Самый надежный способ борьбы с инфекциями – предотвращение как контактов с соответствующими микроорганизмами, так и реакций на них, то есть вакцинопрофилактика. Пандемия подтолкнула внедрение новых технологий в практику: на свет появилось множество вакцин, полученных способами, которые еще 20 лет назад считались научной фантастикой.
На конгрессе «Современная вакцинопрофилактика: вызовы, возможности, перспективы» от этой темы было никуда не деться. От того, в каком направлении будут дальше развиваться вакцинопрофилактика, иммунология и генетика, в прямом смысле этого слова зависит судьба человечества. То, о чем писали фантасты и снимались фильмы ужасов, в период пандемии, к сожалению, становится реальностью. Сумеют ли ученые ответить на этот вызов? Поиски в этом направлении идут, и довольно часто они оказываются успешными.
Идеальная вакцина
- Современные вакцины, к сожалению, далеки от идеала, - говорит доктор биологических наук, заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии Первого МГМУ имени И.М. Сеченова, академик РАН Виталий Зверев. - Они многого не учитывают, в том числе механизм, при помощи которого активируется иммунная система. Потому современные вакцины иногда недостаточно эффективны, порой их требуется вводить несколько раз, у них ограниченный срок годности и жесткие условия хранения и транспортировки.
Но больше всего нас отпугивает инвазивный метод введения, а значит, риск вместе с вакциной получить еще какую-либо инфекцию. Слишком многое зависит здесь от добросовестности и квалификации медицинского персонала. Ну, и конечно, не добавляет энтузиазма необходимость вакцинироваться несколько раз подряд.
Вот почему Виталий Зверев, судя по его словам, мечтает о многокомпонентной вакцине, структура которой заранее известна и сохраняется постоянной несмотря ни на что, которая дает пожизненный иммунитет (то есть активирует и приобретенный, и врожденный иммунитет) и вводится неинвазивным методом. На создание именно таких иммунологических препаратов направлены усилия ученых-микробиологов и генетиков.
Сейчас ведется разработка отечественных вакцин против ветряной оспы, полиомиелита, геморрагической лихорадки, четырехвалентной вакцины против менингококка, вакцины, содержащей коклюшный бесклеточный инактивированный компонент.
Куда мы идем?
Бороться с новыми и старыми инфекциями помогают бурно развивающиеся сейчас молекулярная биология и генетика. Молекулярная биология позволяет обнаружить и идентифицировать патогены, секвенировать (определить последовательность аминокислот или нуклеотидов и записать ее в виде текста) геном возбудителя, изучить, как он изменяется и насколько и к чему устойчив.
Генетика занимается направленным изменением структуры ДНК и, изменяя активность гена, выясняет, зачем он нам нужен и что именно зависит от его нормальной работы. С помощью этого очень востребованного сейчас метода «обратной генетики» выясняют также, что и как регулируют связывающиеся с ДНК белки. Большая часть исследований такого рода посвящены, конечно, коронавирусу.
И хотя сейчас только и разговоров, что о вакцине против коронавируса, только ею разработки микробиологов и генетиков не ограничиваются. Ученые работают над высокотехнологичными вакцинами для быстрого реагирования на новых возбудителей инфекций, разрабатывают синтетические и биосинтетические векторы для доставки вакцин и антигенов внутрь организма, а также новые адъюванты (они усиливают иммунный ответ) и думают над повышением термостойкости вакцин, изобретают неинвазивные безопасные способы их введения.
Оксана Свитич, доктор медицинских наук, директор НИИ вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова, профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии Первого МГМУ имени И.М. Сеченова, член-корреспондент РАН, считает, что совершенствование вакцинопрофилактики подразумевает и расширение Национального календаря прививок, и создание новых вакцин для предупреждения новых или уже известных инфекций, и разработку препаратов для борьбы с аллергиями и онкологическими заболеваниями.
11 российских вакцин против SARS-CoV-2 включены ВОЗ в перечень перспективных
Разные подходы
Видов вакцин сейчас великое множество. Виталий Зверев уверен, что это хорошо: их должно быть как можно больше, чтобы каждому в зависимости от возраста, профессии, степени риска могли подобрать именно ту, которая для него будет самой эффективной и безопасной.
Если коротко, то сейчас мы имеем вакцины, в основе которых активные (аттенуированные) вирусы и инактивированные (убитые). Первые уже выходят из тренда. Слишком много с ними хлопот и проблем. Вторым как раз и посвящены все последние разработки. Среди них мы обнаружим ДНК, мРНК, синтетические и полусинтетические, субъединичные, рекомбинантные. По способу введения любые из них могут оказаться мукозальными, то есть вводящимися через рот в виде капель и, возможно в будущем, с помощью спейсера или ингалятора. Из способов введения перспективным также считается ректальный.
По данным ВОЗ, сейчас в мире разрабатываются около 200 вакцин и около 150 находятся в стадии доклинических и клинических испытаний.
- Сейчас в разработке вакцин используются 8 технологических платформ, - объясняет Ринат Максютов – генеральный директор ФГБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии (Вектор)» (г. Новосибирск). – Субъединичные, векторные реплицирующиеся (то есть сами себя копирующие), векторные нереплицирующиеся, РНК-, ДНК-вакцины, живые (аттенуированные), вакцины на основе вирусоподобных частиц и рекомбинантные. Разработка нескольких видов вакцин для одного и того же возбудителя позволит применять их или их комбинации для создания з-ащитного иммунитета у разных групп населения – детей, беременных, старших возрастных групп и т.д. Потому в мире сейчас популярен мультиплатформенный подход к созданию вакцин.
Достоинства и недостатки
ДНК-вакцины. Созданы с помощью методов генной инженерии, представляют собой последовательность нуклеиновых кислот. Обеспечивают не только выработку антител (гуморальный иммунитет), но и специфический цитотоксичный ответ (клеточный иммунитет). Прогнозируется, что генетическая иммунизация поможет преодолеть целый ряд заболеваний. Но эффективность их ниже, чем у живых вакцин, нет средств эффективной доставки их к ядру клетки. Есть опасность, что введенная ДНК каким-либо образом может воздействовать на ДНК человека или в нее встроиться. Отсюда потенциальная возможность развития нежелательных реакций.
мРНК-вакцины. Получены на основе матричной РНК вируса. Тоже детище генной инженерии. Их можно воспроизводить быстро и дешево, что важно в условиях пандемии. Активируют целевой антиген на РНК, поэтому эту молекулу не надо доставлять к ядру клетки. Нет риска геномной интеграции, то есть контакта с ДНК человека. Молекула мРНК никак не связана с геномом. Потому у них по сравнению с классическими вакцинами, как говорят специалисты, лучший профиль безопасности. Считаются перспективными в борьбе с некоторыми видами рака, но пока нет ни одной вакцины, предназначенной для человека.
Синтетические (полусинтетические) вакцины. Сначала на компьютере воссоздается последовательность пептидов (белков), причем потенциально опасные белки и гены сразу исключаются. Затем эти белки синтезируются и соединяются в нужной последовательности, после чего проводятся исследования в пробирке и на живых организмах и определяется состав вакцины. После этого можно переходить к производству препарата. Благодаря такой технологии на создание вакцины против нового заболевания уходят не годы, а всего лишь несколько недель. Считаются биологически безопасными. Антителозависимое усиление инфекции, цитокиновый шторм, антигенное сходство с белками человека и свойство подавлять иммунитет исключаются на самой первой стадии – во время компьютерного конструирования. Такие вакцины сейчас тоже находятся на стадии клинических и доклинических испытаний.
Субъединичные вакцины. Не содержат живых компонентов и считаются безопасными. Содержат только поверхностные антигены, что позволяет уменьшить в вакцине содержание белка, а значит, ее аллергенность. Но все-таки риск аллергической реакции остается. К таким препаратам относятся вакцины против гриппа, менингококковой, гемофильной инфекций. Недостаток – для выработки надежного иммунитета их надо вводить по определенному графику несколько раз и использовать дополнительные вещества – адъюванты. Специалисты говорят о низкой иммуногенности.
Рекомбинантные вакцины. Получаются путем встраивания антигена вируса в геном дрожжевых клеток. Таковы вакцины против гепатита В и вируса папилломы человека. Недостаток – низкая иммуногенность и необходимость адъювантов.
Живые вакцины. Вырабатывают продолжительный, часто пожизненный иммунитет, активизируют как врожденный, так и приобретенный иммунитет. