Ideja cijepljenja je "upoznati" imunološki sustav s određenim virusom (ili bakterijom), a da pritom ne dođe do bolesti. To se često postiže cjepivom u kojem su umrtvljeni virusi (ili bakterije), odnosno proteini karakteristični za taj virus.
Danas je moguće promijeniti genetski kod ribonukleinske kiseline (RNK) virusa, konkretno SARS-CoV-2, tako da ta modificirana RNK, dana u cjepivu, potiče stanice cijepljene osobe da proizvode proteine karakteristične za SARS-CoV-2. To omogućuje imunološkom sustavu da "zapamti" te proteine i u kasnijem slučaju napada virusa SARS-CoV-2 na organizam reagira brzo.
Na tom principu stvorena su cjepiva koja su počele proizvoditi velike farmaceutske kompanije.
Cjepivo Pfizer-BioNTech, a isto tako i cjepivo koje je proizvela Moderna (čije ime se ne odnosi na "modernost"; originalno se ime kompanije piše ModeRNA i odnosi se na funkciju RNK), djeluje na imunološki sustav kroz nekoliko domišljatih "trikova". Da ih se razumije potrebno je elementarno znanje kako virus djeluje i kako na to imunološki sustav reagira; da ih se izvede potrebna je tehnologija koja graniči sa znanstvenom fantastikom.
Čovjekov imunološki sustav uključuje stotine miljardi limfocita, vrste bijelih krvnih stanica koje se nalaze u krvi i, većim dijelom, u limfi. Dvije podvrste limfocita su T-limfociti i B-limfociti. Svaka stanica B-limfocita sintetizira određenu vrstu molekula proteina. Ti proteini nalaze se na staničnoj membrani B-limfocita i funkcioniraju kao dijelići trodimenzionalne slagalice, ulažu se točno u jednu vrstu molekule proteina, njima oblikom komplementarnu. Kad B-limfocit naiđe na takav komplementarni protein spaja se s njim, kao dva odgovarajuća dijelića slagalice. Ako je to protein na virusu ili bakteriji, takvo spajanje onemogućuje djelovanje tog stranog mikro-tijela. Zato se ti proteini na membrani B-limfocita zovu antitijela. Svaka stanica B-limfocita proizvodi samo jednu vrstu antitijela. Ali obzirom na broj limfocita, postoji preko miljardu različitih antitijela. Praktički to znači da za protein na površini svakog virusa (ili bakterije) postoje B-limfociti koji nose antitijela komplementarna tom proteinu.
Spajanje antitijela s površine B-limfocita i njemu komplementarnog proteina inicira dijeljenje tog B-limfocita i, pri tome, njegovu diferencijaciju. Dio novonastalih limfocita izlučuje antitijela karakteristična za originalni B-limfocit. Brzina izlučivanja je do hiljadu antitijela u sekundi. Drugi dio su memorijske stanice, B-limfociti identični originalnom, ali s izuzetno dugim vijekom, 30 i više godina. Oni predstavljaju „spremnu“ obranu organizma ako se pojave isti proteini koji su izazvali diobu originalnog B-limfocita.
Za proizvodnju Pfizer-BioNTech cjepiva klonira se jedan manji dio RNK virusa SARS-CoV-2, dio u kojem su informacije kako proizvesti proteinske "bodlje" na površini tog virusa.
Svaki od tih komadića RNK upakira se u "mjehurić" od lipida; "mjehurić" je reda veličine virusa. Otopina s tim "mjehurićima" daje se, kao injekcija u mišić nadlaktice, osobi koja se cijepi.
Kad "mjehurić" dođe u kontakt s membranom stanice spoji se s njom i ispušta virusni RNK. Taj RNK aktivira ribosome u citoplazmi, organele za prevod stanične RNK u proteine za izgradnju stanice. Međutim, kako je to dio RNK virusa, za sintezu proteina od kojih su "bodlje" na površini SARS-CoV-2, ribosomi zaražene stanice proizvode upravo te "bodlje". Poslije očitavanja u ribosomu, dio RNK virusa koji je ušao u stanicu se raspada, a proizvedene "bodlje" pomiću se i izbijaju na površinu zaražene stanice.
(Foto: GAO)
Imunološki sustav organizma reagira tako da se B-limfociti koji nose komplementarni protein, antitijelo upravo za protein od kojeg su "bodlje", spajaju na "bodlje". To spajanje inicira ubrzano dijeljenje i diferencijaciju tih B-limfocita; proizvodnju ogromnog broja antitijela komplementarnih proteinu "bodlji" i kloniranje memorijskih B-limfocita koji nose antitijelo komplementarno za protein od kojeg su "bodlje".
Osnovna ideja ovog cjepiva je da ono zarazi kontrolirani broj stanica organizma s dijelom RNK virusa koji pokreće mehanizam stanice da proizvodi "bodlje" virusa. „Bodlje“ virusa pokreću onda imunološki sustav organizma koji, preko memorijskih B-limfocita, zapamti vrstu proteina od kojeg su bodlje virusa. Same bodlje nemaju mogućnost repliciranja, tako da je broj zaraženih stanica maksimalno jednak broju „mjehurića“ u dozi cjepiva koju dobijemo. Za razliku od zaraze stanice virusom, gdje se virus razmnaža u stanici, novi virusi izlaze iz stanice, zaraze druge stanice i broj zaraženih stanica raste eksponencijalno.
(Neka druga cjepiva, poput onog kompanije AstraZeneca iz Engleske ili cjepivo Sputnik V iz Rusije, kao osnovni sastojak imaju virus prehlade čiji genetski kod je tako promijenjen da ti virusi proizvode i proteine karakteristične za SARS-CoV-2.)
Cjepiva koja proizvode Pfizer i ModeRNA ispitana su, svako, na preko četrdeset hiljada dobrovoljaca, nisu izazvala nikakve ozbiljne nuspojave, a pokazala su se kao učinkovita zaštita od zaraze kod 95% ispitanika. Da bi se imunološki sustav što bolje pripremio za eventualnu borbu protiv SARS-CoV-2, daju se dvije doze cjepiva u razmaku od tri tjedna. Zaštita se postiže već desetak dana nakon prve doze ali još se ne zna kako dugo će zaštita trajati.
Pfizerovo cjepivo dugotrajno se čuva na temperaturi od -70 stupnjeva Celzijusa. To je zato jer je molekula mRNA, koja se daje u cjepivu, relativno nestabilna. Titranje molekula i atoma od kojih je velika molekula mRNA sastavljena, na višoj temperaturi može pokidati veze među njima. Cjepivo koje proizvodi ModeRNA dugotrajno se čuva na -30 stupnjeva Celzijusa. Vjerojatno će i u Pfizeru ribonukleinsku kiselinu u svom cjepivu učiniti stabilnijom, da ne traži tako nisku temperaturu za dugotrajno čuvanje. U običnom frižideru Pfizerovo cjepivo se može čuvati do pet dana.
Rusko i englesko cjepivo bazirano je na drugačijem postupku i za njihova dugotrajna čuvanja ne trebaju posebno niske temperature.
