COVID‑19 z pohledu vakcinologa

Kolem infekce SARS‑CoV‑2, jejího přenosu, průběhu onemocnění, imunitních procesů a vakcinace panuje stále řada nejasností. V této souvislosti zodpověděl časopisu Remedia na počátku letošního roku některé otázky týkající se uvedeného tématu vakcinolog RNDr. Marek Petráš, Ph.D., přednosta Ústavu epidemiologie a biostatistiky 3. LF UK v Praze. Ptala se MUDr. Marta Šimůnková.

• V čem se virové částice SARS, MERS a SARS CoV 2 odlišují od jiných RNA virů? Proč jsou tyto spojeny s vyšší smrtností než koronaviry v sezonním mixu?

Asi nelze mluvit o tom, že by byli všechny tři viroví původci něčím významně odlišní od jiných virů, a to bez ohledu na to, zda patří mezi RNA, nebo DNA viry. Prakticky každý původce má své specifické charakteristiky. Přesto pro všechny bývá společné přežití, respektive množení se za účelem přežití vlastního druhu.

To, co je pro koronaviry společné (podobně jako pro celou řadu jiných respiračních virů), je jejich primární volba hostitelských buněk, a to v podobě především buněk respiračního traktu, s možností volby slizničních buněk rovněž traktu gastrointestinálního.

Smrtnost zmíněných tří virů pravděpodobně pramení z faktu, že se jedná zatím o zvířecí viry, které si našly cestu k člověku. Nicméně tak, jak jsou tyto viry schopny adaptovat se na humánních buňkách, získávají vlastnosti, které zpravidla u člověka snižují jejich virulenci a patogenitu na úkor zvýšené infekčnosti. Srovnáme li právě infekčnost a virulenci těchto tří virů, nejvyšší virulence dosahuje koronavirus způsobující MERS (smrtnost asi 34 %) a nejnižší naopak virus SARS CoV 2, jehož smrtnost klesla z původních asi 3,5 % na stávající 2,3 % (uvedený údaj byl stanoven na základě celosvětových dat z počátku prosince 2020). A lze ještě očekávat, že bude v konečném součtu dokonce nižší, jak už dnes předpovídá Světová zdravotnická organizace. Lidské koronaviry, které cirkulují v běžné populaci, jsou hodnoceny jako viry s nízkou až žádnou letalitou. Možná také pocházejí ze zvířecích virů a po dobu své existence v lidské populaci virulentní a patogenní vlastnosti ztratily či potlačily. Dalo by se to přičítat jejich obecným potřebám množení a přežívání. A je li jejich jediným hostitelem člověk, pak jsou ztráta nebo potlačení těchto vlastností namístě.

• Hodně se v odborných kruzích diskutovalo o tom, jaký význam má šíření aerosolem, který může přetrvat i hodiny v uzavřeném prostoru. Co si o tom myslíte vy?

Ano, skutečně toto bylo zjištěno. Možnost usazování virových částic na površích předmětů, a tedy i v prachu, byla prokázána. Přesto jde jen o jakousi možnost jejich krátkodobého přežívání – měřeno několika hodinami až maximálně třemi dny. Pokud však nenajdou hostitele, na němž se mohou po­množit, pak jejich aktivita zanikne a přestávají být pro člověka nebezpečnými.

Pravda je, že tento nepřímý přenos je možný a je hodnocen jako rizikový. Přesto riziko šíření nákazy tímto způsobem patří spíše k okrajovým, protože zpravidla nepřekoná potřebnou infekční dávku, která se odhaduje zhruba na 100‒1 000 virových partikulí.

• Někteří autoři (Wiersinga, et al., JAMA 2020) uvádějí, že asymptomatické onemocnění je vzácné. Jiní tvrdí, že se může jednat i o desítky procent (zejména u dětí). Jaké jsou vaše zkušenosti?

