Kaip kuriama koronaviruso vakcina ir ar ji gali sustabdyti pandemiją

Dešimtys biotechnologijų kompanijų ir mokslo institutų varžosi su pandemija, norėdami sukurti skirtingas vakcinavimo galimybes naujam SARS - CoV - 2 koronavirusui. Mes išsiaiškiname, kokios technologijos naudojamos joms sukurti, kiek laiko užtruks iki tos akimirkos, kai bus galima skiepyti COVID-19, ir ar būsima vakcina gali nustoti pandemija.

Kiekvieną kartą, kai žmonija susiduria su nauja infekcija, vienu metu prasideda trys rasės: vaistas, tyrimų sistema ir vakcina. Prasidėjo ankstesnė savaitė RusijojeRospotrebnadzor mokslo centras pradėjo bandyti vakciną nuo naujo koronaviruso anti-koronaviruso vakcinos tyrimai su gyvūnais, o JAV - jau su žmonėmisPrasideda NIH klinikinis COVID-19 vakcinos tyrimas. Ar tai reiškia tą pergalę epidemija Uždaryti?

PSO duomenimis, pasaulyje deklaravo apie 40 laboratorijųCOVID kraštovaizdžio projektas - 19 vakcinų kandidatų - 2020 m. Kovo 20 d kad jie kuria vakcinas nuo koronaviruso. Nepaisant to, kad tarp jų yra aiškių lyderių - pavyzdžiui, Kinijos bendrovė „CanSino Biologics“, gavusi

KLINIKINIAM BANDYMUI PATVIRTINTA NUOTINĖ NOVEL CORONAVIRUS vakcina (5 tipo ADENOVIRUS VECTOR) leidimas bandymams su žmonėmis, o juos jau pradėjusi amerikietė „Moderna“ dabar yra sunki nuspėti, kuri įmonė laimės šias varžybas, ir svarbiausia, ar vakcinų kūrimas aplenks platinimą koronavirusas. Sėkmė šiose varžybose priklauso ne tik nuo ginklo pasirinkimo, tai yra nuo principo, kuriuo remiantis sukurta vakcina.

Negyvas virusas yra blogas virusas

Mokykliniuose vadovėliuose jie dažniausiai rašo, kad skiepams naudojamas užmuštas ar nusilpęs sukėlėjas. Bet ši informacija yra šiek tiek pasenusi. „Inaktyvuotas („ nužudytas “). - apytiksliai N + 1.) Ir susilpninta (susilpninta. - apytiksliai N + 1.) Vakcinos buvo išrastos ir įvestos praėjusio amžiaus viduryje, ir sunku jas laikyti šiuolaikinėmis, - paaiškina pokalbyje su N + 1 Olga Karpova, Maskvos valstybinio universiteto Biologijos fakulteto Virologijos katedros vedėja Lomonosovas. - Tai brangu. Sunku transportuoti ir sandėliuoti, daugelis vakcinų pasiekia reikalingas vietas (jei kalbėtume, pavyzdžiui, apie Afriką) valstybėje, kurioje jos jau nieko negina “.

Be to, jis nėra saugus. Norint gauti didelę „nužudytųjų“ dozę virusas, pirmiausia reikia įsigyti didelius gyvenimo kiekius, ir tai padidina reikalavimus laboratorinei įrangai. Tada jį reikia neutralizuoti - tam jie naudoja, pavyzdžiui, ultravioletinę šviesą arba formaliną.

Bet kur yra garantija, kad tarp daugybės „negyvų“ virusinių dalelių nebebus, kas gali sukelti ligą?

Su susilpnėjusiu patogenu yra dar sunkiau. Dabar, norint susilpnėti, virusas priverstas mutuoti, tada pasirenkamos mažiausiai agresyvios padermės. Bet tai sukelia virusą su naujomis savybėmis, ir ne visus iš anksto galima numatyti. Vėlgi, kur yra garantija, kad patekęs į organizmą, virusas nebemutuos ir nesukurs „palikuonių“ dar daugiau „blogio“ nei originalas?

