Pandemia COVID-19 pokazała, że tradycyjny model opracowywania szczepionek często nie nadąża za tempem ewolucji wirusów. Mutacje, pojawianie się nowych wariantów oraz transmisja patogenów między zwierzętami, a ludźmi sprawiają, że naukowcy coraz częściej szukają rozwiązań wykraczających poza klasyczne podejście oparte na reagowaniu na już istniejące zagrożenia. Teraz brytyjski zespół badaczy z Uniwersytetu Cambridge i Uniwersytetu Southampton zaprezentował technologię, która może zmienić sposób przygotowywania się do przyszłych pandemii. Chodzi o pierwszą szczepionkę, której kluczowy składnik został w całości zaprojektowany przez sztuczną inteligencję i która ma potencjał chronić nie przed jednym wirusem, lecz przed całymi rodzinami patogenów.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak naukowcy wykorzystali sztuczną inteligencję do stworzenia pierwszej szczepionki projektowanej w całości przez AI i czym jest tzw. superantygen
- Dlaczego nowa technologia może zapewniać ochronę przed całymi rodzinami wirusów, a nie pojedynczymi wariantami
- Jakie wyniki przyniosły pierwsze badania kliniczne obejmujące 39 uczestników i jakie są kolejne etapy rozwoju projektu
- Dlaczego nowa metoda podawania szczepionki bez użycia igieł i ultrazimnego transportu może ułatwić globalne wdrożenie preparatu
Dlaczego obecny model szczepień nie nadąża za wirusami?
Dotychczasowe strategie szczepionkowe opierają się głównie na reagowaniu na już istniejące zagrożenia. Problem polega jednak na tym, że wirusy RNA – w tym grypa czy koronawirusy – mutują wyjątkowo szybko.
Wirusy takie jak grypa, koronawirusy i grupa Eboli nieustannie ewoluują, a kiedy szczepionki zostaną wprowadzone na rynek, mogą być słabo dopasowane – obecny „reaktywny” system szczepień ma problem z nadążaniem – powiedział profesor Saul Faust z University of Southampton, główny badacz w badaniu.
To właśnie ograniczenia obecnego modelu stały się impulsem do stworzenia nowej koncepcji określanej mianem „future-proof vaccines”, czyli szczepionek odpornych na przyszłe zmiany biologiczne patogenów.
Jak sztuczna inteligencja stworzyła „superantygen”?
Najbardziej innowacyjnym elementem projektu jest wykorzystanie sztucznej inteligencji do zaprojektowania aktywnego składnika szczepionki określanego jako „superantygen”. Proces wyglądał inaczej niż w klasycznych projektach szczepionkowych. Zamiast koncentrować się na pojedynczym szczepie wirusa, naukowcy zgromadzili ogromne zbiory danych genetycznych dotyczących koronawirusów z grupy Sarbecovirus – obejmujących zarówno wirusy krążące u ludzi, jak i odzwierzęce patogeny występujące u nietoperzy.
Algorytmy uczenia maszynowego przeanalizowały te dane, identyfikując wspólne cechy występujące u wielu wirusów jednocześnie. Następnie AI zaprojektowała syntetyczne białko mające trenować układ odpornościowy do rozpoznawania szerokiego spektrum zagrożeń.
Przekształciliśmy proces opracowywania szczepionek z reaktywnego na taki, który jest odporny na wyzwania przyszłości – powiedział profesor Jonathan Heeney z Laboratorium Wirusowych Chorób Odzwierzęcych na Uniwersytecie w Cambridge i kierownik naukowy badań. Badacz podkreślił również: pokonaliśmy problem tradycyjnych szczepionek, które zapewniają ograniczoną ochronę. Oznacza to, że możemy uciec od ciągłego śledzenia wariantów wirusa krążących wśród ludzi i aktualizowania szczepionek, aby nadrobić zaległości, niczym pies goniący własny ogon.
Szczepionka przeciw wirusom, które jeszcze nie istnieją?
