วัคซีนรุ่นที่ 1 (First generation vaccines) ที่ใช้หัวเชื้อเป็นโควิดสายพันธุ์ดั้งเดิม “อู่ฮั่น” และวัคซีนรุ่นที่ 2 (COVID-19 Bivalent Vaccine Boosters) ซึ่งปัจจุบันใช้เป็นวัคซีนเข็มกระตุ้น ใช้หัวเชื้อเป็นไวรัสสองสายพันธุ์ ระหว่างโควิด-19 สายพันธุ์ดั้งเดิม “อู่ฮั่น” และ “โอมิครอน BA.4/BA.5” พบว่าการพัฒนาของวัคซีนไม่ทันกับการกลายพันธุ์ของไวรัสโควิด-19 (ที่สามารถหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกันจากวัคซีน) อยู่หนึ่งถึงสองก้าวเสมอ
นักวิทยาศาสตร์จึงเร่งพัฒนาวัคซีนรุ่นที่ 3 ซึ่งป้องกันการติดเชื้อโควิด-19 ในวงกว้าง (broadly protective vaccines) ไม่ว่าจะเป็นเชื้อโควิดสายพันธุ์ปัจจุบัน หรือสายพันธุ์ในอนาคตที่โปรตีนส่วนหนามเปลี่ยนแปลงไปจนภูมิคุ้มกันที่ถูกสร้างขึ้นจากการกระตุ้นด้วยวัคซีนรุ่นที่ 1 หรือวัคซีนรุ่นที่ 2 ไม่สามารถเข้าจับและทำลายไวรัสกลายพันธุ์เหล่านั้นเพื่อป้องกันการติดเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ว่าสามารถป้องกันมิให้ผู้ได้รับวัคซีนเมื่อติดเชื้อโควิดมีอาการรุนแรงต้องเข้ารักษาตัวในโรงพยาบาลหรือเสียชีวิต
วัคซีนรุ่นที่ 3 จะใช้บางส่วนของโปรตีนหนามจากโควิดหลายสายพันธุ์ โดยเลือกบริเวณที่ไม่ค่อยมีการกลายพันธุ์ (conserved region) มาป้ายติดกับบน “อนุภาคนาโน (Nanoparticles)” บริเวณที่ว่าคือส่วน “โดเมนจับตัวรับบนผิวเซลล์มนุษย์ (the receptor-binding domain; RBD)” บนหนามของไวรัสโควิด-19 ซึ่งไวรัสจะใช้จับกับโปรตีนตัวรับ “ACE2” บนผิวเซลล์ของมนุษย์ ก่อนที่จะแทรกเข้าสู่เซลล์
ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเติลและจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (คาลเทค) ในเมืองพาซาดีนา กำลังเร่งผลิตวัคซีนรุ่นที่ 3 ที่เรียกว่า “วัคซีนโมเสก (mosaic vaccine)” ประกอบด้วย “อนุภาคนาโน” ที่ถูกแต้มด้วย ส่วน “RBD” ผลิตมาจากไวรัสโคโรนาหลายตระกูลที่แยกได้จากทั้งในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่นค้างคาวเป็นต้น
วัคซีนรุ่นที่ 3 หรือ“วัคซีนโมเสก” แตกต่างจากวัคซีนรุ่นที่ 1 และ 2 ตรงที่จะไม่จำเพาะต่อโควิดใดสายพันธุ์หนึ่ง (broadly protective vaccine) เพราะวัคซีนโมเสกถูกสร้างจากการนำชิ้นส่วนของ “RBD” จากไวรัสโคโรนาหลากหลายสายพันธุ์มาเกาะรวมกันในอนุภาคเดียวเพื่อสามารถกระตุ้นให้สร้างแอนติบอดีหลากหลายชนิดในร่างกายมนุษย์พร้อมกันที่มีการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่กว้างขึ้น
“แอนติบอดี” ที่สร้างจากเม็ดเลือดขาวประเภทเซลล์ B (B lymphocyte) ที่ถูกกระตุ้นด้วย “อนุภาคนาโน” ที่ถูกแต้มด้วยโปรตีน RBD จากโควิด-19 หลากหลายสายพันธุ์ จะเข้าจับยึดกับอนุภาคไวรัสได้อย่างแน่นหนามั่นคงกว่า
“อนุภาคนาโน” ที่ถูกแต้มด้วยโปรตีน RBD จะกระตุ้นให้ B เซลล์ เพิ่มจำนวนและผลิตแอนติบอดีมากขึ้น พร้อมกับการสร้างบีเซลล์ที่มีความจำ (memory B cell) เก็บไว้เพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อโควิด-19 ในอนาคต ที่มีการกลายพันธุ์ต่างไปจากโควิด-19 ในปัจจุบัน