Todėl tiek „nužudyti“, tiek „nežudyti“ virusai šiandien naudojami retai. Pavyzdžiui, tarp šiuolaikinių gripo vakcinų yra „susilpninti patogenai“Naujos kartos vakcinos nuo gripo: galimybės ir iššūkiai mažumoje - taip sukurtos tik 2 iš 18 vakcinų, patvirtintų Europoje ir JAV iki 2020 m. Iš daugiau nei 40 skiepų nuo koronaviruso projektų pagal šį principą organizuojamas tik vienas - tuo užsiima Indijos serumo institutas.

Padalykite ir paskiepykite

Tai daug saugiau pristatyti imuninis ne su visu virusu, bet su atskira jo dalimi. Norėdami tai padaryti, turite pasirinkti baltymą, pagal kurį asmens "vidaus policija" gali tiksliai atpažinti virusą. Paprastai tai yra paviršiaus baltymas, kurio pagalba patogenas prasiskverbia į ląsteles. Tada jums reikia gauti tam tikrą ląstelių kultūrą, kad pramonėje gautumėte šį baltymą. Tai daroma pasitelkus genų inžineriją, todėl tokie baltymai vadinami genų inžinerija arba rekombinantais.

"Manau, kad vakcinos turi būti rekombinantinės, ir nieko daugiau", - sako Karpova. - Be to, tai turi būti nešiotojų vakcinos, tai yra, viruso baltymai turi būti ant kažkokio nešiklio. Faktas yra tas, kad jie patys (baltymai) nėra imunogeniški. Jei mažos molekulinės masės baltymai naudojami kaip vakcina, jie nesukurs imuniteto, organizmas į juos nereaguos, todėl nešiklio dalelės yra būtinos.

Tyrėjai iš Maskvos valstybinio universiteto siūlo naudoti tabako mozaikos virusą kaip tokį nešėją.Tabako mozaikos virusas - „Vikipedija“ (beje, tai pats pirmasis virusas, kurį atrado žmonės). Paprastai jis atrodo kaip plonas pagaliukas, tačiau kaitinamas jis įgauna rutulio formą. „Jis yra stabilus, turi unikalių adsorbcijos savybių, pritraukia baltymus į save“, - sako Karpova. "Ant jo paviršiaus galite įdėti mažus baltymus, pačius antigenus". Jei padengsite tabako mozaikos virusą koronaviruso baltymu, organizmui jis virsta viruso dalelės imitacija SARS-CoV-2. „Tabako mozaikos virusas, - pažymi Karpova, - yra veiksmingas organizmo imunostimuliatorius. Tuo pačiu metu, kadangi augalų virusai negali užkrėsti gyvūnų, įskaitant žmones, mes gaminame absoliučiai saugų produktą “.

Įvairių metodų, susijusių su rekombinantiniais baltymais, saugumas juos išpopuliarino - mažiausiai keliolika įmonių bando gauti tokį baltymą koronavirusui. Be to, daugelis naudoja kitus viruso nešiotojus - pavyzdžiui, adenovirusinius vektorius ar net modifikuoti „gyvi“ tymų ir raupų virusai, kurie užkrės žmogaus ląsteles ir dauginasi jose kartu koronaviruso baltymai. Tačiau šie metodai nėra greičiausi, nes būtina nustatyti baltymų ir virusų linijinę gamybą ląstelių kultūrose.

Nuogi genai

Baltymų gamyba ląstelių kultūroje gali būti sutrumpinta ir pagreitinta, kai kūno ląstelės pačios gamina virusinius baltymus. Genų terapijos vakcinos veikia pagal šį principą - į žmogaus ląsteles galima įterpti „nuogą“ genetinę medžiagą - virusinę DNR ar RNR. DNR paprastai į ląsteles įšvirkščiama naudojant elektroporaciją, tai yra, kartu su injekcija žmogus gauna lengvą išsiskyrimą, dėl to padidėja ląstelių membranų pralaidumas ir į vidų patenka DNR grandinės. RNR tiekiama naudojant lipidines pūsleles. Vienaip ar kitaip ląstelės pradeda gaminti virusinį baltymą ir demonstruoja jį imuninei sistemai, kuri išskiria imuninį atsaką net ir be viruso.

