När läkaren Uğur Şahin fick ett mejl en sen fredagskväll i slutet av januari 2020 blev det början på ett krig mot en skrämmande fiende som ännu inte hade visat sin fulla styrka.
Vid det laget hade bara relativt få personer insett att ett nytt coronavirus riskerade att hålla världens befolkning i ett järngrepp, men när Şahin läste den vetenskapliga artikeln som mejlet ledde honom till förstod han vad som var på gång. Han bestämde sig då för att göra något åt det.
I januari 2020 levde de flesta i lycklig okunskap om det nya virus som hade dykt upp i den kinesiska miljonstaden Wuhan och spridits till övriga Kina och en handfull grannländer. Viruset, som senare fick namnet sars-CoV-2, hade infekterat sammanlagt 1 347 personer, av vilka 41 dött av en ny typ av lunginflammation.
Şahin, som misstänkte att en världsomspännande epidemi var under uppsegling, hade en plan för att stoppa den.
I den vetenskapliga artikeln som Şahin läste beskrev forskare från Kina och Hongkong hur smittan spridits inom en familj. Genom att studera tidsförloppet för smitta och sjukdomsutbrott hos de olika familjemedlemmarna kom forskarna fram till att det nya viruset smittade från människa till människa.
Şahin, vd för det tyska läkemedelsföretaget BioNTech, förstod genast att viruset riskerade att få global spridning och att ett vaccin var det enda effektiva vapnet mot den hotande pandemin.
🎬 VIDEO: Så spreds coronaviruset under våren 2020 🎬
Şahin övervägde situationen under helgen och när arbetsveckan började samlade han BioNTechs styrelse. Han bad dem om lov att omedelbart inleda Project Lightspeed, som skulle utveckla ett coronavaccin på rekordtid.
Normalt tar det mellan tio och 15 år att utveckla ett nytt vaccin. Det tidigare rekordet var fyra år, men den här gången tog det bara ett år – och man hade över 180 medtävlare i kapplöpningen.
Forskarna går helt ny väg
Forskarna var inte bara tvungna att arbeta extremt snabbt, utan behövde också välja den mest effektiva metoden för framställning av sitt kommande coronavaccin.
Precis som andra vacciner skulle deras provocera immunsystemet för att få det att bilda antikroppar och T-celler, som kan bekämpa viruset. Den klassiska metoden är att man använder en inaktiverad eller försvagad variant av viruset, men med den typen av vaccin kan forskarna inte kontrollera mot vilka delar av viruset immunsystemet riktar sina antikroppar.
Det äkta paret Uğur Şahin och Özlem Türeci, vd för respektive forskningschef på BioNTech, ledde utvecklingen av företagets coronavaccin.
Allra helst ska antikropparna riktas mot ett protein på virusets yta som bara finns på det virus man vill komma åt. Då slipper immunsystemet ägna kraft åt att angripa andra, ofarliga virus.
Tidigare har forskarna löst problemet genom att till exempel låta vaccinet bestå av bara ett visst protein från viruset. Det är visserligen en effektiv metod, men den är komplicerad och tar lång tid att utveckla.
Uğur Şahin befarade att de existerande metoderna var för långsamma, så han beslutade att BioNTech skulle gå en helt ny väg.
Kod tränar immunsystemet
På BioNTech var man sedan tidigare specialiserade på immunterapi mot cancer, en behandlingsform som påminner om vaccination. I båda fallen stimuleras immunförsvaret i hopp om att det ska ta upp kampen mot fienden.
En av företagets favoritmetoder var att använda så kallade mRNA-molekyler. De liknar dna och kan, liksom dna, bära en genetisk kod som kroppens celler kan använda som arbetsritning för att bilda ett protein. Genom att injicera mRNA med koden för ett visst virusprotein kunde forskarna få kroppens egna celler att bilda proteinet och därmed lära immunsystemet att känna igen viruset.
Fyra deltagare kämpar om guldet
Försvagat virus är en riskabel bekanting
Sars-CoV-2:s arvsmassa (vit) förstörs genom att till exempel hetta upp den. Virusets yttre förblir intakt och kan på så vis lära immunförsvaret att känna igen det verksamma viruset. Metoden är beprövad, men det försvagade viruset kan i sällsynta fall orsaka sjukdom.
Harmlöst virus sätter livet på spel
Ett harmlöst virus (vitt) med genen för sars-CoV-2:s så kallade spikeprotein får kroppens celler att bilda spikeproteinet (mörka trianglar), så att immunsystemet lär sig att känna igen det. I vissa fall bekämpar dock kroppen det harmlösa viruset.
