Malarię rozprzestrzeniają komary. A czy mogą przeciw niej... zaszczepić? Naukowcy mają pomysł

Malaria pozostaje endemiczna w 85 krajach, co roku choruje na nią ok. 250 mln ludzi, głównie dzieci, a dostępne szczepionki nie rozwiązują problemu. Naukowcy poszukują nowych sposobów profilaktyki. Właśnie ukazały się wyniki badania klinicznego, w którym szczepionkę przeciwmalaryczną dostarczały... komary. Rozwiązanie przewrotne i pomysłowe, ale czy praktyczne?

Malaria to choroba, o której słyszał niemal każdy. Jej przyczyną są pasożytnicze pierwotniaki z rodzaju Plasmodium (zarodziec) przenoszone na ludzi przez ukłucia zarażonych samic komarów widliszków. Po zakażeniu sporozoity docierają wraz z krwią do komórek wątroby, w których dojrzewają do formy, która przenosi się do czerwonych krwinek, powodując objawy malarii, takie jak gorączka, dreszcze, bóle głowy czy nudności. W ciężkich przypadkach choroba może prowadzić do powikłań, uszkodzenia narządów, śpiączki, a nawet śmierci. Choroba jest w szczególności rozpowszechniona w regionach tropikalnych i subtropikalnych: w Afryce Subsaharyjskiej, Azji Południowej, Ameryce Łacińskiej i Oceanii. Spośród pięciu znanych gatunków Plasmodium, które są patogenne dla człowieka, najbardziej niebezpiecznym jest zarodziec sierpowaty.

Mimo znacznych postępów w walce z malarią i ograniczenia zasięgu jej występowania choroba nadal stanowi globalne wyzwanie zdrowotne, powodując setki tysięcy zgonów rocznie, głównie wśród dzieci poniżej piątego roku życia. Ostatni raport Światowej Organizacji Zdrowia jednoznacznie wskazuje, iż miliony ludzi pozostaje bez dostępu do narzędzi potrzebnych do zapobiegania, wykrywania i leczenia malarii. Sytuację pogarszają ograniczenia ekonomiczne, konflikty geopolityczne, kryzysy humanitarne oraz narastający problem oporności na leki przeciwmalaryczne i insektycydy używane do zwalczania komarów.

Na domiar złego szerzeniu się choroby sprzyjają zmiany klimatu, które powodują, że zasięg geograficzny występowania komarów przenoszących zarodźce stale się zwiększa, a jednocześnie nasilają zagrożenia związane z destabilizacją bezpieczeństwa żywnościowego, zwiększając ryzyko niedożywienia, które jest jednym z czynników ryzyka ciężkiego przebiegu choroby u małych dzieci i kobiet w ciąży. W 2022 r. na świecie odnotowano 249 mln przypadków zachorowania na malarię, znacznie więcej niż w latach poprzedzających pandemię covid i aż o 5 mln więcej niż w 2021 r.

Malaria. W poszukiwaniu lepszych metod profilaktyki

Sytuacja epidemiologiczna jest więc wciąż daleka od optymalnej. I to mimo dopuszczenia do stosowania dwóch szczepionek przeciwko malarii – pierwszej w 2021, kolejnej pod koniec 2023 r. Cechuje je bowiem ograniczona i krótkotrwała skuteczność (ok. roku), co wymusza konieczność podawania dawek przypominających. Ponadto na obszarach o wysokim obciążeniu malarią wyzwolona przez szczepienia ochrona jest niższa u niemowląt niż u starszych dzieci, a przecież to te pierwsze są bardziej narażone na ciężką postać choroby i śmierć. Oczywiście to nie tak, że stosowanie tych szczepionek nie ma sensu. Analizy wskazują, że podawanie przez cztery lata pierwszej z nich, RTS,S/AS01, zmniejszyło w Ghanie, Kenii i Malawi śmiertelność dzieci z jakiejkolwiek przyczyny o 13 proc., a konieczność hospitalizacji z powodu malarii o 22 proc. Efekt ten uzyskano, podając trzy dawki ok. 65–70 proc. kwalifikujących się do tego dzieci, czyli takich, które miały co najmniej 5 miesięcy w momencie podania pierwszej dawki.