Šis metodas yra gana naujas, pasaulyje nėra vakcinų, kurios veiktų pagal šį principą.

Nepaisant to, septynios įmonės vienu metu, pasak PSO, bando paskiepyti koronavirusas remiantis juo. Tokiu keliu pasuko „Moderna Therapeutics“, Amerikos vakcinų lenktynių lyderis. Jį taip pat išsirinko dar trys lenktynių dalyviai iš Rusijos: mokslo centras „Vector“ Novosibirske (anot Rospotrebnadzor, jis tikrina kuo daugiau vakcinos dizainą, o vienas iš jų yra pagrįstas RNR), „Biocad“ ir Tiksliosios ir regeneracinės medicinos mokslinis ir klinikinis centras Kazanė.

"Iš esmės nėra taip sunku sukurti vakciną", - sako Albertas Rizvanovas, centro direktorius, Kazanės federalinio universiteto Fundamentinės medicinos ir biologijos instituto genetikos katedros profesorius. "Genų terapinės vakcinos yra greičiausios vystymosi požiūriu, nes pakanka sukurti genetinę konstrukciją." Vakcina, kuria dirbama Centre, turėtų šaudyti į kelis taikinius vienu metu: į ląsteles vienu metu suleidžiama DNR grandinė su keliais viruso genais. Dėl to ląstelės gamins ne vieną virusinį baltymą, bet kelis iš karto.

Be to, pasak Rizvanovo, DNR vakcinos gali būti pigesnės nei kitos gaminamos. „Mes iš esmės panašūs į„ Space X “, - juokauja mokslininkas. - Mūsų prototipo kūrimas kainuoja tik kelis milijonus rublių. Tačiau prototipai yra tik ledkalnio viršūnė, o bandymai su gyvu virusu yra visiškai kitokia tvarka “.

Peripetijos ir gudrybės

Kai vakcinos iš teorinių pokyčių bus paverstos tyrimo objektais, kliūtys ir apribojimai pradeda augti kaip grybai. O finansavimas yra tik viena iš problemų. Pasak Karpovos, Maskvos valstybinis universitetas jau turi vakcinos pavyzdį, tačiau tolesniems tyrimams reikės bendradarbiauti su kitomis organizacijomis. Kitame etape jie planuoja išbandyti saugumą ir imunogeniškumą, ir tai galima padaryti universiteto sienose. Bet kai tik reikės įvertinti vakcinos veiksmingumą, teks dirbti su ligos sukėlėju, o tai ugdymo įstaigoje draudžiama.

Be to, reikės specialių gyvūnų. Faktas yra tas, kad paprastos laboratorinės pelės neserga visais žmogaus virusais, o ligos vaizdas taip pat gali būti labai skirtingas. Todėl skiepai dažnai tiriami šeškuose. Jei tikslas yra dirbti su pelėmis, tada reikia genetiškai modifikuotų pelių, kurios perneša savo ląsteles lygiai tuos pačius receptorius, prie kurių koronavirusas „prilimpa“ organizme pacientas. Šios pelės nėra pigiosKONSTITUCINĖ Ace2 Ace2 (dešimt ar dvi dešimtys tūkstančių dolerių už eilutę). Tiesa, kartais galite sutaupyti pinigų - nusipirkti tik kelis asmenis ir išveisti juos laboratorijoje - tačiau tai prailgina ikiklinikinių tyrimų etapą.

