Ako sa vytvára vakcína proti koronavírusu a môže zastaviť pandémiu

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 04:09

Nečakane nie je potrebné urýchliť prácu na vakcíne.

Desiatky biotechnologických spoločností a vedeckých inštitúcií pretekajú proti pandémii, aby vytvorili rôzne možnosti vakcíny pre nový koronavírus SARS - CoV - 2. Zisťujeme, aké technológie sa používajú na ich vývoj, ako dlho bude trvať, kým bude možné zaočkovať vakcínou COVID-19, a či budúca vakcína dokáže zastaviť pandémiu.

Zakaždým, keď ľudstvo čelí novej infekcii, začnú súčasne tri preteky: o liek, testovací systém a vakcínu. Minulý týždeň začalo vedecké centrum Rospotrebnadzor testovať vakcínu proti novému koronavírusu, testovať vakcínu proti koronavírusu na zvieratách a v Spojených štátoch sa začína klinická štúdia NIH skúmanej vakcíny na COVID-19. Znamená to, že víťazstvo nad epidémiou je blízko?

Podľa WHO približne 40 laboratórií na celom svete oznámilo NÁVRH kandidátskych vakcín na COVID-19 – 20. marca 2020, že vyvíjajú vakcíny proti koronavírusu. A to aj napriek tomu, že sú medzi nimi jednoznační lídri – napríklad čínska spoločnosť CanSino Biologics, ktorá získala povolenie na humánne pokusy na REKOMBINANTNÚ NOVÚ VAKCÍNU NA KORONAVÍRUS (VEKTOR ADENOVÍRUS TYPU 5) SCHVÁLENÝ PRE KLINICKÉ SKÚŠKY, a americká Moderna, ktorá už - Teraz je ťažké predpovedať, ktorá zo spoločností vyhrá tieto preteky, a čo je najdôležitejšie, či vývoj vakcín predbehne šírenie koronavírusu. Úspech v tomto závode závisí v neposlednom rade od výberu zbrane, teda od princípu, na ktorom je vakcína postavená.

Mŕtvy vírus je zlý vírus

V školských učebniciach väčšinou píšu, že na očkovanie sa používa usmrtený alebo oslabený patogén. Ale tieto informácie sú trochu zastarané. „Inaktivované (“zabité “. - Približne N + 1.) A oslabené (oslabené. - Približne N + 1.) Vakcíny boli vynájdené a uvedené na trh v polovici minulého storočia a je ťažké ich považovať za moderné, - vysvetľuje v rozhovore s N +1 Oľgou Karpovou, vedúcou katedry virológie Biologickej fakulty Moskovskej štátnej univerzity Lomonosova. - Je to drahé. Ťažko sa prepravuje a skladuje, mnohé vakcíny sa dostanú tam, kde sú potrebné (ak hovoríme napríklad o Afrike), v takom stave, keď už nikoho nechránia.“

Navyše to nie je bezpečné. Aby ste získali vysokú dávku „usmrteného“vírusu, musíte si najprv zaobstarať veľké množstvo živého, a to zvyšuje nároky na laboratórne vybavenie. Potom je potrebné neutralizovať - na to používajú napríklad ultrafialové žiarenie alebo formalín.

Kde je však záruka, že medzi množstvom „mŕtvych“vírusových častíc už nebude nič, čo by mohlo spôsobiť ochorenie?

S oslabeným patogénom je to ešte ťažšie. Teraz, aby sa oslabil, je vírus nútený zmutovať a potom sa vyberú najmenej agresívne kmene. To však vytvára vírus s novými vlastnosťami a nie všetky sa dajú predvídať vopred. Opäť, kde je záruka, že keď sa vírus dostane do tela, nebude ďalej mutovať a neprodukovať „potomstvo“ešte „zlejšie“ako bol pôvodný?

Preto sa dnes „zabité“aj „nezabité“vírusy používajú len zriedka. Napríklad medzi modernými vakcínami proti chrípke sú „oslabené patogény“v menšine – Vakcíny proti chrípke novej generácie: príležitosti a výzvy sú v menšine – sú usporiadané iba 2 z 18 vakcín schválených v Európe a Spojených štátoch do roku 2020. Z viac ako 40 projektov vakcín proti koronavírusu je podľa tohto princípu organizovaný iba jeden - zaoberá sa ním Indický inštitút séra.

Rozdeliť a zaočkovať

Je oveľa bezpečnejšie zaviesť imunitný systém nie do celého vírusu, ale do jeho samostatnej časti. Aby ste to dosiahli, musíte vybrať proteín, pomocou ktorého bude „vnútorná polícia“osoby schopná presne rozpoznať vírus. Spravidla ide o povrchový proteín, pomocou ktorého patogén preniká do buniek. Potom musíte získať nejakú bunkovú kultúru na produkciu tohto proteínu v priemyselnom meradle. Deje sa to pomocou genetického inžinierstva, a preto sa takéto proteíny nazývajú geneticky upravené alebo rekombinantné.

