Как се създава ваксина срещу коронавирус и може ли тя да спре пандемията

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Неочаквано няма нужда да се ускорява работата по ваксината.

Десетки биотехнологични компании и научни институции се надпреварват срещу пандемията, за да създадат различни варианти за ваксина срещу новия коронавирус SARS-CoV-2. Измисляме какви технологии се използват за разработването им, колко време ще отнеме, докато ваксината срещу COVID-19 може да бъде ваксинирана и дали бъдещата ваксина ще може да спре пандемията.

Всеки път, когато човечеството се сблъска с нова инфекция, три състезания започват едновременно: за лекарство, за тестова система и за ваксина. Миналата седмица Научният център на Роспотребнадзор започна тестване на ваксина срещу новия коронавирус, тестване на антикоронавирусна ваксина върху животни, а в Съединените щати започва клиничното изпитване на NIH на изследвана ваксина за COVID-19. Това означава ли, че победата над епидемията е близо?

Според СЗО около 40 лаборатории по света са обявили ПРОЕКТА пейзаж на ваксини-кандидати за COVID-19 - 20 март 2020 г., че разработват ваксини срещу коронавирус. И въпреки факта, че сред тях има ясни лидери - например китайската компания CanSino Biologics, която получи РЕКОМБИНАНТА НОВА КОРОНАВИРУСНА ВАКЦИНА (АДЕНОВИРУС ТИП 5 ВЕКТОР), ОДОБРЕН ЗА КЛИНИЧНО ИЗПИТВАНЕ разрешение за изпитвания върху хора, и американската Moderna, която вече започнаха ги, - Сега е трудно да се предвиди коя от компаниите ще спечели тази надпревара и най-важното, дали разработването на ваксини ще изпревари разпространението на коронавирус. Успехът в това състезание зависи не на последно място от избора на оръжие, тоест от принципа, на който е изградена ваксината.

Мъртвият вирус е лош вирус

В училищните учебници обикновено пишат, че за ваксинации се използва убит или отслабен патоген. Но тази информация е малко остаряла. „Инактивирани („убити”. - Прибл. N + 1.) И атенюирани (отслабени. - Прибл. N + 1.) Ваксините са изобретени и въведени в средата на миналия век и е трудно да се считат за модерни, - обяснява в разговор с N +1 Олга Карпова, ръководител на катедрата по вирусология на Биологическия факултет на Московския държавен университет Ломоносов. - Скъпо е. Трудно е за транспортиране и съхранение, много ваксини достигат до местата, където са необходими (ако говорим например за Африка) в такова състояние, когато вече не защитават никого.

Освен това не е сигурно. За да получите висока доза от "убития" вирус, първо трябва да се сдобиете с големи количества живи, а това увеличава изискванията за лабораторно оборудване. След това трябва да се неутрализира - за това те използват, например, ултравиолетово или формалин.

Но къде е гаранцията, че сред множеството "мъртви" вирусни частици няма да има повече, които могат да причинят заболяване?

При отслабен патоген е още по-трудно. Сега, за да отслаби, вирусът е принуден да мутира и след това се избират най-малко агресивните щамове. Но това произвежда вирус с нови свойства и не всички от тях могат да бъдат предвидени предварително. Отново, къде е гаранцията, че след като влезе в тялото, вирусът няма да продължи да мутира и да произведе „потомство“още по-зло от оригинала?

Следователно, както „убитите”, така и „неубитите” вируси днес рядко се използват. Например, сред съвременните противогрипни ваксини „атенюираните патогени“са в малцинство - Грипните ваксини от следващо поколение: възможностите и предизвикателствата са в малцинството - само 2 от 18 ваксини, одобрени в Европа и Съединените щати до 2020 г., са подредени. От повече от 40 проекта за ваксини срещу коронавирус само един е организиран по този принцип - с него се занимава Индийският институт по серум.

