Czego możemy nauczyć się od kociej wakcynologii względem szczepień na COVID-19?

Ostatnio dwa moje koty zakaziły się kocim kaliciwirusem (FCV), który spowodował u nich typowe objawy infekcji dróg oddechowych. Młodszy kot (9 lat) przeszedł infekcję dość łagodnie, dwa dni nasilonych objawów (katar, kichanie, wydzielina, osłabienie), po czym symptomy zaczynały ustępować do pełnego wyzdrowienia. Ten młodszy kot zaraził innego, starszego kota (12 lat) w domu. Starszy kot rozwinął mocniejsze objawy. Zapchany nos, kichanie, osłabienie, brak apetytu, łzawienie i obrzęk spojówek, a postępująca infekcja zaczęła powoli przechodzić z górnych dróg oddechowych na dolne, co świadczyło, że wirus otworzył drogę do bakteryjnego zapalenia. Włączyliśmy do leczenia preparat z beta-glukanami i kozłkiem lekarskim, a także leki przeciwzapalne wraz z odpowiednio dobranym antybiotykiem, dzięki czemu infekcja zaczęła wycofywać się z dolnych dróg oddechowych, wydzielina uległa rozrzedzeniu, apetyt wrócił i nastąpiła poprawa. Młodszy kot nie był szczepiony na kalciwirusy, starszy kot był szczepiony na kaliciwirozę i przez 12 lat swojego życia nigdy nie chorował objawowo na FCV lub któregoś z kocich koronawirusów. Z moich obserwacji wynika, że młodszy kot miał kontakt z jednym z kotów z sąsiedztwa, od którego najprawdopodobniej zaraził się którymś z wariantów FCV o dużej wirulencji. Ta sytuacja zmotywowała mnie do rozmyślań nad szczepami kaliciwirusów i badaniami nad różnymi szczepionkami na FCV. Intuicja mnie nie myliła. Do tej pory interesowałem się głównie ludzką wakcynologią, ale im więcej zacząłem czytać publikacji z wakcynologii kotowatych, było to tym bardziej ciekawe. Szczególnie w odniesieniu do szczepionek na COVID-19 stosowanych w wakcynologii Homo-sapiens. Myślę, że na przykładzie kotów można przedstawić problem z obecnie trwającymi kampaniami wakcynologicznymi, który być może łatwiej będzie zrozumieć.

 

Koci kaliciwirus (FCV) jest głównym patogenem kotów pospolitych, który odpowiedzialny jest za infekcję górnych dróg oddechowych, zmiany pęcherzykowate w jamie ustnej i przewlekłe zapalenie jamy ustnej. W toku infekcji może dojść do przeniesienia na dolne drogi oddechowe, zapalenie płuc, stany zapalne spojówek i oczu, odwodnienie i problemy z oddychaniem. Wirus FCV charakteryzuje się wysokim poziomem zmienności antygenowej i patogennej. Sprawia to, że stworzenie skutecznej szczepionki na wirusa o takiej zmienności napotyka wiele problemów. Niemniej próbowano takie eksperymentalne szczepionki stworzyć. Próby stworzenia skutecznej szczepionki rozpoczęły się jeszcze w latach 70-tych. Próbowano stworzenia różnych szczepionek, które głównie opierały się na jednym konkretnym szczepie F9, który był serotypowo stosunkowo blisko dominujących wówczas rojów szczepów. Wybór F9 był podyktowany głównie tym, że wzbudzał on odporność krzyżową na inne krążące szczepy. Na szczęście większość kotów zakażała się wirusami FCV bezobjawowo lub skąpoobjawowo. Zatem przechorowanie lub udane szczepienie dawało szansę na immunizację krzyżową na wyłaniające się nowe warianty. Przez wiele lat prób i błędów opracowano różne typy szczepionek na FCV m.in. całowirusową atenuowaną donosową i systemową (ustrojową) szczepionkę oraz dezaktywowane systemowe szczepionki. Szczepionki te były dość szeroko stosowane w populacji kotów ze szczególnym nasileniem po 2000 roku. W międzyczasie w obiegu zaczęły pojawiać się warianty o zwiększonej wirulencji, które powodowały wirulentną chorobę systemową (VCD) z dodatkowymi symptomami (m.in. odma) i wysoką śmiertelnością w grupach kotów. Większość dostępnych szczepionek żywych atenuowanych bazowało na pojedynczym szczepie F9, później wprowadzono na rynek szczepionki zawierające inne szczepy lub kombinacje szczepów wirusa. Od lat 80-tych opracowywano, a później wyprodukowano szczepionki zawierające kolejno jedną podjednostkę proteinową, pseudowirusową, a także szczepionkę rekombinacyjną, w którym koci herpesvirus-1 (FeHV-1)  służył jako wektor ekspresji kapsydu FCV, a także szczepionki DNA.

