμονες και οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής τείνουν να επικεντρώνονται καθολικά στο πρόβλημα εκείνης της στιγμής, σε βάρος του προγραμματισμού για το μέλλον.

Μιλώντας από το γραφείο του στην Bethesda του Maryland, ο Memoli λέει ότι πρέπει να έχουμε κατά νου τη μεγαλύτερη εικόνα. Όσο καταστροφικός και αν ήταν ο κορωνοϊός, οι μελλοντικοί κορωνοϊοί ενδέχεται να αποτελέσουν πολύ μεγαλύτερες απειλές: «Το να εστιάσουμε σε αυτόν τον μεμονωμένο ιό είναι λάθος» λέει. «Ταυτόχρονα πρέπει να σκεφτόμαστε το μέλλον. Ακόμα κι αν έχουμε ένα υπέροχο και λειτουργικό εμβόλιο για αυτόν τον ιό, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι θα είμαστε έτοιμοι για τον επόμενο» συμπληρώνει.

Η ιδέα ενός καθολικού εμβολίου -που μπορεί να προστατεύσει από πολλά διαφορετικά στελέχη κορωνοϊού- μπορεί να φαίνεται υπερβολική, αλλά δεν είναι εντελώς νέα. Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, μια ομάδα επιστημόνων στο Norden Laboratories -το τμήμα υγείας ζώων με έδρα την Pennsylvania, της φαρμακευτικής εταιρείας SmithKline Beecham, τώρα GSK- ξεκίνησε ένα φιλόδοξο σχέδιο ανάπτυξης ενός εμβολίου που θα μπορούσε να προστατεύσει τις γάτες από πολλούς κορωνοϊoύς. Τότε το εμπορικό ενδιαφέρον για αυτούς τους ιούς δεν προερχόταν από την απειλή τους για τον άνθρωπο αλλά για τα ζώα, καθώς υπάρχουν διάφορα στελέχη που μπορούν να είναι επιβλαβή για τα κατοικίδια ζώα. Η ομάδα του Norden, η οποία ονομάστηκε «jockeys γονιδίων», λόγω της εμπειρογνωμοσύνης της στην κλωνοποίηση γονιδίων από διάφορους παθογόνους ιούς, κατάφερε να καταθέσει ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το προτεινόμενο εμβόλιο, αλλά το έργο προσγειώθηκε ανώμαλα στις κλινικές δοκιμές, με το εμβόλιο να μην καταδείκνυει καμία προστατευτική ιδιότητα.

Ωστόσο άφησε παρακαταθήκη ένα βασικό μάθημα. Η επίτευξη αποτελεσματικής προστασίας έναντι περισσότερων του ενός στελεχών του κορωνοϊού -είτε σε ζώα είτε σε ανθρώπους- θα ήταν πολύπλοκο έργο. Πιθανότατα θα απαιτούσε την πρόκληση ανοσοαπόκρισης ευρύτερης από την απλή παραγωγή εξουδετερωτικών αντισωμάτων. «Σκεφτήκαμε ότι θα μπορούσαμε να διεγείρουμε μια απόκριση αντισωμάτων σε μια ακίδα πρωτεΐνης (ένας κοινός στόχος εμβολίων κορωνοϊού), που να προστατεύει από διαφορετικούς κορωνοϊούς αιλουροειδών» λέει η Elaine Jones, από τους αρχικούς επιστήμονες του Norden και τώρα στέλεχος διοικητικών συμβουλίων πολλών εταιρειών βιοτεχνολογίας. «Αλλά αυτή η προσέγγιση από μόνη της δεν ήταν αρκετή για να αποκτηθεί η σωστή μακροχρόνια ανοσία» προσθέτει.

Δύο δεκαετίες μετά, οι πρώτες ενδείξεις ότι ένα καθολικό εμβόλιο κορωνοϊου μπορεί να είναι βιώσιμο προήλθαν από επιστήμονες που μελετούσαν τον κορωνοϊό MERS, λίγο μετά την πρόκληση μεγάλης επιδημίας στη Μέση Ανατολή, το 2012. Ο Keith Grehan, τότε υποψήφιος διδάκτωρ στο Πανεπιστήμιο του Kent και τώρα ερευνητής μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Leeds, αναρωτήθηκε εάν δείγματα αίματος που ελήφθησαν από επιζώντες της επιδημίας του SARS στις αρχές της δεκαετίας του 2000 παρουσίαζαν οποιοδήποτε είδος ανοσοαπόκρισης στον νέο ιό.

Προς έκπληξή του, ο Grehan ανακάλυψε ότι περίπου το ένα τέταρτο των ασθενών με SARS είχαν εξουδετερωτικά αντισώματα στο αίμα τους κατά του MERS. Όταν συνέκρινε τις πρωτεϊνικές αλληλουχίες των δύο ιών, διαπίστωσε ότι υπήρχε κάποια αλληλοεπικάλυψη. Σε μια συγκεκριμένη περιοχή της ακίδας πρωτεΐνης, το 40% των αμινοξέων ήταν κοινά μεταξύ SARS και MERS. Ο Grehan ενθουσιάστηκε όταν ανακάλυψε μια περαιτέρω αλληλοεπικάλυψη μεταξύ των SARS, MERS και των κορωνοϊών OC43 και HKU1 που προκαλούν τα κοινά κρυολογήματα.

