Τα εμβόλια ωθούν τα παθογόνα να εξελιχθούν

Σημείωση του συντάκτη, που προστέθηκε στις 6 Δεκεμβρίου 2021: Αυτό το άρθρο του 2018 περιγράφει πώς τα εμβόλια που διαρρέουν — εμβόλια που δεν μειώνουν την αναπαραγωγή ή τη μετάδοση του ιού σε άλλους — μπορούν να οδηγήσουν τα παθογόνα που στοχεύουν να εξελιχθούν και να γίνουν πιο λοιμώδη. Αυτές οι ανησυχίες δεν ισχύουν για τα εμβόλια COVID-19, επειδή τα εμβόλια κατά του COVID-19 μειώνουν σημαντικά την αναπαραγωγή και τη μετάδοση του κορωνοϊού, μειώνοντας την πιθανότητα να εμφανιστούν μεταλλάξεις και να προκύψουν παραλλαγές. Όσο περισσότεροι άνθρωποι έχουν εμβολιαστεί κατά του COVID-19, τόσο λιγότερο πιθανό είναι να εξελιχθούν επικίνδυνες παραλλαγές.

Ο Andrew Read έγινε επιστήμονας για να μπορεί να περνά περισσότερο χρόνο στη φύση, αλλά ποτέ δεν φανταζόταν ότι αυτό θα σήμαινε μια εμπορική φάρμα κοτόπουλου. Διαβάστε, ένας οικολόγος ασθενειών που διευθύνει το Κέντρο για τη Δυναμική Λοιμωδών Ασθενειών του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια και ο βοηθός ερευνητής του Κρις Κερνς διέσχισαν το δρόμο τους μέσα από έναν ζεστό, υγρό, με πικάντικη οσμή αχυρώνα γεμάτο με 30.000 νεαρά κοτόπουλα κρεατοπαραγωγής βαθιά στην ύπαιθρο της Πενσυλβάνια. Καλυμμένοι από το κεφάλι μέχρι τα νύχια με λευκές φόρμες, οι δύο άντρες σταματούσαν περιοδικά και έσκυβαν, μαζεύοντας τη σκόνη από το έδαφος με τα χέρια με γάντια. Τα πουλιά τρέμιζαν και σκορπίστηκαν. Οι άνδρες μετέφεραν τη σκόνη σε μικρούς πλαστικούς σωλήνες, τους οποίους κάλυπταν και τοποθέτησαν σε πλαστικές σακούλες για να φέρουν πίσω στο εργαστήριο. "Είναι αστείο που σε οδηγεί η επιστήμη", είπε ο Read.

Ο Read και οι συνάδελφοί του μελετούν πώς ο ερπητοϊός που προκαλεί τη νόσο του Marek - μια εξαιρετικά μεταδοτική, παραλυτική και τελικά θανατηφόρα ασθένεια που κοστίζει στη βιομηχανία κοτόπουλου περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως- μπορεί να εξελίσσεται ως απάντηση στο εμβόλιο της. Το τελευταίο του εμβόλιο, δηλαδή. Η νόσος του Marek αρρωσταίνει τα κοτόπουλα παγκοσμίως εδώ και έναν αιώνα. τα πουλιά το πιάνουν εισπνέοντας σκόνη φορτωμένη με ιικά σωματίδια που χύνονται στα φτερά άλλων πτηνών. Το πρώτο εμβόλιο παρουσιάστηκε το 1970, όταν η ασθένεια σκότωνε ολόκληρα κοπάδια. Λειτούργησε καλά, αλλά μέσα σε μια δεκαετία, το εμβόλιο άρχισε μυστηριωδώς να αποτυγχάνει. Τα κρούσματα του Marek άρχισαν να ξεσπούν σε κοπάδια εμβολιασμένων κοτόπουλων. Ένα δεύτερο εμβόλιο αδειοδοτήθηκε το 1983 με την ελπίδα να λυθεί το πρόβλημα, αλλά και αυτό σταδιακά σταμάτησε να λειτουργεί. Σήμερα, η βιομηχανία πουλερικών κάνει το τρίτο της εμβόλιο. Εξακολουθεί να λειτουργεί, αλλά ο Read και άλλοι ανησυχούν ότι μια μέρα μπορεί να αποτύχει επίσης - και κανένα εμβόλιο τέταρτης γραμμής δεν περιμένει. Ακόμη χειρότερα, τις τελευταίες δεκαετίες, ο ιός έχει γίνει πιο θανατηφόρος.