Разделете и ваксинирайте

Много по-безопасно е имунната система да се запознае не с целия вирус, а с отделна част от него. За да направите това, трябва да изберете протеин, чрез който "вътрешната полиция" на човек ще може точно да разпознае вируса. По правило това е повърхностен протеин, с помощта на който патогенът прониква в клетките. След това трябва да вземете малко клетъчна култура, за да произведете този протеин в промишлен мащаб. Това става с помощта на генно инженерство, поради което такива протеини се наричат генетично проектирани или рекомбинантни.

„Вярвам, че ваксините трябва да бъдат рекомбинантни и нищо друго“, казва Карпова. - Още повече, че това трябва да са ваксини върху носители, тоест протеините на вируса трябва да са на някакъв носител. Факт е, че сами по себе си те (протеините) не са имуногенни. Ако протеините с ниско молекулно тегло се използват като ваксина, те няма да развият имунитет, тялото няма да реагира на тях, така че частиците носители са абсолютно необходими.

Като такъв носител изследователи от Московския държавен университет предлагат да се използва вирусът на тютюневата мозайка - "Уикипедия" (това, между другото, е първият вирус, открит от хората). Обикновено изглежда като тънка пръчка, но при нагряване придобива формата на топка. „Той е стабилен, има уникални адсорбционни свойства, привлича протеини към себе си“, казва Карпова. "На повърхността му можете да поставите малки протеини, самите антигени." Ако покриете вируса на тютюневата мозайка с коронавирусни протеини, тогава за тялото той се превръща в имитация на вирусна частица SARS-CoV-2. „Вирусът на тютюневата мозайка“, отбелязва Карпова, „е ефективен имуностимулант за организма. В същото време, тъй като растителните вируси не могат да заразят животните, включително хората, ние правим абсолютно безопасен продукт."

Безопасността на различни методи, свързани с рекомбинантни протеини, ги направи най-популярни - поне дузина компании сега се опитват да получат такъв протеин за коронавируса. Освен това мнозина използват други вируси носители - например аденовирусни вектори или дори модифицирани живи вируси на морбили и едра шарка, които инфектират човешки клетки и се размножават там заедно с протеини на коронавирус. Тези методи обаче не са най-бързите, тъй като е необходимо да се установи поточно производство на протеини и вируси в клетъчни култури.

Голи гени

Стъпката на производство на протеин в клетъчната култура може да бъде съкратена и ускорена, като накара клетките на тялото да произвеждат сами вирусни протеини. Ваксините за генна терапия работят според този принцип – „гол” генетичен материал – вирусна ДНК или РНК – може да бъде вмъкнат в човешки клетки. ДНК обикновено се инжектира в клетките с помощта на електропорация, тоест, заедно с инжектирането, човек получава лек разряд, в резултат на което пропускливостта на клетъчните мембрани се увеличава и ДНК нишките влизат вътре. РНК се доставя с помощта на липидни везикули. По един или друг начин, клетките започват да произвеждат вирусен протеин и да го демонстрират на имунната система и той разгръща имунен отговор дори при липса на вирус.

Този метод е доста нов, в света няма ваксини, които да работят на този принцип.

Въпреки това, според СЗО, седем компании наведнъж се опитват да направят ваксина срещу коронавирус въз основа на нея. Това е пътят, по който пое Moderna Therapeutics, американският лидер в надпреварата за ваксини. Той също беше избран за себе си от още трима участници в надпреварата от Русия: Научния център Вектор в Новосибирск (според Роспотребнадзор той тества до шест дизайна на ваксини едновременно, като един от тях е базиран на РНК), Биокад и Научно-клиничен център за прецизна и регенеративна медицина цена Казан.

„По принцип не е толкова трудно да се създаде ваксина“, казва Алберт Ризванов, директор на Центъра, професор в катедрата по генетика в Института по фундаментална медицина и биология на Казанския федерален университет. „Ваксините за генна терапия са най-бързи от гледна точка на развитие, защото е достатъчно да се създаде генетична конструкция.“Ваксината, върху която се работи в Центъра, трябва да стреля по няколко мишени наведнъж: ДНК верига с няколко вирусни гена се инжектира в клетките едновременно. В резултат на това клетките ще произвеждат не един вирусен протеин, а няколко наведнъж.

