Elaine Vidian 2021/09/01 -COSMOS 

إذا كنت لا تريد إدخال لقاحات إلى جسمك، فقد حان الوقت لإلقاء نظرة فاحصة على ما تأكله- ومعرفة المزيد عن الكوليسترول والملح. تحلل إلين فيديان ما هو موجود فعلًا في الجرعات، وتكتشف أن المكونات مألوفة أكثر مما تتوقع. لقد بدأ الأمر، كما تبدأ أشياء كثيرة، بالحاجة والفضول وقصة مثيرة للاهتمام. في القرن الثامن عشر، كان الجدري كارثة عالمية، حيث توفي حوالي ثلث المصابين بالمرض، بينما خلّف المرض لدى الناجين ندبات، بل وتشوهات في بعض الأحيان. انتشر الجدري من أصول غير مؤكدة إلى جميع أنحاء العالم من خلال الحركة البشرية- للتجارة والغزو والاستكشاف. كانت طرق المكافحة المبكرة مثل التجدير، خدش الصديد من تقرحات الجدري في جلد شخص سليم وسميت على اسم الفيروس (Variola)، ناجحة بشكل طفيف.

في عام 1796، لاحظ الطبيب الإنجليزي إدوارد جينر (Edward Jenner) الحكمة المقبولة بأن الحلّابات اللاتي أصبن بجدري البقر (مرض شبيه بالجدري ولكنه غير ضار) كنَّ أكثر وقاية من الفيروس الفتاك. خمن جينر أن جدري البقر قد يوفر الوقاية، ولاختبار نظريته، أخذ صديدًا من خراج جدري البقر على يد سارة نيلمز (Sarah Nelmes)، التي كانت قد أصيبت بالعدوى من حلاب يدعى بلوسوم (Blossom)، ثم قام بحقنها في ذراعي جيمس فيبس (James Phipps)، ابن البستاني، البالغ من العمر تسعة أعوام. بعد أشهر، عرّض جينر فيبس مباشرة لفيروس الجدري عدة مرات، لكن فيبس لم يصب بالجدري. بعد اختبار منهجيته بنجاح على 23 شخصًا آخر، نشر جينر كتابًا بعنوان (On the Origin of the Vaccine Inoculation) في عام 1801.

يُعد جينر أب التطعيم وهو من اخترع مصطلح لقاح (Variolae): جدري البقرة، لكنه في الحقيقة بنى على المعرفة الموجودة. كان الأطباء الصينيون والهنود روادًا في التجدير، الفكرة بسيطة: لا يميل الناس إلى الإصابة بالمرض نفسه مرتين، وقد نقلت الليدي ماري مونتاغو الفكرة من القسطنطينية إلى إنجلترا في عشرينيات القرن الثامن عشر. ومع ذلك، قدمت اختبارات جينر المشكوك فيها أخلاقيا اكتشافًا حاسمًا: أنه كان من الممكن إعطاء شخص ما مناعة ضد مرض ما دون إعطائه المرض بحد ذاته.

يُعرف لقاح الجدري الآن باسم «المُوَهَّن»: وهو مُمْرِض حي مشابه للنوع الجامح، ولكنه أقل خطورة، طالما ليس لديك جهاز مناعي ضعيف. خلال العقود الأولى من القرن التاسع عشر، تم إنتاج لقاحات مُوَهَّنة لمنع مجموعة من مسببات الأمراض، سواء البكتيرية، مثل السل، أو الفيروسية، كالحمى الصفراء. وبحلول أواخر القرن التاسع عشر، وجد العلماء في كل من الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا أنه إذا قُتلت البكتيريا بلطف عن طريق التسخين الدقيق، أو باستخدام علاجات كيميائية معينة، فلا يزال بإمكانها إثارة استجابة مناعية. وهكذا وُلد اللقاح «المعطل»، واستخدم للوقاية من التيفوئيد والكوليرا، من بين أمراض بكتيرية أخرى. واستغرق الأمر بضعة عقود أخرى لمعرفة كيفية تعطيل نشاط الفيروس، فهو أصغر بكثير من البكتيريا، و«قتله» أصعب، ولكن لقاحات الأنفلونزا المعطلة كانت متاحة بحلول ثلاثينيات القرن الماضي.

في عام 1923، حقق الباحثان البريطانيان ألكسندر جليني (Alexander Glenny) وباربارا هوبكنز (Barbara Hopkins) قفزة أخرى من خلال ابتكار لقاح الدفتيريا الذي يحتوي على سموم بكتيرية نقية ومعالجة، حيث طور المتلقون مناعة ضد السموم، دون التعرض للبكتيريا نفسها.

لكن بقي اختراع اللقاح مقيدًا بدرجة كبيرة بالمرض المستهدف: فمن غير المرجح، على سبيل المثال، أن تساعد حيلة صنع لقاح الحصبة في اختراع علاج وقائي للمكورات السحائية. كان فهم الحمض النووي (DNA)، والطريقة التي يطلق بها الحمض النووي الريبي (RNA) ومن ثم إنتاج البروتين، القفزة الكبيرة التالية. ماذا لو كان بإمكانك إضافة الحمض النووي لجزء من الفيروس إلى أجسامنا، وترك خلايانا تقوم بالعمل الشاق؟ في عام 2014، وبدافع من تفشي فيروس إيبولا في غرب إفريقيا، بدأ لقاح «الناقل الفيروسي» المرحلة الأولى من التجارب. استخدم هذا اللقاح فيروسًا غير ضار من الفيروسات غير الإيبولا لتوصيل جزء من الحمض النووي للإيبولا إلى نواة الخلايا البشرية. تقوم هذه الخلايا بعد ذلك بنسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي، الذي بدوره يصنع بروتينات الإيبولا، ولكن ليس الفيروس بأكمله، حتى يتعلم جهاز المناعة لدينا كيفية تدميرها.

كان هذا أول نجاح واسع النطاق للناقل الفيروسي. وقد تمت الموافقة عليه رسميًا من قبل منظمة الصحة العالمية في نوفمبر 2019: زادت معايير السلامة منذ عهد جينر، وكانت خمس سنوات من بناء فكرة إلى الظهور الواقعي سريعة بشكل ملحوظ. كانوا الباحثون يفكرون بالفعل في طريقة أخرى لتبسيط اللقاحات: هل سيكون من الممكن تخطي خطوات الناقل والحمض النووي، ووضع الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA) مباشرة في أجسامنا؟ أمضت العديد من شركات التكنولوجيا الحيوية، من بينها فايزر (Pfizer) وموديرنا (Moderna)، العقد الأول من القرن الحادي والعشرين في اكتشاف أفضل غطاء للرنا المرسال، وعندما تفشى مرض كوفيد19- في أواخر عام 2019، كان صانعو لقاح الرنا المرسال مستعدين. نحن هنا نفكك بالضبط ما هو موجود في ثلاثة لقاحات حالية: ماهيتها، ولماذا هي موجودة، ولماذا قد لا تكون كل هذه المركبات الكيميائية مخيفة كما تبدو.

لقاح فايزر

المكونات:

العنصر النشط: BNT162b2 [الرنا المرسال]

1) طبقات الجسيمات النانوية الدهنية:

AL C-0315:

(( 4 – هيدروكسي بيوتيل) أزانيديل) مكرر(هكسان-6،1-ديل) مكرر (-2هيكسيلدكانوات)

AL C‭-‬0159‬:

2- [(بولي إيثيلين غلاغكول) -2000] – N ، N- ديتتراديسيل أسيتاميد

distearoylphosphatidylcholine :DSPC كوليسترول

منظمات الحموضة:

2) فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدة

3) ثنائي فوسفات الصوديوم ثنائي القاعدة

4) كلوريد البوتاسيوم

5) كلوريد الصوديوم

6) السكريات المثبتة: السكروز

7) المذيب: ماء

المكون النشط

هذا هو (mRNA) ذائع الصيت الآن، أو الرنا المرسال، الذي يستخدمه الجسم لصنع البروتينات الشوكية لفيروس كورونا، مما يؤدي إلى استجابة مناعية من شأنها أن تحميك من فيروس كورونا الحقيقي. ومن المثير للاهتمام، أن الرنا المرسال الخاص بشركة فايزر يختلف اختلافًا طفيفًا عن الرنا المرسال الذي يحدث بشكل طبيعي فقد تم تعديل النيوكليوزيد، مما يعني أنه تم استبدال إحدى قواعد «التشفير»، وهي اليوراسيل، بجزيء له شكل مشابه، ولكن ليس مطابقًا. تم اكتشاف هذه الحيلة منذ أكثر من 15 عامًا، فهي تمنع الجهاز المناعي من التعرف على الرنا المرسال الغريب وتدميره قبل أن يتم استخدامه لصنع بروتينات شوكية.

طبقات الجسيمات النانوية الدهنية

من أجل صنع بروتينات شوكية، يجب أن يدخل الرنا المرسال داخل خلايانا، ولكن لخلايانا أغشية دهنية تقاوم جزيئات مثل الرنا المرسال. لهذا السبب يحتوي اللقاح على أربعة أنواع مختلفة من الدهون، جزيئات طويلة ودهنية تشبه أغشية الخلايا، تغلف الرنا المرسال. وهي تشكل نقطًا بحجم نانومتر ولذلك تعرف باسم «الجسيمات النانوية الدهنية». تم تطوير تركيبة الدهون من شركة فايزر من قبل شركة كندية تدعى أكويتاس (Acuitas)، التي كانت تبحث عن تركيبات مختلفة من الدهون للعلاجات على مدى العقد الماضي. تم اتخاذ قرار في هذا المزيج المكون من أربعة أنواع مختلفة من الدهون من قبل شركة فايزر وأكويتاس ليكون أكثر فاعلية في إدخال الرنا المرسال إلى الخلايا. وتم تركيب ثلاثة من الدهون (ALC-0315) و(ALC-0159) و(DSPC) صناعيًا واستخدمت سابقًا في المداواة العلاجية، في حين أن الرابع، الكوليسترول، عبارة عن جزيء تحتوي أجسامنا على عدة جرامات منه بالفعل.

منظمات الحموضة

إن الرنا المرسال في اللقاح، وجزيئات أجسامنا في الواقع، حساسة بشكل ملحوظ للحموضة، أو للأس الهيدروجيني. تُضاف الأملاح لأنها يمكن أن تعمل كمنظم للأس الهيدروجيني، مما يمنع المحلول من أن يصبح حامضيًا أو قاعديًا جدًا. تم تصميم الأملاح الأربعة في لقاح فايزر للحفاظ على ثبات الأس الهيدروجيني بمرور الوقت. ويستخدم اثنان من الأملاح، فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدة وثنائي فوسفات الصوديوم ثنائي القاعدة، أيضًا في بعض العلاجات الصيدلانية، مثل معالجة انخفاض مستويات الفوسفات في الدم، وكذلك الأسمدة والمضافات الغذائية، كعامل منظم أو لتثبيت وضبط الحموضة والرطوبة، في حين أن كلوريد البوتاسيوم وكلوريد الصوديوم (ملح الطعام) شائعان، وهما من المواد التي تحدث بشكل طبيعي وتستخدم كمعززات للنكهة والمواد الحافظة في العديد من المنتجات الغذائية.

لسكريات المثبتة

تمت إضافة السكروز، السكر المطابق للسكر الأبيض التجاري، إلى اللقاح للحفاظ على استقرار المكونات الأخرى، خاصةً أنه يتم تخزينه في درجات حرارة منخفضة، تتطلب شروط إدارة السلع العلاجية في أستراليا (TGA) تخزينًا طويل المدى عند درجة حرارة – 90 درجة مئوية إلى – 60 درجة مئوية؛ ويمكن تخزين القوارير غير المفتوحة ونقلها في درجة حرارة 25- درجة مئوية إلى- 15 درجة مئوية لمدة تصل إلى أسبوعين. 

المذيب

أخيرًا، يجب أن تحدث هذه المكونات في صورة سائلة، لذلك يتطلب اللقاح شيئًا ليذيبها ويخلطها. لحسن الحظ، الماء هو الجزيء المثالي للقيام بذلك، ولهذا فهو الإضافة النهائية للقاح. 

لقاح أسترازينيكا

المكونات:

العنصر النشط: 5 × 1010

جسيمات فيروسية ChAdOx1-S (المؤتلف)

منظمات الحموضة

1) إل-هيستيدين إل- هيستيدين هيدروكلوريد أحادي الهيدرات

2) هيكساهيدرات كلوريد المغنيزيوم

3) كلوريد الصوديوم

4) مستحلب: بولي سوربات 80 مواد حافظة

5) إيثانول ثنائي هيدرات إيديتات ثنائي الصوديوم

عناصر أخرى:

6) السكروز

7) ماء

العنصر النشط
إن «الناقل الفيروسي» الموجود في قلب لقاح أوكسفورد-أسترازينيكا هو فيروس مروض، أحد الفيروسات الغدّية الذي يظهر غالبًا على شكل التهاب الملتحمة أو التهاب اللوزتين، وليس فيروس كورونا ويحتوي على الحمض النووي لصنع بروتينات (SARS-CoV-2) الشوكية، التي ستحفز جهازك المناعي.

تم تعديل الفيروس الغدي بحيث لا يمكنه التكاثر أو إلحاق الأذى بالناس. وقد تم تصميمه على غرار فيروس غدي تم العثور عليه في الشمبانزي في الأصل، على الرغم من عدم استخدام الشمبانزي في إنتاج اللقاح. بدلاً من ذلك، تتم تنميته في خلايا معملية، تأتي من خلايا معدلة مأخوذة في الأصل من كلية بشرية. في أستراليا، تتم عملية تنمية الفيروس في ملبورن، نظرًا لأن المكون النشط في أسترازينيكا يأتي مع غلاف خاص به بشكل فيروس غدي، فإنه لا يحتاج إلى دهون مثل لقاح فايزر. ومع ذلك، فهو يحتاج إلى جزيئات لتقييد الأس الهيدروجيني والحفاظ عليه مستقرًا، بالإضافة إلى بعض المواد الحافظة.

منظمات الحموضة

مثل لقاح فايزر، تتم إضافة الأملاح (كلوريد المغنيسيوم، هيكساهيدرات، وكلوريد الصوديوم) والأمينات (إل-هيستيدين وإل-هيستيدين هيدروكلوريد أحادي الهيدرات) للحفاظ على ثبات الأس الهيدروجيني. كلا نوعي الأملاح عبارة عن معادن تحدث بشكل طبيعي، بينما إل-هيستيدين هو جزيء يعرف بأنه من الأحماض الأمينية. هذه المركبات هي ما تصنع البروتينات لدينا، لذلك يوجد بالفعل الكثير من إل-هيستيدين بداخلك. إل-هيستيدين هيدروكلوريد أحادي الهيدرات مشابه للهيستيدين، ومن هنا جاءت تسميته، ويستخدم أيضًا في الأطعمة ومستحضرات التجميل والصابون.

المواد الحافظة

بينما يتم تصنيعه وحفظه في ظروف معقمة، مع ذلك يستخدم لقاح أسترازينيكا المواد الحافظة لمنع أي نوع من التلوث من القوارير أو عملية التصنيع. اختارت شركة فايزر تجنب المواد الحافظة، مما يعني أن اللقاح يتطلب مكونات أقل، ولكن تم التخلص من بعض الجرعات لأنه لا يمكن ضمان عدم تلوثها. بالإضافة إلى كونه مادة حافظة، فإن ثنائي هيدرات إيديتات ثنائي الصوديوم (EDTA) هو دواء معتمد لعلاج بعض أنواع التسمم المعدني، مثل التسمم بالرصاص. يتطابق الإيثانول مع الكحول الذي تحصل عليه في معقم اليدين والبيرة والنبيذ والمشروبات الروحية، ولكن بتركيز أقل من 0.005 % في جرعة 0.5 ملم، لن يؤثر على محتوى الكحول في الدم.