Nie jest więc zaskoczeniem, że potrzeba poszukiwania alternatywnych metod profilaktycznych pozostaje wciąż żywa. Obecnie toczy się osiem badań klinicznych różnych kandydatek na szczepionkę, do 13 rekrutowani są uczestnicy, a w fazie przygotowawczej jest kolejne dziewięć. Duże nadzieje budzą preparaty oparte na całych sporozoitach zarodźca, które zostały odpowiednio osłabione, by zmniejszyć ich zjadliwość. Rozwiązanie to, w przeciwieństwie do dopuszczonych szczepionek, które są podjednostkowe i opierają się na głównym antygenie powierzchniowym sporozoitu, pobudza odpowiedź układu odpornościowego na wiele elementów pasożyta, potencjalnie zwiększając poziom nabywanej ochrony przed infekcją. Zarodźca osłabić można chociażby poprzez jego napromieniowanie. W rezultacie pasożyt dostaje się do komórek wątroby, podobnie jak forma dzika, ale nie rozwija się do postaci zdolnej do zarażania czerwonych krwinek. Problem z takim podejściem polega m.in. na ogromnych ilościach sporozoitów, które muszą być napromieniowywane, by produkować taką szczepionkę.

Alternatywnym rozwiązaniem jest otrzymywanie genetycznie zmodyfikowanych pierwotniaków z wprowadzonym defektem, który uniemożliwia pasożytom zamknięcie cyklu rozwojowego w organizmie człowieka. Naukowcy pracowali nad takim rozwiązaniem już od pewnego czasu, otrzymując sporozoity zarodźca sierpowatego, które po wprowadzeniu zarażały komórki wątroby rozwijając się w nich jedynie przez dobę. Miało to pozwolić układowi odporności wyzwolić odpowiedź ochronną, a zarazem nie doprowadzić do rozwoju form, które rozprzestrzeniają się na czerwone krwinki. Jednak podanie takiej wersji szczepionki uczestnikom badania klinicznego wiązało się z zaledwie 12-procentową ochroną.

Badacze opracowali więc kolejną wersję zmodyfikowanego genetycznie sporozoitu zarodźca. Ta również infekowała komórki wątroby, ale dla odmiany była zdolna rozwijać się w nich dłużej, przez sześć dni, ponownie bez powstawania formy zdolnej do zarażenia czerwonych krwinek. W ten sposób chciano dać więcej czasu układowi odporności na poznanie pierwotniaka i przygotowanie przeciw niemu oręża, które następnie chroniłoby organizm przed dzikim, nieosłabionym zarodźcem.

Kłujka zamiast igły

Najbardziej nietypowym elementem badania było zastosowanie do dostarczania osłabionych genetycznie sporozoitów... komarów. Uczestnicy kładli ręce na siatkowanych kubkach, w których znajdowało się 50 samic komarów – zainfekowanych osłabionymi sporozoitami lub, w grupie kontrolnej, niezarażonych. W ten sposób badacze próbowali naśladować naturalny proces zakażenia zarodźcami malarii. Takich immunizujących sesji wolontariusze odbyli łącznie, w czterotygodniowych odstępach, aż trzy. To dość przewrotne podejście, w którym komary zaprzęgnięto do szczepienia przeciw groźnej chorobie, której normalnie są roznosicielem. Tym samym zamiast klasycznej igły użyto naturalnej kłujki owadów. Nie zaobserwowano żadnych poważnych działań niepożądanych takiego zabiegu. Jak jednak można się domyślać, uczestnicy badania skarżyli się przede wszystkim na swędzenie skóry w ukłutych przez owady miejscach.

Zakażenie zmodyfikowanymi sporozoitami, wprowadzonymi do organizmu przez komary, wyzwoliło pożądaną odpowiedź odpornościową: powstały przeciwciała i komórki zdolne do rozpoznawania i zwalczania zarodźca malarii. Potwierdzono to bezpośrednio, bowiem po upływie 3 tygodni od osobliwego szczepienia uczestników narażono na ukłucia komarami zarażonymi niezmodyfikowanymi i nieosłabionymi sporozoitami zarodźca. U ośmiu z dziewięciu osób nie wykryto później materiału genetycznego pasożyta. Poziom ochrony określono więc na 89 proc. Wyniki badania opublikowano w prestiżowym czasopiśmie” New England Journal of Medicine”.