Освен това, според Ризванов, ДНК ваксините може да са по-евтини от другите в производството. „По същество сме като Space X“, шегува се ученият. - Разработката на нашия прототип струва само няколко милиона рубли. Въпреки това, прототипирането е само върхът на айсберга, а тестването с жив вирус е съвсем различен ред.

Перипетии и трикове

След като ваксините се превърнат от теоретични разработки в изследователски обекти, пречките и ограниченията започват да растат като гъби. А финансирането е само един от проблемите. Според Карпова Московският държавен университет вече разполага с проба от ваксината, но по-нататъшните тестове ще изискват сътрудничество с други организации. В следващата стъпка те планират да тестват безопасността и имуногенността и това може да стане в стените на университета. Но веднага щом трябва да оцените ефективността на ваксината, ще трябва да работите с патогена, а това е забранено в образователната институция.

Освен това ще са необходими специални животни. Факт е, че обикновените лабораторни мишки не се разболяват от всички човешки вируси, а картината на заболяването също може да бъде много различна. Поради това ваксините често се тестват при порове. Ако целта е да се работи с мишки, тогава са необходими генетично модифицирани мишки, които носят в клетките си точно същите рецептори, към които коронавирусът се „прилепва“в тялото на пациента. Тези мишки не са евтини Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (десетки или двадесет хиляди долара на ред). Вярно е, че понякога можете да спестите пари - купете само няколко индивида и ги развъждате в лабораторията - но това удължава етапа на предклиничните тестове.

И ако все пак сме в състояние да решим проблема с финансирането, тогава времето остава непреодолима трудност. Според Ризванов ваксините обикновено се разработват с месеци и години. „Рядко по-малко от година, обикновено повече“, казва той. Ръководителят на Федералната биомедицинска агенция (те разработват ваксина на базата на рекомбинантен протеин) Вероника Скворцова предположи, че FMBA на Русия ще получи първите резултати от тестове на прототипи на ваксина срещу коронавирус през юни 2020 г., че може да се появи готова ваксина през юни 2020 г. 11 месеца.

Има няколко етапа, на които процесът може да се ускори. Най-очевидният е развитието. Американската компания Moderna пое водещата роля, защото от дълго време разработва иРНК ваксини. И за да направят още един, им стигаше от декодирания геном на новия вирус. Руските екипи от Москва и Казан също работят върху технологията си от няколко години и разчитат на резултатите от тестовете на предишните си ваксини срещу други заболявания.

Идеалната би била платформа, която ви позволява бързо да създадете нова ваксина от шаблон. Изследователи от Московския държавен университет кроят подобни планове.

„На повърхността на нашата частица“, казва Карпова, „можем да поставим протеините на няколко вируса и едновременно да предпазваме от COVID-19, SARS и MERS. Дори смятаме, че можем да предотвратим подобни огнища в бъдеще. Има 39 коронавируса, някои от тях са близки до човешките и е напълно ясно какво означава да се преодолее видовата бариера („прескачане“на вирус от прилепи към хора. - Бележка N + 1.). Но ако има ваксина като Lego, можем да сложим върху нея протеина на някакъв вирус, който произхожда отнякъде. Ще направим това в рамките на два месеца - ще заменим или добавим тези протеини. Ако такава ваксина беше налична през декември 2019 г. и хората бяха ваксинирани поне в Китай, това нямаше да се разпространи по-нататък."

Следващият етап е предклиничното изпитване, тоест работа с лабораторни животни. Това не е най-дългият процес, но може да бъде спечелен за негова сметка, когато се комбинира с клинични изпитвания при хора. Moderna направи точно това – компанията се ограничи до бърза проверка на безопасността и се насочи директно към човешки изследвания. Въпреки това си струва да запомните, че лекарството, което тя опитва, е едно от най-безопасните. Тъй като Moderna не използва вируси или рекомбинантни протеини, има много малък шанс доброволците да имат странични ефекти - имунната система просто няма на какво да реагира агресивно. Най-лошото, което може да се случи е, че ваксината е неефективна. Но това остава да се провери.

