Development of a combined GMMA and glycoconjugate iNTS-TCV trivalent vaccine against invasive salmonellosis

في أجزاء كثيرة من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، يكمن تهديد صامت ومميت في المياه والغذاء الذي يستهلكه الأطفال. يأتي هذا التهديد من عائلة من البكتيريا تُعرف باسم "السالمونيلا". وبينما تسبب بعض أنواع هذه البكتيريا اضطراب المعدة المألوف المعروف بالتسمم الغذائي، يمكن لأنواع أخرى أن تغزو مجرى الدم، مما يؤدي إلى حالة خطيرة تسمى السالمونيلا الغازية غير التيفية. تضرب هذه المرض بقوة أكبر على الأطفال الصغار، وغالباً ما تقتلهم قبل أن يتم تشخيصهم أو علاجهم بشكل صحيح، لا سيما في المناطق التي يندر فيها الوصول إلى المضادات الحيوية الفعالة أو حيث أصبحت البكتيريا مقاومة للأدوية الشائعة. وفي الوقت نفسه، تستمر نسخة مرتبطة ولكن متميزة من هذه البكتيريا، وهي التي تسبب حمى التيفوئيد، في إمراض الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم. ولعقود من الزمن، عمل العلماء على ابتكار لقاحات ضد هذه التهديدات. وبينما يوجد لقاح لحمى التيفوئيد، لم يكن هناك لقاح مرخص لوقف حالات العدوى الغازية في مجرى الدم الناتجة عن أنواع السالمونيلا الأخرى. وكان التحدي يكمكمن في إيجاد طريقة للحماية ضد سلالات خطيرة متعددة في آن واحد دون إنشاء لقاح معقد للغاية في التصنيع أو قاسٍ جداً على جسم الإنسان للتعامل معه.

لقد اتخذ فريق من الباحثين في معهد "جي إس كي" (GSK) لعلوم اللقاحات من أجل الصحة العالمية خطوة مهمة نحو حل هذه المشكلة من خلال تطوير مرشح لقاح جديد يتكون من ثلاثة أجزاء. يركز عملهم على دمج تقنيتين مختلفتين من تقنيات اللقاح في حقنة واحدة. تتضمن التقنية الأولى فقاعات صغيرة مأخوذة من الغلاف الخارجي للبكتيريا، والتي تعمل كنظام توصيل طبيعي للجهاز المناعي. أما التقنية الثانية فهي طريقة مثبتة لإنشاء لقاح ضد حمى التيفوئيد، حيث يتم ربط غطاء سكري من البكتيريا ببروتين غير ضار لمساعدة الجسم على التعرف عليها. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان هذان النهجان المختلفان تماماً يمكن أن يعملا معاً في مزيج واحد للحماية ضد أكثر سلالات السالمونيلا الغازية شيوعاً وبكتيريا التيفوئيد في آن واحد.

بدأ الباحثون بإنشاء المكونات البكتيرية اللازمة للقاح. فقد قاموا بهندسة سلالات من بكتيريا "سالمونيلا تيفيموريوم" و"سالمونيلا إنتيريتيديس"، وهما النوعان المسؤولان عن الغالبية العظمى من الإصابات الغازية، لتطلق فقاعاتها الغشائية الخارجية بشكل طبيعي. تحمل هذه الفقاعات، المعروفة باسم (GMMA)، العلامات المحددة التي يحتاج الجهاز المناعي لتعلم كيفية محاربة البكتيريا من خلالها. وفي خطوة لجعل الإنتاج المستقبلي أسهل وأكثر قدرة على التكيف في الدول النامية، اختبر الفريق طريقة جديدة لنمو هذه البكتيريا في مفاعلات حيوية أحادية الاستخدام، وهي حاويات مرنة لا تتطلب التنظيف والتحقق الثقيل المطلوب في الخزانات الفولاذية التقليدية. وقد نجحوا في إنتاج دفعات كبيرة من هذه الفقاعات، مؤكدين أن طريقة التصنيع الجديدة تعمل بنفس كفاءة الطريقة القديمة. ثم قاموا بخلط هذه الفقاعات مع مكون لقاح التيفوئيد، والذي يتكون من جزيء سكري من بكتيريا التيفوئيد مرتبط ببروتين حامل. تم تركيب المزيج بعناية بحيث تلتصق الفقاعات البكتيرية بهلام معدني، بينما يظل مكون التيفوئيد حراً في السائل، مما يضمن بقاء جميع أجزاء اللقاح مستقرة وفعالة.

