Szczepionki popychają patogeny do ewolucji – presja ewolucyjna

Szczepionki popychają patogeny do ewolucji

10 maj 2018

Tak jak antybiotyki powodują u bakterii oporność, tak szczepionki mogą wywoływać zmiany, które umożliwiają chorobom unikania kontroli nad nimi. Naukowcy pracują nad powstrzymaniem ewolucji nowych zagrożeń.

Szczepionki na COVID-19 mogą przyspieszyć mutowanie koronawirusa

Profesor Andrew Read został naukowcem, więc mógł spędzać więcej czasu na łonie natury, ale nigdy nie wyobrażał sobie, że oznaczałoby to komercyjną fermę kurczaków. Andrew Read kierujący Centrum Dynamiki Chorób Zakaźnych Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii, i jego asystent Chris Cairns, przedzierali się przez gorącą, wilgotną, z gryzącym zapachem stodołę, w której roi się od 30.000 młodych brojlerów. Okryci od stóp do głów białymi kombinezonami, dwaj mężczyźni okresowo zatrzymywali się i kucali, zbierając kurz z ziemi. Ptaki zapiszczały i uciekały. Mężczyźni przenieśli pył do małych plastikowych probówek, które zakryli i włożyli do plastikowych torebek, aby przywieźć z powrotem do laboratorium. „Zabawne, gdzie prowadzi cię nauka” – powiedział Read.

Read i jego koledzy badają, w jaki sposób wirus opryszczki powodujący chorobę Mareka – wysoce zaraźliwą, paraliżującą i ostatecznie śmiertelną dolegliwość, która kosztuje przemysł drobiowy ponad 2 miliardy dolarów rocznie – może ewoluować w odpowiedzi na szczepionkę. To znaczy na najnowszą szczepionkę. Na chorobę Mareka chorują kurczaki na całym świecie od ponad wieku; ptaki łapią tę chorobę poprzez wdychanie kurzu obciążonego cząstkami wirusów rozsiewanymi w piórach innych ptaków. Pierwsza szczepionka została wprowadzona w 1970 roku, kiedy choroba zabijała całe stada. Działała dobrze, ale w ciągu dekady szczepionka w tajemniczy sposób zaczęła zawodzić; w stadach zaszczepionych kurczaków zaczęły wybuchać epidemie tej choroby. Druga szczepionka została zarejestrowana w 1983 roku w nadziei na rozwiązanie problemu, ale ona również stopniowo przestała działać. Dziś przemysł drobiarski stosuje trzecią wersję szczepionki. Nadal działa, ale Read i inni obawiają się, że pewnego dnia też może zawieść – a żadna szczepionka z czwartej serii nie czeka w kolejce. Co gorsza, w ostatnich dziesięcioleciach wirus stał się bardziej śmiertelny.

Read i inni, w tym naukowcy z Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych, uważają, że wirus wywołujący wirusa Mareka zmieniał się z czasem w sposób, który pomógł mu uniknąć poprzednich szczepionek. Głównym pytaniem jest, czy szczepionki bezpośrednio wywołały te zmiany, czy też ewolucja wydarzyła się przypadkowo z innych powodów, ale Read jest prawie pewien, że szczepionki odegrały pewną rolę. W artykule z 2015 roku w PLOS Biology, Read i jego koledzy zaszczepili 100 kurczaków, pozostawiając 100 innych nieszczepionych. Następnie zainfekowali wszystkie ptaki różnymi szczepami, które różniły się pod względem zjadliwości, na przykład pod względem tego jak niebezpieczeństwa lub zaraźliwe były. Zespół odkrył, że w ciągu swojego życia niezaszczepione ptaki rozsiewają do środowiska znacznie więcej najmniej zjadliwych szczepów, podczas gdy zaszczepione ptaki wydalają znacznie więcej najbardziej zjadliwych szczepów. Odkrycia sugerują, że szczepionka przeciwko chorobie Mareka pobudza do namnażania się groźniejszych wirusów. Ta zwiększona zjadliwość może następnie dać wirusom środki do przezwyciężenia odpowiedzi immunologicznej wywołanej szczepieniem ptaków i zakażonych chorych stad.

