Covid-19 Aşıları
Seren KAPLAN – Yüksek Lisans/Aşı Çalışmaları, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Ege Üniversitesi
Aralık 2019’da Çin’in Vuhan kentinde tespit edilen, milyonlarca insanı etkileyen Covid-19 hastalığı küresel bir salgın haline gelmiştir[1]. Covid-19 hastalığına sebep olan SARs-CoV-2 (şiddetli akut solunum yolu sendromu koronavirüsü 2) virüsü bir RNA virüsü olarak tanımlanmış ve yapısal biyoloji alanındaki gelişmelerle birlikte yapısı hızlıca çözümlenebilmiştir.
SARs-CoV-2 Virüs Yapısı
SARs-CoV-2 virüsü genomunda beş yapısal proteini kodlamaktadır. Bu proteinler, Spike (S), Membran (M), Zarf (E) glikoproteinleri, Hemaglutinin Esteraz (HE) ve Nükleokapsid (N) proteinleri şeklinde sıralanabilir. Fakat HE proteinleri yalnızca beta koronavirüslerde bulunmaktadır. S proteini konak hücre zarına tutunmakta etkili olurken N proteini virion yapısı, koronavirüslerin replikasyonu ve transkripsiyonunda önemli bir etkiye sahiptir. M proteini, hücrede virionların yenilenmesinde, E proteini ise virionların morfogenezinde görev almaktadır[2]. HE glikoproteinleri ise konakçı hücre yüzeyinde bulunan belirli sialik asit reseptörlerinin bağlanmasında ve yok edilmesinde etkilidir[3].
Covid-19 Aşı Çeşitleri
Şekil 1. Covid-19 aşılarında kullanılan yaklaşımlar [4]
Covid-19 salgınının pandemi haline gelmesiyle birlikte birçok ülke ve kuruluş ilgili aşı çalışmalarına yönelmiş ve yatırımlar yapmıştır. Yapılan aşı çalışmaları konvensiyonel aşıları ve yeni nesil teknoloji aşılarını kapsamaktadır. Şekil 1’de de görüldüğü üzere uygulanan aşı stratejileri arasında inaktif aşılar, viral vektör aşıları, protein sub-unit (alt-birim) aşılar, mRNA ve DNA aşıları yer almaktadır[4].
İnaktif Aşılar
İnaktif aşılar, radyasyon, ısı veya kimyasallarla inaktive edilmiş bakteri veya virüsleri içeren aşılardır. Sinovac tarafından üretilen CoronaVac aşısı da inaktif bir aşıdır ve β-propiolakton kimyasalı kullanılarak inaktive edilmiştir. Literatürde yer alan bilgilere göre, CoronaVac aşısının %50 oranında koruma sağladığı gözlemlenmiştir. İnaktif aşı uygulamalarında düşük immün yanıtın oluşması da belirli aralıklarla aşılamayı gerektirmektedir[4]. Konvensiyonel aşı stratejileri arasında yer alan inaktif aşı prosesine kıyasla yeni nesil aşılarda çoğunlukla daha güçlü immün yanıtın oluştuğu gözlemlenmiştir.
Viral Vektör Aşıları
AstraZeneca tarafından üretilen AZD1222 (Covishield) aşısı replike olmayan viral vektör aşısıdır. Replike olan ve replike olmayan formlardaki viral vektör aşılarında adenovirüs gibi virüsler kullanılır. Modifiye edilmiş bu virüsler vektör olarak kullanılır ve vektör kullanılarak ilgili antijen için genetik materyalin kodlanması bilgisi konak hücreye iletilir[5].
Viral vektörlerin farklı giriş teknikleri, replikasyon kapasiteleri ve protein ekspresyon profilleri vardır. Bu sebeple de Covid-19 aşılarının sağladığı bağışıklık tepkisi ve koruma seviyesi büyük ölçüde değişebilir. Viral vektör aşıları, genlerin hedef hücrelere verilmesinde oldukça spesifiktir, gen transdüksiyonunda oldukça etkilidir ve bağışıklık tepkisini verimli bir şekilde indükler. Fakat, yüksek bir replikasyon riskine sahip olabilmektedir [5,6].
Protein Sub-unit Aşılar
Novavax (NVX-CoV2373) adıyla bilinen Covid-19 aşısı SARS-CoV-2 rekombinant S (spike) proteini içeren bir aşıdır. Protein alt-birim aşıları düşük immünojenite gösterdiği için de aşı tasarımlarında adjuvan kullanılmaktadır. Novavax aşı tasarımında da adjuvan kullanılmıştır. Adjuvanlar, immünojen olmayan ve dolayısıyla antikor oluşturmayan fakat verildikleri antijenin immünojenitesini artıran maddelerdir. Novavax aşısında ise Matrix-M adlı bir adjuvan kullanılmıştır. Bu adjuvan, Quillaja saponaria ağaçlarından elde edilen saponinlerden, kolesterolden ve fosfolipidlerden elde edilen nanopartiküllerden oluşmaktadır. Matrix-M adjuvanının kullanılmasıyla beraber aşıya karşı oluşan hümoral ve hücresel immün yanıtın artması sağlanmıştır ve Novavax aşısının adjuvan kullanımıyla beraber %60-89 etkinlik gösterdiği bilgisine ulaşılmıştır[7,8].
mRNA Aşıları
mRNA aşılarının çalışma ilkesi, bir hedef antijeni veya immünojeni kodlayan bir transkript vermektir. Kişiye mRNA aşısı enjekte edildikten sonra kişinin hücreleri bu genetik kodu kullanarak bağışıklık sistemini uyaran antijenleri üretir ve bağışıklık sistemini harekete geçirir. Fakat mRNA hücre dışı ribonükleazlar tarafından parçalanabilir, bu sebeple de bunu önlemek amacıyla lipid nanoparçacık (LNP) taşıyıcıları kullanılabilir. Pfizer/BioNTech ve Moderna aşıları mRNA aşı stratejisi kullanılarak üretilmiştir ve her iki aşıda da LNP yöntemi kullanılmıştır. Bu aşıların sırasıyla %95 ve %86-94 etkinlik gösterdiği gözlemlenmiştir[9,10].
