Kaip kuriama koronaviruso vakcina ir ar ji gali sustabdyti pandemiją

2024 Autorius: Malcolm Clapton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 04:04

Netikėtai nereikia paspartinti darbo su vakcina.

Dešimtys biotechnologijų įmonių ir mokslo institucijų lenktyniauja su pandemija, siekdamos sukurti įvairių vakcinų nuo naujojo SARS – CoV – 2 koronaviruso variantų. Skaičiuojame, kokios technologijos naudojamos joms sukurti, kiek užtruks, kol bus galima paskiepyti COVID-19 vakciną ir ar būsima vakcina galės sustabdyti pandemiją.

Kiekvieną kartą, kai žmonija susiduria su nauja infekcija, vienu metu prasideda trys lenktynės: vaistų, bandymų sistemos ir vakcinos. Praėjusią savaitę Rospotrebnadzoro mokslinis centras pradėjo vakcinos nuo naujojo koronaviruso bandymus, antikoronavirusinės vakcinos bandymus su gyvūnais, o Jungtinėse Valstijose pradedamas NIH klinikinis tiriamosios vakcinos nuo COVID-19 tyrimas. Ar tai reiškia, kad pergalė prieš epidemiją arti?

PSO duomenimis, apie 40 laboratorijų visame pasaulyje paskelbė COVID-19 kandidatų vakcinų kraštovaizdį – 2020 m. kovo 20 d. jos kuria vakcinas nuo koronaviruso. Ir nepaisant to, kad tarp jų yra aiškūs lyderiai – pavyzdžiui, Kinijos įmonė „CanSino Biologics“, gavusi REKOMBINANTĮ NOVELĄ KORONAVIRUS VEKTORIAUS (ADENOVIRUSO 5 TIPO VEKTORIAUS) PATVIRTINTA KLINIKINIŲ TYRIMŲ leidimą atlikti bandymus su žmonėmis, ir amerikietiška „Moderna“, jau gavusi. – Dabar sunku prognozuoti, kuri iš įmonių laimės šias lenktynes, o svarbiausia – ar vakcinų kūrimas aplenks koronaviruso plitimą. Sėkmė šiose lenktynėse priklauso ne tik nuo ginklo pasirinkimo, tai yra nuo principo, kuriuo remiantis sukurta vakcina.

Negyvas virusas yra blogas virusas

Mokykliniuose vadovėliuose dažniausiai rašoma, kad skiepams naudojamas užmuštas ar nusilpęs ligos sukėlėjas. Tačiau ši informacija yra šiek tiek pasenusi. "Inaktyvuotos (" nužudytos ". - Apytiksliai N + 1.) Ir susilpnintos (susilpnintos. - Apytiksliai N + 1.) Vakcinos buvo išrastos ir pristatytos praėjusio amžiaus viduryje, ir sunku jas laikyti šiuolaikinėmis, - aiškina pokalbyje su N +1 Maskvos valstybinio Lomonosovo universiteto Biologijos fakulteto Virusologijos katedros vedėja Olga Karpova. - Tai brangu. Sunku transportuoti ir laikyti, daugelis vakcinų pasiekia ten, kur jų reikia (jei kalbame, pavyzdžiui, apie Afriką), tokios būklės, kai jau nieko neapsaugo“.

Be to, jis nėra saugus. Norint gauti didelę „numušto“viruso dozę, pirmiausia reikia įsigyti didelius kiekius gyvų, o tai padidina reikalavimus laboratorinei įrangai. Tada jį reikia neutralizuoti - tam jie naudoja, pavyzdžiui, ultravioletinį arba formaliną.

Bet kur garantija, kad tarp daugybės „negyvų“viruso dalelių nebeliks tokių, kurie gali sukelti ligą?

Su susilpnėjusiu patogenu tai dar sunkiau. Dabar, kad susilpnėtų, virusas priverstas mutuoti, tada parenkamos mažiausiai agresyvios padermės. Tačiau tai sukuria virusą, turintį naujų savybių, ir ne visas jas galima numatyti iš anksto. Vėlgi, kur garantija, kad patekęs į organizmą virusas toliau mutuos ir nesusilauks „palikuonių“dar daugiau „blogio“nei originalas?

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

Padalinkite ir paskiepykite

Daug saugiau imuninę sistemą supažindinti ne su visu virusu, o su atskira jo dalimi. Norėdami tai padaryti, turite pasirinkti baltymą, pagal kurį žmogaus „vidinė policija“galės tiksliai atpažinti virusą. Paprastai tai yra paviršiaus baltymas, kurio pagalba patogenas prasiskverbia į ląsteles. Tada jums reikia gauti tam tikrą ląstelių kultūrą, kad šis baltymas būtų gaminamas pramoniniu mastu. Tai daroma genų inžinerijos pagalba, todėl tokie baltymai vadinami genetiškai modifikuotais, arba rekombinantiniais.