 

Candida auris – Tajemnicza infekcja, obejmująca kulę ziemską w klimacie tajemnicy

Większość ludzi słyszała o oporności na antybiotyki. Jednak o oporności na szczepionki, nie tak wielu. Dzieje się tak, ponieważ lekooporność jest ogromnym globalnym problemem, który co roku zabija prawie 25.000 ludzi w Stanach Zjednoczonych i Europie oraz ponad dwukrotnie więcej w Indiach. Z drugiej strony drobnoustroje oporne na szczepionki nie stanowią większego zagrożenia. Być może nigdy nie będą: programy szczepień na całym świecie odniosły i nadal odnoszą ogromne sukcesy w zapobieganiu infekcjom i ratowaniu życia.

Jak bakterie rozwijają oporność na antybiotyki – napisy PL

 

Ostatnie badania sugerują jednak, że niektóre populacje patogenów przystosowują się w sposób, który pomaga im przetrwać w zaszczepionym świecie, i że zmiany te zachodzą na różne sposoby. Tak jak populacja ssaków eksplodowała po wyginięciu dinozaurów, ponieważ otworzyła się dla nich wielka nisza, niektóre drobnoustroje zajęły miejsce konkurentów wyeliminowanych przez szczepionki.

Konkurencja międzygatunkowa – Dwoinka zapalenia płuc, Haemophilus influenzae i Gronkowiec złocisty

Szczepienia powodują również, że rzadkie lub nieistniejące niegdyś warianty genetyczne patogenów stają się bardziej rozpowszechnione, prawdopodobnie dlatego, że przeciwciała zaszczepione nie mogą tak łatwo rozpoznać i zaatakować zmiennokształtnych, które wyglądają inaczej niż szczepy szczepionkowe. A szczepionki opracowywane przeciwko niektórym z bardziej podstępnych patogenów na świecie – malarii, HIV, wąglikowi – opierają się na strategiach, które mogą, zgodnie z modelami ewolucyjnymi i eksperymentami laboratoryjnymi, zachęcać patogeny do stania się jeszcze bardziej niebezpiecznymi.

 

Biolodzy ewolucyjni nie są zaskoczeni, że tak się dzieje. Szczepionka to nowa presja selekcyjna wywierana na patogen, a jeśli szczepionka nie wyeliminuje całkowicie jej celu, wówczas pozostałe patogeny o największej sprawności – te, które są w stanie przeżyć w zaszczepionym świecie – staną się bardziej powszechne. Paul Ewald, biolog ewolucyjny z University of Louisville powiedział, że „jeśli nie masz tych patogenów ewoluujących w odpowiedzi na szczepionki, to naprawdę nie rozumiemy doboru naturalnego”.

Jednak nie mylcie tych ustaleń z dowodem na to, że szczepionki są niebezpieczne lub że skazane są na niepowodzenie – ponieważ niepożądane skutki można zniweczyć, korzystając również z naszej wiedzy na temat doboru naturalnego. Ewolucja może być nieunikniona, ale można ją pokierować we właściwym kierunku.

Szybkie dostosowywanie się

 

Nauka związana ze szczepionkami jest niezwykle skomplikowana, ale mechanizm leżący u jej podstaw jest prosty. Szczepionka naraża organizm na żywe, ale osłabione lub zabite patogeny, a nawet na niektóre ich fragmenty [np. białka]. Ta ekspozycja pobudza układ odpornościowy do tworzenia armii komórek odpornościowych, z których niektóre wydzielają białka przeciwciał, aby rozpoznać i zwalczyć patogeny, jeśli kiedykolwiek ponownie zaatakują.