„Verím, že vakcíny musia byť rekombinantné a nič iné,“hovorí Karpová. - Navyše to musia byť vakcíny na nosičoch, to znamená, že proteíny vírusu musia byť na nejakom nosiči. Faktom je, že sami o sebe (proteíny) nie sú imunogénne. Ak sa ako vakcína použijú proteíny s nízkou molekulovou hmotnosťou, nevytvoria si imunitu, telo na ne nebude reagovať, takže nosné častice sú absolútne nevyhnutné.

Ako taký nosič navrhujú výskumníci z Moskovskej štátnej univerzity použiť vírus tabakovej mozaiky Vírus tabakovej mozaiky - "Wikipedia" (mimochodom, je to úplne prvý vírus objavený ľuďmi). Zvyčajne vyzerá ako tenká tyčinka, ale po zahriatí nadobúda tvar gule. "Je stabilný, má jedinečné adsorpčné vlastnosti, priťahuje k sebe proteíny," hovorí Karpová. "Na jeho povrch môžete umiestniť malé proteíny, samotné antigény." Ak vírus tabakovej mozaiky prekryjete proteínmi koronavírusu, pre telo sa to zmení na napodobeninu vírusovej častice SARS - CoV - 2. „Vírus tabakovej mozaiky,“poznamenáva Karpova, „je účinným imunostimulantom pre telo. Zároveň, keďže rastlinné vírusy nemôžu infikovať zvieratá vrátane ľudí, vyrábame absolútne bezpečný produkt."

Bezpečnosť rôznych metód spojených s rekombinantnými proteínmi ich urobila najobľúbenejšími - najmenej tucet spoločností sa teraz pokúša získať takýto proteín pre koronavírus. Okrem toho mnohí používajú iné nosné vírusy – napríklad adenovírusové vektory alebo dokonca modifikované živé vírusy osýpok a kiahní, ktoré infikujú ľudské bunky a množia sa tam spolu s proteínmi koronavírusu. Tieto metódy však nie sú najrýchlejšie, pretože je potrebné zaviesť in-line produkciu proteínov a vírusov v bunkových kultúrach.

Nahé gény

Krok produkcie proteínu v bunkovej kultúre možno skrátiť a urýchliť tým, že bunky tela budú produkovať vírusové proteíny samy. Vakcíny na génovú terapiu fungujú podľa tohto princípu – do ľudských buniek je možné vložiť „nahý“genetický materiál – vírusovú DNA alebo RNA. DNA sa zvyčajne vstrekuje do buniek pomocou elektroporácie, to znamená, že spolu s injekciou človek dostane svetelný výboj, v dôsledku čoho sa zvyšuje priepustnosť bunkových membrán a vlákna DNA sa dostanú dovnútra. RNA sa dodáva pomocou lipidových vezikúl. Tak či onak, bunky začnú produkovať vírusový proteín a demonštrujú ho imunitnému systému a ten rozvinie imunitnú odpoveď aj v neprítomnosti vírusu.

Táto metóda je celkom nová, na svete neexistujú vakcíny, ktoré by fungovali na tomto princípe.

Napriek tomu sa podľa WHO sedem spoločností naraz pokúša vyrobiť na jeho základe vakcínu proti koronavírusu. Toto je cesta, ktorou sa vydala spoločnosť Moderna Therapeutics, americký líder v pretekoch vakcín. Vybrali si ho aj ďalší traja účastníci pretekov z Ruska: Vector Scientific Center v Novosibirsku (podľa Rospotrebnadzor testuje súčasne až šesť návrhov vakcín a jeden z nich je založený na RNA), Biocad a Vedecké a klinické centrum pre presnú a regeneratívnu medicínu cena Kazaň.

„V zásade nie je také ťažké vytvoriť vakcínu,“hovorí Albert Rizvanov, riaditeľ centra, profesor Katedry genetiky na Ústave základnej medicíny a biológie Kazanskej federálnej univerzity. "Vakcíny na génovú terapiu sú z hľadiska vývoja najrýchlejšie, pretože stačí vytvoriť genetický konštrukt." Vakcína, na ktorej sa v Centre pracuje, by mala strieľať na niekoľko cieľov naraz: do buniek sa súčasne vstrekuje reťazec DNA s niekoľkými vírusovými génmi. Výsledkom je, že bunky nebudú produkovať jeden vírusový proteín, ale niekoľko naraz.

Navyše, podľa Rizvanova môžu byť DNA vakcíny vo výrobe lacnejšie ako iné. „V podstate sme ako vesmír X,“vtipkuje vedec. - Vývoj nášho prototypu stojí len niekoľko miliónov rubľov. Avšak prototypovanie je len špičkou ľadovca a testovanie so živým vírusom je úplne iný poriadok.