عندما اختبر الفريق هذا المزيج الجديد في الفئران، اكتشفوا شيئاً غير متوقع وواعداً. فقد كانوا يخشون من أن خلط أجزاء اللقاح المختلفة قد يؤدي إلى تداخلها مع بعضها البعض، مما يجعل المنتج النهائي أقل فعالية مما لو أُعطيت الأجزاء بشكل منفصل. بدلاً من ذلك، أظهرت النتائج العكس تماماً؛ فقد أنتجت الفئران التي تلقت اللقاح المدمج أجساماً مضادة قوية ضد الأهداف البكتيرية الثلاثة. والأهم من ذلك، أن الاستجابة المناعية لمكون التيفوئيد كانت في الواقع أقوى في اللقاح المدمج مقارنة بما كانت عليه عند إعطاء لقاح التيفوئيد بمفرده. فقد أنتجت الفئرة مستويات أعلى من الأجسام المضادة، وكانت تلك الأجسام المضادة أفضل في قتل البكتيريا في الاختبارات المختبرية. وهذا يشير إلى أن الفقاعات البكتيرية لم تكن مجرد عناصر ساكنة في المزيج، بل كانت تساعد بنشاط في تعزيز رد فعل الجسم تجاه جزء التيفوئيد من اللقاح.

ولفهم سبب حدوث هذا التعزيز، نظر الباحثون عن كثب في كيفية تفاعل الخلايا المناعية مع اللقاح. ووجدوا أن الفقاعات البكتيرية حفزت إشارة التهابية قوية، مما أدى إلى إطلاق مجموعة محددة من الرسائل الكيميائية التي تجند وتنشط الخلايا المناعية. ويبدو أن هذه البيئة شجعت الجهاز المناعي على إنتاج نوع أكثر تنوعاً وقوة من الأجسام المضادة ضد بكتيريا التيفوئيد، وهو نوع ملائم أكثر للحماية طويلة الأمد. في المقابل، لم يحفز لقاح التيفوئيد الذي أُعطي بمفرده هذا المستوى من النشاط. كما أكدت الدراسة أن اللقاح الجديد آمن؛ فعند اختباره في الأرانب، لم يسبب اللقاح سوى ردود فعل طفيفة ومؤقتة في موقع الحقن، مثل التورم، وهو علامة طبيعية على عمل الجهاز المناعي. ولم تظهر على الحيوانات أي علامات مرض خطير أو تسمم جهازي، وعادت درجات حرارة أجسامها إلى طبيعتها بسرعة بعد الحقن.

كما تحقق الباحثون من استقرار اللقاح بمرور الوقت. فقد قاموا بتخزين عينات في درجات حرارة التبريد القياسية واختبروها بعد ثمانية عشر شهراً، وظل اللقاح فعالاً، بمعنى أنه ظل يعمل بنفس الكفاءة كما كان عند صنعه لأول مرة، ولم تتغير خصائصه الفيزيائية. ويعد هذا الاستقرار أمراً بالغ الأهمية للقاح مخصص للاستخدام في المناطق التي قد يكون فيها الحفاظ على سلسلة التبريد للتخزين صعباً. وقد نجح الفريق في إنتاج اللقاح باستخدام كل من الطرق المختبرية صغيرة النطاق وعمليات التصنيع واسعة النطاق، مما أثبت إمكانية رفع مستوى الإنتاج لصنع ما يكفي من الجرعات للتجارب السريرية.

يُظهر هذا العمل أنه من الممكن دمج تقنيتين مختلفتين من تقنيات اللقاح في منتج واحد فعال. لم يكتفِ هذا الدمج بالعمل فحسب، بل عزز الحماية ضد حمى التيفوئيد مع توفير الحماية في الوقت نفسه ضد سلالات السالمونيلا الغازية التي لا يتوفر لها لقاح حالياً. وتشير النتائج إلى أن الفقاعات البكتيرية تعمل كمساعد طبيعي، أو "مُعزز" (adjuvant)، يقوي الاستجابة المناعية دون الحاجة إلى معززات كيميائية إضافية. ورغم أن هذه النتائج مستمدة من دراسات على الحيوانات، إلا أنها توفر أساساً قوياً للمضي قدماً. وقد انتقل المرشح للقاح بالفعل إلى التجارب البشرية لاختبار سلامته وفعاليته لدى البشر، مما يوفر أداة محتملة للحد من عبء الإصابات البكتيرية المميتة في أكثر سكان العالم ضعفاً.