Κατά τη γνώμη του, αυτό υποδηλώνει ότι είναι πιθανό να αναπτυχθεί ένα εμβόλιο που θα μπορούσε να προκαλέσει ανοσοαπόκριση σε πολλά στελέχη κορωνοϊού. Αλλά, μέχρι το 2016, οι φόβοι του MERS είχαν μειωθεί και η χρηματοδότηση για το έργο είχε εξαφανιστεί. Ο Grehan αναφέρει χαρακτηριστικά: «Δεν μπορούσες να πας σε μια φαρμακευτική εταιρεία και να πεις ότι έχουμε ένα εμβόλιο που ενδεχομένως προστατεύει από κάποια κρυολογήματα, καθώς και τους ανθρώπους που συμβαίνει να είναι δίπλα σε καμήλες από MERS. Δεν θα τη χαρακτήριζα υπέροχη εμπορική πρόταση» συμπληρώνει. Τέσσερα χρόνια αργότερα, το τοπίο για τέτοια εμβόλια δεν θα μπορούσε να είναι πιο διαφορετικό.

Το δεύτερο κύμα εμβολίων κορωνοϊού

Τον Ιούλιο του 2020, η γαλλική εταιρεία βιοτεχνολογίας Osivax εξασφάλισε περισσότερα από 32 εκατ. ευρώ σε χρηματοδότηση από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Καινοτομίας και την τράπεζα επενδύσεων Bpifrance, για την ανάπτυξη ενός καθολικού εμβολίου κορωνοϊού. Ήταν μόνο μία από τις πολλές ανακοινώσεις σχετικά με μια νέα κατηγορία εμβολίων κορωνοϊού, που σηματοδοτούν ένα ευρύτερο όραμα.

Ένα δεύτερο κύμα εμβολίων κορωνοϊού, που στοχεύουν πιο μακριά, βρίσκεται σε εξέλιξη - συμπεριλαμβανομένης της βελγικής start-up, myNEO, και της καναδικής φαρμακευτικής εταιρείας VBI. Πρόκειται για μια πρωτοβουλία υπό την ηγεσία του Κινεζικού Κέντρου Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων και ενός προγράμματος που χρηματοδοτείται από το NIH - με επικεφαλής τον Memoli.

Αυτά τα εμβόλια θα χρειαστούν λίγο περισσότερο χρόνο για να φτάσουν στην αγορά - όλα βρίσκονται ακόμη σε προκλινική φάση ανάπτυξης με προγραμματισμένες δοκιμές σε ανθρώπους για τις αρχές του 2021, ενώ ορισμένα εμβόλια κορωνοϊού βρίσκονται ήδη στο τελικό στάδιο των δοκιμών, πριν από την κλινική έγκριση - αλλά, εάν είναι επιτυχημένα, το ευρύτερο πεδίο εφαρμογής τους θα μπορούσε να τα καταστήσει πιο χρήσιμα μακροπρόθεσμα.

«Ελπίζουμε ότι αυτά τα εμβόλια θα αποδώσουν προστιθέμενη αξία, καθώς θα προσφέρουν προστασία από περισσότερα στελέχη κορωνοϊών -ακόμα και αν το τρέχον στέλεχος που προκαλεί τον ιό μεταλλάσσεται-, καθώς και μακροπρόθεσμη ανοσία» λέει ο Cedric Bogaert, συνιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της myNEO. Όλα αυτά τα προγράμματα προσπαθούν να βασιστούν σε αυτό που ανακάλυψε ο Grehan με το SARS και το MERS: δηλαδή ότι υπάρχουν ανιχνεύσιμες ομοιότητες ανάμεσα στις πρωτεϊνικές αλληλουχίες των κορωνοϊών που είναι γνωστό ότι μολύνουν τον άνθρωπο. Το κύριο ερώτημα είναι πώς θα μπορούσαμε να τις εκμεταλλευτούμε καλύτερα.

Όταν ο Memoli δημοσίευσε το άρθρο του τον Μάιο, είχε ήδη μια ιδέα στο μυαλό του, έχοντας αφιερώσει περισσότερο από μία δεκαετία στη συνεχή αναζήτηση ενός καθολικού εμβολίου γρίπης. Όπως διαπίστωσαν οι επιστήμονες του Norden, στις αρχές της δεκαετίας του '90, είχε κατανοήσει το ότι η δημιουργία ενός επιτυχημένου εμβολίου ευρέος φάσματος θα απαιτούσε, πιθανώς, την πρόκληση διαφορετικών πτυχών της διαδικασίας της ανοσίας, όπως, π.χ., η εκπαίδευση των Τ-κυττάρων να αναγνωρίζουν ενδεικτικούς δείκτες αυτών των ιογενών στελεχών.

Τα Τ-κύτταρα πιστεύεται ότι είναι ιδιαίτερα ζωτικής σημασίας, καθώς, μόλις μάθουν να αναγνωρίζουν έναν ιό, δημιουργούν αντίγραφα του εαυτού τους που θυμούνται το παθογόνο και παραμένουν αδρανή μέχρι να υπάρξει μια μελλοντική συνάντηση. Ένα εμβόλιο που διεγείρει αυτό το μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος, παράλληλα με την πρόκληση απόκρισης αντισωμάτων, είναι πιο πιθανό να προσφέρει προστασία σε διαφορετικά στελέχη κορωνοϊού σε διαφορετικές ηλικιακές ομάδες και πληθυσμούς, σε όλο τον κόσμο. Αυτή είναι η σημασία της απόκρισης των Τ- κυττάρων που προκαλείται από αρκετά ειδικά εμβόλια κορωνοϊού και βρίσκονται στο στάδιο της ανάπτυξης.

«Η ομορφιά της απόκρισης των Τ-κυττάρων είναι ότι τείνει να έχει οφέλη στους ηλικιωμένους, όπου οι αποκρίσεις των αντισωμάτων τους και η ανοσοποιητική τους μνήμη δεν είναι τόσο ισχυρές» εξηγεί ο Memoli. «Θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε όσο το δυνατόν περισσότερες πτυχές της ανοσίας και υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους θα μπορούσαμε να επιτεθούμε στον ιό, προκειμένου να μειώσουμε την παθογόνο δράση του» προσθέτει.

Τα Τ-κύτταρα μπορούν να εκπαιδευτούν ώστε να αναγνωρίζουν εσωτερικά συστατικά των κορωνοϊών που μεταλλάσσονται λιγότερο και έτσι είναι πιθανότερο να είναι παρόμοια μεταξύ διαφορετικών στελεχών. Αυτές οι εσωτερικές πρωτεΐνες είναι πολύ πιο δύσκολο να στοχευθούν, αλλά τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες που εργάζονται σε εμβόλια γρίπης, έχουν βρει διάφορους τρόπους για να τις προσπελάσουν με έγχυση τμημάτων RNA ή DNA ιού, σε σωματικά κύτταρα - αναγκάζοντας τα να εκθέσουν αυτές τις πρωτεΐνες στην επιφάνειά τους, όπου μπορούν να αναγνωριστούν από το ανοσοποιητικό σύστημα.

Το εμβόλιο της Osivax, επιδιώκει τη χρήση Τ-κυττάρων με αυτόν τον τρόπο για να στοχεύσει το νουκλεοκαψίδιο - μια εσωτερική πρωτεΐνη που πιστεύεται ότι είναι κοινή ανάμεσα σε όλους τους κορωνοϊούς που προσβάλλουν τον άνθρωπο, ενώ η ομάδα του Memoli και της myNEO έχουν ένα ακόμη πιο φιλόδοξο σχέδιο: μέσω της χρήσης υπολογιστικών αλγορίθμων για το κοσκίνισμα όλων των διαθέσιμων αλληλουχιών κορωνοϊού, σκοπεύουν να εντοπίσουν κοκτέιλ στόχων σε όλες τις ιικές πρωτεΐνες που φαίνεται να είναι απαραίτητες για την επιβίωση των ιών.

Παρόμοιες προσεγγίσεις δοκιμάζονται επίσης για καθολικά εμβόλια γρίπης. Η ελπίδα είναι ότι η διαδικασία μπορεί να αποδειχθεί πιο απλή για τους κορωνοϊούς, καθώς υπάρχει λιγότερη ποικιλομορφία στο γενετικό προφίλ τους. «Παίρνοντας τις αλληλουχίες αυτών των ιών, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη σχέση ανάμεσα τους», λέει ο Memoli. «Και μέσω αυτού, να ομαδοποιήσουμε όλους τους κορωνοϊούς που έχουν μολύνει τους ανθρώπους, σε τέσσερις οικογένειες. Η γρίπη είναι πολύ πιο δύσκολη από γενετική άποψη, επειδή υπάρχουν περισσότερες κατηγορίες υποτύπων και στελεχών της» συμπληρώνει.

Ωστόσο, παρόλο που τέτοια προγράμματα προσφέρουν αισιοδοξία ότι ο κόσμος θα είναι πιο προετοιμασμένος για παρόμοιες μελλοντικές επιθέσεις, οι κορωνοϊοί απέχουν πολύ από το να είναι το μόνο παθογόνο είδος που κρύβεται στην άγρια φύση και θα μπορούσε να αποτελέσει απειλή για τον άνθρωπο.

Ένα εργαστήριο μίνι οργάνων

Το Πανεπιστήμιο Fudan στη Σαγκάη βρίσκεται σε προχωρημένη φάση σχεδιασμού εργαστηρίου, αυστηρού περιορισμού και υψηλού επιπέδου, με τη συγκεκριμένη πρόθεση να βοηθήσει στην πρόβλεψη της επόμενης πανδημίας. Είναι γνωστό ως εγκατάσταση βιοασφάλειας επιπέδου 4 (BSL-4). Υπάρχουν μόνο μερικές δεκάδες τέτοια εργαστήρια στον πλανήτη. Μέσα στο εργαστήριο BSL-4, οι συνθήκες μοιάζουν περισσότερο με εκείνες της εξερεύνησης του διαστήματος παρά με τη διεξαγωγή επιστημονικών πειραμάτων. Οι εργαζόμενοι φορούν διαστημικές στολές, με τα δικά τους συστήματα παροχής αέρα και ολόκληρη η κατασκευή είναι αεροστεγής.

Αυτό απαιτείται όταν εργάζεται κανείς με δυνητικά θανατηφόρους ιούς και στα μάτια του Hans Clevers, ενός 63χρονου Ολλανδού καθηγητή, ο οποίος είναι μια από τις κινητήριες δυνάμεις πίσω από αυτά τα σχέδια, μια τέτοια εγκατάσταση είναι μια απαραίτητη επένδυση, εάν θέλουμε να σταματήσουμε μελλοντικές πανδημίες πριν καν ξεκινήσουν.