Peripetie a triky

Akonáhle sa vakcíny transformujú z teoretického vývoja na výskumné objekty, prekážky a obmedzenia začnú rásť ako huby po daždi. A financovanie je len jeden z problémov. Podľa Karpovej už má Moskovská štátna univerzita vzorku vakcíny, no ďalšie testovanie si bude vyžadovať spoluprácu s ďalšími organizáciami. V ďalšom kroku plánujú otestovať bezpečnosť a imunogenicitu, a to sa dá urobiť v rámci múrov univerzity. Akonáhle však potrebujete vyhodnotiť účinnosť vakcíny, budete musieť pracovať s patogénom, čo je vo vzdelávacej inštitúcii zakázané.

Okrem toho budú potrebné špeciálne zvieratá. Faktom je, že bežné laboratórne myši neochorejú na všetky ľudské vírusy a obraz choroby môže byť tiež veľmi odlišný. Preto sa vakcíny často testujú na fretkách. Ak je cieľom pracovať s myšami, potom sú potrebné geneticky modifikované myši, ktoré nesú na svojich bunkách presne tie isté receptory, na ktoré sa koronavírus „uchytáva“v tele pacienta. Tieto myši nie sú lacné Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (desiatky alebo dvadsaťtisíc dolárov za riadok). Je pravda, že niekedy môžete ušetriť peniaze - kúpiť len niekoľko jedincov a chovať ich v laboratóriu - ale to predlžuje štádium predklinického testovania.

A ak sme stále schopní vyriešiť problém financovania, čas zostáva neprekonateľnou ťažkosťou. Podľa Rizvanova trvá vývoj vakcín zvyčajne mesiace a roky. "Zriedka menej ako rok, zvyčajne viac," hovorí. Šéfka Federálnej biomedicínskej agentúry (vyvíjajú vakcínu na báze rekombinantného proteínu) Veronika Skvorcovová navrhla, že FMBA Ruska dostane prvé výsledky testov prototypov vakcíny proti koronavírusu v júni 2020, že hotová vakcína sa môže objaviť v r. 11 mesiacov.

Existuje niekoľko fáz, v ktorých je možné proces urýchliť. Najzrejmejším je vývoj. Americká spoločnosť Moderna sa postavila na čelo, pretože dlhodobo vyvíja mRNA vakcíny. A na výrobu ďalšieho mali dosť dekódovaného genómu nového vírusu. Na svojej technológii už niekoľko rokov pracujú aj ruské tímy z Moskvy a Kazane a spoliehajú sa na výsledky testov svojich doterajších vakcín proti iným chorobám.

Ideálna by bola platforma, ktorá vám umožní rýchlo vytvoriť novú vakcínu zo šablóny. Výskumníci z Moskovskej štátnej univerzity takéto plány pripravujú.

„Na povrch našej častice,“hovorí Karpova, „môžeme umiestniť proteíny niekoľkých vírusov a súčasne chrániť pred COVID-19, SARS a MERS. Dokonca si myslíme, že takýmto ohniskám môžeme v budúcnosti predísť. Koronavírusov je 39, niektoré sú blízke ľudským koronavírusom a je úplne jasné, čo je to prekonať druhovú bariéru („preskočiť“vírus z netopierov na človeka. - pozn. N + 1.). Ale ak existuje vakcína ako Lego, môžeme na ňu dať proteín nejakého vírusu, ktorý niekde vznikol. Urobíme to do dvoch mesiacov – tieto proteíny nahradíme alebo pridáme. Ak by takáto vakcína bola dostupná v decembri 2019 a ľudia by boli zaočkovaní aspoň v Číne, ďalej by sa to nerozšírilo."

Ďalšou etapou je predklinické testovanie, teda práca s laboratórnymi zvieratami. Nie je to najdlhší proces, ale dá sa vyhrať na jeho úkor v kombinácii s klinickými testami na ľuďoch. Moderna to urobila – spoločnosť sa obmedzila na rýchlu bezpečnostnú kontrolu a pustila sa priamo do výskumu ľudí. Je však potrebné pripomenúť, že droga, ktorú skúša, je jednou z najbezpečnejších. Keďže Moderna nepoužíva vírusy ani rekombinantné proteíny, je veľmi malá šanca, že dobrovoľníci budú mať vedľajšie účinky – imunitný systém jednoducho nemá na čo agresívne reagovať. Najhoršie, čo sa môže stať, je, že vakcína je neúčinná. To však ešte treba overiť.