DNA aşıları
DNA aşıları, çeşitli mikroorganizmaların antijenik proteinlerini kodlayan genlerin plazmit DNA vektörlerine klonlanması ve elde edilen rekombinant DNA ekspresyon vektörünün konakçı hücrelere transfeksiyonu sonrasında immün yanıtın oluşmasını sağlamaktadır. Covid-19 salgını için üretilen ZyCoV-D adlı aşı da bir DNA aşısıdır. Bu aşı, insan kullanımı için üretilen ilk DNA aşısıdır ve aşının semptomatik vakalara karşı %66,6'lık bir etkinlik gösterdiği rapor edilmiştir[11].
DNA aşısının etkinliğini gösterebilmesi için DNA’nın degrede olamadan hücre çekirdeğine ulaşması gerekmektedir. Bu noktada da endojen nükleazlara karşı koruma sağlanmalı ve hücresel alım ve salınım kolaylaştırılmalıdır. Bu sebeple mRNA aşılarında olduğu gibi DNA aşılarında da LPN taşıyıcı sistemlerine gerek duyulmaktadır. ZyCoV-D adlı DNA aşısında da LNP kullanılmıştır[12,13].
mRNA aşıları ile karşılaştırıldığında ise DNA aşıları oda sıcaklığında stabildir ve uzun süreli koruma sağlayabilir. DNA aşısının soğuk zincir gerektirmemesi de bir avantaj olarak değerlendirilebilir. Pfizer/BioNTech aşısının depolama koşulları için -70 °C, Moderna aşısının depolama koşulları için de -20 °C sıcaklık gereklidir. DNA aşısında ise oda sıcaklığı saklama koşulları için yeterlidir [8,11-13].
Referanslar
Sharma O, Sultan AA, Ding H, Triggle CR. A Review of the Progress and Challenges of Developing a Vaccine for COVID-19. Front Immunol. 2020 Oct 14;11:585354. doi: 10.3389/fimmu.2020.585354. PMID: 33163000; PMCID: PMC7591699.
Öztan G, İşsever H, Yeni Koronavirüsün (Covid-19) Moleküler Yapısı ve Genomik Karakterizasyonu. Sağlık Bilimlerinde İleri Araştırmalar Dergisi 2020, Cilt 3, Sayı 2. DOI: 10.26650/JARHS2020-726533
Lang Y, Li W, Li Z, Koerhuis D, van den Burg ACS, Rozemuller E, Bosch BJ, van Kuppeveld FJM, Boons GJ, Huizinga EG, van der Schaar HM, de Groot RJ. Coronavirus hemagglutinin-esterase and spike proteins coevolve for functional balance and optimal virion avidity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Oct 13;117(41):25759-25770. doi: 10.1073/pnas.2006299117. Epub 2020 Sep 29. PMID: 32994342; PMCID: PMC7568303.
Hassine IH, Covid‐19 vaccines and variants of concern: A review. Rev Med Virol. 2022 Jul; 32(4): e2313. doi: 10.1002/rmv.2313
Al-Jighefee HT, Najjar H, Ahmed MN, Qush A et al. COVID-19 Vaccine Platforms: Challenges and Safety Contemplations. Vaccines 2021, 9, 1196. https://doi.org/10.3390/vaccines9101196
Deng S, Liang H, Chen P, Li Y et al. Viral Vector Vaccine Development and Application during the COVID-19 Pandemic. Microorganisms 2022, 10, 1450. https://doi.org/10.3390/microorganisms10071450
Fernandesa Q, Inchakalodya VP, Merhia M , Mestiri S et al. Emerging COVID-19 variants and their impact on SARS-CoV-2 diagnosis, therapeutics and vaccines. Annals of Medicine. 2022, Vol. 54 No. 1, 524-540 https://doi.org/10.1080/07853890.2022.2031274
Ciottia M, Ciccozzib M, Pieric M, Bernardinic S, The COVID-19 pandemic: viral variants and vaccine efficacy. Crıtıcal Revıews In Clınıcal Laboratory Scıences 2022, Vol. 59, No. 1, 66–75. https://doi.org/10.1080/10408363.2021.1979462
Kim J, Eygeris Y, Gupta M, Sahay G, Self-assembled mRNA vaccines. Advanced Drug Delivery Reviews 170 (2021) 83–112. https://doi.org/10.1016/j.addr.2020.12.014.
Park JW, Lagniton PNP, Liu Y, Xu RH, mRNA vaccines for COVID-19: what, why and how. Int. J. Biol. Sci. 2021; 17(6): 1446-1460. doi: 10.7150/ijbs.59233.
Dey A, Chozhavel Rajanathan TM, Chandra H, Pericherla HPR, et al. Immunogenic potential of DNA vaccine candidate, ZyCoV-D against SARS-CoV-2 in animal models. Vaccine 39 (2021) 4108–4116. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2021.05.098
Smith TRF, Patel A, Ramos S, Elwood D, et al. Immunogenicity of a DNA vaccine candidate for COVID-19. Nature Communıcatıons (2020) 11:2601. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16505-0
Anderluzzi G, Lou G, Woods S, Schmidt ST, et al. The role of nanoparticle format and route of administration on self-amplifying mRNA vaccine potency. Journal of Controlled Release 342 (2022) 388–399. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.12.008.