Osobně se domnívám, že asymptomatických jedinců může být více, než se očekává. Čím dál častěji se objevují osoby se symptomy či příznaky tak nevýznamnými, že bývají velmi často přehlíženy. Dokonce v jedné publikaci odhalili až 80 % asymptomatických osob, jež při důsledném zkoumání měly zcela zanedbatelnou manifestaci onemocnění. Ostatně by tomu odpovídal stále přetrvávající zdroj koronaviru SARS CoV 2 ve světové populaci. Prostě se nedaří odhalovat jedince, kteří jsou jeho přechodnými nositeli, protože jsou nezjevní – tj. bez klinické manifestace. Ostatně děti a dospívající mohou být jeho hlavním rezervoárem.

• Proč někteří lidé neonemocní? Neinfikují se, přestože žijí ve společné domácnosti, příkladem je rovněž zdaleka nikoliv stoprocentní výskyt infekce na výletní lodi Diamond Princess v únoru loňského roku.

Toto je otázka, na kterou se třeba nikdy nepodaří najít tu správnou odpověď. Z obecného hlediska se lze domnívat, že vnímavost člověka nemusí být zcela stoprocentní. Ostatně se ukázalo, že jsou skupiny rizikovější a méně rizikové. Může to pramenit z podstaty tohoto viru, který je podle mého názoru stále zvířecí, ačkoliv už získává vlastnosti, jež snižují jeho zákeřnost. Jinými slovy, člověk by neměl být primárně zvířecím virem nakažen. A proto mohou být někteří lidé vůči němu vysoce odolní. Předpokládám však, že tato odolnost bude podmíněna velikostí infekční dávky. Bude li extrémně vysoká, pak i odolný jedinec viru podlehne a nakazí se jím. I když společná domácnost nabízí možnost zvýšené infekční dávky, pravděpodobně pro tyto odolné jedince nemusí být ještě dostatečně velká.

To, odkud pramení individuální odolnost, budeme muset hledat v imunitním systému každého člověka. S vysokou pravděpodobností se bude jednat o nespecifickou vrozenou imunitu zastoupenou jak buněčnou, tak humorální složkou. Ty mohou být u některých jedinců tak výrazné, že případnou expozici viru zvládnou ve velmi rychlém čase, obvykle do 24 hodin.

• Co se v organismu (imunitním systému) při nákaze děje, když virus překoná první ochrannou linii na povrchu sliznice a vstoupí do buňky epitelu dýchacích cest?

Koronavirus proniká do hostitelské buňky prostřednictvím vazby hrotového S proteinu (spike) s receptorem angiotenzin konvertázy (ACE2). Tento receptor je bohatě zastoupen na epiteliálních buňkách plicních alveolů a řasinkového epitelu průdušek. Virus se do buňky dostává prostřednictvím endocytózy v tzv. endozomu, odkud se do cytoplazmy uvolní jeho RNA. Tohoto procesu se mohou účastnit i další mechanismy zprostředkované transmembránovou proteázou. Virová RNA se stává zprostředkovatelem pro přepis a vznik virových proteinů, včetně jejich asemblace vedoucí ke vzniku nových virových partikulí, které se z buňky vyloučí či uvolní obráceným postupem, tzv. exocytózou.

• Existují práce (Ehrenfeld, et al., Autoimmun Rev 2020) dokládající, že byly identifikovány orgánově specifické protilátky (u 20–50 % pacientů s kritickou pneumonií). Bylo to pozorováno také u jiných virů?

Autoprotilátky jsou velmi často pozorovány po infekčních onemocněních a skutečně je oprávněné podezření, že za rozvojem řady autoimunitních chorob stojí právě tyto infekce. Několikrát byl například prokázán vznik Guillainova‒Bar­réova syndromu po respiračním onemocnění podobném chřipce či pravděpodobně i po chřipce samotné. Samozřejmě průkaznost těchto asociací bývá velmi obtížná, protože se většinou hodnotí z retrospektivních dat a výpovědi nemocných. Není tedy vůbec vyloučeno, že po pandemii nemoci ­COVID 19 se zvýší počet pacientů s autoimunitními chorobami.