Jak działają szczepionki? W dużej mierze nie mamy pojęcia. – Dr Peter Aaby
Niespecyficzne skutki szczepień cz.1 – dr Suzanne Humphries
Niespecyficzne skutki szczepień cz.2 – dr Suzanne Humphries
Agammaglobulinemia, odporność i szczepienia – Roman Bystrianyk
Szczepionka przeciw grypie zwiększa ryzyko pandemii grypy – dr Joseph Mercola

Wiele szczepionek nie zapewnia odporności na całe życie z różnych powodów. Każdego roku opracowywana jest nowa szczepionka przeciw grypie, ponieważ wirusy grypy naturalnie szybko mutują. Odporność wywołana szczepionką może również z czasem słabnąć. Na przykład po szczepieniu szczepionką przeciw durowi brzusznemu poziom przeciwciał ochronnych u danej osoby spada w ciągu kilku lat, dlatego instytucje ds. zdrowia publicznego zalecają regularne dawki przypominające osobom mieszkającym lub odwiedzającym regiony, w których dur brzuszny jest endemiczny. Badania sugerują, że podobny spadek ochrony w czasie występuje również w przypadku szczepionki przeciw śwince.

Przykłady szczepionkowych porażek opisane w literaturze medycznej

Niepowodzenia szczepionkowe indukowane ewolucją wywołaną szczepionką są różne. Te spadki skuteczności szczepionek są wywoływane przez zmiany w populacjach patogenów, które bezpośrednio wywołują same szczepionki. Naukowcy niedawno zaczęli badać to zjawisko, po części dlatego, że w końcu mogą: postępy w sekwencjonowaniu genetycznym ułatwiły dostrzeżenie, jak mikroby zmieniają się w czasie. Wiele takich odkryć potwierdziło, jak szybko patogeny mutują i ewoluują w odpowiedzi na bodźce środowiskowe.

 

Wirusy i bakterie zmieniają się szybko, po części dlatego, że replikują się jak szalone. Trzy dni po ukąszeniu ptaka przez komara będącego nosicielem wirusa Zachodniego Nilu, jeden mililitr jego krwi zawiera 100 miliardów cząstek wirusa, czyli mniej więcej tyle, ile gwiazd w Drodze Mlecznej. Każda replikacja wiąże się z możliwością zmiany genetycznej. Kiedy wirus RNA replikuje się, proces kopiowania generuje jeden nowy błąd lub mutację na 10.000 nukleotydów, jest to współczynnik mutacji aż 100.000 razy wyższy niż w ludzkim DNA. Wirusy i bakterie również rekombinują lub dzielą materiał genetyczny z podobnymi szczepami, co daje im jeszcze inny sposób na szybką zmianę ich genomów. Tak jak ludzie – z wyjątkiem identycznych bliźniaków – wszyscy mają odrębne genomy, populacje patogenów zwykle składają się z niezliczonych wariantów genetycznych, z których niektóre radzą sobie lepiej niż inne podczas bitew z przeciwciałami wytrenowanymi [powstałymi] przez szczepionki. Zwycięzcy zasiewają populację patogenów przyszłości.

Bakterie wywołujące krztusiec, ilustrują, jak to się może stać. W 1992 r. zalecenia amerykańskiego Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorób (CDC) zaczęły promować nową szczepionkę mającą zapobiegać infekcji wywoływanej przez bakterie o nazwie Bordetella pertussis. Stara szczepionka została wykonana przy użyciu całych zabitych bakterii, które wywoływały skuteczną odpowiedź immunologiczną, ale także powodowały rzadkie skutki uboczne, takie jak drgawki. Nowa wersja, znana jako szczepionka „bezkomórkowa”, zawierała zaledwie od dwóch do pięciu białek z błony zewnętrznej wyizolowanej z patogenu.

Film Szczepionka DPT: Szczepionkowa Ruletka [kwiecień 1982]
Film Zabija czy Leczy: Szczepionka DTP – Zastrzyk w ciemno [1983]
Krztusiec wśród całkowicie zaszczepionych dzieci w ośrodkach opieki dziennej w Izraelu [2000]
Krztusiec i Pierwotny Grzech Antygenowy.
Krztusiec w Japonii – Hilary Butler
Dr Suzanne Humphries – Zarażenie krztuścem

Niepożądane efekty uboczne zniknęły, ale zostały zastąpione nowymi, nieoczekiwanymi problemami. Po pierwsze, z niejasnych powodów ochrona zapewniana przez szczepionkę bezkomórkową z czasem słabła. Na całym świecie zaczęły wybuchać epidemie. W 2001 roku naukowcy z Holandii zaproponowali dodatkowy powód odrodzenia: być może szczepienie pobudziło ewolucję, powodując, że szczepy bakterii, którym brakowało docelowych białek lub miały ich różne wersje, przeżywały preferencyjnie.

