Kuidas luuakse koroonaviiruse vaktsiini ja kas see võib pandeemia peatada

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 03:53

Ootamatult pole vaja vaktsiini tööd kiirendada.

Kümned biotehnoloogiaettevõtted ja teadusasutused võistlevad pandeemiaga, et luua erinevaid vaktsiinivõimalusi uue SARS-CoV-2 koroonaviiruse jaoks. Selgitame välja, milliseid tehnoloogiaid nende väljatöötamiseks kasutatakse, kui kaua võtab aega, kuni COVID-19 vaktsiini saab vaktsineerida ja kas tulevane vaktsiin suudab pandeemia peatada.

Iga kord, kui inimkond seisab silmitsi uue nakkusega, algab korraga kolm rassi: ravimi, testimissüsteemi ja vaktsiini eest. Eelmisel nädalal alustas Rospotrebnadzori teaduskeskus uue koroonaviiruse vastase vaktsiini testimist, koroonaviirusevastase vaktsiini testimist loomadel ning USA-s algab NIH kliiniline uuring COVID-19 uuritava vaktsiini kohta. Kas see tähendab, et võit epideemia üle on lähedal?

WHO andmetel on umbes 40 laborit üle maailma teatanud COVID-19 kandidaatvaktsiinide DRAFT maastikust – 20. märtsil 2020, et nad töötavad välja koroonaviiruse vastu vaktsiine. Ja hoolimata sellest, et nende hulgas on selged liidrid – näiteks Hiina ettevõte CanSino Biologics, mis sai inimkatseteks KLIINILISE KATSEKS KINNITUD REKOMBINANTSE UUDNE KORONAVIIRUSVAKTSIINI (ADENOVIIRUUSE TÜÜP 5 VEKTOR) ja Ameerika Moderna, mis on juba saanud. - Nüüd on raske ennustada, milline firmadest selle võidusõidu võidab, ja mis kõige tähtsam, kas vaktsiinide väljatöötamine möödub koroonaviiruse levikust. Edu sellel võistlusel sõltub muu hulgas relva valikust, st põhimõttest, millele vaktsiin on üles ehitatud.

Surnud viirus on halb viirus

Kooliõpikutes kirjutatakse tavaliselt, et vaktsineerimiseks kasutatakse tapetud või nõrgestatud patogeeni. Kuid see teave on mõnevõrra aegunud. "Inaktiveeritud (" tapetud ". - u. N + 1.) ja nõrgestatud (nõrgestatud. - u. N + 1.) Vaktsiinid leiutati ja võeti kasutusele eelmise sajandi keskel ning neid on raske tänapäevaseks pidada, - selgitab vestluses N +1 Moskva Riikliku Ülikooli Lomonosovi bioloogiateaduskonna viroloogia osakonna juhataja Olga Karpovaga. - See on kallis. Seda on raske transportida ja hoiustada, paljud vaktsiinid jõuavad vajalikesse kohtadesse (kui me räägime näiteks Aafrikast) sellises olekus, kui nad enam kedagi ei kaitse.

Pealegi pole see turvaline. "Tapetud" viiruse suure annuse saamiseks tuleb esmalt hankida suures koguses elusloomi ja see suurendab nõudeid laboriseadmetele. Seejärel tuleb see neutraliseerida - selleks kasutatakse näiteks ultraviolettkiirgust või formaliini.

Kuid kus on garantii, et paljude "surnud" viirusosakeste hulgas pole enam ühtegi haigust põhjustavat?

Nõrgenenud patogeeniga on see veelgi raskem. Nüüd sunnitakse viirus nõrgenemiseks muteeruma ja seejärel valitakse välja kõige vähem agressiivsed tüved. Kuid see tekitab uute omadustega viiruse ja neid kõiki ei saa ette ennustada. Jällegi, kus on garantii, et kehasse sattudes ei jätka viirus muteerumist ega tooda "järglasi" veelgi "kurjamaid" kui originaal?

Seetõttu kasutatakse tänapäeval nii "tapetud" kui ka "mitte tapetud" viiruseid harva. Näiteks kaasaegsete gripivaktsiinide hulgas on "nõrgestatud patogeenid" vähemuses - Järgmise põlvkonna gripivaktsiinid: võimalused ja väljakutsed on vähemuses - 2020. aastaks Euroopas ja Ameerika Ühendriikides heaks kiidetud 18 vaktsiinist on korraldatud vaid 2. Rohkem kui 40 koroonaviiruse vastase vaktsiini projektist on selle põhimõtte järgi korraldatud ainult üks - sellega tegeleb India seerumiinstituut.

Jaga ja vaktsineeri

Palju turvalisem on immuunsüsteemi tutvustada mitte kogu viirusega, vaid selle eraldi osaga. Selleks peate valima valgu, mille abil inimese "sisepolitsei" suudab viiruse täpselt ära tunda. Reeglina on see pinnavalk, mille abil patogeen tungib rakkudesse. Seejärel peate hankima rakukultuuri, et seda valku tööstuslikus mastaabis toota. Seda tehakse geenitehnoloogia abil, mistõttu nimetatakse selliseid valke geneetiliselt muundatud ehk rekombinantseteks.

"Usun, et vaktsiinid peavad olema rekombinantsed ja mitte midagi muud," ütleb Karpova. - Pealegi peavad need olema vaktsiinid kandjatel, see tähendab, et viiruse valgud peavad olema mingil kandjal. Fakt on see, et nad (valgud) ei ole iseenesest immunogeensed. Kui vaktsiinina kasutatakse madala molekulmassiga valke, ei teki neil immuunsust, organism ei reageeri neile, seega on kandjaosakesed hädavajalikud.

Sellise kandjana teevad Moskva Riikliku Ülikooli teadlased ettepaneku kasutada tubaka mosaiikviirust Tubaka mosaiikviirus - "Wikipedia" (see, muide, on kõige esimene inimeste poolt avastatud viirus). Tavaliselt näeb see välja nagu peenike pulk, kuid kuumutamisel võtab see palli kuju. "See on stabiilne, sellel on ainulaadsed adsorptsiooniomadused, see tõmbab valke enda poole," ütleb Karpova. "Selle pinnale saate asetada väikseid valke, just antigeene." Kui katta tubaka mosaiikviirus koroonaviiruse valkudega, muutub see keha jaoks SARS-CoV-2 viiruseosakese imitatsiooniks. "Tubaka mosaiikviirus," märgib Karpova, "on organismile tõhus immunostimulant. Samal ajal, kuna taimeviirused ei saa nakatada loomi, sealhulgas inimesi, valmistame täiesti ohutut toodet.

Rekombinantsete valkudega seotud erinevate meetodite ohutus on muutnud need kõige populaarsemaks – vähemalt kümmekond ettevõtet üritavad praegu sellist valku koroonaviiruse jaoks hankida. Lisaks kasutavad paljud teisi kandjaviirusi – näiteks adenoviiruse vektoreid või isegi modifitseeritud elusaid leetrite ja rõugete viiruseid, mis nakatavad inimese rakke ja paljunevad seal koos koroonaviiruse valkudega. Need meetodid ei ole aga kõige kiiremad, sest rakukultuurides on vaja sisse seada valkude ja viiruste in-line tootmine.

Alasti geenid

Valgu tootmisetappi rakukultuuris saab lühendada ja kiirendada, pannes keharakud ise viirusvalke tootma. Geeniteraapia vaktsiinid töötavad selle põhimõtte järgi – inimese rakkudesse saab sisestada “alasti” geneetilist materjali – viiruse DNA-d või RNA-d. DNA süstitakse rakkudesse tavaliselt elektroporatsiooni abil, st koos süstimisega saab inimene valguslahendust, mille tulemusena suureneb rakumembraanide läbilaskvus ja DNA ahelad satuvad sisse. RNA tarnitakse lipiidvesiikulite abil. Ühel või teisel viisil hakkavad rakud tootma viirusvalku ja demonstreerima seda immuunsüsteemile ning see vallandab immuunvastuse isegi viiruse puudumisel.

