Så ska ett enda vaccin klara alla coronavirus

Det coronavirus som nu plågar världen är det senaste av sammanlagt sju hittills som kan smitta människor. Samtliga verkar ha kommit från djur. Under det gångna decenniet har forskare identifierat över hundra nya coronavirus hos bland annat fladdermöss, hovdjur och gnagare. Risken finns att något av dem snart tar klivet över till vår egen art.

– Det är högst troligt, säger läkaren och immunologen Christopher da Costa.

I värsta fall blir det starten på en ny pandemi.

Christopher da Costa samordnar forskningen om nya vacciner mot coronavirus inom Coalition for epidemic preparedness innovations, Cepi, som har sitt huvudkontor i Oslo. Den internationella vaccinorganisationen får pengar från en lång rad stater och stiftelser och har nyligen bestämt sig för att satsa upp till 1,7 miljarder kronor på forskning om nya typer av coronavacciner som ska ge ett mycket bredare skydd än dagens sprutor.

Coronavirus har varit kända ända sedan 1930-talet, från början för att drabba luftvägarna hos höns och tarmarna hos grisar. De första varianterna som upptäcktes hos människor väckte ingen större oro. Symtomen blir sällan värre än snuva och nästäppa.

I slutet av år 2002 kom den första coronachocken. Då upptäckte läkare i den sydkinesiska staden Guangzhou en allvarlig form av lunginflammation som visade sig bero på det tidigare okända coronaviruset sars. Smittspårning och isolering bidrog till att stoppa smittan helt år 2004. Av drygt 8 000 smittade avled nästan var tionde.

Ett decennium efter sars-utbrottet började ett ännu dödligare coronavirus sprida sig, denna gång på arabiska halvön. Forskare misstänker att det så kallade mers-viruset infekterar människor via dromedarer. Sporadiska utbrott förekommer fortfarande, och omkring en tredjedel av alla med konstaterad smitta har avlidit.

Det nu aktuella coronaviruset sars-cov-2 dök upp i Kina mot slutet av 2019 och har nära släktingar som infekterar fladdermöss och myrkottar. Det är betydligt mindre dödligt än sars och mers. Men mer smittsamt.

– Tänk dig ett virus smittsamt som sars-cov-2, men dödligt som mers eller sars. Ett sådant virus skulle kunna döda i storleksordningen hundra miljoner människor på ett år, säger Christopher da Costa.

Det är bakgrunden till att hans organisation nu satsar på vad som kommit att kallas ett universellt vaccin, eller ett pan-coronavaccin. För egen del är han lite tveksam till de begreppen.

– Antagligen går det inte att hitta något som skyddar mot samtliga coronavirus. I teorin är det möjligt, men i praktiken inte så realistiskt.

Däremot tror han att det är fullt möjligt att utveckla vacciner som ger ett mycket bredare skydd än dagens mot olika slags coronavirus. Och det vore värt oerhört mycket. Sådana vacciner skulle minska hotet från muterade virus under den pågående pandemin, liksom från framtida utbrott på grund av att nya och potentiellt farligare varianter av viruset tar steget från djur till människor.

Grundidén är inte ny. Förhoppningar om universella vacciner finns även när det gäller influensa. För två år sedan donerade till exempel Microsoft-grundaren Bill Gates hundra miljoner kronor till forskning om ett sådant vaccin.

Influensaviruset liknar en rund nåldyna täckt av knappnålar – proteinet hemagglutinin. Traditionella vacciner riktar sig mot knappnålens huvud. Tyvärr är det vanligt att mutationer förändrar huvudet så att immunförsvaret missar målet. Därför måste läkemedelsbolagen varje år anpassa sina vacciner efter vilka stammar som väntas dominera under den kommande influensasäsongen.

Ett alternativ är att utveckla vacciner riktade mot själva nålpinnen i stället för mot huvudet. Den förändras inte lika lätt. Förhoppningen är att ett sådant vaccin ska ge ett brett eller till och med universellt skydd mot alla slags influensor. Det finns också försök att utveckla vacciner mot andra proteiner på virusets yta. Det skulle kanske inte hejda sjukdomen helt, men förhoppningsvis göra influensan lindrigare.