Od tego czasu badania potwierdziły ten pomysł. W artykule z 2014 roku opublikowanym w Emerging Infectious Diseases, naukowcy z Australii, pod kierownictwem mikrobiologa medycznego Ruiting Lan z University of New South Wales, pobrali i zsekwencjonowali próbki B. pertussis od 320 pacjentów w latach 2008–2012. Odsetek bakterii, które nie wytwarzały pertaktyny, białka będącego celem szczepionki bezkomórkowej, wzrósł z 5% w 2008 roku do 78% w 2012 roku, co sugeruje, że presja selekcyjna szczepionki umożliwiła zwiększenie powszechności szczepów wolnych od pertaktyny. Według artykułu CDC z 2017 roku w USA prawie we wszystkich krążących bakteriach brakuje pertaktyny. „Myślę, że prawie wszyscy zgadzają się, że zmienność szczepów krztuśca jest kształtowana przez szczepienia” – powiedział Ruiting Lan.

Wirusowe zapalenie wątroby typu B, wirus powodujący uszkodzenie wątroby, przedstawia podobną historię. Obecna szczepionka, której głównym celem jest część wirusa znanego jako antygen powierzchniowy wirusa zapalenia wątroby typu B, została wprowadzona do Stanów Zjednoczonych w 1989 roku. Rok później w artykule opublikowanym w Lancet naukowcy opisali dziwne wyniki z próby szczepionki we Włoszech. Wykryli krążące wirusy zapalenia wątroby typu B u 44 zaszczepionych osób, ale u niektórych z nich wirusowi brakowało części tego docelowego antygenu. Następnie, w serii badań przeprowadzonych na Tajwanie, naukowcy zsekwencjonowali wirusy, które zakażały dzieci, u których wykryto wirusowe zapalenie wątroby typu B. Poinformowali, że częstość występowania tych „uciekających mutantów” wirusowych, jak je nazywali, pozbawionych antygenu powierzchniowego, wzrósł z 7,8 procent w 1984 roku do 23,1 procent w 1999 roku.

Szczepionka przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B (WZW B) – dr Suzanne Humpries

Niektóre badania sugerują jednak, że te zmutowane szczepy nie są stabilne i mogą nie stanowić dużego ryzyka. Rzeczywiście, każdego roku na całym świecie coraz mniej osób zapada na wirusowe zapalenie wątroby typu B. Jak podsumowali lekarze z Icahn School of Medicine w Mount Sinai w Nowym Jorku w artykule z 2016 roku, „kliniczne znaczenie uciekających mutacji antygenu powierzchniowego wirusa zapalenia wątroby typu B pozostaje kontrowersyjne”.

Pusta nisza

 

Naukowcy zwykle muszą projektować własne eksperymenty. Ale mniej więcej w 2000 roku Bill Hanage uświadomił sobie, że społeczeństwo projektuje go dla niego. Bill Hanage, który właśnie ukończył doktorat z patologii, zawsze był zafascynowany bakteriami i biologią ewolucyjną. A w Ameryce w świecie bakterii miało się stać coś doniosłego z punktu widzenia ewolucyjnego.