Ir jei mes vis dar sugebame išspręsti finansavimo problemą, tai laikas išlieka neįveikiamas sunkumas. Pasak Rizvanovo, vakcinoms sukurti paprastai reikia mėnesių ir metų. "Retai mažiau nei metus, paprastai daugiau", - sako jis. Federalinės medicinos ir biologijos agentūros vadovė (jie kuria vakciną, pagrįstą rekombinantiniu baltymu) Veronika Skvortsova pasiūlėPirmuosius koronaviruso vakcinų prototipo bandymų rezultatus Rusijos FMBA gaus 2020 m. Birželio mėnkad baigta vakcina gali pasirodyti po 11 mėnesių.

Procesą galima pagreitinti keliais etapais. Akivaizdžiausias yra plėtra. Amerikos kompanija „Moderna“ ėmėsi vadovauti, nes ilgą laiką kūrė vakcinas nuo MRNR. Norėdami pagaminti kitą, jiems užteko iššifruoto naujojo viruso genomo. Rusijos komandos iš Maskvos ir Kazanės taip pat keletą metų dirbo su savo technologijomis ir remiasi ankstesnių vakcinų nuo kitų ligų tyrimų rezultatais.

Idealiausia būtų platforma, leidžianti greitai sukurti naują vakciną iš šablono. Tokius planus peri mokslininkai iš Maskvos valstybinio universiteto.

„Ant savo dalelės paviršiaus, - sako Karpova, - galime patalpinti kelių virusų baltymus ir vienu metu apsaugoti nuo COVID-19, SARS ir MERS. Mes net galvojame, kad ateityje tokių protrūkių galima išvengti. Yra 39 koronavirusai, kai kurie iš jų yra artimi žmogaus koronavirusams, ir visiškai aišku, kas yra rūšies barjero įveikimas (viruso peršokimas iš šikšnosparnių žmonėms. - apytiksliai N + 1.). Bet jei yra vakcina, tokia kaip „Lego“, galime į ją įdėti kažkur kilusio viruso baltymą. Tai padarysime per du mėnesius - pakeisime arba pridėsime šiuos baltymus. Jei tokia vakcina būtų buvusi prieinama 2019 m. Gruodžio mėn., O žmonės būtų paskiepyti bent Kinijoje, tai nebūtų išplitusi toliau “.

Kitas etapas - ikiklinikiniai tyrimai, tai yra darbas su laboratoriniais gyvūnais. Tai nėra ilgiausias procesas, tačiau jį galima laimėti jo sąskaita kartu su klinikiniais bandymais su žmonėmis. Būtent tai ir padarė „Moderna“ - įmonė apsiribojo greitu saugumo patikrinimu ir tiesiai ėmėsi žmonių tyrimų. Tačiau verta prisiminti, kad jos bandomas vaistas yra vienas saugiausių. Kadangi „Moderna“ nenaudoja virusų ar rekombinantinių baltymų, yra labai mažai tikimybės, kad savanoriai turės šalutinį poveikį - imuninė sistema tiesiog neturi į ką agresyviai reaguoti. Blogiausia, kas gali nutikti, yra ta, kad vakcina yra neveiksminga. Bet tai dar reikia patikrinti.

Tačiau vakcinų gamyba, matyt, nėra ribojantis etapas. "Tai nėra sunkiau nei įprasta rekombinantinių baltymų biotechnologinė gamyba", - paaiškina Rizvanovas. Pasak jo, augalas per kelis mėnesius gali pagaminti milijoną tokios vakcinos dozių. Olga Karpova pateikia panašų įvertinimą: milijonai dozių skirti trys mėnesiai.

Ar jums reikia vakcinos?

Ar verta sumažinti klinikinius tyrimus, yra ginčytinas klausimas. Pirma, tai savaime yra lėtas procesas. Daugeliu atvejų vakcina turi būti skiriama keliais etapais: jei virusas savaime nepadaugėja kūno viduje, jis greitai išsiskiria ir jo koncentracija yra nepakankamaPasirengimas paukščių gripo A viruso pandemijai ir vakcinų kūrimassukelti stiprų imuninį atsaką. Todėl net paprastas veiksmingumo testas užtruks mažiausiai kelis mėnesius, o gydytojai ketina visus metus stebėti vakcinos saugumą savanorių sveikatai.