Πρωτοπόρος στην ανάπτυξη οργανοειδών -που είναι μικροσκοπικά, απλουστευμένα αντίγραφα οργάνων που δημιουργήθηκαν από βλαστικά κύτταρα- για περισσότερες από δύο δεκαετίες, ο Clevers είναι κάτι σαν πατρική φιγούρα στον τομέα. Το όραμά του για το εργαστήριο του Fudan, του οποίου είναι επίτιμος διευθυντής, είναι να δημιουργήσει ένα ειδικό κέντρο όπου οι επιστήμονες μπορούν να καλλιεργήσουν οργανοειδή από τα κύτταρα των νυχτερίδων, των παγκολίνων, των μοσχογαλών και άλλων αυτοχθόνων ειδών σε όλη την Κίνα και την Ανατολική Ασία. Μία ιδέα είναι, να δημιουργηθούν οργανοειδή του εντέρου από τα εντερικά κύτταρα αυτών των ζώων, καθώς πολλοί ιοί ζουν στον γαστρεντερικό τους σωλήνα. Αυτό θα επέτρεπε στους επιστήμονες να χρησιμοποιήσουν αυτά τα οργανοειδή για να αξιολογήσουν τα επίπεδα κινδύνου των άγνωστων παθογόνων που κρύβονται μέσα τους.

Το κέντρο αυτό θα αποτελέσει το αποκορύφωμα μιας νέας διάστασης της ιολογίας που εισήγαγαν οι Clevers και άλλοι τα τελευταία δέκα χρόνια. Από το 2012, έχουν δημιουργήσει πολυάριθμα οργανοειδή, ως τρόπο συλλογής δεδομένων για τα πάντα, από τον νοροϊό (που προκαλεί γαστρεντερίτιδα) έως τον Έμπολα.

Τα περισσότερα οργανοειδή δείχνουν τελείως ασήμαντα, με γυμνό μάτι. Μοιάζουν με μια σειρά χλωμών κηλίδων που επιπλέουν στα τρυβλία Petri. Αλλά κάτω από το μικροσκόπιο, αποκαλύπτουν την πλήρη δόξα τους: αυτές οι περίεργες δομές είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές μικρότερες από αυτές στο σώμα μας, αλλά αρκετά περίπλοκες ώστε να παρέχουν ένα ρεαλιστικό μοντέλο για την κατανόηση του πώς οι ιοί εισβάλλουν στα κύτταρα.

Η πρώτη φορά που τα οργανοειδή εγείραν πραγματικά τη φαντασία, ήταν κατά τη διάρκεια της επιδημίας Zika του 2016. Τρία χρόνια νωρίτερα, ένας Γερμανός μοριακός βιολόγος, ο Jürgen Knoblich, είχε προκαλέσει αναταραχή, δημιουργώντας οργανοειδή εγκεφάλου - που ονομάστηκαν «μίνι εγκέφαλοι» από τα μέσα επικοινωνίας - από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα, μια επιτυχία που κατατάχθηκε στις δέκα κορυφαίες ανακαλύψεις του 2013, από το σοβαρό επιστημονικό περιοδικό Science. Καθώς ο Zika εξαπλώθηκε σε όλη τη Βραζιλία, τα οργανοειδή του Knoblich έδωσαν μερικές από τις πρώτες ενδείξεις ως προς το γιατί ο ιός προκάλεσε «επιδημία» γεννήσεων παιδιών με μικρούς εγκεφάλους.

«Ήταν η πρώτη φορά που κάποιος κατάφερε να δείξει ότι ο Ζika θα μπορούσε να οδηγήσει σε αυτή τη νευροαναπτυξιακή νόσο» λέει ο Knoblich. «Αυτό κατέστησε τα οργανοειδή, πρωταρχικό μέσο μελέτης των ιών» ανέφερε επίσης. Εν μέσω της τρέχουσας πανδημίας, τα οργανοειδή έχουν διαδραματίσει βασικό ρόλο στην κατανόηση του ποικίλου φάσματος συμπτωμάτων που μπορεί να βιώσουν οι ασθενείς. Μέσω της μόλυνσης των εντερικών οργανοειδών με SARS-CoV-2, ο Clevers έδειξε ότι ο ιός μπορεί εύκολα να μολύνει το έντερο, προκαλώντας ναυτία και διάρροια, ενώ άλλοι ερευνητές έχουν δημιουργήσει αντίγραφα του αγγειακού συστήματος για να δείξουν με ποιο τρόπο χρησιμοποιεί ο κορωνοϊός την ανθρώπινη πρωτεΐνη ACE2, προκειμένου να εξαπλωθεί στην κυκλοφορία του αίματος.

Τώρα αυξημένες επενδύσεις αφιερώνονται στη χρήση οργανοειδών ως τρόπου αξιολόγησης προβληματικών ιών. Ένας σημαντικός τομέας ανησυχίας, ιδιαίτερα στην Ασία, είναι η απειλή που δημιουργούν οι ιοί υβριδικής γρίπης που έχουν προκύψει από χοίρους ή πτηνά που έχουν ανταλλάξει γονίδια με ανθρώπινα στελέχη. Νωρίτερα φέτος εντοπίστηκε ένα κρούσμα υβριδικής γρίπης στο Idaho των ΗΠΑ, το οποίο περιείχε γενετικό υλικό τόσο από την εποχική γρίπη όσο και από τον ιό H1N1 που προκάλεσε το ξέσπασμα της γρίπης των χοίρων το 2009.

Σε συνεργασία με επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ, ο Clevers δημιούργησε ένα σύστημα για την πρόβλεψη του πόσο θανατηφόροι είναι οι νέοι ιοί, μέσω της εξακρίβωσης του μεγέθους των βλαβών που προκαλούν στο αναπνευστικό σύστημα, όταν τους επιτραπεί να μολύνουν οργανοειδή πνευμόνων. «Αργά ή γρήγορα μια νέα επικίνδυνη γρίπη θα εμφανιστεί στην Ανατολική Ασία» προειδοποιεί. «Είναι μια συνεχής ανησυχία. Αλλά η μέθοδος αυτή, επιτρέπει στους επιστήμονες να αντιμετωπίσουν οποιαδήποτε νέα πίεση και να αξιολογήσουν γρήγορα πόσο μεταδοτική είναι η νέα νόσος και ποιες βλάβες είναι πιθανό να προκαλέσει στον ανθρώπινο οργανισμό» συμπληρώνει.