Ο Read και άλλοι, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών στο Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ, υποστηρίζουν ότι ο ιός που προκαλεί το Marek αλλάζει με την πάροδο του χρόνου με τρόπους που το βοήθησαν να αποφύγει τα προηγούμενα εμβόλια. Το μεγάλο ερώτημα είναι εάν τα εμβόλια προκάλεσαν άμεσα αυτές τις αλλαγές ή η εξέλιξη συνέβη, συμπτωματικά, για άλλους λόγους, αλλά ο Read είναι πολύ σίγουρος ότι τα εμβόλια έχουν παίξει κάποιο ρόλο. Σε μια εργασία του 2015 στο PLOS Biology Ο Read και οι συνεργάτες του εμβολίασαν 100 κοτόπουλα, αφήνοντας άλλα 100 ανεμβολίαστα. Στη συνέχεια μόλυναν όλα τα πτηνά με στελέχη του Marek που διέφεραν ως προς το πόσο λοιμώδη —όπως και στο πόσο επικίνδυνα και μολυσματικά— ήταν. Η ομάδα διαπίστωσε ότι, κατά τη διάρκεια της ζωής τους, τα μη εμβολιασμένα πτηνά διώχνουν πολύ περισσότερα από τα λιγότερο μολυσματικά στελέχη στο περιβάλλον, ενώ τα εμβολιασμένα πτηνά διώχνουν πολύ περισσότερα από τα πιο μολυσματικά στελέχη. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι το εμβόλιο του Marek ενθαρρύνει τον πολλαπλασιασμό πιο επικίνδυνων ιών. Αυτή η αυξημένη λοιμογόνος δράση μπορεί να δώσει στους ιούς τα μέσα για να ξεπεράσουν τις ανοσοαποκρίσεις των πτηνών που έχουν εκκινήσει με εμβόλια και τα άρρωστα εμβολιασμένα σμήνη.

Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν ακούσει για αντοχή στα αντιβιοτικά. Αντοχή στα εμβόλια, όχι τόσο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αντίσταση στα ναρκωτικά είναι ένα τεράστιο παγκόσμιο πρόβλημα που σκοτώνει ετησίως σχεδόν 25.000 ανθρώπους στις Ηνωμένες Πολιτείες και στην Ευρώπη και περισσότερους από τους διπλάσους στην Ινδία. Τα μικρόβια που είναι ανθεκτικά στα εμβόλια, από την άλλη πλευρά, δεν αποτελούν σημαντική απειλή. Ίσως δεν θα γίνουν ποτέ: Τα προγράμματα εμβολίων σε όλο τον κόσμο ήταν και συνεχίζουν να είναι εξαιρετικά επιτυχημένα στην πρόληψη λοιμώξεων και στη διάσωση ζωών.

Πρόσφατη έρευνα δείχνει, ωστόσο, ότι ορισμένοι πληθυσμοί παθογόνων προσαρμόζονται με τρόπους που τους βοηθούν να επιβιώσουν σε έναν εμβολιασμένο κόσμο και ότι αυτές οι αλλαγές συμβαίνουν με διάφορους τρόπους. Ακριβώς όπως ο πληθυσμός των θηλαστικών εξερράγη μετά την εξαφάνιση των δεινοσαύρων επειδή άνοιξε μια μεγάλη θέση γι 'αυτούς, ορισμένα μικρόβια έχουν παρασυρθεί για να αντικαταστήσουν τους ανταγωνιστές που εξαλείφθηκαν από τα εμβόλια.

Η ανοσοποίηση καθιστά επίσης πιο διαδεδομένες τις κάποτε σπάνιες ή ανύπαρκτες γενετικές παραλλαγές παθογόνων, πιθανώς επειδή τα αντισώματα που έχουν εκκινήσει με εμβόλια δεν μπορούν να αναγνωρίσουν και να επιτεθούν τόσο εύκολα σε μετατοπιστές σχήματος που φαίνονται διαφορετικά από τα στελέχη του εμβολίου. Και τα εμβόλια που αναπτύσσονται κατά ορισμένων από τα πιο άγρια ​​παθογόνα στον κόσμο - ελονοσία, HIV, άνθρακας - βασίζονται σε στρατηγικές που θα μπορούσαν, σύμφωνα με εξελικτικά μοντέλα και εργαστηριακά πειράματα, να ενθαρρύνουν τα παθογόνα να γίνουν ακόμη πιο επικίνδυνα.

Οι εξελικτικοί βιολόγοι δεν εκπλήσσονται που συμβαίνει αυτό. Το εμβόλιο είναι μια νέα πίεση επιλογής που ασκείται σε ένα παθογόνο και εάν το εμβόλιο δεν εξαλείψει εντελώς τον στόχο του, τότε τα εναπομείναντα παθογόνα με τη μεγαλύτερη φυσική κατάσταση — αυτά που μπορούν να επιβιώσουν, με κάποιο τρόπο, σε έναν ανοσοποιημένο κόσμο — θα γίνουν πιο κοινά. "Εάν δεν έχετε αυτά τα παθογόνα που εξελίσσονται ως απάντηση στα εμβόλια", είπε ο Paul Ewald, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Louisville, "τότε πραγματικά δεν καταλαβαίνουμε τη φυσική επιλογή."