See meetod on üsna uus, maailmas pole ühtegi vaktsiini, mis sellel põhimõttel töötaks.

Sellegipoolest üritavad WHO andmetel selle põhjal koronaviiruse vastu vaktsiini teha korraga seitse ettevõtet. Seda teed on valinud Moderna Therapeutics, Ameerika liider vaktsiinide võidujooksus. Teda valisid enda jaoks ka veel kolm Venemaalt pärit võistlusel osalejat: Novosibirskis asuv Vectori teaduskeskus (Rospotrebnadzori andmetel testib ta korraga koguni kuut vaktsiinikujundust ja üks neist põhineb RNA-l), Biocad ja täppis- ja regeneratiivmeditsiini teadus- ja kliiniline keskus hind Kaasan.

"Põhimõtteliselt pole vaktsiini loomine nii keeruline," ütleb keskuse direktor Albert Rizvanov, Kaasani föderaalülikooli fundamentaalmeditsiini ja bioloogia instituudi geneetika osakonna professor. "Geeniteraapia vaktsiinid on arengu poolest kiireimad, sest sellest piisab geneetilise konstruktsiooni loomiseks." Vaktsiin, mille kallal Keskuses töötatakse, peaks tulistama korraga mitme sihtmärgi pihta: rakkudesse süstitakse korraga DNA ahel mitme viiruse geeniga. Selle tulemusena ei tooda rakud mitte ühte viirusvalku, vaid mitut korraga.

Lisaks võivad DNA-vaktsiinid Rizvanovi sõnul olla tootmises teistest odavamad. "Me oleme sisuliselt nagu Space X," naljatab teadlane. - Meie prototüübi arendus maksab vaid paar miljonit rubla. Prototüüpimine on aga vaid jäämäe tipp ja elusviirusega testimine on hoopis teine järjekord.

Pöördused ja nipid

Kui vaktsiinid on teoreetilisest arengust uurimisobjektideks muudetud, hakkavad takistused ja piirangud kasvama nagu seened. Ja rahastamine on vaid üks probleemidest. Karpova sõnul on Moskva Riiklikul Ülikoolil vaktsiiniproov juba olemas, kuid edasiseks testimiseks on vaja koostööd teiste organisatsioonidega. Järgmise sammuna kavatsevad nad testida ohutust ja immunogeensust ning seda saab teha ülikooli seinte vahel. Kuid niipea, kui peate hindama vaktsiini efektiivsust, peate töötama patogeeniga ja see on õppeasutuses keelatud.

Lisaks on vaja spetsiaalseid loomi. Fakt on see, et tavalised laborihiired ei haigestu kõigi inimeste viirustega ja ka pilt haigusest võib olla väga erinev. Seetõttu testitakse vaktsiine sageli tuhkrutel. Kui eesmärk on töötada hiirtega, siis on vaja geneetiliselt muundatud hiiri, kes kannavad oma rakkudes täpselt samu retseptoreid, mille külge koroonaviirus patsiendi kehas "kleepub". Need hiired ei ole odavad Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (kümneid või kakskümmend tuhat dollarit rea kohta). Tõsi, mõnikord saate raha säästa – osta vaid paar isendit ja neid laboris aretada –, kuid see pikendab prekliinilise testimise etappi.