Καλλιέργεια άγνωστων ιών

Υπάρχουν πολλοί ιοί σε νυχτερίδες και άλλα είδη, σε hotspots σε όλο τον κόσμο που δεν είναι ακόμη ικανοί να μολύνουν ανθρώπινα κύτταρα, αλλά χρειάζονται μόνο μικρές μεταλλάξεις για να μπορούν να το κάνουν. Αυτό καθιστά πιθανό το ότι θα αναπτύξουν αυτήν την ικανότητα στο εγγύς μέλλον.

Ο Clevers θέλει να καλλιεργήσει αυτούς τους ιούς στο εργαστήριο και να δοκιμάσει πιθανά φάρμακα και εμβόλια, ώστε να μπορούμε να τους αντιμετωπίσουμε εάν, κάποια στιγμή, μεταδοθούν στους ανθρώπους. Ο μόνος τρόπος για να γίνει αυτό, είναι η καλλιέργεια οργανοειδών από τα ίδια τα ζώα. Για πολύ καιρό δεν ήταν δυνατό να γίνει αυτό, αλλά ο Clevers και η ομάδα του φαίνεται να έχουν βρει έναν τρόπο. «Βρήκαμε ότι αν λάβουμε βλαστικά κύτταρα από οποιοδήποτε όργανο και τα τοποθετήσουμε σε μείγμα παραγόντων ανάπτυξης βλαστικών κυττάρων, αυτά συνεχίζουν να κατασκευάζουν το όργανο από το οποίο προέρχονται» εξηγεί και διευκρινίζει: «Αυτό μας επιτρέπει να δημιουργούμε οργανοειδή για κάθε είδος θηλαστικού. Έχουμε φτιάξει ακόμη και οργανοειδή δηλητηρίου φιδιών».

Μια τέτοια εργασία, ωστόσο, περιλαμβάνει ένα στοιχείο κινδύνου. Πλάσματα όπως οι νυχτερίδες έχουν ισχυρό ανοσοποιητικό σύστημα για να κρατούν τους ιούς υπό έλεγχο μέσα τους. Όταν όμως δημιουργήσουμε τα οργανοειδή τους σε ένα τρυβλίο, τέτοιες προστασίες δεν υπάρχουν πλέον. Εάν δεν ληφθούν ακραίες και ισχυρές προφυλάξεις, μια τέτοια έρευνα θα μπορούσε να επιτρέψει τη διαφυγή δυνητικά επικίνδυνων παθογόνων, γι' αυτό και απαιτούνται πολύ υψηλά επίπεδα βιοασφάλειας.

«Χρειάζεται πολύ ειδική εκπαίδευση και εξοπλισμός, για να γίνει αυτό» λέει ο Clevers. «Οι νυχτερίδες μεταφέρουν πολλούς αδρανείς ιούς που ελέγχονται από το δικό τους ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά, τη στιγμή που μπαίνουν στην καλλιέργεια των βλαστικών κυττάρων, οι ιοί μπορούν να εξαπλωθούν. Γι΄ αυτό, η όλη διαδικασία πρέπει να γίνει εξαιρετικά προσεκτικά, ώστε να μην επιτρέψουμε σε κανέναν ιό να δραπετεύσει» προσθέτει.

Ενώ ο Clevers εξετάζει ιούς που δεν έχουν ακόμη μολύνει ανθρώπους, ένας άλλος επιστήμονας οργανοειδών παρακολουθεί παθογόνα που είναι ήδη γνωστό πως είναι επικίνδυνα και εξαπλώνονται σε πιο πυκνοκατοικημένα μέρη του κόσμου λόγω παραγόντων όπως η κλιματική αλλαγή. Ο Josef Penninger, Αυστριακός μοριακός βιολόγος, ηγείται μιας νέας πρωτοβουλίας που ονομάζεται MAD-CoV 2 -ένα από τα οκτώ έργα που επιλέχθηκαν από την Πρωτοβουλία Καινοτόμων Φαρμάκων της Ευρωπαϊκής Ένωσης για να μοιραστούν ένα χρηματοδοτικό κεφάλαιο 72 εκατ. ευρώ-, και η οποία ξεκίνησε τον Αύγουστο του 2020.

Η ιδέα πίσω από το MAD-CoV 2 είναι η χρήση οργανοειδών για τον εντοπισμό πιθανών στόχων φαρμάκων, για μια ολόκληρη σειρά διαφορετικών ιών. Λαμβάνοντας ανθρώπινα πνευμονικά οργανοειδή καλυμμένα με χιλιάδες χιλιάδων κύτταρα, εκθέτοντάς τα σε έναν ιό και στη συνέχεια μελετώντας τα κύτταρα που επιβιώνουν, ο Penninger πιστεύει ότι θα μπορούσε να εντοπίσει μεταλλάξεις ικανές να εμποδίσουν αυτό το συγκεκριμένο στέλεχος, από το να γίνει παθογόνο.