Virusfragment är dyra
Forskarna tar ett protein från sars-CoV-2:s yta och injicerar det i kroppen, så att immunförsvaret lär sig att känna igen viruset. Proteiner kan dock vara både svåra och kostsamma att framställa i tillräckligt stor mängd.
Rna-vaccin är en snabb, men oprövad teknik
Genen (vit) för spikeproteinet förs in i kroppen i form av så kallat mRNA eller dna. Det får kroppen att bilda proteinet (mörka trianglar), så att immunförsvaret lär sig att känna igen det. Metoden är enkel och effektiv, men helt ny.
BioNTechs vana vid att arbeta med mRNA gjorde Şahin övertygad om att ett coronavaccin var inom räckhåll.
Andra forskare har tidigare experimenterat med mRNA-vacciner, men utan framgång. Den potentiella fördelen var dock uppenbar. Ett mRNA-vaccin kan utformas och framställas i laboratoriemiljö på mindre än en vecka, medan det tar flera månader att framställa ett mer konventionellt vaccin.
Redan i början av februari hade BioNTech därför producerat ett antal prototyper för vaccinet, som de kunde testa på djur. Rhesusmakaker och möss fick injektioner med ett urval av mRNA-molekyler, varefter forskarna studerade hur djurens immunförsvar reagerade och om djuren utvecklade immunitet mot coronaviruset.
BioNTech halkar efter
I början av april hade man resultaten av djurförsöken och vaccinkandidaten med kodnamnet BNT162b2 framstod som en klar vinnare.
Vaccinets mRNA-molekyl fick immunförsvaret att angripa en del av det så kallade spikeproteinet, som sitter på coronavirusets yta och som viruset använder för att ta sig in i kroppens celler.
En injektion med BNT162b2 fick djuren att bilda stora mängder av både antikroppar och T-celler, som angrep sars-CoV-2. Vaccinet gav dessutom djuren ett effektivt skydd mot lunginflammation.
Med de lovande resultaten i bagaget allierade sig BioNTech med det stora amerikanska läkemedelsföretaget Pfizer och fick i slutet av april tillstånd av hälsomyndigheterna att inleda försök på människa i både Tyskland och USA.
Trots det snabba arbetet var emellertid inte BioNTech och Pfizer först i kapplöpningen om att utveckla ett coronavaccin.
Den 22 maj tog företaget AstraZeneca ledningen i kapplöpningen om att utveckla vaccinet.
I USA arbetade företagen Moderna och Inovio redan för fullt med att testa sina vacciner på människa. Liksom BioNTech använde Moderna mRNA i sitt vaccin, medan Inovio använde dna.
I Kina testade företaget CanSino Biologics ett vaccin bestående av ett harmlöst förkylningsvirus, som får kroppens celler att bilda coronavirusets spikeprotein.
Även det svensk-brittiska företaget AstraZeneca hade utvecklat ett vaccin utifrån samma princip som CanSino Biologics och den 22 maj 2020 var deras vaccin först med att gå vidare till den avslutande tredje fasen av försöken på människa.
Vid den tidpunkten höll 19 olika vacciner på att testas i försök på människa runtom i världen, medan 130 andra vaccinkandidater genomgick djurförsök. Endast AstraZeneca hade hunnit till fas 3, då vaccinet testas på tusentals personer.
I samarbete med engelska University of Oxford valde företaget att förlägga sitt försök till Brasilien, där antalet nya fall av covid-19 ökade dag för dag. Eftersom de 40 000 försöksdeltagarna var utsatta för ett massivt smittotryck hade forskarna goda möjligheter att testa om vaccinet fungerade.
Vacciner spurtar till mållinjen
BioNTech och Pfizer gav inte upp. De fick positiva resultat från sina fas 1- och fas 2-försök på människa och i juli inledde de sitt fas 3-försök, som omfattade över 43 000 personer i bland annat Tyskland, USA och Brasilien.
Samtidigt ingick de ett bindande avtal med myndigheterna i Storbritannien, USA och Japan om att leverera 250 miljoner doser av vaccinet, trots att ingen ännu visste om det skulle bli godkänt.
Pengarna från försäljningen investerades snabbt i en ny vaccinfabrik, som skulle garantera leveranserna av de enorma mängderna vaccin.
Försökets resultat var överväldigande: vaccinet gav ett drygt 90-procentigt skydd.
I början av november tog BioNTech och Pfizer över ledningen i vaccinkapplöpningen när de var först med att offentliggöra de preliminära resultaten av sitt avgörande fas 3-försök.
