Kā tiek veidota koronavīrusa vakcīna un vai tā var apturēt pandēmiju

Desmitiem biotehnoloģiju uzņēmumu un zinātnisko institūtu cīnās pret pandēmiju, lai radītu dažādas vakcīnas iespējas jaunajam SARS - CoV - 2 koronavīrusam. Mēs izdomājam, kādas tehnoloģijas tiek izmantotas to izstrādei, cik ilgs laiks paies līdz brīdim, kad var vakcinēt COVID-19, un vai topošā vakcīna var apstāties pandēmija.

Katru reizi, kad cilvēce saskaras ar jaunu infekciju, vienlaikus sākas trīs sacīkstes: attiecībā uz zālēm, testa sistēmu un vakcīnu. Sākās iepriekšējā nedēļa KrievijāRospotrebnadzor zinātniskais centrs sāka pārbaudīt vakcīnu pret jaunu koronavīrusu pretkoronavīrusa vakcīnas izmēģinājumi ar dzīvniekiem un ASV - jau ar cilvēkiemSākas COIID-19 pētāmās vakcīnas NIH klīniskais pētījums. Vai tas nozīmē šo uzvaru epidēmija tuvu?

Pēc PVO datiem, pasaulē deklarējušās aptuveni 40 laboratorijasCOVID ainavas projekts - 19 kandidātvakcīnas - 2020. gada 20. marts ka viņi izstrādā vakcīnas pret koronavīrusu. Neskatoties uz to, ka viņu vidū ir skaidri līderi - piemēram, Ķīnas uzņēmums CanSino Biologics, kas saņēma

KLĪNISKAJAM PĒTĪJUMAM APSTIPRINĀTĀ REKOMINANTĒJĀ NOVEL CORONAVIRUS VAKCĪNA (ADENOVIRUS 5. TIPA VEKTORS) atļauja izmēģinājumiem ar cilvēkiem, un amerikāņu Moderna, kas tos jau ir sākusi, tagad ir grūti paredzēt, kurš uzņēmums uzvarēs šajās sacensībās, un pats galvenais, vai vakcīnu izstrāde apsteigs proliferāciju koronavīruss. Panākumi šajās sacensībās ir atkarīgi ne tikai no ieroča izvēles, tas ir, no principa, uz kura balstās vakcīna.

Miris vīruss ir slikts vīruss

Skolas mācību grāmatās viņi parasti raksta, ka vakcinācijai izmanto nogalinātu vai novājinātu patogēnu. Bet šī informācija ir nedaudz novecojusi. “Inaktivēts (“ nogalināts ”. - apm. N + 1.) Un novājināta (novājināta. - apm. N + 1.) Vakcīnas tika izgudrotas un ieviestas pagājušā gadsimta vidū, un ir grūti tās uzskatīt par modernām, - skaidro sarunā ar N + 1 Olgu Karpovu, Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes Viroloģijas katedras vadītāju Lomonosovs. - Tas ir dārgs. To ir grūti transportēt un uzglabāt, daudzas vakcīnas nonāk vietās, kur tās nepieciešamas (ja runājam, piemēram, par Āfriku) valstī, kurā tās vairs nevienu neaizsargā. "

Turklāt tas nav drošs. Lai iegūtu lielu "nogalināto" devu vīruss, vispirms jums jāiegūst liels daudzums dzīvo lietu, un tas palielina prasības laboratorijas aprīkojumam. Tad tas ir jāneitralizē - šim nolūkam viņi izmanto, piemēram, ultravioleto vai formalīnu.

Bet kur ir garantija, ka starp daudzajiem "mirušajiem" vīrusu daļiņām nebūs daudz tādu, kas varētu izraisīt slimības?

Ar novājinātu patogēnu tas ir vēl grūtāk. Tagad, lai vājinātu, vīruss ir spiests mutēt, un pēc tam tiek izvēlēti vismazāk agresīvie celmi. Bet tā rezultātā rodas vīruss ar jaunām īpašībām, un ne visus no tiem var iepriekš paredzēt. Atkal, kur ir garantija, ka vīruss, nonākot ķermenī, neturpinās mutēt un radīt “pēcnācējus” vēl vairāk “ļaunumu” nekā oriģināls?