Ωστόσο, μην μπερδεύετε αυτά τα ευρήματα ως απόδειξη ότι τα εμβόλια είναι επικίνδυνα ή ότι είναι βέβαιο ότι θα αποτύχουν - επειδή τα ανεπιθύμητα αποτελέσματα μπορούν να αποτραπούν χρησιμοποιώντας επίσης τις γνώσεις μας για τη φυσική επιλογή. Η εξέλιξη μπορεί να είναι αναπόφευκτη, αλλά μπορεί να οδηγηθεί προς τη σωστή κατεύθυνση.

Γρήγορη αλλαγή καλλιτεχνών

Η επιστήμη των εμβολίων είναι πολύ περίπλοκη, αλλά ο υποκείμενος μηχανισμός είναι απλός. Ένα εμβόλιο εκθέτει το σώμα σας είτε σε ζωντανά αλλά εξασθενημένα ή σκοτωμένα παθογόνα, ή ακόμα και μόνο σε ορισμένα κομμάτια από αυτά. Αυτή η έκθεση υποκινεί το ανοσοποιητικό σας σύστημα να δημιουργήσει στρατιές ανοσοκυττάρων, μερικά από τα οποία εκκρίνουν πρωτεΐνες αντισωμάτων για να αναγνωρίσουν και να καταπολεμήσουν τα παθογόνα αν εισβάλουν ξανά.

Τούτου λεχθέντος, πολλά εμβόλια δεν παρέχουν δια βίου ανοσία, για διάφορους λόγους. Ένα νέο εμβόλιο γρίπης αναπτύσσεται κάθε χρόνο επειδή οι ιοί της γρίπης μεταλλάσσονται φυσικά γρήγορα. Η επαγόμενη από το εμβόλιο ανοσία μπορεί επίσης να εξασθενίσει με την πάροδο του χρόνου. Αφού εμβολιαστεί με το εμβόλιο για τον τύφο, για παράδειγμα, τα επίπεδα προστατευτικών αντισωμάτων ενός ατόμου πέφτουν σε αρκετά χρόνια, γι' αυτό οι υπηρεσίες δημόσιας υγείας συνιστούν τακτικά ενισχυτικά για όσους ζουν ή επισκέπτονται περιοχές όπου ο τύφος είναι ενδημικός. Η έρευνα δείχνει ότι παρόμοια μείωση της προστασίας με την πάροδο του χρόνου συμβαίνει και με το εμβόλιο παρωτίτιδας.

Οι αποτυχίες του εμβολίου που προκαλούνται από την εξέλιξη που προκαλείται από το εμβόλιο είναι διαφορετικές. Αυτές οι πτώσεις στην αποτελεσματικότητα του εμβολίου υποκινούνται από αλλαγές στους πληθυσμούς παθογόνων που προκαλούν άμεσα τα ίδια τα εμβόλια. Οι επιστήμονες άρχισαν πρόσφατα να μελετούν το φαινόμενο εν μέρει γιατί τελικά μπορούν:Η πρόοδος στη γενετική αλληλουχία έχει καταστήσει ευκολότερο να δούμε πώς αλλάζουν τα μικρόβια με την πάροδο του χρόνου. Και πολλά τέτοια ευρήματα έχουν ενισχύσει πόσο γρήγορα μεταλλάσσονται και εξελίσσονται τα παθογόνα ως απόκριση σε περιβαλλοντικά στοιχεία.

Οι ιοί και τα βακτήρια αλλάζουν γρήγορα, εν μέρει επειδή αναπαράγονται σαν τρελοί. Τρεις ημέρες μετά το τσίμπημα ενός πουλιού από ένα κουνούπι που μεταφέρει τον ιό του Δυτικού Νείλου, ένα χιλιοστόλιτρο του αίματός του περιέχει 100 δισεκατομμύρια ιικά σωματίδια, περίπου τον αριθμό των αστεριών στον Γαλαξία μας. Και με κάθε αντιγραφή έρχεται η ευκαιρία για γενετική αλλαγή. Όταν ένας ιός RNA αντιγράφεται, η διαδικασία αντιγραφής δημιουργεί ένα νέο σφάλμα, ή μετάλλαξη, ανά 10.000 νουκλεοτίδια, ρυθμό μετάλλαξης έως και 100.000 φορές μεγαλύτερο από αυτό που βρίσκεται στο ανθρώπινο DNA. Οι ιοί και τα βακτήρια ανασυνδυάζονται επίσης ή μοιράζονται γενετικό υλικό με παρόμοια στελέχη, δίνοντάς τους έναν άλλο τρόπο να αλλάξουν γρήγορα το γονιδίωμά τους. Ακριβώς όπως οι άνθρωποι - με εξαίρεση τα πανομοιότυπα δίδυμα - έχουν όλοι διακριτικό γονιδίωμα, οι πληθυσμοί παθογόνων τείνουν να αποτελούνται από μυριάδες γενετικές παραλλαγές, μερικές από τις οποίες τα πηγαίνουν καλύτερα από άλλες κατά τη διάρκεια μαχών με αντισώματα εκπαιδευμένα σε εμβόλια. Οι νικητές σπέρνουν τον πληθυσμό των παθογόνων του μέλλοντος.