Но производството на ваксини, очевидно, не е ограничаващ етап. „Това не е по-сложно от обичайното биотехнологично производство на рекомбинантни протеини“, обяснява Ризванов. Според него заводът може да произведе милион дози от такава ваксина за няколко месеца. Олга Карпова дава подобна оценка: три месеца за милион дози.

Имате ли нужда от ваксина?

Дали си струва да се намали клиничните изпитвания е спорен въпрос. Първо, това е бавен процес сам по себе си. В много случаи ваксината трябва да се прилага на няколко етапа: ако вирусът не се размножава сам в тялото, той бързо се елиминира и концентрацията му е недостатъчна. отговор. Следователно дори обикновен тест за ефективност ще отнеме поне няколко месеца и лекарите ще следят безопасността на ваксината за здравето на доброволците в продължение на цяла година.

Второ, COVID-19 е самият случай, когато ускоряването на изпитанията върху хора изглежда непрактично за мнозина.

Смъртността от болестта днес се оценява на няколко процента и тази стойност вероятно ще бъде допълнително намалена, веднага щом стане ясно колко хора са страдали от болестта безсимптомно. Но ваксината, ако бъде изобретена сега, ще трябва да се прилага на милиони хора и дори малки странични ефекти могат да доведат до броя на заболяванията и смъртните случаи, сравними със самата инфекция. А новият коронавирус далеч не е достатъчно „ядосан“, за да, по думите на Ризванов, „напълно захвърли всички съображения за сигурност“. Ученият смята, че в настоящата ситуация карантината е най-ефективна.

Според Карпова обаче няма спешна нужда от ваксина в близко бъдеще. „Няма нужда да се ваксинират хората по време на пандемия, това не е в съответствие с епидемичните правила“, обяснява тя.

Галина Кожевникова, ръководител на катедрата по инфекциозни болести на РУДН, е съгласна с нея. „По време на епидемия изобщо не се препоръчва ваксинация, дори рутинна, която е включена в схемата за ваксинация. Тъй като няма гаранция, че човек не е в инкубационния период и ако в този момент се приложи ваксина, са възможни нежелани събития и намалена ефективност на ваксината “, каза Кожевникова, отговаряйки на въпроса N + 1.

Има случаи, добави тя, когато се налага спешна ваксинация по здравословни причини, в ситуация, когато става дума за живот и смърт. Например, по време на епидемията от антракс в Свердловск през 1979 г. всички бяха ваксинирани, хиляди хора бяха спешно ваксинирани, а през 1959 г. в Москва по време на огнище на едра шарка, донесено от Кокорекин, Алексей Алексеевич - "Уикипедия" от Индия от художника Алексей Кокорекин.

„Но коронавирусът абсолютно не е такава история. От това, което се случва, виждаме, че тази епидемия се развива по класическите закони на острата респираторна болест “, казва Кожевникова.

По този начин разработчиците на ваксини винаги са в неудобна ситуация. Докато няма вирус, е почти невъзможно да се създаде ваксина. Щом се появи вирусът, се оказва, че е трябвало да стане завчера. И когато отстъпи, производителите губят клиентите си.

Все пак трябва да се постави ваксина. Това не се е случвало по време на предишни огнища на коронавирусни инфекции - както MERS, така и SARS приключиха твърде бързо и изследванията загубиха финансиране. Но ако в света не е имало случаи на ТОРС от 2004 г., то последният случай на MERS датира от 2019 г. и никой не може да гарантира, че огнището няма да се повтори. В допълнение, ваксина срещу предишни инфекции може да осигури стратегическа платформа за разработването на бъдещи ваксини.

Карпова отбелязва, че дори след като тази епидемия от COVID-19 избледнее, е възможно ново огнище. И в този случай държавата трябва да има готова ваксина.„Това не е вид ваксина, с която всички хора ще бъдат ваксинирани като грип“, казва тя. „Но при спешни случаи с ново огнище държавата трябва да има такава ваксина, както и тестова система.

Коронавирус. Брой на заразените:

243 093 598

в света

8 131 164

в Русия Вижте картата