Jak vzniká vakcína proti koronaviru a může zastavit pandemii

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Nečekaně není potřeba urychlovat práci na vakcíně.

Desítky biotechnologických společností a vědeckých institucí závodí s pandemií, aby vytvořily různé možnosti vakcíny pro nový koronavirus SARS - CoV - 2. Zjišťujeme, jaké technologie se používají k jejich vývoji, jak dlouho bude trvat, než bude možné očkovat vakcínu COVID-19, a zda budoucí vakcína dokáže zastavit pandemii.

Pokaždé, když lidstvo čelí nové infekci, startují tři rasy současně: o lék, testovací systém a vakcínu. Minulý týden začalo Vědecké centrum Rospotrebnadzor testovat vakcínu proti novému koronaviru, testovat vakcínu proti koronaviru na zvířatech a ve Spojených státech začíná klinická studie NIH zkoumané vakcíny proti COVID-19. Znamená to, že vítězství nad epidemií je blízko?

Podle WHO asi 40 laboratoří po celém světě oznámilo NÁVRH kandidátských vakcín proti COVID-19 – 20. března 2020, že vyvíjejí vakcíny proti koronaviru. A to i přesto, že jsou mezi nimi jasní lídři - například čínská společnost CanSino Biologics, která získala povolení k humánním zkouškám REKOMBINANTNÍ NOVÁ KORONAVIROVÁ VAKCÍNA (VEKTOR ADENOVIROVÉHO TYPU 5) SCHVÁLENÁ PRO KLINICKÉ ZKOUŠENÍ, a americká Moderna, která již - Nyní je těžké předvídat, která ze společností tento závod vyhraje, a co je nejdůležitější, zda vývoj vakcín předstihne šíření koronaviru. Úspěch v tomto závodě závisí v neposlední řadě na volbě zbraně, tedy na principu, na kterém je vakcína postavena.

Mrtvý virus je špatný virus

Ve školních učebnicích většinou píšou, že k očkování se používá usmrcený nebo oslabený patogen. Tato informace je ale poněkud zastaralá. „Inaktivované („zabité “. - Přibližně N + 1.) A oslabené (oslabené. - Přibližně N + 1.) Vakcíny byly vynalezeny a představeny v polovině minulého století a je obtížné je považovat za moderní, - vysvětluje v rozhovoru s N +1 Olgou Karpovou, vedoucí katedry virologie Biologické fakulty Moskevské státní univerzity Lomonosova. - Je to drahé. Je těžké to přepravovat a skladovat, mnoho vakcín se dostane tam, kde je potřeba (pokud mluvíme například o Africe), v takovém stavu, kdy už nikoho nechrání.“

Navíc to není bezpečné. Abyste získali vysokou dávku „zabitého“viru, musíte nejprve získat velké množství živého, a to zvyšuje požadavky na laboratorní vybavení. Pak je potřeba ji neutralizovat – k tomu používají například ultrafialové nebo formalín.

Kde je ale záruka, že mezi množstvím „mrtvých“virových částic už nebudou žádné další, které by mohly způsobit onemocnění?

S oslabeným patogenem je to ještě obtížnější. Nyní, aby se virus oslabil, je nucen zmutovat a poté se vybírají nejméně agresivní kmeny. Tím ale vzniká virus s novými vlastnostmi a ne všechny lze předem předvídat. Opět, kde je záruka, že jakmile se virus dostane do těla, nebude dále mutovat a produkovat „potomky“ještě „zlo“než původní?

Proto se dnes „zabité“i „nezabité“viry používají jen zřídka. Například mezi moderními vakcínami proti chřipce jsou „oslabené patogeny“v menšině – Vakcíny proti chřipce nové generace: příležitosti a výzvy jsou v menšině – jsou uspořádány pouze 2 z 18 vakcín schválených v Evropě a Spojených státech do roku 2020. Z více než 40 projektů vakcín proti koronaviru je podle tohoto principu organizován pouze jeden - zabývá se jím Indian Institute of Serum.

Rozdělit a očkovat

Mnohem bezpečnější je zavést imunitní systém nikoli do celého viru, ale do jeho samostatné části. Chcete-li to provést, musíte vybrat protein, pomocí kterého bude „vnitřní policie“osoby schopna přesně rozpoznat virus. Zpravidla se jedná o povrchový protein, s jehož pomocí patogen proniká do buněk. Pak potřebujete získat nějakou buněčnou kulturu, abyste mohli produkovat tento protein v průmyslovém měřítku. To se děje pomocí genetického inženýrství, a proto se takové proteiny nazývají geneticky upravené nebo rekombinantní.