Τα βακτήρια που προκαλούν τον κοκκύτη, πιο γνωστά ως κοκκύτης, δείχνουν πώς μπορεί να συμβεί αυτό. Το 1992, συστάσεις από τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) των ΗΠΑ άρχισαν να προωθούν ένα νέο εμβόλιο για την πρόληψη της μόλυνσης, η οποία προκαλείται από βακτήρια που ονομάζεται Bordetella pertussis . Το παλιό εμβόλιο κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ολόκληρα σκοτωμένα βακτήρια, τα οποία υποκίνησαν μια αποτελεσματική ανοσολογική απόκριση αλλά προκαλούσαν επίσης σπάνιες παρενέργειες, όπως επιληπτικές κρίσεις. Η νέα έκδοση, γνωστή ως «ακυτταρικό» εμβόλιο, περιείχε μόλις δύο έως πέντε πρωτεΐνες της εξωτερικής μεμβράνης που απομονώθηκαν από το παθογόνο.

Οι ανεπιθύμητες παρενέργειες εξαφανίστηκαν αλλά αντικαταστάθηκαν από νέα, απροσδόκητα προβλήματα. Πρώτον, για ασαφείς λόγους, η προστασία που παρείχε το ακυτταρικό εμβόλιο μειώθηκε με την πάροδο του χρόνου. Οι επιδημίες άρχισαν να ξεσπούν σε όλο τον κόσμο. Το 2001, επιστήμονες στην Ολλανδία πρότειναν έναν επιπλέον λόγο για την αναζωπύρωση:Ίσως ο εμβολιασμός υποκίνησε την εξέλιξη, προκαλώντας κατά προτίμηση επιβίωση στελεχών βακτηρίων που δεν είχαν τις στοχευμένες πρωτεΐνες ή είχαν διαφορετικές εκδοχές τους.

Οι μελέτες έχουν στηρίξει από τότε αυτή την ιδέα. Σε μια εργασία του 2014 που δημοσιεύτηκε στο Emerging Infectious Diseases , ερευνητές στην Αυστραλία, με επικεφαλής τον ιατρό μικροβιολόγο Ruiting Lan στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας, συνέλεξαν και ανέλυσαν την αλληλουχία B. κοκκύτης δείγματα από 320 ασθενείς μεταξύ 2008 και 2012. Το ποσοστό των βακτηρίων που δεν εξέφρασαν την περτακτίνη, μια πρωτεΐνη που στοχεύει το ακυτταρικό εμβόλιο, αυξήθηκε από 5 τοις εκατό το 2008 σε 78 τοις εκατό το 2012, γεγονός που υποδηλώνει ότι η πίεση επιλογής από το εμβόλιο επέτρεπε την περτακτίνη -ελεύθερα στελέχη για να γίνουν πιο κοινά. Στις ΗΠΑ, σχεδόν όλοι οι ιοί που κυκλοφορούν στερούνται περτακτίνης, σύμφωνα με ένα έγγραφο του CDC του 2017. "Νομίζω ότι σχεδόν όλοι συμφωνούν ότι η ποικιλία του στελέχους του κοκκύτη διαμορφώνεται από τον εμβολιασμό", είπε ο Lan.

Η ηπατίτιδα Β, ένας ιός που προκαλεί ηπατική βλάβη, λέει μια παρόμοια ιστορία. Το τρέχον εμβόλιο, το οποίο στοχεύει κυρίως ένα τμήμα του ιού που είναι γνωστό ως επιφανειακό αντιγόνο της ηπατίτιδας Β, εισήχθη στις ΗΠΑ το 1989. Ένα χρόνο αργότερα, σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Lancet , οι ερευνητές περιέγραψαν περίεργα αποτελέσματα από μια δοκιμή εμβολίου στην Ιταλία. Είχαν ανιχνεύσει κυκλοφορούντες ιούς ηπατίτιδας Β σε 44 εμβολιασμένα άτομα, αλλά σε ορισμένα από αυτά, ο ιός έλειπε μέρος αυτού του στοχευόμενου αντιγόνου. Στη συνέχεια, σε μια σειρά μελετών που διεξήχθησαν στην Ταϊβάν, οι ερευνητές ανέλυσαν την αλληλουχία των ιών που μόλυναν παιδιά που είχαν δοκιμαστεί θετικά για ηπατίτιδα Β. Ανέφεραν ότι ο επιπολασμός αυτών των ιικών «μεταλλαγμάτων διαφυγής», όπως τους αποκαλούσαν, που δεν είχαν το επιφανειακό αντιγόνο είχε αυξήθηκε από 7,8 τοις εκατό το 1984 σε 23,1 τοις εκατό το 1999.