Komary, które szczepią? To na razie mrzonka

Można więc puścić wodze fantazji i wyobrazić sobie chmary komarów zainfekowanych odpowiednimi sporozoitami, które wypuszczane są w regionach silnie obciążonych malarią. Krwiożercze owady aktywnie tropią delikwentów do szczepienia, nie pytają ich o żadną zgodę, tylko przystępują od razu do akcji, niezależnie od okoliczności i pory dnia. Bez specjalnych pomieszczeń, sterylnych igieł, trenowania personelu medycznego.

Brzmi przekonująco? Nie za bardzo. Trudno bowiem sobie wyobrazić taki scenariusz w rzeczywistości. Samo zainfekowanie komarów zmodyfikowanymi sporozoitami jest czasochłonnym zajęciem, a do środowiska trzeba by uwalniać najpewniej miliony takich owadów. Przedsięwzięcie byłoby więc logistycznie absurdalnie trudne, ale też ekonomicznie nieopłacalne.

Ponadto skuteczność takiego rozwiązania w praktyce budzi uzasadnione wątpliwości. By zacząć kłuć ludzi, komary musiałyby wpierw poradzić sobie z drapieżnictwem, jak i z szeregiem barier zastawianych na ich pobratymców, którzy w regionach endemicznych roznoszą groźne niezmodyfikowane zarodźce. A więc z moskitierami, pułapkami, repelentami czy opryskami środkami owadobójczymi, nie mówiąc już o niemal odruchowym zabijaniu komarów przez ludzi. Tych, które przynosiłyby szczepionkę nie sposób przecież odróżnić od tych, które roznoszą potencjalnie śmiertelną chorobę. Efekt immunizacyjny w warunkach naturalnych mógłby być znacząco osłabiony w porównaniu z kontrolowaną sytuacją laboratoryjną, kiedy to wolontariusz cierpliwie trzyma rękę na kubeczku z 50 komarami i pozwala im kłuć swoją skórę. Ostatecznie nikt nie wiedziałby, kto w ogóle został zaszczepiony, bo przecież insekty nie prowadziłyby rejestru szczepień. W praktyce trudno byłoby nawet dokładnie określić, jaki skutek przynosi wprowadzenie takiej metody do kontroli malarii w porównaniu do innych, w tym konwencjonalnych szczepień.

Trudno sobie również wyobrazić, by ludzie żyjący w regionach endemicznych dla malarii odwiedzali kilka razy punkt, w którym będą kąsani przez odpowiednio przygotowane komary. Zwłaszcza że szczepienia powinny być przeznaczane przede wszystkim dla niemowląt i małych dzieci, które tak liczne pokłucia przez komary na niewielkiej powierzchni skóry znosiłyby na pewno gorzej niż zwykłe ukłucie igłą.

Jednak igła zamiast kłujki?

Autorzy badania najwyraźniej zdają sobie z tego sprawę. W żadnym miejscu artykułu opisującego jego wyniki nie sugerują możliwości karkołomnego wykorzystania komarów do szczepienia przeciw malarii. Mówią natomiast o potrzebie kolejnych badań z udziałem większej grupy uczestników, których szczepiono by zmodyfikowanymi sporozoitami, prowadzącymi do krótkotrwałego, sześciodniowego zakażenia komórek wątroby. Trudno się z tym wnioskiem nie zgodzić. Tylko po co w ogóle wykorzystywać w tym celu komary? Najbardziej logicznym rozwiązaniem wydaje się dożylne podawanie zawiesiny osłabionych sporozoitów, które szybko dotarłyby do docelowego miejsca – wątroby. W ten sposób można by precyzyjnie określić ich dawkę potrzebną do wyzwolenia ochrony przed malarią, w przeciwieństwie do sytuacji, w której człowieka kłują sztucznie zainfekowane komary umieszczone w kubeczku.

W gruncie rzeczy trudno zrozumieć, dlaczego badacze nie zdecydowali się od razu na taki krok. Trzeba jednak przyznać, że wykorzystanie komarów do szczepienia przyniosło dodatkowy rozgłos ich badaniom. Niezależnie od dalszych losów tego projektu jedno pozostaje pewne – nauka w walce z malarią nie ustaje, a jej pomysłowość wciąż zaskakuje.