"Věřím, že vakcíny musí být rekombinantní a nic jiného," říká Karpová. - Navíc to musí být vakcíny na nosičích, to znamená, že proteiny viru musí být na nějakém nosiči. Faktem je, že samy o sobě (proteiny) nejsou imunogenní. Pokud se jako vakcína použijí proteiny s nízkou molekulovou hmotností, nevyvinou si imunitu, tělo na ně nebude reagovat, takže nosné částice jsou naprosto nezbytné.

Jako takový nosič navrhují vědci z Moskevské státní univerzity použít virus tabákové mozaiky Virus tabákové mozaiky - "Wikipedie" (mimochodem je to úplně první virus objevený lidmi). Obvykle vypadá jako tenká tyčinka, ale když se zahřeje, má tvar koule. "Je stabilní, má jedinečné adsorpční vlastnosti, přitahuje k sobě proteiny," říká Karpová. "Na jeho povrch můžete umístit malé proteiny, samotné antigeny." Pokud pokryjete virus tabákové mozaiky proteiny koronaviru, pro tělo se změní v napodobeninu virové částice SARS - CoV - 2. „Virus tabákové mozaiky,“poznamenává Karpová, „je pro tělo účinným imunostimulantem. Současně, protože rostlinné viry nemohou infikovat zvířata, včetně lidí, vyrábíme absolutně bezpečný produkt."

Díky bezpečnosti různých metod spojených s rekombinantními proteiny se staly nejoblíbenějšími – získat takový protein pro koronavirus se nyní snaží nejméně tucet společností. Navíc mnozí používají jiné nosiče virů – například adenovirové vektory nebo dokonce modifikované živé viry spalniček a neštovic, které infikují lidské buňky a množí se tam spolu s proteiny koronaviru. Tyto metody však nejsou nejrychlejší, protože je nutné zavést in-line produkci proteinů a virů v buněčných kulturách.

Nahé geny

Krok produkce proteinu v buněčné kultuře lze zkrátit a urychlit tím, že tělesné buňky produkují virové proteiny samy. Na tomto principu fungují vakcíny pro genovou terapii – do lidských buněk lze vložit „nahý“genetický materiál – virovou DNA nebo RNA. DNA se obvykle vstřikuje do buněk pomocí elektroporace, to znamená, že spolu s injekcí dostává člověk světelný výboj, v důsledku čehož se zvyšuje propustnost buněčných membrán a vlákna DNA se dostávají dovnitř. RNA je dodávána pomocí lipidových vezikul. Tak či onak, buňky začnou produkovat virový protein a demonstrují ho imunitnímu systému a ten rozvine imunitní odpověď i v nepřítomnosti viru.

Tato metoda je zcela nová, na světě neexistují vakcíny, které by na tomto principu fungovaly.

Přesto se podle WHO sedm společností najednou snaží na jeho základě vyrobit vakcínu proti koronaviru. To je cesta, kterou se vydala společnost Moderna Therapeutics, americký lídr v závodě očkovacích látek. Vybrali si ho také další tři účastníci závodu z Ruska: Vector Scientific Center v Novosibirsku (podle Rospotrebnadzor testuje až šest návrhů vakcín současně a jeden z nich je založen na RNA), Biocad a Vědecké a klinické centrum přesné a regenerativní medicíny cena Kazaň.

„V zásadě není tak těžké vytvořit vakcínu,“říká Albert Rizvanov, ředitel Centra, profesor katedry genetiky na Institutu základní medicíny a biologie Kazaňské federální univerzity. "Vakcíny pro genovou terapii jsou z hlediska vývoje nejrychlejší, protože stačí vytvořit genetický konstrukt." Vakcína, na které se v centru pracuje, by měla střílet na několik cílů najednou: do buněk je současně injikováno vlákno DNA s několika virovými geny. Výsledkem je, že buňky nebudou produkovat jeden virový protein, ale několik najednou.