Ορισμένες έρευνες δείχνουν, ωστόσο, ότι αυτά τα μεταλλαγμένα στελέχη δεν είναι σταθερά και ότι μπορεί να μην αποτελούν μεγάλο κίνδυνο. Πράγματι, όλο και λιγότεροι άνθρωποι κολλάνε ηπατίτιδα Β κάθε χρόνο παγκοσμίως. Όπως συνόψισαν οι γιατροί της Ιατρικής Σχολής Icahn στο Όρος Σινά στη Νέα Υόρκη σε μια εργασία του 2016, «η κλινική σημασία των μεταλλάξεων διαφυγής επιφανειακών αντιγόνων της ηπατίτιδας Β παραμένει αμφιλεγόμενη».

Κενή θέση

Οι επιστήμονες συνήθως πρέπει να σχεδιάσουν τα δικά τους πειράματα. Αλλά το 2000 περίπου, ξημέρωσε στον Bill Hanage ότι η κοινωνία σχεδίαζε ένα για αυτόν. Hanage, ο οποίος μόλις είχε ολοκληρώσει το διδακτορικό του. στην παθολογία, πάντα γοητευόταν από τα βακτήρια και την εξελικτική βιολογία. Και κάτι εξελικτικά βαθύ επρόκειτο να συμβεί στα βακτήρια στην Αμερική.

Ένα νέο εμβόλιο που ονομάζεται Prevnar 7 επρόκειτο σύντομα να προταθεί σε όλα τα παιδιά των ΗΠΑ για την πρόληψη λοιμώξεων που προκαλούνται από τον Streptococcus pneumoniae, βακτήρια που ευθύνονται για πολλές περιπτώσεις πνευμονίας, ωτίτιδες, μηνιγγίτιδα και άλλες ασθένειες μεταξύ των ηλικιωμένων και των μικρών παιδιών. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει περισσότερα από 90 διαφορετικά S. pneumoniae ορότυποι - ομάδες που μοιράζονται διακριτικά ανοσολογικά χαρακτηριστικά στην κυτταρική τους επιφάνεια - και το Prevnar 7 στόχευσαν τους επτά ορότυπους που προκάλεσαν το μεγαλύτερο μέρος των σοβαρών λοιμώξεων. Αλλά ο Hanage, μαζί με τους ερευνητές, αναρωτήθηκαν τι επρόκειτο να συμβεί με τους περισσότερους από 80 άλλους. «Μου έκανε εντύπωση, λόγω της σχεδόν παντελούς έλλειψης επίσημης εκπαίδευσης στην εξελικτική βιολογία, ότι αυτό ήταν ένα εξαιρετικό εξελικτικό πείραμα», είπε.

Ο Hanage συνεργάστηκε με τον Marc Lipsitch, έναν επιδημιολόγο και μικροβιολόγο που είχε φύγει πρόσφατα από το Πανεπιστήμιο Emory για το Χάρβαρντ, και μαζί οι επιστήμονες - τώρα και οι δύο στο Χάρβαρντ - παρακολουθούσαν τον πνευμονιοκοκκικό πληθυσμό να προσαρμόζεται σε αυτή τη νέα πίεση επιλογής. Αυτοί και άλλοι ανέφεραν ότι ενώ το Prevnar 7 εξάλειψε σχεδόν πλήρως τις λοιμώξεις με τους επτά στοχευμένους ορότυπους, οι άλλοι, σπανιότεροι ορότυποι μπήκαν γρήγορα στη θέση τους, συμπεριλαμβανομένου ενός ορότυπου που ονομάζεται 19Α, ο οποίος άρχισε να προκαλεί μεγάλο ποσοστό σοβαρών πνευμονιοκοκκικών λοιμώξεων. Σε απάντηση, το 2010, οι ΗΠΑ παρουσίασαν ένα νέο εμβόλιο, το Prevnar 13, το οποίο στοχεύει το 19A και πέντε επιπλέον ορότυπους. Οι ορότυποι που δεν είχαν εμφανιστεί προηγουμένως έχουν και πάλι ανθίσει ως απάντηση. Μια εργασία του 2017 στην Παιδιατρική συνέκρινε την κατάσταση με ένα παιχνίδι υψηλού πονταρίσματος του whack-a-mole. Ουσιαστικά, ο εμβολιασμός έχει αναδιαρθρώσει πλήρως τον πληθυσμό των παθογόνων, δύο φορές.