Výroba vakcín však zjavne nie je limitujúcim štádiom. "Nie je to o nič komplikovanejšie ako bežná biotechnologická výroba rekombinantných proteínov," vysvetľuje Rizvanov. Rastlina podľa neho dokáže vyrobiť milión dávok takejto vakcíny v priebehu niekoľkých mesiacov. Oľga Karpová uvádza podobný odhad: tri mesiace na milión dávok.

Potrebujete vakcínu?

Je diskutabilné, či sa oplatí obmedziť klinické skúšky. Po prvé, je to pomalý proces sám o sebe. V mnohých prípadoch sa vakcína musí podať v niekoľkých fázach: ak sa vírus nerozmnoží sám vo vnútri tela, potom je rýchlo eliminovaný a jeho koncentrácia je nedostatočná pripravenosť na pandémiu vírusu vtáčej chrípky typu A a vývoj vakcíny na vyvolanie vážnej imunity. odpoveď. Aj jednoduchý test účinnosti preto zaberie minimálne niekoľko mesiacov a lekári sa chystajú celý rok sledovať bezpečnosť vakcíny pre zdravie dobrovoľníkov.

Po druhé, COVID-19 je práve prípad, keď sa urýchlenie pokusov na ľuďoch zdá byť pre mnohých nepraktické.

Úmrtnosť na toto ochorenie sa dnes odhaduje na niekoľko percent a táto hodnota sa pravdepodobne ešte zníži, len čo bude jasné, koľko ľudí prekonalo ochorenie asymptomaticky. Ale vakcína, ak je teraz vynájdená, bude musieť byť podaná miliónom ľudí a aj malé vedľajšie účinky môžu mať za následok počet chorôb a úmrtí porovnateľných so samotnou infekciou. A nový koronavírus ani zďaleka nie je natoľko „nahnevaný“, aby slovami Rizvanova „úplne zahodil všetky bezpečnostné hľadiská“. Vedec sa domnieva, že v súčasnej situácii je najúčinnejšia karanténa.

Podľa Karpovej však v blízkej budúcnosti nie je naliehavá potreba vakcíny. „Počas pandémie nie je potrebné očkovať ľudí, nie je to v súlade s epidemickými pravidlami,“vysvetľuje.

Súhlasí s ňou aj vedúca Katedry infekčných chorôb Univerzity RUDN Galina Kozhevnikova. “Počas epidémie sa neodporúča vôbec žiadne očkovanie, dokonca ani bežné, ktoré je zaradené do očkovacej schémy. Pretože neexistuje žiadna záruka, že osoba nie je v inkubačnej dobe, a ak je v tejto chvíli aplikovaná vakcína, sú možné nežiaduce udalosti a znížená účinnosť očkovania, “povedala Kozhevnikova na otázku N + 1.

Sú prípady, dodala, keď je nevyhnutné núdzové očkovanie zo zdravotných dôvodov, v situácii, keď ide o život a smrť. Napríklad počas prepuknutia antraxu vo Sverdlovsku v roku 1979 boli všetci zaočkovaní, tisíce ľudí boli naliehavo zaočkované a v roku 1959 v Moskve počas prepuknutia kiahní, ktoré priniesol Kokorekin, Alexej Alekseevič - „Wikipedia“z Indie od umelca Alexeja Kokorekina.

„Ale koronavírus vôbec nie je taký príbeh. Z toho, čo sa deje, vidíme, že táto epidémia sa vyvíja podľa klasických zákonov akútneho respiračného ochorenia, “hovorí Kozhevnikova.

Vývojári vakcín sú teda vždy v nepríjemnej situácii. Pokiaľ neexistuje vírus, je takmer nemožné vytvoriť vakcínu. Len čo sa vírus objavil, ukázalo sa, že to malo byť hotové predvčerom. A keď ustúpi, výrobcovia prídu o zákazníkov.

Musí sa však podať vakcína. Toto sa nestalo počas predchádzajúcich prepuknutí koronavírusových infekcií – MERS aj SARS skončili príliš rýchlo a výskum stratil financie. Ak sa však od roku 2004 vo svete nevyskytli žiadne prípady SARS, potom sa posledný prípad MERS datuje do roku 2019 a nikto nemôže zaručiť, že sa epidémia nezopakuje. Okrem toho by vakcína proti predchádzajúcim infekciám mohla poskytnúť strategickú platformu pre vývoj budúcich vakcín.

Karpová poznamenáva, že aj po odznení tohto prepuknutia COVID-19 je možné ďalšie prepuknutie. A v tomto prípade by mal mať štát pripravenú vakcínu."Toto nie je druh vakcíny, ktorou budú všetci ľudia očkovaní ako proti chrípke," hovorí. "Ale v prípade núdze s novým ohniskom by štát mal mať takúto vakcínu a tiež testovací systém."

Koronavírus. Počet infikovaných:

243 093 598

vo svete

8 131 164

v Rusku Zobraziť mapu