Navíc podle Rizvanova mohou být DNA vakcíny ve výrobě levnější než jiné. "V podstatě jsme jako Space X," vtipkuje vědec. - Vývoj našeho prototypu stojí jen několik milionů rublů. Prototypování je jen špičkou ledovce a testování s živým virem je úplně jiný řád.

Peripetie a triky

Jakmile se vakcíny transformují z teoretického vývoje na výzkumné objekty, překážky a omezení začnou růst jako houby po dešti. A financování je jen jeden z problémů. Moskevská státní univerzita už má podle Karpové vzorek vakcíny, ale další testování bude vyžadovat spolupráci s dalšími organizacemi. V dalším kroku plánují otestovat bezpečnost a imunogenicitu, a to lze provést ve zdech univerzity. Ale jakmile budete potřebovat vyhodnotit účinnost vakcíny, budete muset pracovat s patogenem, a to je ve vzdělávací instituci zakázáno.

Kromě toho budou vyžadována speciální zvířata. Běžné laboratorní myši totiž neonemocní všemi lidskými viry a i obraz nemoci může být velmi odlišný. Proto se vakcíny často testují na fretkách. Pokud je cílem práce s myšmi, pak jsou potřeba geneticky modifikované myši, které na svých buňkách nesou úplně stejné receptory, na které „ulpívá“koronavirus v těle pacienta. Tyto myši nejsou levné Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (desítky nebo dvacet tisíc dolarů na řádek). Pravda, někdy můžete ušetřit peníze - koupit jen několik jedinců a chovat je v laboratoři - ale prodlužuje se tím fáze preklinického testování.

A pokud jsme stále schopni vyřešit problém financování, pak čas zůstává nepřekonatelnou obtíží. Podle Rizvanova trvá vývoj vakcín obvykle měsíce a roky. "Zřídka méně než rok, obvykle více," říká. Šéfka Federální biomedicínské agentury (vyvíjejí vakcínu na bázi rekombinantního proteinu) Veronika Skvorcovová navrhla, že FMBA Ruska obdrží první výsledky testů prototypů vakcíny proti koronaviru v červnu 2020, že hotová vakcína se může objevit v 11 měsíců.

Existuje několik fází, ve kterých lze proces urychlit. Nejviditelnější je vývoj. Americká společnost Moderna se postavila do čela, protože dlouhodobě vyvíjí mRNA vakcíny. A aby vyrobili další, měli dost dekódovaného genomu nového viru. Ruské týmy z Moskvy a Kazaně na své technologii také již několik let pracují a spoléhají na výsledky testů svých předchozích vakcín proti jiným nemocem.

Ideální by byla platforma, která vám umožní rychle vytvořit novou vakcínu ze šablony. Vědci z Moskevské státní univerzity takové plány rýsují.

„Na povrch naší částice,“říká Karpova, „můžeme umístit proteiny několika virů a současně chránit před COVID-19, SARS a MERS. Dokonce si myslíme, že takovým ohniskům můžeme v budoucnu předejít. Koronavirů je 39, některé z nich mají blízko k lidským koronavirům a je zcela jasné, co je to překonat druhovou bariéru („přeskočení“viru z netopýrů na člověka. - Pozn. N + 1.). Ale pokud existuje vakcína jako Lego, můžeme na ni dát protein nějakého viru, který někde vznikl. To uděláme do dvou měsíců – tyto proteiny nahradíme nebo přidáme. Pokud by taková vakcína byla k dispozici v prosinci 2019 a lidé byli očkováni alespoň v Číně, dále by se to nerozšířilo."

Další fází je preklinické testování, tedy práce s laboratorními zvířaty. Není to nejdelší proces, ale dá se vyhrát na jeho úkor v kombinaci s klinickými testy na lidech. Moderna to udělala – společnost se omezila na rychlou bezpečnostní kontrolu a šla rovnou do výzkumu na lidech. Je však třeba připomenout, že droga, kterou zkouší, je jedna z nejbezpečnějších. Vzhledem k tomu, že Moderna nepoužívá viry ani rekombinantní proteiny, je velmi malá šance, že dobrovolníci budou mít vedlejší účinky – imunitní systém prostě nemá na co agresivně reagovat. Nejhorší, co se může stát, je, že vakcína je neúčinná. To se ale ještě musí ověřit.