Συνολικά, η συχνότητα διεισδυτικών πνευμονιοκοκκικών λοιμώξεων στις ΗΠΑ έχει μειωθεί δραματικά μεταξύ των παιδιών και των ενηλίκων ως αποτέλεσμα του Prevnar 13. Σώζει πολλές ζωές Αμερικανών, πιθανώς επειδή στοχεύει το υποσύνολο των ορότυπων που είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν λοιμώξεις. Όμως τα δεδομένα από την Αγγλία και την Ουαλία δεν είναι τόσο ρόδινα. Αν και οι λοιμώξεις στα παιδιά εκεί έχουν μειωθεί, οι διηθητικές πνευμονιοκοκκικές λοιμώξεις αυξάνονται σταθερά σε ενήλικες μεγαλύτερης ηλικίας και είναι πολύ υψηλότερες τώρα από ό,τι πριν από την εισαγωγή του Prevnar 7. Όσο για το γιατί συμβαίνει αυτό, "Δεν νομίζω ότι γνωρίζουμε", είπε ο Hanage. «Αλλά πιστεύω ότι θα μπορούσαμε να προτείνουμε κάπως εύλογα ότι οι ορότυποι που μεταφέρονται τώρα από παιδιά είναι ακούσια καλύτερα ικανοί να προκαλέσουν ασθένεια σε ενήλικες, κάτι που δεν θα γνωρίζαμε πριν, επειδή ήταν σχετικά σπάνιοι». P>

Κάποιος μπορεί να σκεφτεί τον εμβολιασμό ως ένα είδος κόσκινου, υποστηρίζει ο Troy Day, ένας μαθηματικός εξελικτικός βιολόγος στο Queen's University στο Οντάριο του Καναδά. Αυτό το κόσκινο αποτρέπει πολλά παθογόνα από το να περάσουν και να επιβιώσουν, αλλά αν μερικά συμπιεστούν, αυτά σε αυτό το μη τυχαίο δείγμα θα επιβιώσουν κατά προτίμηση, θα αναπαραχθούν και τελικά θα μετατοπίσουν τη σύνθεση του πληθυσμού των παθογόνων. Αυτοί που στριμώχνονται μπορεί να είναι μεταλλαγμένοι διαφυγής με γενετικές διαφορές που τους επιτρέπουν να απομακρυνθούν ή να κρυφτούν από τα αντισώματα που προέρχονται από εμβόλια ή μπορεί απλώς να είναι ορότυποι που δεν στοχοποιήθηκαν από το εμβόλιο εξαρχής, όπως οι τυχεροί εγκληματίες των οποίων οι φωλιές ναρκωτικών παραβλέφθηκαν κατά τη διάρκεια μιας νύχτας επιδρομών της αστυνομίας σε όλη την πόλη. Είτε έτσι είτε αλλιώς, το εμβόλιο αλλάζει αθόρυβα το γενετικό προφίλ του πληθυσμού του παθογόνου.

Ανατροπή της ζυγαριάς

Όπως τα παθογόνα έχουν διαφορετικούς τρόπους μόλυνσης και επηρεασμού μας, τα εμβόλια που αναπτύσσουν οι επιστήμονες χρησιμοποιούν διαφορετικές ανοσολογικές στρατηγικές. Τα περισσότερα από τα εμβόλια που λαμβάνουμε στην παιδική ηλικία εμποδίζουν την αναπαραγωγή παθογόνων μικροοργανισμών μέσα μας και επομένως μας εμποδίζουν να μεταδώσουμε τις λοιμώξεις σε άλλους. Αλλά οι επιστήμονες μέχρι στιγμής δεν έχουν καταφέρει να φτιάξουν αυτού του είδους τα αποστειρωτικά εμβόλια για πολύπλοκα παθογόνα όπως ο HIV, ο άνθρακας και η ελονοσία. Για να καταπολεμήσουν αυτές τις ασθένειες, ορισμένοι ερευνητές έχουν αναπτύξει ανοσοποιήσεις που προλαμβάνουν τις ασθένειες χωρίς στην πραγματικότητα να προλαμβάνουν τις λοιμώξεις - αυτά που ονομάζονται «διαρροή» εμβόλια. Και αυτά τα νέα εμβόλια μπορεί να προκαλέσουν ένα διαφορετικό και δυνητικά πιο τρομακτικό είδος μικροβιακής εξέλιξης.

Η μολυσματικότητα, ως χαρακτηριστικό, σχετίζεται άμεσα με την αναπαραγωγή: Όσο περισσότερα παθογόνα φιλοξενεί το σώμα ενός ατόμου, τόσο πιο άρρωστο γίνεται αυτό το άτομο γενικά. Ο υψηλός ρυθμός αναπαραγωγής έχει εξελικτικά πλεονεκτήματα — περισσότερα μικρόβια στο σώμα οδηγούν σε περισσότερα μικρόβια στη μύξα ή στο αίμα ή στα κόπρανα, κάτι που δίνει στα μικρόβια περισσότερες πιθανότητες να μολύνουν άλλους — αλλά έχει επίσης κόστος, καθώς μπορεί να σκοτώσει τους ξενιστές πριν αυτοί έχουν την ευκαιρία να μεταδώσουν τη μόλυνση τους. Το πρόβλημα με τα εμβόλια που διαρρέουν, λέει ο Read, είναι ότι επιτρέπουν στα παθογόνα να αναπαράγονται ανεξέλεγκτα ενώ παράλληλα προστατεύουν τους ξενιστές από ασθένειες και θάνατο, αφαιρώντας έτσι το κόστος που σχετίζεται με την αυξημένη λοιμογόνο δράση. Με την πάροδο του χρόνου, λοιπόν, σε έναν κόσμο εμβολιασμών που διαρρέουν, ένα παθογόνο μπορεί να εξελιχθεί για να γίνει πιο θανατηφόρο για τους μη εμβολιασμένους ξενιστές, επειδή μπορεί να αποκομίσει τα οφέλη της λοιμογόνου δράσης χωρίς κόστος - όπως η νόσος του Marek έγινε σιγά σιγά πιο θανατηφόρα για τα μη εμβολιασμένα κοτόπουλα. Αυτή η μολυσματικότητα μπορεί επίσης να προκαλέσει την αποτυχία του εμβολίου προκαλώντας ασθένεια σε εμβολιασμένους ξενιστές.

Εκτός από τη νόσο του Marek, ο Read έχει μελετήσει την ελονοσία, η οποία είναι ο στόχος πολλών εμβολίων που διαρρέουν αυτήν τη στιγμή. Σε μια εργασία του 2012 που δημοσιεύτηκε στο PLOS Biology , Read και Vicki Barclay, ο μεταδιδάκτοράς του εκείνη την εποχή, εμβολίασε ποντίκια με ένα συστατικό πολλών εμβολίων κατά της ελονοσίας που διαρρέουν αυτήν τη στιγμή δοκιμάζονται σε κλινικές δοκιμές. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτά τα μολυσμένα αλλά όχι άρρωστα ποντίκια για να μολύνουν άλλα εμβολιασμένα ποντίκια. Αφού τα παράσιτα κυκλοφόρησαν σε 21 γύρους εμβολιασμένων ποντικών, οι Barclay και Read τα μελέτησαν και τα συνέκριναν με παράσιτα ελονοσίας που είχαν κυκλοφορήσει σε 21 γύρους μη εμβολιασμένων ποντικών. Τα στελέχη από τα εμβολιασμένα ποντίκια, ανακάλυψαν, είχαν γίνει πολύ πιο μολυσματικά, καθώς αναπαράγονταν πιο γρήγορα και σκότωσαν περισσότερα ερυθρά αιμοσφαίρια. Στο τέλος των 21 γύρων μόλυνσης, αυτά τα πιο γρήγορα αναπτυσσόμενα, θανατηφόρα παράσιτα ήταν τα μόνα που έμειναν.

Εξελικτική Μηχανική

Αν όλα αυτά ακούγονται τρομερά τρομακτικά, έχετε στο μυαλό σας μερικά πράγματα. Πολλά παθογόνα, συμπεριλαμβανομένης της ιλαράς, δεν φαίνεται να εξελίσσονται ως πληθυσμός ως απάντηση στα εμβόλιά τους. Δεύτερον, τα πειραματικά δεδομένα από ένα εργαστήριο, όπως η μελέτη για την ελονοσία που περιγράφεται παραπάνω, δεν προβλέπουν απαραίτητα τι θα συμβεί στο πολύ πιο περίπλοκο τοπίο του πραγματικού κόσμου. Και τρίτον, οι ερευνητές που ασχολούνται με την εξέλιξη που βασίζεται στα εμβόλια τονίζουν ότι το φαινόμενο δεν αποτελεί σε καμία περίπτωση επιχείρημα κατά του εμβολιασμού ή της αξίας του. είναι απλώς μια συνέπεια που πρέπει να ληφθεί υπόψη και μπορεί ενδεχομένως να αποφευχθεί. Σκεφτόμενοι πώς ένας πληθυσμός παθογόνου μπορεί να ανταποκριθεί σε ένα εμβόλιο, οι επιστήμονες μπορούν ενδεχομένως να κάνουν τροποποιήσεις πριν αυτό συμβεί. Μπορεί ακόμη και να είναι σε θέση να σχεδιάσουν εμβόλια που ενθαρρύνουν τα παθογόνα να γίνουν λιγότερο επικίνδυνα με την πάροδο του χρόνου.

Τον Μάρτιο του 2017, ο Read και ο συνάδελφός του στο Penn State, David Kennedy, δημοσίευσαν μια εργασία στο Proceedings of the Royal Society B στις οποίες περιέγραψαν διάφορες στρατηγικές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι προγραμματιστές εμβολίων για να διασφαλίσουν ότι τα μελλοντικά εμβόλια δεν θα χτυπηθούν από τις εξελικτικές δυνάμεις. Μια βασική σύσταση είναι ότι τα εμβόλια πρέπει να προκαλούν ανοσολογικές αποκρίσεις έναντι πολλαπλών στόχων. Ορισμένα επιτυχημένα, φαινομενικά ανθεκτικά στην εξέλιξη εμβόλια λειτουργούν ήδη με αυτόν τον τρόπο:Αφού οι άνθρωποι εμβολιαστούν με εμβόλιο τετάνου, για παράδειγμα, το αίμα τους περιέχει 100 τύπους μοναδικών αντισωμάτων, τα οποία καταπολεμούν τα βακτήρια με διαφορετικούς τρόπους. Σε μια τέτοια κατάσταση, γίνεται πολύ πιο δύσκολο για ένα παθογόνο να συγκεντρώσει όλες τις αλλαγές που χρειάζονται για να επιβιώσει. Βοηθά επίσης εάν τα εμβόλια στοχεύουν όλους τους γνωστούς υποπληθυσμούς ενός συγκεκριμένου παθογόνου, όχι μόνο τους πιο συνηθισμένους ή επικίνδυνους. Ο Richard Malley και άλλοι ερευνητές στο Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης προσπαθούν, για παράδειγμα, να αναπτύξουν ένα καθολικό εμβόλιο για τον πνευμονιόκοκκο που δεν είναι ειδικό για τον ορότυπο.

Τα εμβόλια θα πρέπει επίσης να εμποδίζουν τα παθογόνα από την αναπαραγωγή και τη μετάδοση εντός των εμβολιασμένων ξενιστών. Ένας από τους λόγους που η αντίσταση στα εμβόλια είναι λιγότερο πρόβλημα από την αντίσταση στα αντιβιοτικά, υποστηρίζουν οι Read και Kennedy, είναι ότι τα αντιβιοτικά τείνουν να χορηγούνται μετά από μια λοίμωξη - όταν ο πληθυσμός του παθογόνου στο εσωτερικό του ξενιστή είναι ήδη μεγάλος και γενετικά ποικίλος και μπορεί να περιλαμβάνει μεταλλαγμένα που μπορούν να αντισταθούν στις επιδράσεις του φαρμάκου. Τα περισσότερα εμβόλια, από την άλλη πλευρά, χορηγούνται πριν από τη μόλυνση και περιορίζουν την αναπαραγωγή, γεγονός που ελαχιστοποιεί τις ευκαιρίες εξέλιξης.

Αλλά η πιο κρίσιμη ανάγκη αυτή τη στιγμή είναι οι επιστήμονες των εμβολίων να αναγνωρίσουν τη συνάφεια της εξελικτικής βιολογίας στον τομέα τους. Τον περασμένο μήνα, όταν περισσότεροι από 1.000 επιστήμονες εμβολίων συγκεντρώθηκαν στην Ουάσιγκτον, D.C., στο Παγκόσμιο Συνέδριο Εμβολίων, το θέμα της εξέλιξης που προκαλείται από τα εμβόλια δεν ήταν στο επίκεντρο καμίας επιστημονικής συνεδρίας. Μέρος του προβλήματος, λέει ο Read, είναι ότι οι ερευνητές φοβούνται:Είναι νευρικοί να μιλήσουν και να επιστήσουν την προσοχή σε πιθανές εξελικτικές επιδράσεις, επειδή φοβούνται ότι κάτι τέτοιο μπορεί να τροφοδοτήσει περισσότερο φόβο και δυσπιστία για τα εμβόλια από το κοινό - παρόλο που ο στόχος είναι, φυσικά, η διασφάλιση της μακροπρόθεσμης επιτυχίας του εμβολίου. Ωστόσο, αυτός και ο Kennedy αισθάνονται ότι οι ερευνητές αρχίζουν να αναγνωρίζουν την ανάγκη να συμπεριλάβουν την εξέλιξη στη συζήτηση. "Νομίζω ότι η επιστημονική κοινότητα συνειδητοποιεί ολοένα και περισσότερο ότι η αντίσταση στα εμβόλια είναι πραγματικός κίνδυνος", δήλωσε ο Kennedy.

«Κι εγώ το ίδιο νομίζω», συμφώνησε ο Ριντ, «αλλά υπάρχει πολύς δρόμος».

Διόρθωση:Στις 10 Μαΐου, η λεζάντα για τη δεύτερη φωτογραφία ενημερώθηκε:Αρχικά ονομαζόταν λάθος Chris Cairns ως "Chris Gaines".