• Je skutečně spike (S) protein tím správným antigenem pro výrobu vakcín? Slyšela jsem určité pochybnosti, zda nejde o „antigenní mimikry“ a také že existují kryptické antigeny.

Pochybnosti o správnosti volby tohoto antigenu skutečně zesilují. Ostatně volba a konstrukce inaktivované vakcíny na bázi celovirionové vakcíny nebyla vůbec náhodná. Nově matematické modely prokazují významnost též jiných antigenních proteinů, jako jsou obalový či membránový, případně nukleokapsidový. Čím dál častěji se tak hovoří o nutnosti připravit tzv. multiepitopovou vakcínu.

Přesto věřme, že zvolený model na podkladě S proteinu nebude vzdálen od potřeby dosáhnout dostatečné ochrany, která by byla alespoň střednědobá (tj. působící déle než půl roku či rok).

• Můžete vysvětlit mechanismy působení adenovirových vektorových vakcín a mRNA vakcín? Byly již dříve tyto typy vakcín použity pro očkování proti jinému onemocnění? Jaký je váš názor na tyto nové typy vakcín? Proč se nevyužívají ověřené inaktivované vakcíny?

Genetické vakcíny založené na principu mRNA byly před stávající pandemií klinicky hodnoceny jen na několika málo jedincích. Vyvíjené genetické vakcíny proti COVID 19 se stávají zcela novým typem vakcín oproti těm, které se dosud používají. Jejich konstrukce je založena na biosyntéze, což snižuje určité nároky na výrobu a hlavně na práci s nebezpečným virem. V tomto ohledu mají jisté přednosti. Na druhou stranu zůstává řada otazníků týkajících se jejich mechanismu účinku. Podle výrobce by měla být nanočástice z lipidů obalující mRNA primárně rozpoznána antigen prezentujícími buňkami, a to zejména dendritickými, které ji endocytózou přijmou a následně přes ribozom přečtou za vzniku výsledného antigenu v podobě S proteinu, jehož antigenní determinanty poté na povrch vystaví receptory hlavního histokompatibilního komplexu (MHC). Tím dojde k prezentaci cílového antigenu zejména T lymfocytům, které přeberou štafetu a dokončí tvorbu imunitní odpovědi. Zda je tento proces jediným, nebo je doprovázen dalšími, zůstává nezodpovězeno. Bylo totiž zjištěno, že tyto nanočástice jsou schopny proniknout nespecificky do kterékoliv buňky.

Dalším typem covidových vakcín jsou adenovirové vektorové vakcíny. Ty nejčastěji zmiňované vycházejí z nereplikujících se adenovirů, ať už lidských, nebo šimpanzích. Jsou zbaveny možnosti se v těle očkovaného množit tak, aby se zabránilo infekčnímu adenovirovému onemocnění. To je kompenzováno jejich relativně vysokou dávkou. Samotný adenovirus není schopen chránit vůči koronavirové nákaze, proto se do jeho DNA implantuje plazmid kódující opět S proteinový antigen. Zda se během kultivace takto pozměněného adenoviru exprimují na povrch nejen jeho vlastní receptory, ale také S protein, nebylo uváděno. Po aplikaci se však vakcinační složka chová v analogii běžného očkování. Je imunitním systémem rozeznána jako cizorodá a prostřednictvím antigen prezentujících buněk jsou její antigenní složky nabídnuty k dalšímu zpracování T lymfocytům. Omezení těchto konstrukcí spočívá v již existující imunitě očkovaného jedince, který se s adenovirovými nákazami setkal v minulosti. To s výhodou překonává aplikovaný šimpanzí adenovirus. Také díky dvoudávkovému schématu může docházet ke snížení účinku po aplikaci druhé dávky, protože paralelně vytvářená imunita vůči adenoviru redukuje jeho efektivní množství potřebné pro imunizaci. Uvedený efekt se snižuje kombinací dvou různých adenovirů použitých pro první a druhé očkování. Oproti předešlému typu genetických vakcín jsou nositelské adenovirové vakcíny již v praxi používány, a to v rámci očkování proti ebolavirové hemoragické horečce. Díky tomu si lze udělat lepší představu o účinnostních a bezpečnostních dopadech v populaci.