عناصر أخرى

كما هو الحال مع لقاح فايزر، يُستخدم السكر لتثبيت المكونات، ويستخدم الماء لدمجها جميعًا. 

لقاح موديرنا

المكونات:

العنصر النشط: مرسال الحمض النووي الريبي (الرنا المرسال)

1) الدهون:

SM-102

بولي إيثيلين غلايكول PEG] 2000] ثنائي ميريستويل غلسرين [DMG]

DSPC: distearoylphosphatidylcholine 

كوليسترول

منظمات الحموضة:

تروميثامين

هيدروكلوريد التروميثامين

2) حمض الأسيتيك

3) أسيتات الصوديوم ثلاثي الهيدرات

عناصر أخرى:

3) السكروز

4) ماء

منظمات الحموضة

هنا مرة أخرى، يتم استخدام منظمات الحموضة للحفاظ على الأس الهيدروجيني. يعتبر التروميثامين وهيدروكلوريد التروميثامين من المحاليل المنظمة الشائعة في الأبحاث الكيميائية، بينما من المحتمل أن تكون أكثر دراية بحمض الأسيتيك كأحد مكونات الخل. ثلاثي هيدرات أسيتات الصوديوم، مشابه جدًا لحمض الأسيتيك، هو مضاف غذائي شائع جدًا من بين استخدامات أخرى، يمنح رقائق البطاطس نكهة الملح والخل. 

عناصر أخرى
كما هو الحال مع اللقاحات الأخرى، يتم إضافة السكر والماء لتثبيت المكونات وخلطها. 

خلاصة البقية

ماذا عن اللقاحات الأخرى؟ يستخدم لقاحا سينوفارم (Sinopharm) وسينوفاكس (Sinovax)، اللذان تم تطويرهما في الصين، طريقة الفيروس المعطل من المدرسة القديمة. بينما يستخدم لقاح جونسون & جونسون (Johnson & Johnson) الذي طورته الولايات المتحدة الأمريكية الفيروسات الغدية كناقل، مثل أسترازينيكا، ولكن على عكس أسترازينيكا، فإنه يحتاج فقط إلى جرعة واحدة. بينما تم تطوير سبوتنيك ڨي (Sputnik V) في روسيا، وهو لقاح من جرعتين من لقاح ناقلات الفيروسات الغدية، ولكن تستخدم كل من الجرعة الأولى والجرعة الثانية فيروسًا غديًا مختلفًا، مما يمنح اللقاح فرصتين مختلفتين لتحفيز جهاز المناعة.

يستخدم لقاح نوفافاكس (Novavax) الأمريكي تكتيكًا آخر للمدرسة القديمة بطريقة جديدة: إنه لقاح وحدة فرعية بروتينية. يحتوي على بروتينات (SARS-CoV-2) شوكية كاملة، لذلك لا يتعين على الجسم صنعها. نمت هذه البروتينات في خلايا حشرية مخبرية مأخوذة في الأصل من عثة دودة القطن، ثم تمت تنقيتها. بدون وجود فيروس يدعمها، تتفكك بروتينات (SARS-CoV-2) الشوكية في زجاجة اللقاح أو في الجسم، قبل أن يتمكن الجهاز المناعي من التعرف عليها. لكن نوفافاكس توصلت إلى طريقة لإبقائها مستقرة: عند مزجها مع بولي سوربات 80، فإن البروتينات ترتب نفسها في شكل «وريدات» بحجم النانومتر، مع بولي سوربات 80 في المركز مما يبقيها متماسكة. ثم تستمر هذه الجسيمات النانوية لفترة كافية حتى يتمكن جهاز المناعة لدينا من العثور عليها. 