Nowa szczepionka [przeciw pneumokokom] o nazwie Prevnar 7 miała wkrótce zostać zalecona wszystkim dzieciom w USA, aby zapobiec infekcjom wywoływanym przez Streptococcus pneumoniae, bakterie odpowiedzialne za wiele przypadków zapalenia płuc, infekcji ucha, zapalenia opon mózgowych i innych chorób u osób starszych i małych dzieci. Do tej pory naukowcy odkryli ponad 90 różnych serotypów S. pneumoniae – grup, które mają wspólne cechy immunologiczne na powierzchni komórek – a Prevnar 7 skierował się na siedem serotypów, które były przyczyną poważnych infekcji. Ale dr Bill Hanage wraz z badaczami zastanawiali się, co stanie się z ponad 80 innymi. „Uderzyło mnie moim prawie całkowitym brakiem formalnego szkolenia w biologii ewolucyjnej, że był to niezwykły eksperyment ewolucyjny” – powiedział.

 

Dr Bill Hanage połączył siły z Markiem Lipsichem, epidemiologiem i mikrobiologiem, który niedawno opuścił Uniwersytet Emory i udał się do Harvardu, i razem – teraz obaj z Harvardu – obserwowali, jak populacja pneumokoków dostosowuje się do nowej presji selekcyjnej. Oni i inni donoszą, że podczas gdy Prevnar 7 prawie całkowicie wyeliminował infekcje siedmioma docelowymi serotypami, inne, rzadsze serotypy szybko zajęły ich miejsce, w tym serotyp o nazwie 19A, który zaczął powodować dużą część poważnych infekcji pneumokokowych. W odpowiedzi w 2010 roku Stany Zjednoczone wprowadziły nową szczepionkę Prevnar 13, która jest skierowana przeciwko 19A i pięciu dodatkowym serotypom. W odpowiedzi ponownie rozkwitły wcześniej niewidziane serotypy. W artykule z 2017 roku w czasopiśmie Pediatrics porównano sytuację do gry o wysoką stawkę w walenie w kreta. W istocie szczepienia dwukrotnie całkowicie zrestrukturyzowały populację patogenów.

Szczepionki skoniugowane na pneumokoki – Syzyfowa praca

Ogólnie, częstość inwazyjnych infekcji pneumokokowych w Stanach Zjednoczonych dramatycznie spadła wśród dzieci i dorosłych w wyniku Prevnar 13. To ratuje życie wielu Amerykanom, prawdopodobnie dlatego, że atakuje podzbiór serotypów, które mogą powodować infekcje. Ale dane z Anglii i Walii nie są tak różowe. Chociaż liczba infekcji u dzieci tam spadła, inwazyjne infekcje pneumokokowe stale wzrastają u osób starszych i są teraz znacznie wyższe niż przed wprowadzeniem Prevnar 7. Jeśli chodzi o powód, dla którego tak się dzieje, „Chyba nie wiemy” – powiedział Hanage. „Ale myślę, że moglibyśmy w pewnym sensie zasugerować, że serotypy, które są obecnie noszone przez dzieci, są nieumyślnie bardziej zdolne do wywoływania chorób u dorosłych, jest to coś czego wcześniej nie wiedzieliśmy, ponieważ [te serotypy] były stosunkowo rzadkie”.

Można myśleć o szczepieniach jako o rodzaju sita, argumentuje Troy Day, matematyczny biolog ewolucyjny z Queen’s University w Ontario w Kanadzie. Sito to zapobiega przechodzeniu i przeżywaniu wielu patogenów, ale jeśli kilka z nich się przeciśnie, te w tej nielosowej próbce będą preferencyjnie przeżywać, replikować i ostatecznie zmieniać skład populacji patogenów. Te przeciskające się mogą być uciekającymi mutantami z różnicami genetycznymi, które pozwalają im wzruszyć ramionami lub ukryć się przed przeciwciałami indukowanymi szczepionką, lub po prostu mogą to być serotypy, które nie były celem szczepionki w pierwszej kolejności, jak szczęśliwi przestępcy, których skitrane narkotyki zostały przeoczone podczas nocnych nalotów policyjnych w całym mieście. Tak czy inaczej, szczepionka po cichu zmienia profil genetyczny populacji patogenów.