Ja kui me ikka suudame rahastamise probleemi lahendada, siis jääb aeg ületamatuks raskuseks. Rizvanovi sõnul kulub vaktsiinide väljatöötamiseks tavaliselt kuid ja aastaid. "Harva vähem kui aasta, tavaliselt rohkem," ütleb ta. Föderaalse biomeditsiini agentuuri (nad töötavad välja rekombinantsel valgul põhinevat vaktsiini) juht Veronika Skvortsova pakkus, et Venemaa FMBA saab 2020. aasta juunis esimesed koronaviiruse vaktsiini prototüüpide testitulemused, et valmis vaktsiin võib ilmuda 2020. aasta juunis. 11 kuud.

Protsessi kiirendamiseks on mitu etappi. Kõige ilmsem on areng. Ameerika ettevõte Moderna on asunud juhtpositsioonile, kuna on pikka aega välja töötanud mRNA vaktsiine. Ja veel ühe loomiseks piisas neil uue viiruse dekodeeritud genoomist. Ka Moskva ja Kaasani Venemaa meeskonnad on oma tehnoloogia kallal töötanud juba mitu aastat ja tuginevad oma varasemate vaktsiinide testide tulemustele teiste haiguste vastu.

Ideaalne oleks platvorm, mis võimaldab mallist kiiresti uue vaktsiini luua. Selliseid plaane hauvad Moskva Riikliku Ülikooli teadlased.

"Meie osakese pinnale," ütleb Karpova, "saame paigutada mitme viiruse valgud ja samaaegselt kaitsta COVID-19, SARSi ja MERSi eest. Arvame isegi, et suudame selliseid haiguspuhanguid tulevikus ära hoida. Koronaviirusi on 39, osa neist on lähedased inimese koroonaviirustele ja on täiesti selge, mida tähendab liigibarjääri ületamine (viiruse “hüppamine” nahkhiirtelt inimesele. - Märkus N + 1.). Aga kui on olemas selline vaktsiin nagu Lego, siis võime sinna peale panna mõne viiruse valgu, mis kuskilt alguse sai. Teeme seda kahe kuu jooksul – asendame või lisame need valgud. Kui selline vaktsiin oleks olnud saadaval 2019. aasta detsembris ja inimesi oleks vaktsineeritud vähemalt Hiinas, poleks see edasi levinud.

Järgmine etapp on prekliiniline testimine, st töö laboriloomadega. See ei ole kõige pikem protsess, kuid seda saab selle arvelt võita, kui seda kombineerida kliiniliste uuringutega inimestel. Moderna tegi just seda – ettevõte piirdus kiire ohutuskontrolliga ja läks otse inimuuringute juurde. Siiski tasub meeles pidada, et ravim, mida ta proovib, on üks ohutumaid. Kuna Moderna ei kasuta viiruseid ega rekombinantseid valke, on väga väike võimalus, et vabatahtlikel tekivad kõrvalnähud – immuunsüsteemil pole lihtsalt millelegi agressiivselt reageerida. Halvim, mis juhtuda võib, on see, et vaktsiin on ebaefektiivne. Kuid seda tuleb veel kontrollida.

Kuid ilmselt ei ole vaktsiinide tootmine piirav etapp. "See pole keerulisem kui tavaline rekombinantsete valkude biotehnoloogiline tootmine," selgitab Rizvanov. Tema sõnul suudab tehas sellist vaktsiini mõne kuuga toota miljon annust. Olga Karpova annab sarnase hinnangu: miljoni doosi eest kolm kuud.

Kas vajate vaktsiini?

See, kas kliinilisi uuringuid tasub kärpida, on vaieldav küsimus. Esiteks on see iseenesest aeglane protsess. Paljudel juhtudel tuleb vaktsiini manustada mitmes etapis: kui viirus organismis iseenesest ei paljune, elimineeritakse see kiiresti ja selle kontsentratsioon on ebapiisav valmisolek A lindude gripiviiruse pandeemiaks ja vaktsiini väljatöötamine tõsise immuunsuse tekitamiseks. vastuseks. Seetõttu võtab isegi lihtne tõhususe testimine aega vähemalt mitu kuud ja arstid kavatsevad terve aasta jälgida vaktsiini ohutust vabatahtlike tervisele.