Výroba vakcín však zjevně není omezující fází. "Není to o nic složitější než obvyklá biotechnologická produkce rekombinantních proteinů," vysvětluje Rizvanov. Podle něj rostlina dokáže vyrobit milion dávek takové vakcíny v řádu měsíců. Olga Karpová uvádí podobný odhad: tři měsíce na milion dávek.

Potřebujete vakcínu?

Otázka, zda stojí za to omezit klinické studie, je diskutabilní. Za prvé, je to pomalý proces sám o sobě. V mnoha případech musí být vakcína aplikována v několika fázích: pokud se virus nemnoží sám v těle, je rychle eliminován a jeho koncentrace není dostatečná připravenost na pandemii viru ptačí chřipky A a vývoj vakcíny k vyvolání vážného imunitního Odezva. I prostý test účinnosti tedy zabere minimálně několik měsíců a zdravotní nezávadnost vakcíny pro zdraví dobrovolníků budou lékaři sledovat celý rok.

Za druhé, COVID-19 je přesně ten případ, kdy se urychlení lidských pokusů zdá být pro mnohé nepraktické.

Úmrtnost na toto onemocnění se dnes odhaduje na několik procent a tato hodnota se pravděpodobně dále sníží, jakmile bude jasné, kolik lidí prodělalo onemocnění asymptomaticky. Ale vakcína, pokud je nyní vynalezena, bude muset být podána milionům lidí a i malé vedlejší účinky mohou mít za následek počet nemocí a úmrtí srovnatelných s infekcí samotnou. A nový koronavirus zdaleka není natolik „rozzlobený“, aby slovy Rizvanova „zcela odhodil všechna bezpečnostní hlediska“. Vědec se domnívá, že v současné situaci je nejúčinnější karanténa.

Podle Karpové však v blízké budoucnosti není naléhavá potřeba vakcíny. „Během pandemie není potřeba očkovat lidi, to není v souladu s epidemickými pravidly,“vysvětluje.

Souhlasí s ní i Galina Kozhevnikovová, vedoucí katedry infekčních nemocí Univerzity RUDN. „Během epidemie se nedoporučuje vůbec žádné očkování, ani rutinní, které je zahrnuto v očkovacím kalendáři. Protože neexistuje žádná záruka, že člověk není v inkubační době, a pokud je v tuto chvíli aplikována vakcína, jsou možné nežádoucí účinky a snížená účinnost očkování, “odpověděla Kozhevnikova na otázku N + 1.

Jsou případy, dodala, kdy je nutné nouzové očkování ze zdravotních důvodů, v situaci, kdy jde o život. Například během vypuknutí antraxu ve Sverdlovsku v roce 1979 byli všichni očkováni, tisíce lidí byly naléhavě očkovány a v roce 1959 v Moskvě během propuknutí neštovic, které přinesl Kokorekin, Alexej Alekseevič - "Wikipedie" z Indie od umělce Alexeje Kokorekina.

„Ale koronavirus rozhodně není takový příběh. Z toho, co se děje, vidíme, že tato epidemie se vyvíjí podle klasických zákonů akutního respiračního onemocnění, “říká Kozhevnikova.

Vývojáři vakcín jsou tedy vždy v nepříjemné situaci. Dokud neexistuje virus, je téměř nemožné vytvořit vakcínu. Jakmile se virus objevil, ukázalo se, že to mělo být provedeno předevčírem. A když ustoupí, výrobci ztrácejí zákazníky.

Je však nutné podat vakcínu. To se nestalo během předchozích propuknutí koronavirových infekcí – MERS i SARS skončily příliš rychle a výzkum ztratil finance. Pokud se ale od roku 2004 ve světě nevyskytly žádné případy SARS, pak se poslední případ MERS datuje do roku 2019 a nikdo nemůže zaručit, že se ohnisko nebude opakovat. Kromě toho by vakcína proti předchozím infekcím mohla poskytnout strategickou platformu pro vývoj budoucích vakcín.

Karpová poznamenává, že i poté, co tato epidemie COVID-19 odezní, je možné další propuknutí. A v tomto případě by měl mít stát připravenou vakcínu."Toto není druh vakcíny, kterou budou všichni lidé očkováni jako proti chřipce," říká. "Ale v případě nouze s novým ohniskem by stát měl mít takovou vakcínu a také testovací systém."

Koronavirus. Počet nakažených:

243 093 598

ve světě

8 131 164

v Rusku Zobrazit mapu