Η προσπάθεια του είναι να το εφαρμόσει τόσο στους νέους κορωνοϊούς που ανακαλύπτονται στην Ασία, όσο και στους hantavirus. Αυτή η τελευταία οικογένεια ιών, η οποία μπορεί να είναι θανατηφόρα για τον άνθρωπο, βρίσκεται συνήθως σε απομακρυσμένες τροπικές περιοχές, αλλά τώρα γίνεται όλο και πιο συχνή σε μέρη της Ευρώπης. «Οι θύλακες ευνοϊκού κλίματος, δημιουργούνται τώρα σε όλο τον κόσμο, γεγονός που προκαλεί τη μετακίνηση ορισμένων ιών σε αυτές τις γεωγραφικές περιοχές, οι οποίες δεν έχουν δει τέτοιους ιούς, εδώ και αιώνες», λέει ο ίδιος.

Πρόκειται για ένα έργο που ο Penninger περίμενε να ξεκινήσει εδώ και αρκετά χρόνια, αλλά μέχρι τώρα, λέει, κανείς δεν ήταν πρόθυμος να το χρηματοδοτήσει. Ο αντίκτυπος του κορωνοϊού ήταν τέτοιος που, τόσο οι κυβερνήσεις, όσο και ο εταιρικός κόσμος άλλαξαν γνώμη.

«Αυτή η τεχνολογία ήταν διαθέσιμη, αλλά κανείς δεν ενδιαφερόταν πραγματικά» εξηγεί. «Πριν από ένα χρόνο μπορεί να πήγαινα στους επενδυτές και να τους έλεγα ότι έχουμε αυτόν τον έξυπνο νέο τρόπο για να μελετήσουμε ιούς που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους στόχους φαρμάκων - και να μου έδειχναν την πόρτα εξόδου του γραφείου, μέσα σε μερικά λεπτά» επισημαίνει. Αντ' αυτού, επένδυαν στην 120η έρευνά τους για τον καρκίνο. «Όλοι γνωρίζαμε ότι θα μπορούσε να υπάρξει πανδημία, αλλά κανείς δεν το πίστευε» λέει.

Για τον Clevers, περισσότερο από οτιδήποτε άλλο, ο καθαρός οικονομικός αντίκτυπος της κρίσης ανάγκασε τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να επανεξετάσουν τις προτεραιότητες. «Νομίζω ότι δεν είναι τόσο δύσκολο να κάνουμε τον υπολογισμό του κόστους μιας πανδημίας, έναντι του κόστους για τη δημιουργία μιας εγκατάστασης όπως αυτή που συζητάμε στη Σαγκάη. Δεν υπάρχει σύγκριση» λέει. «Αυτό δεν είναι ένα περίεργο περιστατικό - είχαμε SARS, MERS και τώρα Covid-19. Μπορούμε είτε να περιμένουμε τον επόμενο ιό ή να προσπαθήσουμε να κάνουμε κάτι δραστικό γι 'αυτό» προσθέτει.

Ένας Άτλας ιών

Από όλες τις βιολογικές οντότητες στη Γη, οι ιοί είναι μακράν οι περισσότερες. Για να θέσουμε τα πράγματα σε προοπτική, υπάρχουν περισσότεροι μεμονωμένοι ιοί που συνυπάρχουν μαζί μας στον πλανήτη - περίπου 10 nonnillion (10 εις την δύναμη του 30) - από ότι άστρα στο Σύμπαν. Ένα κουταλάκι του γλυκού θαλασσινό νερό, περιέχει περίπου δέκα εκατομμύρια από αυτούς. Λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους αριθμούς, η παρακολούθηση κάθε ιού ειδών με ζωονοσογόνο δυναμικό - που σημαίνει ότι μπορεί να μεταπηδήσει από ζώα σε ανθρώπους - μπορεί να φαίνεται ακατόρθωτη. Αλλά μια παγκόσμια κοινοπραξία επιστημόνων έχει ένα σχέδιο να κάνει ακριβώς αυτό.

Η Jonna Mazet το κάνει να ακούγεται απλό. «Υπάρχουν περίπου 500.000 ιοί που θα μπορούσαν να μας μολύνουν» εξηγεί η επιδημιολόγος της άγριας ζωής και διευθύντρια του Davis One Health Institute, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια. «Γνωρίζουμε ότι για κάτι πάνω από ένα δισ. δολάρια, μπορούμε να βρούμε την πλειοψηφία τους και για σχεδόν τέσσερα δισ. δολ. να βρούμε σχεδόν τα πάντα» συμπληρώνει.

Η Mazet έχει πείρα σε αυτόν τον τομέα. Κατά την τελευταία δεκαετία, έχει υπηρετήσει ως διευθύντρια του PREDICT, μια πρωτοβουλίας -που χρηματοδοτείται από την κυβέρνηση των ΗΠΑ- για τον εντοπισμό ιών ικανών να προκαλέσουν αναδυόμενες πανδημίες. Οπλισμένο με τεχνολογία αλληλουχίας της επόμενης γενιάς, το έργο ανακάλυψε και κατέγραψε τις αλληλουχίες περισσότερων από 1.000 ιών, μεταξύ 2009 και 2019, που βρέθηκαν παντού, από ορυζώνες στο Νεπάλ έως τις αστικές παραγκουπόλεις της Σιέρρα Λεόνε. Εντυπωσιακοί αριθμοί, αλλά ακόμα όχι αρκετά κοντά στον στόχο τους.

Παρ’ όλες τις προσπάθειες της, η ομάδα δεν πρόλαβε το κορωνοϊό. Αλλά η Μazet είχε προειδοποιήσει για αυτήν την πιθανότητα. Σε ένα ενημερωτικό δελτίο του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας του 2018, που συνυπέγραψε με άλλους επιστήμονες που συμμετείχαν στο PREDICT, ανέφερε ότι «ο κόσμος δεν είναι αρκετά καλά προετοιμασμένος για το επόμενο αναδυόμενο ιικό κύμα».