Teiseks on COVID-19 just see juhtum, kus inimkatsete kiirendamine tundub paljude jaoks ebapraktiline.

Tänapäeval hinnatakse sellesse haigusesse suremust mõnele protsendile ja see väärtus väheneb tõenäoliselt veelgi, niipea kui selgub, kui palju inimesi on haigussümptomaatiliselt põdenud. Kuid vaktsiini, kui see nüüd leiutatakse, tuleb manustada miljonitele inimestele ja isegi väikesed kõrvaltoimed võivad põhjustada haiguste ja surmade arvu, mis on võrreldavad nakkuse endaga. Ja uus koroonaviirus pole kaugeltki piisavalt "vihane", et Rizvanovi sõnul "kõik turvakaalutlused täielikult kõrvale heita". Teadlane usub, et praeguses olukorras on karantiin kõige tõhusam.

Vaktsiini järele Karpova sõnul aga kiiret vajadust lähiajal pole. "Pandeemia ajal pole vaja inimesi vaktsineerida, see ei ole epideemiareeglitega kooskõlas," selgitab ta.

Temaga nõustub RUDN-i ülikooli nakkushaiguste osakonna juhataja Galina Koževnikova. «Epideemia ajal ei soovitata üldse vaktsineerida, isegi rutiinset, mis on vaktsineerimisplaanis. Kuna pole garantiid, et inimesel pole inkubatsiooniperioodi, ja kui vaktsiini praegu rakendatakse, on võimalikud kõrvaltoimed ja vaktsineerimise efektiivsuse vähenemine,”ütles Koževnikova N + 1 küsimusele vastates.

Ta lisas, et on juhtumeid, kui erakorraline vaktsineerimine on tervislikel põhjustel vajalik olukorras, kus tegemist on elu ja surmaga. Näiteks 1979. aasta siberi katku puhangu ajal Sverdlovskis vaktsineeriti kõik, tuhanded inimesed vaktsineeriti kiirkorras ja 1959. aastal Moskvas Kokorekini toodud rõugepuhangu ajal Aleksei Aleksejevitš – kunstnik Aleksei Kokorekini Indiast pärit "Vikipeedia".

Kuid koroonaviirus pole absoluutselt selline lugu. Toimuvast näeme, et see epideemia areneb vastavalt ägedate hingamisteede haiguste klassikalistele seadustele,”ütleb Koževnikova.

Seega on vaktsiinide väljatöötajad alati täbaras olukorras. Kuni viirust pole, on vaktsiini loomine peaaegu võimatu. Kohe kui viirus välja ilmus, selgub, et seda oleks pidanud tegema üleeile. Ja kui see taandub, kaotavad tootjad oma kliendid.

Vaktsiini tuleb siiski teha. Varasemate koroonaviirusnakkuste puhangute ajal pole seda juhtunud – nii MERS kui ka SARS lõppesid liiga kiiresti ning uuringud kaotasid rahastuse. Aga kui 2004. aastast pole maailmas SARSi juhtumeid olnud, siis viimane MERSi juhtum pärineb 2019. aastast ja keegi ei saa garanteerida, et haiguspuhang ei kordu. Lisaks võib varasemate nakkuste vastane vaktsiin olla tulevaste vaktsiinide väljatöötamiseks strateegiline platvorm.

Karpova märgib, et isegi pärast selle COVID-19 puhangu vaibumist on võimalik uus puhang. Ja sel juhul peaks riigil olema vaktsiin valmis."See ei ole selline vaktsiin, millega kõiki inimesi vaktsineeritakse nagu grippi," ütleb ta. "Kuid uue haiguspuhanguga hädaolukorras peaks riigil olema selline vaktsiin ja ka testimissüsteem."

Koroonaviirus. Nakatunute arv:

243 093 598

maailmas

8 131 164

Venemaal Vaata kaarti