Detta är pågående forskning. Än så länge har den inte lett till några avgörande genombrott. Så varför skulle det gå bättre att utveckla universella vacciner mot coronavirus än mot influensa? Matti Sällberg, professor i biomedicinsk analys på Karolinska institutet, är hoppfull av flera skäl.

– Corona är ett helt annat virus. Det är inte lika variabelt som influensa, säger han.

Om två stammar av influensa smittar samma cell byter de gärna hela segment med varandra i samband med att arvsmassan kopieras. Det kan snabbt leda till nya varianter av influensa med förmågan att slinka förbi immunsystemets olika försvarslinjer.

Så vidlyftliga utbyten av arvsmassa sker inte mellan coronavirus.

I likhet med influensa och många andra virus har corona en arvsmassa i form av rna, en arvsmolekyl mer benägen att mutera än dna. Trots det är coronavirusen relativt stabila. Det beror delvis på att de har en ytterst ovanlig biologisk finess: ett slags korrekturläsning som rättar till fel i samband med att arvsmassan kopieras.

– Korrekturläsningen sätter stopp för det vansinne av variabilitet som präglar en del andra virus, säger Matti Sällberg.

Dagens coronavacciner riktar sig mot en spike, en utstickande proteintagg som viruset använder för att tränga in i kroppens celler. Trots korrekturläsningen uppstår emellanåt mutationer i spike-proteinet. Sådana muterade virusvarianter kan i vissa fall undslippa antikroppar alstrade av befintliga vacciner. Det verkar gälla varianten B.1.351 som först identifierades i Sydafrika. Och ju längre tid en smitta är spridd bland många individer, desto mer sannolikt är det att den muterar och antar nya former.

Alla vacciner utsätter kroppen för något som ska likna själva smittämnet utan att framkalla sjukdomen. Det leder till ett immunologiskt minne. När den riktiga smittan sedan tränger in i kroppen vet immunsystemet redan hur det ska gå till motangrepp.

Forskare försöker skapa bredare coronavacciner genom att ta med flera delar från viruset som immunsystemet kan lära sig att känna igen. Matti Sällberg och hans medarbetare utvecklar bland mycket annat ett vaccin riktat inte bara mot spike, utan även mot två andra virusproteiner kända för att ytterst sällan påverkas av mutationer. Ett sådant vaccin kan skydda människor mot covid-19 oberoende av mutationer i spike-proteinet. I teorin skulle det till och med kunna slå tillbaka nya varianter av coronavirus från djur.

Själva vaccinet består av dna. Injektionen gör så att kroppens egna celler tillverkar virusprotein. Till skillnad från vacciner i form av rna måste dna:t ta sig ända in i cellkärnorna för att ha någon effekt. Därför ges sprutan tillsammans med en svag elektrisk stöt. Sprutan har fem nålar. En nål i mitten innehåller själva vaccinet. Runt den finns fyra nålar som alstrar en elektrisk puls. Strömmen luckrar upp cellernas membran så att dna-biten kan slinka in.

Elstöten kräver alltså speciell utrustning. Det är en nackdel. Å andra sidan har dna-vacciner lång hållbarhet i vanlig kylskåpstemperatur vilket gör dem enkla att lagra och transportera.

En stor del av världens forskning om breda coronavacciner finns inom vaccinbolag, ofta i nära samarbete med universitet och statliga laboratorier. Brittiska Conserv bioscience uppger sig ha tillverkat ett rna-vaccin som ska skydda mot ett flertal coronavirus hos såväl människor som djur. Företaget har ännu inte avslöjat exakt hur det ska gå till.

Något mer detaljerad information kommer från VBI Vaccines i Cambridge, USA, som har tagit fram konstgjorda viruspartiklar utrustade med spike-protein från sars, mers och covid-19. Möss som fick en spruta med trippelvaccinet bildade antikroppar mot alla tre virus. Enligt preliminära data kan antikropparna även blockera ett fjärde coronavirus som orsakar snuva – trots att det virusets spike-protein saknades i vaccinet. Företaget planerar att inleda de första försöken på människor redan i år.

Forskare vid California institute of technology i USA använder liknande metoder. De har tidigare arbetat med vacciner mot hiv och influensa, smittor kända för att snabbt hitta vägar förbi kroppens immunförsvar.

