Na Uniwersytecie Yale powstała nowatorska szczepionka przeciwkleszczowa, która powstrzymuje te pajęczaki przed żerowaniem po przyczepieniu się do skóry żywiciela, tym samym chroniąc go przed zakażaniem bakteriami wywołującymi boreliozę. Szczepionka oparta jest na technologii mRNA, tej samej, która posłużyła do opracowania szczepionek na COVID-19. W testach na świnkach morskich preparat zapewniał skuteczną ochronę przed zakażeniem boreliozą. Uczeni podkreślają, że ich szczepionka może chronić także przed innymi chorobami przenoszonymi przez kleszcze.
Opracowana przez naukowców z Yale szczepionka, zamiast wywoływać odpowiedź immunologiczną przeciwko konkretnemu patogenowi, powoduje błyskawiczną reakcję skóry na składniki śliny kleszczy. Ślina tych pajęczaków zawiera substancje chemiczne o działaniu znieczulającym. To sprawia, że samo ukłucie jest bezbolesne i możemy go nie zauważyć. Dzięki temu kleszcz pozostaje przyssany do gospodarza i może pobierać krew przez długi czas. Ale ślina kleszczy zawiera też patogeny, które powodują groźne choroby, takie jak chociażby borelioza. Nowy preparat znacznie ogranicza czas, jaki kleszcze mają na żerowanie i zarażenie żywiciela.
Szczepionka jest dostarczana za pomocą tej samej technologii mRNA, która okazała się tak skuteczna przeciwko COVID-19. Opis badań ukazał się na łamach pisma „Science Translational Medicine” (DOI: 10.1126/scitranslmed.abj9827).
Ślina kleszczy
Ślina jest bardzo ważna dla kleszczy. Zawarte w niej substancje sprawiają, że nie czujemy ukąszenia. Powodują też rozkurczenie naczyń krwionośnych i zwiększenie dopływu krwi. Zapobiegają też jej krzepnięciu. Dodatkowo blokują reakcję układu immunologicznego. W ślinie kleszczy, która dostaje się do krwiobiegu gospodarza, znajdują się patogeny wywołujące boreliozę, ale też i inne niebezpieczne choroby, jak chociażby kleszczowe zapalenie mózgu (KZM).
– Istnieje wiele chorób przenoszonych przez kleszcze, a nasze podejście potencjalnie zapewnia szerszą ochronę niż szczepionka ukierunkowana na konkretny patogen – powiedział kierujący badaniami Erol Fikrig. – Nasz preparat może być również stosowany w połączeniu z bardziej tradycyjną szczepionką ukierunkowaną na konkretne patogeny, aby zwiększyć skuteczność – dodał.
Naukowcy znają około 900 gatunków kleszczy. Najbardziej rozpowszechnionym w naszym kraju jest kleszcz pospolity (Ixodes ricinus). Jego cykl rozwojowy trwa dwa-trzy lata i obejmuje trzy stadia: od larwy, przez nimfę, aż po postać dorosłą (dorosły samiec mierzy 2-3 mm, z kolei samica – do 5 mm). Ale w Polsce żyje 19 gatunków tych pajęczaków.
Aby kleszcz przetrwał, musi napić się krwi na każdym etapie rozwoju. Trudno jest zauważyć dorosłego samca, który od żywiciela pobiera niewiele pokarmu, zwiększając rozmiary tylko do 2,5 mm. Natomiast opita krwią samica znacznie się powiększa, przybierając rozmiary nawet blisko 2 cm. Człowiek może być żywicielem wszystkich stadiów rozwojowych kleszcza pospolitego.
W Polsce bakteriami powodującymi boreliozę zakażonych jest zdaniem ekspertów, w zależności od regionu, od kilkunastu do nawet kilkudziesięciu proc. kleszczy. Szczególnie narażone są na nie osoby mieszkające na obszarach wiejskich, gęsto zalesionych, a także turyści piesi.