 

Mimo, że niektóre z tych szczepionek potrafiły wzbudzić poszczepienną odpowiedź immunologiczną, większość z nich oferowała jedynie częściową ochronę, stąd nie były one komercyjnie użyteczne. Natomiast te dopuszczone szczepionki na FCV, choć potrafiły redukować ciężkość objawów chorób związanych z wirusem FCV, to nie chroniły one przed infekcją, przez co zaszczepiony kot mógł stać się nosicielem wirusa. W 2003 roku w Ameryce Północnej wyłoniły się hiperwirulentne warianty wirusa FCV, które spowodowały wysoką śmiertelność nawet wśród zaszczepionych kotów. Pomimo rozległej kampanii szczepień prewalencja FCV pozostawała na bardzo wysokim poziomie, a szczepionki, które zapewniały jedynie częściową ochronę na objawy kliniczne i rozsiew wirusa, nie chroniły przeciwko infekcji. Próby usprawnienia efektywności szczepionki nie powiodły się. Szczepionki DNA drugiej generacji oraz szczepionki wektorowe wykazały tylko częściową ochronę. Donosowa immunizacja wektorem kociego wirusa opryszczki zawierającego gen kapsydu FCV również zawiodła w usprawnieniu efektywności szczepień. Tymczasem problem krążących nowych wariantów FCV nadal występował. Z racji dużej zmienności wirusa wprowadzenie szczepionek, które działają tylko na frakcję krążących izolatów polowych (w warunkach naturalnych) wirusa FCV, było obarczone ryzykiem. Przy niedoskonałej, nieszczelnej szczepionce, istnieje duże zagrożenie presji immunologicznej i selekcji bardziej zakaźnych wariantów. Istotnie było kilka badań, które sugerowały, że żywe szczepy ze szczepionek atenuowanych, zmodyfikowane przez poddane presji interakcje immunologiczne w ustroju gospodarza, mogą odpowiadać za wyłonienie się nowych szczepów wirusa w populacji kociej. Mogło to być powiązane ze szczątkową wirulencją atenuowanych szczepów i wysoką różnorodnością mutacyjną FCV.

 

Kiedy zbadano poziom neutralizacji szczepów zawartych w szczepionkach (FCV255 i FCV F9), potwierdzono że nie są one przystosowane do krążących izolatów terenowych FCV. Miały najniższą, spośród badanych szczepów, zdolność indukowania przeciwciał krzyżowo-neutralizujących. Co ciekawe izolaty kotów z przewlekłą infekcją miały niższe pokrewieństwo antygenowe niż izolaty z infekcją ostrą. Uznano, że obserwacje te były prawdopodobnie wynikiem przesunięcia antygenowego FCV wywołanego presją immunologiczną indukowaną przez szczepy szczepionkowe.

 

Mimo wielu nieudanych prób wieloszczepowych oraz rekombinacyjnych szczepionek, podjęto decyzję, aby rozwinąć szczepionkę inaktywowaną. Dodatkowym wyzwaniem było opracowanie inaktywowanej szczepionki z antygenem FCV bez adjuwantu, ponieważ adjuwanty osłabiały miejscową tolerancję i zwiększały poważne działania niepożądane w miejscu wstrzyknięcia. Niestety nadal niektóre szczepionki kocie m.in. na FCV wiążą się z 10% ryzykiem poważnych skutków ubocznych np. guzem nowotworowym narastającym w miejscu immunizacji. Dlatego szczepiąc kota wybiera się miejsce z najgrubszą tkanką, aby łatwiej potem było wyciąć mięsaka poiniekcyjnego.

 

Wszystkie dostępne i używane szczepionki na FCV były nieszczelne, a także miały słabnący potencjał indukcji krzyżowych przeciwciał neutralizujących na izolaty polowe (terenowe). Koty stawały się nosicielami wariantów przy jednoczesnym narzucaniu presji immunologicznej przez suboptymalnie działającą szczepionkę, co wiązało się z naturalną selekcją wariantów, które wyuczyły się unikania konkretnych modułów odporności i ewoluowały pod ciśnieniem kompresji mutacji ucieczki od częściowo neutralizujących przeciwciał. Zaszczepione koty, które mogły być nosicielem jednego z wariantów ucieczki FCV, potrafiły osiągać wysokie miana wirusów i być zagrożeniem dla kotów nieszczepionych. W publikacji Porter et al. "Comparison of the ability of feline calicivirus (FCV) vaccines to neutralise a panel of current UK FCV isolates" opublikowanej w Journal of Feline Medicine and Surgery dostrzegano jeden z głównych problemów opisanych wyżej szczepionek na FCV: "Kolejną ważną kwestią jest to, czy szczepionki, które są stosowane od wielu lat są nadal krzyżowo ochronne w terenie, lub czy powszechne stosowanie takich szczepionek doprowadziło do ewolucji szczepów opornych na szczepionki".

 

Używanie niedoskonałych szczepionek przeważnie wiąże się z wieloma problemami. Co ciekawe przy szczepionce inaktywowanej na kociego wirusa FIV, borykano się z podobnymi zaporami. W testach tej szczepionki osiągnięto ochronny efekt szczepionki przy ekspozycji na szczep FIV FC1  u 10 na 14 zaszczepionych kotów. Co ciekawe 4 koty z grupy zaszczepionych, które uległy zakażeniu miało bardzo rozległe miano wirusa w osoczu (od 2620 do 177310 kopii/ml). Stało się jasne, że niektóre zaszczepione koty mogą wyrażać 3-krotnie wyższe miano wirusowego RNA niż zakażone, niezaszczepione koty. W innym badaniu (Dunham et al., 2008) również wykazano efekt poszczepiennego wzmocnienia miana wirusa, kiedy zaszczepione koty przez 2 tygodnie po szczepieniu miały wyższy 'viral load', który po czasie spadał do poziomów porównywalnych z kontrolą. Domyślacie się co by było gdyby rozlegle zaczęto szczepić populacje kotów tego typu szczepionką. Do 2 tygodni od szczepienia koty byłyby rozsadnikami wirusa np. w schronisku, peak szczepień wiązałby się z peakiem infekcji, co przy tego typu wirusie, byłoby z kolei doskonałym podłożem pod hodowlę bardziej wiruletnych wariantów selekcjonowanych u zaszczepionej populacji kotów, niedoskonałą szczepionką umożliwiającą nosicielstwo i transmisję. Eksperymenty z kocią szczepionką na FIV napotykały również duże problemy, które kwestionowały ich bezpieczeństwo, ponieważ w kilku badaniach zaobserwowano poszczepienne wzmocnienie infekcji, ponieważ szczepionka nie indukowała neutralizacji izolatów GL-8, które krążyły wówczas w Wielkiej Brytanii.

 

Wracamy do szczepionki na FCV. Wymyślono jeszcze kombinacyjną szczepionkę na FHV, kaliciwirozę, FPV, chlamydiozę i kocią białaczkę. Komponent kaliciwirusowy zawierał kombinację dwóch oczyszczonych, inaktywowanych antygenów FCV pochodzących ze szczepów FCV431 i FCVG1. Efektywność szczepionki porównano ze szczepionką z atenuowanym szczepem FCV F9 na czterech grupach po sześć kotów. Choć szczepionka kombinacyjna radziła sobie lepiej niż atenuowana szczepionka F9, to nadal pozostaje kwestia otwarta w jakim stopniu antygeny FCV431 i FCVG1 będą chroniły na wyłaniające się nowe warianty FCV szczególnie w populacjach szczepionych niedoskonałymi szczepieniami i czy z czasem przyczynią się one do akceleracji pozytywnej selekcji wariantów ucieczki. Pomimo, że jest to z naukowej strony ciekawe, to mimo wszystko czytając tego typu badania mam przed oczami te wszystkie dorosłe koty i małe kociaki, które na potrzeby eksperymentu są zakażane izolatami wirusów i rozwija się w nich mnóstwo poważnych symptomów chorobowych. Dlatego to, że badania tych szczepień są na tak małych grupach kotów, jest to z jednej strony wielka wada, a jednocześnie i zaleta, bo im mniej zwierząt ucierpi w wyniku takich badań, tym lepiej. Do tego dalsze badania trwają tak naprawdę już na populacjach kotów, gdzie wprowadza się rozlegle szczepienia. Jestem też ciekaw jak sprawowałyby się niektóre leki przeciwpasożytnicze z grupy awermektyn na tego typu wirus. Warto byłoby sprawdzić czy udałoby się ustalić bezpieczną dawkę doustną np. iwermektyny u kota i czy wykazałoby ona właściwości przeciwwirusowe w kierunku niektórych kocich wirusów jak FCV lub koronawirusa kociego FCoV, FIPV. Może byłyby skuteczniejsze niż szczepionki? Może jakiś doktorant nauk weterynaryjnych chciałby się tym zająć?

 

Czego zatem możemy się nauczyć od kociej wakcynologii w kontekście współczesnych czasów? Myślę, że w bystrych umysłach po przeczytaniu powyższego tekstu zarysowały się uderzające i bardzo ciekawe korelacje, ponieważ problemy kociej szczepionki FCV doskonale pokazują nasze aktualne problemy z nieszczelnymi i niedoskonałymi szczepionkami stosowanymi w ludzkiej wakcynologii koronawirusowej. Ja w całej tej historii widzę ostrzeżenie przed używaniem masowo nieszczelnych, niedoskonałych szczepionek umożliwiających transmisję i nosicielstwo wirusa, narzucających presję selekcyjną pod hodowlę bardziej zakaźnych wariantów ucieczki immunologicznej, co z czasem może doprowadzić do selekcji bardziej patogennych wariantów, które staną się zagrożeniem zarówno dla populacji zaszczepionej, jak i niezaszczepionej. Do tego dochodzi jeszcze prawdziwa i realna liczba skutków ubocznych, z którymi należy się liczyć; źródła:

1. https://journals.sagepub.com/doi/10.1016/j.jfms.2007.06.011

2. https://www.vin.com/apputil/content/defaultadv1.aspx?id=3852228&pid=11181

3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16437305/

4. http://theses.gla.ac.uk/4186/3/2013beczkowskiphd.pdf

 

Zatem stanąłem przed decyzją czy szczepić moje koty na FCV. W związku z literaturą jaką zgłębiłem uznałem, że nie ma to sensu. Będące w obiegu warianty FCV są już inne niż szczepy w szczepionkach, do tego jeśli szczepionka daje niedoskonałą ochronę, szczepiąc kota na tak szybko mutującego wirusa, jedynie przyczyniam się do zwiększenia presji selekcyjnej. Dodatkowo jeśli w otoczeniu są zaszczepione koty, które są nosicielami wariantów hodowanych na poszczepiennych przeciwciałach, to istnieje większe prawdopodobieństwo, że wariantem dominującym stanie się któryś z wariantów ucieczki, na który neutralizacja poszczepienna będzie coraz istotniej suboptymalna. Myślę też, że to miało miejsce w przypadku moich kotów. Starszy kot przez 12 lat swojego dotychczasowego życia nie rozwinął objawów FCV (przechodząc prawdopodobnie zakażenie bezobjawowo) lub chroniło go szczepienie. Natomiast młodszy kot przez 9 lat swojego dotychczasowego życia złapał infekcję dwukrotnie, za pierwszym razem przechodząc bardzo łagodnie, a za drugim razem (aktualnym) przeszedł nieco mocniej, choć nadal dość łagodnie. W literaturze doczytałem się, że im kot starszy szansa na to, że będzie pozytywny w kierunku FCV maleje. Pewnie ma to związek z naturalną odpornością wyrobioną podczas kontaktu z krążącymi izolatami polowymi podczas całego życia kota, z czego większość zakażeń przebiegała bezobjawowo. Wykazano, że infekcja FCV którymś z wcześniejszych szczepów (np. o charakterystyce F9) daje długotrwałą ochronę krzyżową na inne szczepy; źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28389099/

 

Obserwując tę sytuację skłaniam się ku temu, że obcy kot z którym zetknął się mój młodszy kot, był nosicielem bardziej wirulentnego wariantu wirusa, który zdołał rozwinąć u mojego kota symptomy i przełamać jego 9-letnią naturalną odporność. Na szczęście ukł. immunologiczny kota rozpoznał antygeny wirusa (odporność krzyżowa po wcześniejszej infekcji), dzięki czemu był w stanie zwalczyć objawy, nie rozwijając poważniejszych symptomów. Starszy kot rozwinął poważniejsze objawy, ale po dobraniu odpowiedniego leczenia ambulatoryjnego/domowego również udało się utrzymać infekcję pod kontrolą, co również świadczyło o tym, że jego ukł. immunologiczny rozpoznał antygen i wraz ze skorelowanym leczeniem, doprowadził do szybkiej poprawy stanu zdrowia. No to teraz pytanie czy zatem jest sens szczepić koty ozdrowieńców na FCV? Moim zdaniem nie ma to sensu, ponieważ nabyły prawdopodobnie naturalną odporność krzyżową na lata, na dodatek w oparciu na antygen wysoce wirulentnego wariantu wirusa. Szczepienie mogłoby więc niepotrzebnie namieszać w immunologii kotów-ozdrowieńców, indukując silne specyficzne przeciwciała przeciwko szczepom zawartym w szczepionce (nieaktualnych względem krążących wariantów polowych), które mogą stłumić naturalną odporność i ostatecznie uwrażliwić kota na infekcję lub przyczynić się do hodowli wariantów ucieczki. 

 

Aby poznać średnią prewalencję wirusa FCV w populacji, dokopałem się do publikacji, w której przedstawiono wyniki 1206 wymazów pobranych z 62 praktyk weterynaryjnych. Ostatecznie FCV został wyizolowany w 122 przypadkach na 1206 próbek, co dało prewalencję na poziomie 10.1%. Z tych wszystkich przypadków większość daje zwykle objawy od żadnych po umiarkowane. Nasz lekarz weterynarii jednocześnie powiadomił mnie, że ryzyko poważnej reakcji niepożądanej po szczepieniu wynosi około 10%. Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe kwestie kalkulacja ryzyka do korzyści jest raczej jasna. Nie ma sensu ryzykować zdrowia kota dla 0.1% teoretycznej korzyści ze szczepienia.

 

Jak widać problemy wakcynologiczne i decyzje jakie należy podejmować są nieco bardziej złożone niż myśli większość ludzi. Trzeba bardzo uważać jaką interwencję wprowadza się do wirusowych rojów quasi-gatunkowych krążących po danych populacjach. Teoria quasi-gatunków została po raz pierwszy zaproponowana do modelowania wczesnej ewolucji, podatnych na mutacje, samoreplikujących makrocząsteczek, które uważa się, że dały pochodzenie życia na Ziemi. Później teoria ta została zaadoptowana do modelowania ewolucji szybko replikujących się wirusów RNA. W związku z tym na poziomie wewnętrznym gospodarza, wirusy RNA nie występują w postaci pojedynczego genotypu, ale raczej jako zespół blisko spokrewnionych wariantów wirusa, nazywany quasi-gatunkiem. Teoria quasi-gatunków zakłada, że te wirusowe warianty przypominają chmurę ściśle powiązanych genotypów, które łącznie rzeźbią ich charakterystyczne cechy. Generowanie populacji polimorficznych oraz potencjalnie wysokiej różnorodności wirusów RNA jest cechą przypisywaną ich biologii, a także unikalnych cech retrowirusowej odwrotnej transkrypcji. Ze względu na podatną na błędy RT i rekombinacje wirusową może się wyłonić wiele potencjalnie korzystnych mutacji, które nadają retrowirusom ogromnej zdolności do dostosowania się do wymagających warunków immunologicznych gospodarza. Dzięki ścisłym procesom selekcji tylko nieliczne warianty generują mutacje, które utrwalają się w obrębie quasi-gatunków. Teoria zakłada, że mutacje występują w stałym wysokim tempie. Zatem dopasowanie darwinowskie pojedynczego wariantu staje się nieistotne i zostaje zastąpione przez powiązane chmury (roje) guasi-gatunków. Dobrze połączona chmura jest reprezentowana przez powstające warianty wirusowe podczas replikacji, które są zdolne do generowania następców wnoszących wkład ewolucyjny w chmurze. Z kolei słabo połączona chmura charakteryzuje się generowaniem cząstek wirusowych niezdolnych do produkcji potomstwa. W teorii quasi-gatunków to chmura / rój, a nie pojedynczy genom, obejmuje jednostkę selekcji. Dowody wskazują, że teoria rojów quasi-gatunkowych dobrze opisuje koncepcje mutacji i selekcje genetyki populacyjnej. Wydaje się, że jest ona bardziej w zgodzie niż w konflikcie z ewolucją darwinistyczną i zapewnia dodatkowe ramy teoretyczne do zrozumienia ewolucji bezpłciowych, haploidalnych, samoreplikujących się wirusów RNA.

 

Dlatego powinniśmy szczególnie uważać z naszymi prymitywnymi próbami ingerencji w różne roje quasi-gatunkowe, ponieważ wyprzedzają nas one w treningu ewolucyjnym o miliardy lat, są lepiej dopasowane i sprytniejsze. Musimy być zawsze ekstremalnie ostrożni w jaki sposób każda nasza interwencja wpłynie na dynamikę ewolucyjną wewnątrz roju i co się niego wyłoni na wyjściu. Mam nadzieję, że dałem Wam twórczy materiał do rozmyślań i być może teraz będzie łatwiej komuś zrozumieć problemy generowane przez obecną kampanie szczepień. Jest to też jeden z przykładów jak obserwacja życia biologicznego i kinetyki chmur wirusowych, może natchnąć do ciekawych wniosków i wiedzy. Dziękuję wszystkim, którzy dotarli ze mną aż tutaj. Mógłbym tak pisać bez końca w tym fascynującym temacie.