Το ξέσπασμα της πανδημίας του κορωνοϊού ενισχύει αυτό το μήνυμα. Ενώ το PREDICT σύντομα θα αντικατασταθεί από μια νέα πενταετή πρωτοβουλία υπό την ηγεσία των ΗΠΑ, με την ονομασία STOP Spillover -η οποία επικεντρώνεται στον εντοπισμό άλλων κορωνοϊών, καθώς και των ιών Ebola και Nipah-, η Mazet προτρέπει τους πολιτικούς ηγέτες να ακολουθήσουν ένα πολύ πιο φιλόδοξο πρόγραμμα πρόληψης.

Το Global Virome Project (GVP) - μια παγκόσμια κοινοπραξία εμπειρογνωμόνων πρόληψης πανδημίας, του οποίου η Mazet είναι μέλος της επταμελούς ηγετικής ομάδας - στοχεύει στην επίτευξη των στόχων του PREDICT σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας σκοπεύει να δημιουργήσει έναν άτλαντα κάθε δυνητικά ζωονοσογόνου ιού που υπάρχει, μέσω της συλλογής δειγμάτων από 1.000 έως 2.000 άτομα από κάθε είδος θηλαστικού και θαλάσσιου οργανισμού που πιστεύεται ότι είναι ικανό να μεταφέρει ιούς που θα μπορούσαν να μεταπηδήσουν στους ανθρώπους. Ένας τέτοιος άτλαντας θα μπορούσε να αποδώσει μια σειρά από οφέλη. Οι γιατροί σε χώρες που κινδυνεύουν, θα μπορούσαν να είναι προετοιμασμένοι να παρακολουθήσουν και να καταγράψουν τα συμπτώματα αυτών των ασθενειών και οι ιοί να ταξινομηθούν για προληπτική ανάπτυξη εμβολίων με βάση την πιθανότητα να φτάσουν σε εμάς στο εγγύς μέλλον.

Η Mazet παραδέχεται ότι το πεδίο του έργου μπορεί να ακούγεται τρομακτικό, αλλά υπάρχει μια περίπλοκη στρατηγική πίσω από τα σχέδια του GVP. Για κάθε Ήπειρο, σκοπεύουν να ελέγξουν περιοχές, με βάση μαθηματικά μοντέλα, που είναι πιθανό να είναι ιογενή hotspots, και να παρακολουθήσουν πώς εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου. Ο επιστήμονας υπολογιστών Noam Ross εργάζεται για τη μη κερδοσκοπική οργάνωση EcoHealth Alliance που εδρεύει στη Νέα Υόρκη, μια από τις κινητήριες δυνάμεις πίσω από το GVP και είναι ένας από τους κορυφαίους μοντελιστές hotspot στον κόσμο. Εξηγεί ότι υπάρχουν τρεις βασικοί παράγοντες που καθιστούν μια συγκεκριμένη περιοχή κόμβο ζωονοσογόνων ιών: υψηλή βιοποικιλότητα στον πληθυσμό των θηλαστικών, πρότυπα κλιματικής αλλαγής και ενεργή αλλαγή χρήσης γης.

«Πρώτον, η βιοποικιλότητα των ζώων οδηγεί σε ιική βιοποικιλότητα», εξηγεί. «Εάν έχουμε πολλά διαφορετικά είδη θηλαστικών με αλληλεπικαλυπτόμενους οικότοπους, τα είδη αυτά μοιράζονται τους ιούς και εφόσον οι ιοί ήδη μεταπηδούν εύκολα μεταξύ των ειδών, διευκολύνεται η μετάδοση τους στους ανθρώπους. Οι κλιματικές αλλαγές κάνουν τους πληθυσμούς των ζώων να μετατοπίζουν τους βιότοπους τους σε περιοχές που τους ταιριάζουν περισσότερο και τέλος, σε περιοχές όπου συμβαίνουν αλλαγές στη χρήση γης μέσω γεωργίας και βιομηχανίας. Οι άνθρωποι έρχονται πιο κοντά σε αυτές τις περιοχές της βιοποικιλότητας και άρα μολύνονται ευκολότερα», καταλήγει.

Επειδή αυτό εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου, καθώς οι άνθρωποι και τα ζώα μετακινούνται συνεχώς, μοντελιστές όπως ο Ross χρησιμοποιούν δορυφορικά και κλιματικά δεδομένα για να κάνουν προβλέψεις περιοχών που είναι πιθανό να εξελιχθούν σε ιογενή hotspots. Αυτά συνδυάζονται στη συνέχεια με πληροφορίες από επιστήμονες που εργάζονται επιτόπου και πραγματοποιούν ορολογικές έρευνες, με λήψη δειγμάτων αίματος από τους τοπικούς πληθυσμούς για να αναζητήσουν αντισώματα που δείχνουν ότι οι άνθρωποι έχουν έρθει επανειλημμένα σε επαφή με νέους ιούς. Ο Ross λέει ότι η EcoHealth Alliance μόλις ξεκίνησε μια νέα έρευνα αναζήτησης ιογενών αντισωμάτων σε αγροτικές κοινότητες στη Μαλαισία, με σχέδια να επεκταθεί σε πολλές χώρες της Νοτιοανατολικής Ασίας.