Antra, COVID-19 yra pats atvejis, kai daugeliui atrodo nepraktiška pagreitinti bandymus su žmonėmis.

Manoma, kad šiandien mirtingumas nuo šios ligos yra keli procentai, ir ši vertė greičiausiai dar labiau sumažės, kai tik paaiškės, kiek žmonių asimptomiškai patyrė šią ligą. Tačiau vakcina, jei ji bus sugalvota dabar, turės būti paskirta milijonams žmonių, ir net dėl ​​nedidelio šalutinio poveikio gali pasireikšti daugybė ligų ir mirčių, palyginti su pačia infekcija. Ir naujasis koronavirusas toli gražu nėra „piktas“, kad, Rizvanovo žodžiais tariant, „visiškai atmestų visus saugumo sumetimus“. Mokslininkas mano, kad esant dabartinei situacijai, efektyviausias karantinas.

Tačiau, pasak Karpovos, artimiausiu metu vakcinos skubiai nereikia. "Pandemijos metu nereikia skiepyti žmonių, tai neatitinka epidemijos taisyklių", - aiškina ji.

Jai pritaria ir RUDN universiteto Užkrečiamųjų ligų katedros vedėja Galina Koževnikova. „Epidemijos metu apskritai nerekomenduojama skiepytis, net įprasta, kuri yra įtraukta į skiepijimo grafiką. Nes nėra jokios garantijos, kad žmogui nėra inkubacinio laikotarpio, ir jei šiuo momentu kreipkitės vakcina, galimi nepageidaujami reiškiniai ir sumažintas vakcinos veiksmingumas “, - atsakydama į klausimą sakė Kozhevnikova N + 1.

Ji pridūrė, kad yra būtinų atvejų, kai būtina skubi vakcinacija dėl sveikatos priežasčių, kai kalbama apie gyvybę ir mirtį. Pvz., Per juodligės protrūkį Sverdlovske 1979 m. Visi buvo paskiepyti, tūkstančiai žmonių buvo skubiai paskiepyti ir 1959 m. Maskvoje per raupų protrūkįKokorekinas, Aleksejus Aleksejevičius - „Vikipedija“ iš Indijos - dailininkas Aleksejus Kokorekinas.

„Tačiau koronavirusas nėra tokia istorija. Iš to, kas vyksta, matome, kad ši epidemija vystosi pagal klasikinius ūminių kvėpavimo takų ligų dėsnius “, - sako Kozhevnikova.

Taigi vakcinų kūrėjai visada yra nepatogioje situacijoje. Nors viruso nėra, sukurti vakciną yra beveik neįmanoma. Vos pasirodžius virusui paaiškėja, kad tai turėjo būti padaryta užvakar. Ir kai tai atsitinka, gamintojai praranda savo klientus.

Tačiau būtina skiepytis. Tai neįvyko per ankstesnius koronavirusinių infekcijų protrūkius - tiek MERS, tiek SARS baigėsi per greitai, o moksliniai tyrimai prarado finansavimą. Bet jei SARS atvejai pasaulyje nebuvo pastebėti nuo 2004 m., Tada paskutinis MERS atvejis yra 2019 m. Ir niekas negali garantuoti, kad protrūkis nepasikartos. Be to, vakcina nuo ankstesnių infekcijų galėtų būti strateginė platforma būsimai vakcinų plėtrai.

Karpova pažymi, kad net ir sunykus šiam žybsniui COVID-19 galimas kitas. Ir šiuo atveju valstybė turėtų paruošti vakciną. "Tai nėra ta vakcina, kuria visi žmonės bus skiepijami kaip gripas", - sako ji. - Bet ekstremalios situacijos su nauju protrūkiu atveju valstybė turėtų turėti tokią vakciną ir bandymų sistemą “.