„Manau, kad vakcinos turi būti rekombinantinės ir nieko kito“, – sako Karpova. – Be to, tai turi būti vakcinos ant nešiotojų, tai yra, viruso baltymai turi būti ant kažkokio nešiklio. Faktas yra tas, kad jie patys (baltymai) nėra imunogeniški. Jei mažos molekulinės masės baltymai bus naudojami kaip vakcina, jiems nesusiformuos imunitetas, organizmas į juos nereaguos, todėl nešiklio dalelės yra būtinos.

Kaip tokį nešiotoją Maskvos valstybinio universiteto mokslininkai siūlo panaudoti tabako mozaikos virusą Tabako mozaikos virusą – „Wikipedia“(tai, beje, pats pirmasis žmonių atrastas virusas). Paprastai jis atrodo kaip plonas pagaliukas, bet kaitinamas įgauna rutulio formą. „Jis stabilus, turi unikalių adsorbcijos savybių, pritraukia prie savęs baltymus“, – sako Karpova. "Ant jo paviršiaus galite sudėti mažus baltymus, pačius antigenus." Jei tabako mozaikos virusą padengiate koronaviruso baltymais, tai organizmui virsta SARS – CoV – 2 viruso dalelės imitacija. „Tabako mozaikos virusas, – pažymi Karpova, – yra veiksmingas imunostimuliatorius organizmui. Tuo pačiu metu, kadangi augalų virusai negali užkrėsti gyvūnų, įskaitant žmones, gaminame visiškai saugų produktą.

Dėl įvairių metodų, susijusių su rekombinantiniais baltymais, saugumas jie tapo populiariausi – tokį koronaviruso baltymą šiuo metu bando gauti mažiausiai tuzinas įmonių. Be to, daugelis naudoja kitus nešiotojus virusus – pavyzdžiui, adenovirusinius vektorius ar net modifikuotus gyvus tymų ir raupų virusus, kurie užkrečia žmogaus ląsteles ir dauginasi kartu su koronaviruso baltymais. Tačiau šie metodai nėra patys greičiausi, nes būtina nustatyti eilinę baltymų ir virusų gamybą ląstelių kultūrose.

Nuogi genai

Baltymų gamybos etapas ląstelių kultūroje gali būti sutrumpintas ir pagreitintas, kai organizmo ląstelės pačios gamina virusinius baltymus. Genų terapijos vakcinos veikia pagal šį principą – į žmogaus ląsteles galima įterpti „nuogą“genetinę medžiagą – viruso DNR arba RNR. DNR į ląsteles dažniausiai suleidžiama elektroporacijos būdu, tai yra, kartu su injekcija žmogus gauna šviesos iškrovą, dėl to padidėja ląstelių membranų pralaidumas, o DNR grandinės patenka į vidų. RNR tiekiama naudojant lipidų pūsleles. Vienaip ar kitaip ląstelės pradeda gaminti virusinį baltymą ir demonstruoti tai imuninei sistemai, o tai išskleidžia imuninį atsaką net nesant viruso.

Šis metodas yra gana naujas, pasaulyje nėra vakcinų, kurios veiktų tokiu principu.

Nepaisant to, PSO duomenimis, jos pagrindu vakciną nuo koronaviruso bando pagaminti iš karto septynios įmonės. Šiuo keliu žengė „Moderna Therapeutics“, Amerikos lyderė vakcinų lenktynėse. Jį sau pasirinko ir dar trys lenktynių dalyviai iš Rusijos: vektorinis mokslo centras Novosibirske (Rospotrebnadzor teigimu, jis vienu metu išbando net šešis vakcinų dizainus, o vienas iš jų pagrįstas RNR), Biocad ir Tiksliosios ir regeneracinės medicinos mokslo ir klinikinio centro kaina Kazanė.

„Iš esmės sukurti vakciną nėra taip sunku“, – sako Albertas Rizvanovas, Centro direktorius, Kazanės federalinio universiteto Fundamentalios medicinos ir biologijos instituto Genetikos katedros profesorius. „Genų terapijos vakcinos yra sparčiausios vystymosi prasme, nes užtenka sukurti genetinį konstruktą“. Vakcina, prie kurios dirbama Centre, turėtų šaudyti iš karto į kelis taikinius: vienu metu į ląsteles suleidžiama DNR grandinė su keliais viruso genais. Dėl to ląstelės gamins ne vieną virusinį baltymą, o kelis iš karto.

Be to, pasak Rizvanovo, DNR vakcinos gali būti pigesnės nei kitos gaminamos. „Mes iš esmės esame kaip erdvė X“, – juokauja mokslininkas. – Mūsų prototipo kūrimas kainuoja vos kelis milijonus rublių. Tačiau prototipų kūrimas yra tik ledkalnio viršūnė, o bandymai su gyvu virusu yra visiškai kitokia tvarka.

Permainos ir gudrybės

Kai vakcinos iš teorinės raidos paverčiamos tyrimų objektais, kliūtys ir apribojimai pradeda augti kaip grybai. O finansavimas – tik viena iš problemų. Karpovos teigimu, Maskvos valstybinis universitetas jau turi vakcinos pavyzdį, tačiau tolesniems tyrimams reikės bendradarbiauti su kitomis organizacijomis. Kitame etape jie planuoja išbandyti saugumą ir imunogeniškumą, o tai galima padaryti universiteto sienose. Bet kai tik reikės įvertinti vakcinos efektyvumą, teks dirbti su ligos sukėlėju, o mokymo įstaigoje tai draudžiama.

Be to, reikės specialių gyvūnų. Faktas yra tas, kad paprastos laboratorinės pelės suserga ne visais žmogaus virusais, o ligos vaizdas taip pat gali būti labai skirtingas. Todėl vakcinos dažnai išbandomos su šeškais. Jei tikslas – dirbti su pelėmis, tuomet reikia genetiškai modifikuotų pelių, kurios savo ląstelėse nešioja lygiai tuos pačius receptorius, prie kurių paciento organizme „prisikabina“koronavirusas. Šios pelės nėra pigios Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (dešimties ar dvidešimt tūkstančių dolerių už eilutę). Tiesa, kartais galima sutaupyti – nupirkti vos kelis individus ir išauginti juos laboratorijoje – tačiau tai pailgina ikiklinikinių tyrimų stadiją.

O jei dar sugebame išspręsti finansavimo problemą, tai laikas lieka neįveikiamu sunkumu. Rizvanovo teigimu, vakcinoms sukurti paprastai prireikia mėnesių ir metų. „Retai mažiau nei metus, dažniausiai daugiau“, – sako jis. Federalinės biomedicinos agentūros (jie kuria vakciną rekombinantinio baltymo pagrindu) vadovė Veronika Skvortsova pasiūlė, kad Rusijos FMBA pirmuosius koronaviruso vakcinos prototipų tyrimo rezultatus gautų 2020 m. birželio mėn., kad baigta vakcina gali pasirodyti 2020 m. 11 mėnesių.

Yra keli etapai, kuriais procesas gali būti paspartintas. Akivaizdžiausias yra vystymasis. Amerikiečių kompanija „Moderna“ėmėsi lyderio vaidmens, nes ji ilgą laiką kūrė mRNR vakcinas. O norint pagaminti dar vieną, jiems pakako iššifruoto naujojo viruso genomo. Rusijos komandos iš Maskvos ir Kazanės taip pat jau keletą metų kuria savo technologijas ir remiasi ankstesnių vakcinų nuo kitų ligų tyrimų rezultatais.

Idealu būtų platforma, leidžianti greitai sukurti naują vakciną pagal šabloną. Tokius planus kuria Maskvos valstybinio universiteto mokslininkai.

„Ant mūsų dalelės paviršiaus, – sako Karpova, – galime patalpinti kelių virusų baltymus ir vienu metu apsaugoti nuo COVID-19, SARS ir MERS. Netgi manome, kad galime užkirsti kelią tokiems protrūkiams ateityje. Yra 39 koronavirusai, kai kurie iš jų artimi žmogaus koronavirusams, ir visiškai aišku, ką reiškia įveikti rūšies barjerą (viruso „peršokimas“nuo šikšnosparnių prie žmogaus. - Pastaba N + 1.). Bet jei yra tokia vakcina kaip „Lego“, galime į ją įdėti kažkokio viruso, kuris kažkur atsirado, baltymą. Tai padarysime per du mėnesius – šiuos baltymus pakeisime arba pridėsime. Jei tokia vakcina būtų buvusi prieinama 2019 metų gruodį, o žmonės būtų paskiepyti bent Kinijoje, tai nebūtų išplitusi toliau.

Kitas etapas – ikiklinikiniai tyrimai, tai yra darbas su laboratoriniais gyvūnais. Tai nėra pats ilgiausias procesas, tačiau jį galima laimėti savo sąskaita, kai jis derinamas su klinikiniais tyrimais su žmonėmis. „Moderna“padarė būtent tai – įmonė apsiribojo greitu saugos patikrinimu ir iškart pradėjo tyrinėti žmones. Tačiau verta prisiminti, kad jos bandomas vaistas yra vienas saugiausių. Kadangi Moderna nenaudoja virusų ar rekombinantinių baltymų, tikimybė, kad savanoriai turės šalutinį poveikį, labai maža – imuninė sistema tiesiog neturi į ką agresyviai reaguoti. Blogiausia, kas gali nutikti, yra tai, kad vakcina yra neveiksminga. Tačiau tai dar reikia patikrinti.