Tādēļ mūsdienās reti tiek izmantoti gan nogalinātie, gan "nenogalinātie" vīrusi. Piemēram, starp mūsdienu gripas vakcīnām ir "novājināti patogēni"Nākamās paaudzes gripas vakcīnas: iespējas un izaicinājumi mazākumā - tikai 2 no 18 vakcīnām, kas Eiropā un Amerikas Savienotajās Valstīs apstiprinātas līdz 2020. gadam, ir veidotas šādā veidā. No vairāk nekā 40 vakcīnu pret koronavīrusu projektiem tikai viens tiek organizēts pēc šī principa - ar to nodarbojas Indijas seruma institūts.

Sadaliet un vakcinējiet

Tas ir daudz drošāk ieviest imūna nevis ar visu vīrusu, bet ar atsevišķu tā daļu. Lai to izdarītu, jums jāizvēlas olbaltumviela, pēc kuras personas "iekšējā policija" spēs precīzi atpazīt vīrusu. Parasti tas ir virsmas proteīns, ar kura palīdzību patogēns iekļūst šūnās. Tad jums jāiegūst šūnu kultūra, lai ražotu šo proteīnu rūpnieciskā mērogā. Tas tiek darīts ar gēnu inženierijas palīdzību, tāpēc šādus proteīnus sauc par ģenētiski modificētiem jeb rekombinantiem.

"Es uzskatu, ka vakcīnām jābūt rekombinantām, un nekas cits," saka Karpova. - Turklāt tām jābūt vakcīnām uz nesējiem, tas ir, vīrusa proteīniem jābūt uz kāda veida nesējiem. Fakts ir tāds, ka paši par sevi tie (olbaltumvielas) nav imunogēni. Ja zemas molekulmasas olbaltumvielas tiek izmantotas kā vakcīna, tām neizveidosies imunitāte, organisms uz tām nereaģēs, tāpēc nesējdaļiņas ir absolūti nepieciešamas.

Pētnieki no Maskavas Valsts universitātes iesaka izmantot tabakas mozaīkas vīrusu kā šādu nesēju.Tabakas mozaīkas vīruss - "Wikipedia" (starp citu, tas ir pats pirmais vīruss, ko atklājuši cilvēki). Parasti tas izskatās kā plāns spieķis, bet, sildot, tas iegūst bumbas formu. "Tas ir stabils, tam ir unikālas adsorbcijas īpašības, tas sev piesaista olbaltumvielas," saka Karpova. "Uz tā virsmas jūs varat ievietot mazus proteīnus, pašus antigēnus." Ja jūs pārklājat tabakas mozaīkas vīrusu ar koronavīrusa proteīniem, tad ķermenim tas pārvēršas par vīrusa daļiņas imitāciju SARS-CoV-2. "Tabakas mozaīkas vīruss," atzīmē Karpova, "ir efektīvs ķermeņa imūnstimulators. Tajā pašā laikā, tā kā augu vīrusi nevar inficēt dzīvniekus, ieskaitot cilvēkus, mēs ražojam absolūti drošu produktu. "

Dažādu ar rekombinantiem proteīniem saistīto metožu drošība ir padarījusi tās vispopulārākās - vismaz desmit uzņēmumi tagad mēģina iegūt šādu olbaltumvielu koronavīrusam. Turklāt daudzi izmanto citus nesējvīrusus - piemēram, adenovīrusu vektorus vai pat modificēti "dzīvie" masalu un baku vīrusi, kas inficē cilvēka šūnas un vairojas tur kopā ar koronavīrusa olbaltumvielas. Tomēr šīs metodes nav ātrākās, jo šūnu kultūrās ir nepieciešams izveidot nepārtrauktu olbaltumvielu un vīrusu ražošanu.

Kailie gēni

Olbaltumvielu ražošanu šūnu kultūrā var saīsināt un paātrināt, liekot ķermeņa šūnām patstāvīgi ražot vīrusu olbaltumvielas. Gēnu terapijas vakcīnas darbojas pēc šī principa - cilvēka šūnās var ievietot “neapbruņotu” ģenētisko materiālu - vīrusa DNS vai RNS. DNS parasti injicē šūnās, izmantojot elektroporāciju, tas ir, kopā ar injekciju cilvēks saņem vieglu izlādi, kā rezultātā palielinās šūnu membrānu caurlaidība un DNS pavedieni nokļūst iekšā. RNS tiek piegādāta, izmantojot lipīdu pūslīšus. Vienā vai otrā veidā šūnas sāk ražot vīrusu olbaltumvielas un demonstrē to imūnsistēmai, kas izvērš imūnreakciju pat bez vīrusa.