Wskazówka od świnek morskich
Jak zaznaczył Fikrig, niektóre zwierzęta, w tym świnki morskie i króliki, rozwijają naturalną odporność na ukąszenia kleszczy po wielokrotnym kontakcie z tymi pajęczakami. U tych zwierząt, w miejscu ugryzienia, pojawia się zaczerwienienie skóry. Ta reakcja immunologiczna zaburza zdolność kleszcza do pobierania krwi gospodarza. Z tego powodu często kleszcz odpada od żywiciela, nie kończąc posiłku. Razem z nim odpadają patogeny, które mogłyby zostać przeniesione na zwierzę.
Uczony przyznał, że wraz zespołem zastanawiał się, czy ludzie również mogą wytwarzać podobną reakcję. Badacze doszli do wniosku, że najlepiej spróbować wywołać taką odporność poprzez szczepionkę, co pozwoliłoby lepiej chronić się przed patogenami przenoszonymi przez kleszcze.
– Kiedy kleszcz żeruje, przekazanie wektora boreliozy zajmuje mu trochę czasu – powiedział Fikrig. Według CDC, transmisja patogenu może trwać nawet do 48 godzin. Dzieje się tak dlatego, że bakterie wywołujące boreliozę, przebywają w jelitach kleszczy. Potrzebują więc czasu, aby przeniknąć najpierw do ślinianek, a potem wraz z śliną do naszego organizmu. Nie dotyczy to KZM, którego wirusy znajdują się w śliniankach i dostaje się do organizmu wraz z pierwszą porcją śliny.
Technologia mRNA
Fikrig i jego zespół, we współpracy z zespołem badaczy z University of Pennsylvania, zbadali ślinę kleszcza Ixodes scapularis (kleszcz czarnogłowy, kleszcz niedźwiedzi). Uczeni skupili się na 19 białkach zawartych w wydzielinie, projektując szczepionkę, która wywołuje odpowiedź immunologiczną skierowaną właśnie przeciwko tym białkom. Wykorzystali do tego technologię mRNA.
Z 19 białek wytypowanych przez uczonych, niektóre hamują odpowiedź immunologiczną żywiciela, inne pomagają w żerowaniu poprzez rozszerzenie naczyń krwionośnych gospodarza i zapobieganie krzepnięciu krwi. Zespół wygenerował mRNA inicjujące syntezę tych białek. mRNA to rodzaj kwasu rybonukleinowego (RNA), którego funkcją jest dostarczanie instrukcji, jak budować konkretne białko. Wygenerowane mRNA badacze upakowali w nanocząsteczki lipidów. Założenie było takie, że po podaniu preparatu zawierającego mRNA, związek będzie instruował organizm do budowy białek zawartych w ślinie kleszcza, by wywołać odpowiedź immunologiczną przy ataku pajęczaka.
Obiecujące wyniki testów
Zespół przetestował swój preparat na świnkach morskich. Dwa tygodnie po zaszczepieniu zwierząt uczeni zbadali ich krew i znaleźli w niej specyficzne przeciwciała przeciwko 10 z 19 wytypowanych białek. Następnie naukowcy sprawdzili, jak ich szczepionka działa przy kontakcie z kleszczami. Doprowadzili do kontaktu zaszczepionych świnek morskich z niezainfekowanymi boreliozą pajęczakami. Okazało się, że świnki morskie rozwinęły „znaczne” zaczerwienienie wokół miejsca ugryzienia. Reakcja ta pojawiła się w ciągu 18 godzin. Dla porównania, grupa nieszczepionych świnek morskich wykazała tylko niewielkie zaczerwienienie wokół miejsca ukąszenia.
Kleszcze, które przyczepiły się do zaszczepionych świnek morskich miały problemy z żerowaniem. Zassały niewiele krwi i zaczęły się odczepiać po około 48 godzinach. 80 proc. z nich odpadło od żywiciela po 96 godzinach, podczas gdy w grupie niezaszczepionych świnek morskich tylko 20 proc. pajęczaków odczepiło się w tym samym czasie.