– Coronavirus är enklare på alla sätt. Allt som folk testar för att göra vaccin bara fungerar. Det är förunderligt tursamt, om man får uttrycka sig så mitt i en pandemi, säger Pamela Björkman, professor i biologi och biologisk ingenjörsvetenskap (och svenskättling med påbrå från Dalarna och Öland).

Hon och hennes kollegor har konstruerat nanopartiklar vars yta består av något de kallar en molekylär mosaik. Där lyckades de fästa delar av spike-protein från covid-19, och dessutom delar från sju sorters coronavirus hos djur som skulle kunna smitta människor.

De gav sprutor med vaccinet till möss och såg att mössen fick antikroppar mot en lång rad olika coronavirus – inklusive flera stycken som inte var representerade i nanopartiklarnas mosaik. Enligt Pamela Björkman tyder det på att vaccinet lär immunsystemet att hitta gemensamma drag hos en mängd varianter av coronavirus, vilket skulle kunna betyda att det också skyddar mot nästa variant av corona från djur som hotar mänskligheten med en ny pandemi.

Pamela Björkmans forskargrupp har fått pengar för att ta reda på om vaccinet skyddar makaker eller andra icke-mänskliga primater mot de olika coronavirus som orsakar covid-19 respektive sars. Men testerna dröjer.

– Tyvärr råder det brist på apor för djurförsök i hela världen till följd av alla covid-studier. Förhoppningsvis kan vi starta
i sommar, säger hon.

Först när djurförsöken är klara kan det bli aktuellt med kliniska tester på människor. Om allt går som forskarna hoppas kommer vaccinet att skydda både mot de cirkulerande varianterna av covid-19 och mot nya coronasmittor från djur.

Alternativet till breda vacciner mot corona är sannolikt upprepade uppdateringar mot nya mutationer. Det är så vaccinbolagen bekämpar influensa varje ny säsong. Men det är långt ifrån ett drömscenario för corona.

Visserligen går det snabbt att uppdatera dagens coronavaccin som bygger på rna-teknik. Däremot visar historien att globala vaccinationskampanjer är svåra att genomföra. Det gäller att nå människor även i fattiga länder utan fungerande sjukvård. Bara att erbjuda en omgång vaccin till hela mänskligheten är en enorm utmaning. Att upprepa proceduren med något eller några års intervall skulle vara i det närmaste ogörligt, enligt Gagandeep Kang som är vaccinforskare och professor vid Christian medical college i Vellore i södra Indien.

– Det skulle kräva att vi formar om världen helt och hållet, sa hon nyligen i en intervju med det amerikanska radioprogrammet The World.

Då är det kanske enklare att hitta ett brett verkande vaccin. Christopher da Costa på Cepi är optimistisk. Han räknar med att covid-19 kommer att kosta världen sammanlagt 238 biljoner kronor fram till år 2025. Sådana prognoser har förmått stater och filantroper att lägga mer pengar på vaccinforskning än de någonsin gjorde vid utbrotten av sars och mers.

Dessutom har den tekniska utvecklingen gått framåt. Efter de första larmen om covid-19 från Kina dröjde det bara några veckor innan virusets arvsmassa var avläst och tillgänglig för forskare i hela världen. Den genetiska informationen, i kombination med ny rna-teknik, ledde sedan till fungerande vacciner i rekordfart.

Vid sidan om experiment i provrör och levande kroppar har vaccinforskningen även fått draghjälp av datorer. Strukturbiologer använder avancerade datormodeller för att ta fram tredimensionella bilder av viruset i jakten på lämpliga måltavlor för ett vaccin. Och olika former av maskininlärning bidrar till att hitta mönster som förenar flera sorters coronavirus. Sådana mönster gör det lättare att utveckla breda vacciner.

Christopher da Costa påpekar också att myndigheter har fått rutin på att snabbt granska och godkänna nya vacciner. Allt detta gör att han väntar sig att nästa generations coronavacciner blir godkända och tillgängliga inom kort.

– Mot slutet av det här året tror jag att vi skulle kunna se ett brett vaccin som kan användas mot existerande varianter av coronavirus, och möjligen också mot framtida varianter, säger han.