Vid det laget hade totalt 94 av de 43 000 försökspersonerna testats positivt för coronavirus. Åttiosex av de smittade tillhörde placebogruppen och hade alltså inte fått något vaccin. Endast åtta personer i den vaccinerade gruppen hade därmed insjuknat, så forskarna drog slutsatsen att vaccinet ger ett drygt 90-procentigt skydd mot covid-19.
BioNTech fick sitt vaccin klart på mindre än ett år. Det dittills snabbast utvecklade vaccinet var ett påssjukevaccin från år 1967, som tog fyra år att få fram.
Vaccinet var en framgång – och när ytterligare försöksresultat rullade in justerades till och med resultatet upp till 95 procents skydd.
Bara en vecka senare informerade Moderna om lika goda resultat för sitt mRNA-vaccin och i slutet av november gick AstraZeneca i mål med sitt vaccin, som visserligen bara ger ett 70-procentigt skydd, men som i gengäld kan förvaras vid kylskåpstemperatur i stället för de minus 70 grader som konkurrenternas kräver.
Myndigheter följer kapplöpningen
Hälsomyndigheterna har inte varit passiva under den stora vaccinkapplöpningen. Normalt bedömer de ett vaccin först efter det att fas 3-försökets slutresultat är klara, men på grund av situationens allvar valde de en annan, betydligt snabbare strategi, dock utan att kompromissa med säkerheten.
Proceduren kallas löpande granskning (rolling review på engelska) och innebär att läkemedelsbolagen skickar in alla preliminära resultat till hälsomyndigheterna efter hand som de kommer in.
På så vis har myndigheterna en god överblick över vaccinernas effektivitet, eventuella biverkningar och liknande viktiga resultat långt innan fas 3-försöken är avslutade.
När vaccinet godkändes i EU dröjde det bara sex dagar innan tusentals européer fick ett stick i axeln.
Det gör det möjligt för myndigheterna att fatta ett kvalificerat beslut om godkännande bara några veckor efter det att de tagit emot slutresultaten. Det var just vad som hände i fallet BioNTech och Pfizer.
Den 18 november lämnade företagen in sina slutliga försöksresultat och redan den 2 december godkändes vaccinet i Storbritannien. Den 11 december godkändes det i USA och den 21 december gav även EU sitt godkännande.
Den 8 december 2020 blev den 90-åriga brittiskan Margaret Keenan den första personen som fick Pfizer-BioNTechs vaccin efter godkännandet.
Vid det laget var allt förberett för att vaccinera landets befolkning. Stora mängder vaccin hade redan producerats, myndigheterna hade köpt och betalat för doserna och hela infrastrukturen bakom distributionen av vaccinet var på plats.
I EU tog det därför bara sex dagar från godkännandet tills tusentals européer fick ett stick i axeln – och därmed väsentligt minskade sin risk att insjukna i covid-19.
Konkurrenter samarbetar
I kölvattnet på Pfizer-BioNTechs vaccin godkändes även vaccinerna från Moderna och AstraZeneca, och lyckligtvis är många fler vacciner på väg.
Idealiskt sett ska alla människor i hela världen vaccineras mot sars-CoV-2, men så många doser vaccin kan inget enskilt företag producera inom överskådlig framtid.
Dessutom har de många vaccinerna framställts utifrån olika principer och har därmed sina styrkor och svagheter. Forskarna räknar med att vissa vacciner kanske är bättre för äldre personer, medan andra ger bäst skydd för den yngre delen av världens befolkning.
På samma sätt kommer kanske vissa vacciner att ge ett gott skydd som varar relativt kort tid, medan andra ger ett aningen sämre skydd, men i gengäld ett som håller i många år. Detta vet forskarna ännu ingenting om.
Efter hand som forskarna rätar ut frågetecknen kommer hälsomyndigheterna att kunna lägga upp bättre strategier för bekämpningen av coronaviruset.
Forskarna har alltså fortfarande mycket att ta ställning till när det gäller de godkända vaccinerna. De måste nu hålla ordning på vem som får vilket vaccin när och hur många som insjuknar, trots att de har vaccinerats.
Hjärnorna bakom det vaccin som kom först i mål, Uğur Şahin och hans grupp på BioNTech, är optimistiska. Şahin tror att pandemin kan knäckas före utgången av år 2021, förutsatt att en stor del av befolkningen kan vaccineras före hösten.
När det har skett kommer Şahin att rikta sitt nya mRNA-vapen mot andra infektionssjukdomar. Bland de tänkbara offren finns hårdföra motståndare som hiv, malaria och influensa.