Šī metode ir diezgan jauna, pasaulē nav nevienas vakcīnas, kas darbotos pēc šī principa.

Neskatoties uz to, septiņi uzņēmumi vienlaikus, pēc PVO domām, mēģina izveidot vakcīnu koronavīruss pamatojoties uz to. Šis ir Amerikas vakcīnu sacensību līdera Moderna Therapeutics ceļš. Viņu sev izvēlējās arī vēl trīs skrējiena dalībnieki no Krievijas: zinātniskais centrs "Vector" Novosibirskā (pēc Rospotrebnadzor datiem viņš pārbauda pat sešus vakcīnu dizains vienlaikus, un viens no tiem ir balstīts uz RNS), Biocad un Precīzijas un reģeneratīvās medicīnas zinātniskais un klīniskais centrs Kazaņa.

"Principā nav tik grūti izveidot vakcīnu," saka Alberta Rižvanova, centra direktors, Kazaņas Federālās universitātes Fundamentālās medicīnas un bioloģijas institūta Ģenētikas katedras profesors. "Gēnu terapijas vakcīnas ir visātrākās attīstības ātruma ziņā, jo ar to pietiek, lai izveidotu ģenētisko konstrukciju." Vakcīnai, pie kuras tiek strādāts centrā, vajadzētu šaut pa vairākiem mērķiem uzreiz: šūnās vienlaikus tiek ievadīta DNS virkne ar vairākiem vīrusu gēniem. Rezultātā šūnas ražos nevis vienu, bet vairākus vīrusu proteīnus.

Turklāt, pēc Rizvanova domām, DNS vakcīnas var būt lētākas nekā citas ražošanā. "Mēs būtībā esam kā Space X," joko zinātnieks. - Mūsu prototipa izstrāde maksā tikai dažus miljonus rubļu. Tomēr prototipēšana ir tikai aisberga virsotne, un testēšana ar dzīvu vīrusu ir pavisam cita kārtība. ”

Peripetijas un triki

Kad vakcīnas no teorētiskās attīstības ir pārveidotas par izpētes objektiem, šķēršļi un ierobežojumi sāk augt kā sēnes. Un finansējums ir tikai viena no problēmām. Pēc Karpovas teiktā, Maskavas Valsts universitātē jau ir vakcīnas paraugs, taču turpmākai pārbaudei būs nepieciešama sadarbība ar citām organizācijām. Nākamajā solī viņi plāno pārbaudīt drošību un imunogenitāti, un to var izdarīt universitātes sienās. Bet, tiklīdz jums būs jānovērtē vakcīnas efektivitāte, jums būs jāstrādā ar patogēnu, un tas ir aizliegts izglītības iestādē.

Turklāt ir nepieciešami īpaši dzīvnieki. Fakts ir tāds, ka parastās laboratorijas peles nesaslimst ar visiem cilvēka vīrusiem, un slimības aina var būt arī ļoti atšķirīga. Tāpēc vakcīnas bieži pārbauda seskos. Ja mērķis ir strādāt ar pelēm, tad ir nepieciešamas ģenētiski modificētas peles, kuras pārnēsā savas šūnas tieši tos pašus receptorus, kuriem koronavīruss "pieķeras" organismā pacients. Šīs peles nav lētasAce2 KONSTITUTĪVĀ IZCELŠANA (desmit vai divi desmiti tūkstoši dolāru par līniju). Tiesa, dažreiz jūs varat ietaupīt naudu - nopirkt tikai dažus indivīdus un izaudzēt tos laboratorijā -, taču tas pagarina preklīnisko testu posmu.