Απόκτηση πολιτικής βούλησης

Ενώ το PREDICT χρηματοδοτήθηκε από επιχορήγηση του Οργανισμού Διεθνούς Ανάπτυξης των Ηνωμένων Πολιτειών, η χρηματοδότηση που απαιτείται για την έναρξη του GVP δεν έχει ακόμη εξασφαλιστεί - αν και η Mazet λέει ότι υπήρξαν προφορικές ενδείξεις ενδιαφέροντος από πολιτικούς ηγέτες στην Κίνα, το Ηνωμένο Βασίλειο και τις ΗΠΑ, μεταξύ άλλων χωρών. Ενώ η εκτιμώμενη δαπάνη -μεταξύ 1,7 και 3,7 δισεκ. δολ. για την επίτευξη των μεγάλων στόχων της GVP, μπορεί να είχε κάνει τους πολιτικούς να το αποκλείσουν στο παρελθόν, η ελπίδα είναι ότι η επίπτωση της πανδημίας στην παγκόσμια οικονομία, θα κάνει τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να σκεφτούν πολύ σοβαρά, την πιθανή εξοικονόμηση πόρων από την πρόληψη μελλοντικών επιδημιών και να προχωρήσουν στην επένδυση. Ορισμένες εκτιμήσεις για το παγκόσμιο οικονομικό κόστος του κορωνοϊού, το τοποθετούν πάνω από 8 τρισεκ. δολ.

«Η συνολική δαπάνη του Global Virome Project είναι ελάχιστη σε σύγκριση με το κόστος του κορωνοϊού στον κόσμο», λέει η Mazet: «Βλέπω αυτήν την πανδημία ως μια έκκληση. Έχουμε ζήσει και ζούμε κάτι φρικτό και δεν θέλουμε να ξανασυμβεί ποτέ, οπότε ας προετοιμαστούμε. Έχουμε όλη την γνώση, την τεχνολογία, και την επιστημονική ορμή για να βρούμε αυτούς τους ιούς, χρειαζόμαστε απλώς την πολιτική βούληση», καταλήγει.

Εν τω μεταξύ, πολλές εθνικές πρωτοβουλίες βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη, με μεμονωμένες χώρες να εκτελούν προγράμματα χαρτογράφησης ιών, αν και σε πολύ μικρότερη κλίμακα, εστιάζοντας σε συγκεκριμένα είδη. Ένα από αυτά τα έργα είναι στο Πεκίνο, όπου οι επιστήμονες του Κινεζικού Γεωπονικού Πανεπιστημίου αναζητούν συνεχώς νέα στελέχη ιών χοίρων ή γρίπης των πτηνών, παρακολουθώντας δεκάδες χιλιάδες επιχρίσματα από σφαγεία σε ολόκληρη τη χώρα για να ανιχνεύσουν την εμφάνιση νέων στελεχών με πιθανότητα πανδημίας. Άλλες πρωτοβουλίες προσπαθούν να συμπληρώσουν τους προγραμματισμένους στόχους του GVP, για τον εντοπισμό προειδοποιητικών σημείων, στην άγρια φύση, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να προειδοποιήσουν τις γειτονικές κοινότητες για πιθανούς νέους ιούς και να βρουν τρόπους μείωσης του κινδύνου μετάδοσης μολύνσεων από ζώα σε ανθρώπους.

Από τη μελέτη πληθυσμών νυχτερίδων στο Μπαγκλαντές και τη Γκάνα, η Raina Plowright, οικολόγος μολυσματικών ασθενειών, στο κρατικό πανεπιστήμιο της Μοντάνα, γνωρίζει ότι σε ορισμένες στιγμές, τα είδη τείνουν να αποβάλλουν τους ιούς σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν οι νυχτερίδες βρίσκονται υπό πίεση, που σημαίνει ότι το ανοσοποιητικό τους σύστημα είναι πιο αδύναμο από ότι συνήθως. Η Plowright εκτελεί επί του παρόντος ένα έργο που ελπίζει να είναι σε θέση να εντοπίσει αλλαγές στη συμπεριφορά των νυχτερίδων - για παράδειγμα στη διατροφική πρόσληψη ή στην αναπαραγωγική δραστηριότητα τους - κάτι που να δείχνει ότι είναι πιθανό να αποβάλλουν περισσότερους ιούς.

«Αυτά τα σημεία ενεργοποίησης θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης», λέει. «Για παράδειγμα, σε μέρη όπως το Μπαγκλαντές, αυτά τα δεδομένα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να προειδοποιήσουν τους ανθρώπους να μην καταναλώνουν χυμό φοίνικα κατά τη διάρκεια αυτών των μηνών, ο οποίος μολύνεται συχνά από νυχτερίδες, επειδή είναι πιθανό να έχει υψηλότερο ιικό φορτίο», προσθέτει.

Για τη Mazet, η σημασία τέτοιων έργων δεν μπορεί να υποτιμηθεί επειδή, όσο καταστροφική και αν ήταν η πανδημία, οι μελλοντικές πανδημίες θα μπορούσαν να είναι πολύ χειρότερες. «Οι ερευνητές σε αυτόν τον τομέα είναι ευγνώμονες για το ότι η πανδημία δεν ήταν χειρότερη, γιατί θα μπορούσε να είναι πολύ πιο θανατηφόρα», λέει. «Το κύριο πρόβλημα με το κορωνοϊό είναι ότι αφήσαμε το τζίνι να βγει από το μπουκάλι. Αυτό που θα μπορούσε να πετύχει ένα έργο όπως το GVP, είναι να δώσει στους ανθρώπους τη δυνατότητα να ελέγξουν τον κίνδυνο αυτών των επιδημιών σε πολύ πρώιμο στάδιο», καταλήγει.

Πηγή: Onmed