 

Przechylanie szali/wagi

 

Tak jak patogeny na różne sposoby infekują nas i wpływają na nas, szczepionki opracowane przez naukowców wykorzystują różne strategie immunologiczne. Większość szczepionek, które otrzymujemy w dzieciństwie, zapobiega namnażaniu się patogenów w nas, a tym samym zapobiega przenoszeniu infekcji na innych. Jednak naukowcy do tej pory nie byli w stanie stworzyć tego rodzaju sterylizujących szczepionek przeciwko skomplikowanym patogenom, takim jak HIV, wąglik i malaria. Aby zwalczyć te choroby, niektórzy badacze opracowali szczepionki, które zapobiegają chorobom, nie zapobiegając w rzeczywistości infekcjom – tak zwane szczepionki „nieszczelne”. Te nowe szczepionki mogą wywołać inny i potencjalnie bardziej przerażający rodzaj ewolucji drobnoustrojów.

Wirulencja, jako cecha, jest bezpośrednio związana z replikacją: im więcej patogenów jest w organizmie człowieka, tym bardziej na ogół dana osoba staje się chora. Wysoki współczynnik replikacji ma zalety ewolucyjne – więcej drobnoustrojów w organizmie prowadzi do większej liczby drobnoustrojów w glutach, krwi lub kale, co daje mikrobom większe szanse na zarażenie innych – ale wiąże się również z kosztami, ponieważ może zabić gospodarzy, zanim będą miały szansę przekazać dalej infekcję. Andrew Read twierdzi, że problem z nieszczelnymi szczepionkami [działa na objawy, ale nie na zarażanie] polega na tym, że umożliwiają one patogenom niekontrolowaną replikację, jednocześnie chroniąc żywicieli przed chorobami i śmiercią, eliminując w ten sposób koszty związane ze zwiększoną zjadliwością. Z biegiem czasu, w świecie nieszczelnych szczepień, patogen może ewoluować, by stać się bardziej śmiercionośnym dla niezaszczepionych gospodarzy, ponieważ może czerpać korzyści z zjadliwości bez ponoszenia kosztów – podobnie jak choroba Mareka powoli stawała się coraz bardziej śmiertelna dla nieszczepionych kurczaków. Ta zjadliwość może również spowodować, że szczepionka przestanie działać, powodując chorobę u zaszczepionych gospodarzy.

Oprócz choroby Mareka, dr Read badał malarię, która jest celem kilku nieszczelnych szczepionek, które są obecnie opracowywane. W artykule z 2012 roku opublikowanym w PLOS Biology, Andrew Read i Vicki Barclay zaszczepili myszy składnikiem kilku nieszczelnych szczepionek przeciw malarii, które są obecnie testowane w badaniach klinicznych. Następnie wykorzystali te zakażone, ale nie chore myszy, do zakażenia innych zaszczepionych myszy. Po tym, jak pasożyty przeszły przez 21 rund zaszczepionych myszy, Barclay i Read zbadali je i porównali z pasożytami malarii, które krążyły przez 21 rund niezaszczepionych myszy. Odkryli, że szczepy zaszczepionych myszy stały się znacznie bardziej zjadliwe, ponieważ replikowały się szybciej i zabijały więcej czerwonych krwinek. Pod koniec 21 rundy infekcji pozostały tylko te szybciej rosnące, śmiertelne pasożyty.

Badanie WHO szczepionki przeciw malarii narusza standardy etyczne – Peter Doshi  

 

Inżynieria ewolucyjna

 

Jeśli to wszystko brzmi strasznie przerażająco, pamiętaj o kilku rzeczach. Wydaje się, że wiele patogenów, w tym odra, nie ewoluuje w populacji w odpowiedzi na szczepionki.

Odra mutuje – Ostrzeżenie Andrew Wakefielda
Prognoza zachorowalności na odrę w wysoko wyszczepionej populacji – podejście modelowe – dr D.L. Levy

Po drugie, dane eksperymentalne z laboratorium, takie jak opisane powyżej badanie malarii, niekoniecznie przewidują, co stanie się w znacznie bardziej złożonym krajobrazie realnego świata. Po trzecie, naukowcy zainteresowani ewolucją opartą na szczepionkach podkreślają, że zjawisko to w żaden sposób nie jest argumentem przeciwko szczepieniom ani ich wartości; to tylko konsekwencja, którą należy wziąć pod uwagę i której można potencjalnie uniknąć. Zastanawiając się, jak populacja patogenów może zareagować na szczepionkę, naukowcy mogą potencjalnie wprowadzić poprawki, zanim to nastąpi. Mogą nawet być w stanie zaprojektować szczepionki, które zachęcą patogeny do tego, by z czasem stawały się mniej niebezpieczne.