Aby sprawdzić, czy szczepionka może pomóc zmniejszyć ryzyko wystąpienia boreliozy z powodu ukąszenia przez kleszcza, zespół przeprowadził drugi, podobny eksperyment, jednak tym razem użyto kleszczy zainfekowanych Borrelia burgdorferi. Ten test pokazał dużą skuteczność preparatu. Sześć z 13 nieszczepionych świnek morskich dało wynik pozytywny na obecność groźnego patogenu, po wystawieniu ich na kontakt z kleszczami, ale żadne zaszczepione zwierzę nie nosiło w sobie bakterii.
Komar czy kleszcz?
Badacze zwrócili uwagę, że ludzie mogą nie zauważyć ugryzienia kleszcza, ale prawdopodobnie zauważyliby i usunęliby pajęczaka, gdyby spowodował on znaczne zaczerwienienie skóry. Reakcja skórna u świnek pojawiła się już po 18 godzinach, co może wyprzedzać ewentualną transmisje niebezpiecznych bakterii. Zatem preparat teoretycznie mógłby dać również sygnał alarmowy dla ugryzionego człowieka w postaci widocznej reakcji na skórze. Być może reakcja ta powoduje również swędzenie, co byłoby jasnym sygnałem o ugryzieniu, ale w zachowaniu świnek morskich tego nie zauważono.
– Szczepionka poprawia rozpoznanie ukąszenia kleszcza, częściowo zamieniając je w ugryzienie podobne do ugryzienia komara. Kiedy poczujesz ugryzienie komara, klepiesz się w to miejsce. Po szczepieniu pojawia się zaczerwienienie i prawdopodobnie swędzenie, dzięki czemu można rozpoznać, że zostałeś ugryziony i przedsięwziąć odpowiednie środki, zanim kleszcz będzie zdolny do przeniesienia B. burgdorferi – powiedział Fikrig.
Teoretycznie opracowany preparat może nie tylko chronić przed boreliozą, ale także zapobiegać przenoszeniu innych patogenów odkleszczowych, jednak to trzeba wykazać w dalszych badaniach. Fikrig i jego koledzy mają nadzieję kontynuować swoje prace na modelach zwierzęcych, a w międzyczasie będą badać każde z wytypowanych białek obecnych w ślinie kleszczy, aby zobaczyć, które są najważniejsze dla wytworzenia odporności.
Trzeba zaznaczyć, że badania te są na wczesnym etapie i potrzeba dalszych prac, aby sprawdzić, czy preparat zapewnia podobną ochronę ludziom. Autorzy badań podejrzewają, że ludzie mogą reagować na szczepionkę w sposób podobny do świnek morskich, ale z drugiej strony, patrząc na myszy, które stanowią jedno z głównych źródeł pożywienia dla młodych kleszczy i nie budują odporności na ich ukąszenia, to założenie może okazać się błędne. W ramach tych badań przetestowano preparat również na myszach i okazało się, że nie pojawiła się żadna reakcja odpornościowa, czyli zaczerwienienie skóry.
Borelioza
Wcześnie wykrytą chorobę można wyleczyć antybiotykami. Jednak nieleczona może wywołać bardzo dotkliwe objawy takie jak ból mięśni, chroniczne zmęczenie, stan zapalny mózgu i rdzenia kręgowego oraz silne bóle głowy. Lekarze często mylą boreliozę z innymi chorobami takimi jak zespół przewlekłego zmęczenia, toczeń lub problemy ze zdrowiem psychicznym.
Pierwsze objawy rozwijają się od jednego do trzech tygodni od ukąszenia. Chory może mieć objawy grypopodobne (gorączka, dreszcze, ból głowy, gardła, stawów, sztywność stawów, tiki mięśni). Może pojawić się rumień wędrujący – zwykle po ok. siedmiu dniach (ale bywa, że w przedziale 3–30 dni) od ukłucia przez kleszcza. To początkowo czerwonawa plamka lub grudka, szybko powiększająca się ku obwodowi. Rumień ma pierścieniowaty kształt z przejaśnieniem w środku (choć może być jednolicie zabarwiony), brzegi ma wyraźnie odgraniczone i nie jest wypukły, nie boli i nie swędzi.
Źródło: Yale University, fot. Pixabay