Konzervativní přístup ke konstrukci inaktivované celovirionové vakcíny nebyl nijak opomenut a zejména některé asijské státy takové vakcíny rovněž připravily. Skutečně z pohledu znalostí patří mezi ty modelově nejprověřenější. Navíc mají jednu obrovskou výhodu, obsahují totiž všechny čtyři významné antigeny a splňují tak potřebu multiepitopových vakcín, které se očekávají jako ty žádoucí pro zajištění komplexnější ochrany.

Přesto jsme stále na počátku a je třeba sledovat dopad covidového očkování tou či onou vakcínou.

• Proč na COVID 19 nefungují jiná antivirotika? Jediný remdesivir vykázal (Beigel, et al., N Engl J Med 2020) určitou účinnost ve zkrácení doby plicní ventilace.

Antivirotika obecně svůj význam naplňují při snižování virové nálože. Ovšem dospěje li onemocnění do stadia, kdy imunitní systém sám převzal kontrolu, pak nemají prakticky jakoukoliv možnost chorobu zvrátit. Lze se tak domnívat, že časná léčba antivirotiky má možnost přispět u pacienta k rychlejší či méně komplikované úzdravě, zatímco pozdní léčba může pomoci jen sporadicky, pokud vůbec.

• Praktické zkušenosti svědčí o poměrně dobré účinnosti isoprinosinu, ačkoliv literární údaje (Beran, et al., BMC Infectious Disease 2016) dokládají statisticky nevýznamnou efektivnost isoprinosinu oproti placebu u akutních respiračních virových infekcí. Je na toto téma plánována rozsáhlejší studie?

Zda se ke studii chystá výrobce přípravku, to nevím. Je pravda, že se lék podává v rámci experimentální léčby, ale na výsledky si budeme muset ještě počkat. Obecně byl isoprinosin klinicky hodnocen u dětí při léčbě onemocnění podobných chřipce, kde se ukázal jako ne zcela jednoznačně účinný. I tak to však nemusí znamenat, že by jeho podávání nemohlo mít určitý pozitivní efekt u takto nemocných.

• Velmi rozdílné jsou také názory na to, zda, případně jak dlouho jsou vyléčení chráněni před další infekcí a jestli je protilátková ochrana tou pravou. Jakou roli hraje u COVID 19 lymfocytární paměťová imunita?

Pokud jde o složku imunity, která bude rozhodující v ochraně, jsou zatím výsledky neúplné. Poslední práce ukazují, že jedinci po prodělání COVID 19 jsou po dobu prvních šesti měsíců chráněni z 90 %, podobně jako byla zjištěna protektivní účinnost očkování. Proč však všichni nemusejí mít protilátky vůči S proteinu, vysvětluje jiná práce, v níž se autoři rozhodli sledovat nejen tyto protilátky, ale také protilátky další, například vůči nukleokapsidu. Ukázalo se, že až 92 % těchto jedinců mělo právě nukleokapsidové protilátky, zatímco pouze asi u 60 % z nich byly prokázány protilátky S proteinové. Opět se tak nabízí otázka, zda volený vakcinační antigen, S protein, bude skutečně dostatečný. 

Pokud jde o buněčnou imunitu, byla dokumentována v řadě klinických studií, a to včetně vzniku paměťových buněk. Na výsledky, v jaké míře se budou podílet na přetrvávání ochrany, budeme muset nějaký čas vyčkat.