Przechorowanie tężca i zaszczepienie nie chroni przed kolejnym zachorowaniem
Szczepionka przeciwko tężcowi – Skąd wiemy, że działa? – Dr Tetyana Obukhanych
(Nie)skuteczność szczepień i procedur przeciwtężcowych

W marcu 2017 roku dr Andrew Read i jego kolega z Penn State, David Kennedy, opublikowali artykuł w Proceedings of the Royal Society B, w którym nakreślili kilka strategii, które twórcy szczepionek mogą zastosować, aby zapewnić, że przyszłe szczepionki nie zostaną wydymane przez siły ewolucyjne. Jednym z nadrzędnych zaleceń jest to, że szczepionki powinny wywoływać odpowiedź immunologiczną przeciwko wielu celom. Wiele udanych, pozornie odpornych na ewolucję szczepionek już działa w ten sposób: po zaszczepieniu ludzi, na przykład szczepionką przeciw tężcowi, ich krew zawiera 100 rodzajów unikalnych przeciwciał, z których wszystkie zwalczają bakterie na różne sposoby. W takiej sytuacji patogenowi znacznie trudniej jest zgromadzić wszystkie zmiany potrzebne do przetrwania. Pomaga również, jeśli szczepionki są ukierunkowane na wszystkie znane subpopulacje określonego patogenu, a nie tylko te najbardziej powszechne lub niebezpieczne. Richard Malley i inni badacze z Boston Children’s Hospital próbują na przykład opracować uniwersalną szczepionkę przeciw pneumokokom, która nie jest specyficzna dla serotypu.

Szczepionki powinny również działać tak, aby powstrzymywać patogeny przed replikacją i przenoszeniem wewnątrz zaszczepionych żywicieli. Andrew Read i Davis Kennedy twierdzą, że jednym z powodów, dla których oporność na szczepionki jest mniejszym problemem niż oporność na antybiotyki, jest to, że antybiotyki są zwykle podawane po wystąpieniu infekcji – kiedy populacja patogenów wewnątrz żywiciela jest już duża i zróżnicowana genetycznie i może obejmować mutanty, które są odporne na działanie leku. Z drugiej strony większość szczepionek podaje się przed infekcją i ogranicza replikację, co minimalizuje możliwości ewolucyjne.

Jednak obecnie najbardziej kluczową potrzebą jest uznanie przez naukowców zajmujących się szczepionkami znaczenia biologii ewolucyjnej w ich dziedzinie. W zeszłym miesiącu, kiedy ponad 1000 naukowców zajmujących się szczepionkami zebrało się w Waszyngtonie na Światowym Kongresie Szczepionek, kwestia ewolucji wywołanej szczepionkami nie była przedmiotem żadnych sesji naukowych. Andrew Read mówi, że część problemu polega na tym, że naukowcy się boją: boją się rozmawiać o potencjalnych skutkach ewolucji i zwracać na nie uwagę, ponieważ obawiają się, że może to podsycić strach i nieufność opinii publicznej wobec szczepionek – chociaż celem jest oczywiście zapewnienie długoterminowego sukcesu szczepionek. Mimo to on i Kennedy uważają, że badacze zaczynają dostrzegać potrzebę włączenia ewolucji do dyskusji o szczepionkach. „Myślę, że społeczność naukowa staje się coraz bardziej świadoma, że oporność na szczepionki stanowi realne zagrożenie” – powiedział Kennedy.

„Ja też tak myślę” – zgodził się Read – „ale przed nami jeszcze długa droga”.

Źródło: Vaccines Are Pushing Pathogens to Evolve