Un, ja mēs joprojām spējam atrisināt finansēšanas problēmu, tad laiks paliek nepārvaramas grūtības. Rizvanovs teica, ka vakcīnu izstrāde parasti prasa mēnešus un gadus. "Reti mazāk nekā gadu, parasti vairāk," viņš saka. Federālās medicīnas un bioloģijas aģentūras vadītāja (viņi izstrādā vakcīnu, kuras pamatā ir rekombinantais proteīns) Veronika Skvortsova ieteicaKrievijas FMBA pirmos koronavīrusa vakcīnu prototipa testa rezultātus saņems 2020. gada jūnijāka gatavā vakcīna var parādīties 11 mēnešu laikā.

Ir vairāki posmi, kuros procesu var paātrināt. Acīmredzamākā ir attīstība. Amerikāņu uzņēmums Moderna ir uzņēmies vadību, jo tas jau ilgu laiku ir izstrādājis mRNS vakcīnas. Un, lai izveidotu vēl vienu, viņiem pietika ar dekodēto jaunā vīrusa genomu. Arī krievu komandas no Maskavas un Kazaņas jau vairākus gadus strādā pie savas tehnoloģijas un paļaujas uz iepriekšējo pret citām slimībām veikto vakcīnu testu rezultātiem.

Ideāls būtu platforma, kas ļauj ātri izveidot jaunu vakcīnu no veidnes. Pētnieki no Maskavas Valsts universitātes veic šādus plānus.

"Uz mūsu daļiņas virsmas," saka Karpova, "mēs vienlaikus varam ievietot vairāku vīrusu olbaltumvielas un aizsargāt pret COVID-19, SARS un MERS. Mēs pat domājam, ka nākotnē varam novērst šādus uzliesmojumus. Ir 39 koronavīrusi, daži no tiem ir tuvu cilvēka koronavīrusiem, un ir pilnīgi skaidrs, kas tas ir, lai pārvarētu sugu barjeru (vīrusa pārnešana no sikspārņiem uz cilvēkiem. - apm. N + 1.). Bet, ja ir tāda vakcīna kā Lego, mēs varam uzlikt kaut kāda vīrusa olbaltumvielu, kas kaut kur radies. Mēs to izdarīsim divu mēnešu laikā - mēs aizstāsim vai pievienosim šīs olbaltumvielas. Ja šāda vakcīna būtu bijusi pieejama 2019. gada decembrī un cilvēki būtu vakcinēti vismaz Ķīnā, tas nebūtu izplatījies tālāk. "

Nākamais posms ir preklīniskā pārbaude, tas ir, darbs ar laboratorijas dzīvniekiem. Tas nav visilgākais process, taču to var uzvarēt uz tā rēķina, apvienojot to ar klīniskiem izmēģinājumiem ar cilvēkiem. Moderna to arī izdarīja - uzņēmums aprobežojās ar ātru drošības pārbaudi un devās tieši uz cilvēku pētījumiem. Tomēr ir vērts atcerēties, ka viņas izmēģinātās zāles ir vienas no drošākajām. Tā kā Moderna nelieto vīrusus vai rekombinantus proteīnus, ir ļoti maz iespēju, ka brīvprātīgajiem būs blakusparādības - imūnsistēmai vienkārši nav uz ko agresīvi reaģēt. Sliktākais, kas var notikt, ir tas, ka vakcīna ir neefektīva. Bet tas vēl jāpārbauda.

Bet vakcīnu ražošana, acīmredzot, nav ierobežojošs posms. "Tas nav grūtāk nekā parasti rekombinanto olbaltumvielu biotehnoloģiskā ražošana," paskaidro Rizvanovs. Pēc viņa teiktā, augs dažu mēnešu laikā var saražot miljonu šādas vakcīnas devu. Olga Karpova sniedz līdzīgu aprēķinu: trīs mēneši miljonam devu.

Vai jums nepieciešama vakcīna?

Vai ir vērts samazināt klīniskos pētījumus, ir strīdīgs jautājums. Pirmkārt, tas pats par sevi ir lēns process. Daudzos gadījumos vakcīna jāievada vairākos posmos: ja vīruss pats organismā nepavairo, tad tas ātri izdalās, un tā koncentrācija ir nepietiekamaGatavība putnu gripas A vīrusa pandēmijai un vakcīnu izstrādeizraisīt smagu imūnreakciju. Tādēļ pat vienkāršai efektivitātes pārbaudei būs nepieciešami vismaz vairāki mēneši, un ārsti veselu gadu gatavojas uzraudzīt vakcīnas drošību brīvprātīgo veselībai.

Otrkārt, COVID-19 ir pats gadījums, kad daudziem šķiet neiespējami paātrināt izmēģinājumus ar cilvēkiem.

Tiek lēsts, ka mirstība no šīs slimības šodien ir daži procenti, un šī vērtība, visticamāk, tiks vēl vairāk samazināta, tiklīdz kļūst skaidrs, cik daudz cilvēku ir cietuši no slimības asimptomātiski. Bet, ja vakcīna tiek izgudrota tagad, tā būs jāievada miljoniem cilvēku, un pat nelielas blakusparādības var izraisīt tādu slimību un nāves gadījumu skaitu, kas ir pielīdzināmi pašai infekcijai. Un jaunais koronavīruss nebūt nav pietiekami "dusmīgs", lai, Rizvanova vārdiem sakot, "pilnībā izmestu malā visus drošības apsvērumus". Zinātnieks uzskata, ka pašreizējā situācijā visefektīvākais karantīna.

Tomēr, pēc Karpovas teiktā, tuvākajā nākotnē nav nepieciešama steidzama vakcīna. "Pandēmijas laikā nav nepieciešams potēt cilvēkus, tas neatbilst epidēmijas noteikumiem," viņa paskaidro.

Viņai piekrīt RUDN universitātes Infektoloģijas katedras vadītāja Gaļina Koževņikova. “Epidēmijas laikā vakcinācija vispār nav ieteicama, pat plānotā, kas iekļauta vakcinācijas grafikā. Jo nav garantijas, ka persona nav inkubācijas periodā, un, ja šajā brīdī pieteikties vakcīna, ir iespējami nelabvēlīgi notikumi un samazināta vakcīnas efektivitāte, "atbildot uz jautājumu, sacīja Koževņikova N + 1.

Viņa piebilda, ka ir gadījumi, kad ārkārtas vakcinācija ir nepieciešama veselības apsvērumu dēļ, situācijā, kad runa ir par dzīvību un nāvi. Piemēram, Sibīrijas mēra uzliesmojuma laikā Sverdlovskā 1979. gadā visi tika vakcinēti, tūkstošiem cilvēku tika steidzami vakcinēti un 1959. gadā Maskavā tika ievesti bakas uzliesmojumi.Kokorekins, Aleksejs Aleksejevičs - "Wikipedia" no Indijas mākslinieks Aleksejs Kokorekins.

"Bet koronavīruss absolūti nav tāds stāsts. Pēc notiekošā mēs redzam, ka šī epidēmija attīstās saskaņā ar akūtu elpošanas ceļu slimību klasiskajiem likumiem, ”saka Koževņikova.

Tādējādi vakcīnu izstrādātāji vienmēr atrodas neērtā situācijā. Kaut arī vīrusa nav, vakcīnu izveidot ir gandrīz neiespējami. Tiklīdz vīruss parādījās, izrādās, ka tas bija jādara aizvakar. Un, kad tas atkāpjas, ražotāji zaudē savus klientus.

Tomēr ir jāveic vakcīna. Tas nav noticis iepriekšējo koronavīrusu infekciju uzliesmojumu laikā - gan MERS, gan SARS beidzās pārāk ātri, un pētījumi zaudēja finansējumu. Bet, ja SARS gadījumi pasaulē nav novēroti kopš 2004. gada, tad pēdējais MERS gadījums ir datēts ar 2019. gadu, un neviens nevar garantēt, ka uzliesmojums vairs neatkārtosies. Turklāt vakcīna pret iepriekšējām infekcijām varētu būt stratēģiska platforma vakcīnu izstrādei nākotnē.

Karpova atzīmē, ka pat pēc šī uzliesmojuma sabrukšanas Covid-19 iespējams cits. Un šajā gadījumā valstij vajadzētu būt gatavai vakcīnai. "Šī nav tāda veida vakcīna, ar kuru visi cilvēki tiks vakcinēti tāpat kā gripa," viņa saka. "Bet ārkārtas situācijā ar jaunu uzliesmojumu valstij vajadzētu būt šādai vakcīnai, kā arī testa sistēmai."