أسرار المطبخ: كيف يتم إنتاج اللقاح

من نواحٍ عديدة، لا يتمثل الجزء الأصعب في تصنيع اللقاح في صنع المكونات، التي تعتمد على تقنيات معملية كانت موجودة منذ عقود. بل تكمن الصعوبة في تصنيعها على نطاق واسع، وبطريقة تم التحقق من أنها آمنة لحقنها في الجسم البشري. في أستراليا، هذا يعني أن العملية يجب أن تكون مطابقة لممارسات التصنيع الجيدة (GMP) المعتمدة من قبل إدارة السلع العلاجية. يقول داميان بورسيل (Damian Purcell)، رئيس مختبر علم الفيروسات الجزيئي في معهد بيتر دويرتي للالتهاب والمناعة بجامعة ملبورن: «يجب أن يكون كل شيء يتلامس مع مسار التصنيع حاصلًا على شهادة (GMP). لا يمكنك المخاطرة بإدخال مكون غير معروف أو منتج غير مؤكد أو رديء». هذا يتضمن الأشياء التي لا تصل إلى المنتج النهائي.

تحتاج اللقاحات إلى عنصر فعال يحفز جهاز المناعة. المكونات الأخرى، تسمى السواغات، تثبت هذا المكون النشط. في لقاح الناقل الفيروسي، يكون العنصر النشط هو فيروس. أسهل طريقة لإنتاج الكثير من الفيروسات هي بتنميتها في الخلايا، ولكنك تحتاج إلى نوع خاص من الخلايا لتنميتها. يُزرع الفيروس الغدي المستخدم في لقاح أسترازينيكا في أحواض من خلايا الكلى البشرية، والتي تم تعديلها وراثيًا بعد ذلك، يتم تنقية الفيروس الغدي، تتم تصفية خلايا الكلى والأجزاء الأخرى، وإضافتها إلى المحلول المنظم، الذي يشتمل في الغالب على منتجات صيدلانية شائعة صنعتها شركات حول العالم لسنوات. السبب في عدم إمكانية تصنيع لقاحات الرنا المرسال مثل فايزر وموديرنا في أستراليا، حتى الآن، لأن المكون النشط، (mRNA)، يحتاج إلى مسار إنتاج مختلف تمامًا. يتكون (mRNA) عن طريق تفاعل الحمض النووي مع بعض الإنزيمات التي تحول الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. مثل الفيروس الغدي في لقاح أسترازينيكا، يمكنك تنمية الحمض النووي والإنزيمات في الخلايا؛ ولكن على عكس أسترازينيكا، هذه ليست خلايا بشرية. إنها خلايا جرثومية أو بكتيرية، تحتاج إلى طعام وظروف مختلفة للقيام بعملها.

وفقًا لبورسيل، هناك الكثير من الأماكن في أستراليا حيث يمكن لهذه الخلايا الميكروبية أن تصنع الحمض النووي للقاح، ولكن ليس على نطاق واسع، ولا تتطابق بعد مع شهادة (GMP). «كل عنصر تقدمه وتضعه في مسار الإنتاج، أشياء مثل الماء والأملاح والعناصر الغذائية المستخدمة في نمو البكتيريا وسلالة البكتيريا التي تستخدمها، كل هذه العناصر تحتاج إلى شهادة مفصلة للغاية والمصادقة على ما تدعي ماهيتها»، كما يقول. بمجرد تصنيع (mRNA)، يتم تنقيته وتغليفه بالدهون التي تحافظ عليه مستقرًا. ثم، مثل أسترازينيكا، تتم إضافته إلى محلول منظم. الخطوة الأخيرة في عملية التصنيع لكلا اللقاحين هي نفسها: التعبئة/ الإنهاء. يضاف اللقاح إلى قوارير معقمة، ويتم فحص كل منها وإخضاعها لمجموعة من اختبارات مراقبة الجودة، قبل شحنها إلى الخارج لجرعة كل فرد.