Najbardziej ambitnym aspektem projektu pozostaje próba ochrony przed patogenami, które jeszcze nie pojawiły się w populacji ludzkiej. Zdaniem badaczy odpowiednio zaprojektowany superantygen może generować odpowiedź immunologiczną skierowaną przeciwko wspólnym elementom strukturalnym całych rodzin wirusów. W praktyce oznaczałoby to możliwość częściowej ochrony przed przyszłymi wariantami koronawirusów, nowymi wirusami odzwierzęcymi, a potencjalnie również przed kolejnymi pandemiami. Obecnie badacze rozwijają podobne podejście także dla:
- wirusa grypy sezonowej,
- ptasiej grypy H5N1,
- wirusów wywołujących gorączki krwotoczne,
- wirusa Ebola.
Bez igieł i bez ultrazimnego transportu
Projekt wyróżnia nie tylko wykorzystanie AI, ale również sposób podawania preparatu. Nowa szczepionka nie wymaga klasycznej igły. Antygen dostarczany jest poprzez mikrostrumień cieczy pod wysokim ciśnieniem, który wprowadza składnik bezpośrednio do skóry. Rozwiązanie może przynieść kilka korzyści praktycznych:
- ograniczenie odpadów medycznych,
- uproszczenie logistyki szczepień masowych,
- łatwiejsze wdrażanie w krajach o ograniczonych zasobach,
- większą akceptację wśród osób obawiających się iniekcji.
Istotnym atutem pozostaje również większa stabilność termiczna preparatu. W przeciwieństwie do części szczepionek mRNA nie wymaga on ultraniskich temperatur przechowywania, co może znacząco ułatwić globalną dystrybucję.
Co pokazały pierwsze badania kliniczne?
Pierwsza faza badań miała przede wszystkim odpowiedzieć na pytania dotyczące bezpieczeństwa. Między grudniem 2021 roku, a wrześniem 2023 roku zaszczepiono 39 ochotników. Według badaczy:
- preparat był dobrze tolerowany,
- nie odnotowano istotnych sygnałów bezpieczeństwa,
- odpowiedź immunologiczna została oceniona jako umiarkowana, ale obiecująca.
Obecnie uruchamiane są większe badania obejmujące około 200 uczestników, których celem będzie dokładniejsze zbadanie siły oraz trwałości odpowiedzi immunologicznej.
Nadzwyczajny sukces tego badania nad «superantygenem» zaprojektowanym przy użyciu sztucznej inteligencji oznacza przełomowy krok naprzód w zakresie zapewniania szerokiej i długotrwałej ochrony przed wirusami – powiedziała profesor Marian Knight, dyrektor naukowy brytyjskiego Narodowego Instytutu Badań nad Zdrowiem i Opieką (NIHR).
Entuzjazm i ostrożność ekspertów
Pomimo obiecujących wyników eksperci podkreślają, że droga do praktycznego zastosowania pozostaje długa. Część specjalistów zwraca uwagę, że odpowiedź immunologiczna człowieka jest znacznie bardziej złożona niż modele zwierzęce czy przewidywania komputerowe. Szczególnym wyzwaniem pozostaje wpływ wcześniejszych infekcji i szczepień na reakcję organizmu. Dlatego obecny etap należy traktować jako dowód koncepcji, a nie gotowe rozwiązanie.
Główne wnioski
- Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge i Uniwersytetu Southampton opracowali pierwszą szczepionkę, której kluczowy składnik został zaprojektowany całkowicie przez sztuczną inteligencję, wykorzystując dane genetyczne koronawirusów z grupy Sarbecovirus.
- Badanie fazy I objęło 39 ochotników, a preparat był dobrze tolerowany we wszystkich dawkach, bez istotnych problemów bezpieczeństwa.
- Szczepionka wykorzystuje „superantygen” stworzony przez algorytmy uczenia maszynowego, którego celem jest wywołanie szerokiej odpowiedzi immunologicznej przeciw całym rodzinom wirusów, także przyszłym wariantom.
- Technologia może znaleźć zastosowanie nie tylko w koronawirusach – naukowcy rozwijają już podobne podejście dla grypy, H5N1, Eboli i innych wirusów o potencjale pandemicznym.
Źródło:
- https://www.euronews.com/health/2026/06/05/new-ai-designed-universal-vaccine-could-future-proof-humans-against-unknown-viruses