Tačiau vakcinų gamyba, matyt, nėra ribojantis etapas. "Tai nėra sudėtingiau nei įprasta biotechnologinė rekombinantinių baltymų gamyba", - aiškina Rizvanovas. Anot jo, gamykla per kelis mėnesius gali pagaminti milijoną dozių tokios vakcinos. Olga Karpova pateikia panašią sąmatą: trys mėnesiai už milijoną dozių.

Ar tau reikia vakcinos?

Ar verta mažinti klinikinius tyrimus, yra ginčytinas klausimas. Pirma, tai pats savaime lėtas procesas. Daugeliu atvejų vakcina turi būti skiriama keliais etapais: jei virusas organizme nesidaugina pats, jis greitai pašalinamas, o jo koncentracija yra nepakankama, kad būtų sukurtas rimtas imunitetas. atsakymą. Todėl net ir paprastas efektyvumo patikrinimas užtruks mažiausiai kelis mėnesius, o medikai ketina ištisus metus stebėti vakcinos saugumą savanorių sveikatai.

Antra, COVID-19 yra tas atvejis, kai paspartinti bandymus su žmonėmis daugeliui atrodo nepraktiška.

Mirtingumas nuo šios ligos šiandien vertinamas keliais procentais, ir tikėtina, kad ši vertė dar labiau sumažės, kai tik paaiškės, kiek žmonių šia liga sirgo besimptomiai. Tačiau vakcina, jei ji bus išrasta dabar, turės būti skirta milijonams žmonių, o net ir nedidelis šalutinis poveikis gali sukelti ligų ir mirčių skaičių, prilygstančią pačiai infekcijai. Ir naujasis koronavirusas toli gražu nėra pakankamai „piktas“, kad, Rizvanovo žodžiais, „visiškai mestų į šalį visus saugumo sumetimus“. Mokslininkė mano, kad dabartinėje situacijoje karantinas yra veiksmingiausias.

Tačiau, pasak Karpovos, skubiai skiepytis artimiausiu metu nėra. „Pandemijos metu žmonių skiepyti nereikia, tai neatitinka epidemijos taisyklių“, – aiškina ji.

Jai pritaria RUDN universiteto Infekcinių ligų katedros vedėja Galina Koževnikova. „Epidemijos metu visiškai nerekomenduojama skiepytis, net ir įprastiniu, kuris yra įtrauktas į skiepų kalendorių. Nes nėra garantijos, kad žmogui nėra inkubacinio periodo, o jei šiuo metu paskiepyta, galimi nepageidaujami reiškiniai ir sumažėjęs vakcinacijos efektyvumas“, – atsakydama į N + 1 klausimą sakė Koževnikova.

Ji pridūrė, kad pasitaiko atvejų, kai skubi vakcinacija būtina dėl sveikatos, situacijoje, kai kalbama apie gyvybę ir mirtį. Pavyzdžiui, per juodligės protrūkį Sverdlovske 1979 metais visi buvo paskiepyti, tūkstančiai žmonių buvo skubiai paskiepyti, o 1959 metais Maskvoje per raupų protrūkį, kurį atnešė Kokorekinas, Aleksejus Aleksejevičius – menininko Aleksejaus Kokorekino „Vikipedija“iš Indijos.

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

Taigi vakcinų kūrėjai visada atsiduria nepatogioje situacijoje. Kol nėra viruso, sukurti vakcinos beveik neįmanoma. Vos pasirodžius virusui, paaiškėja, kad tai turėjo būti padaryta užvakar. O kai atsitraukia, gamintojai praranda savo klientus.

Tačiau vakcina turi būti suteikta. To nebuvo nutikę per ankstesnius koronaviruso infekcijų protrūkius – tiek MERS, tiek SARS baigėsi per greitai, o moksliniai tyrimai prarado finansavimą. Bet jei nuo 2004 metų pasaulyje nebuvo užsikrėtusių SARS, tai paskutinis MERS atvejis datuojamas 2019 metais ir niekas negali garantuoti, kad protrūkis nepasikartos. Be to, vakcina nuo ankstesnių infekcijų galėtų būti strateginė būsimų vakcinų kūrimo platforma.

Karpova pažymi, kad net ir šiam COVID-19 protrūkiui išnykus, galimas kitas protrūkis. Ir šiuo atveju valstybė turėtų turėti paruoštą vakciną.„Tai nėra tokia vakcina, kuria visi žmonės bus skiepijami kaip nuo gripo“, – sako ji. „Tačiau nelaimės atveju, kilus naujam protrūkiui, valstybė turėtų turėti tokią vakciną, taip pat bandymų sistemą.

Koronavirusas. Užsikrėtusiųjų skaičius:

243 093 598

pasaulyje

8 131 164

Rusijoje Žiūrėti žemėlapį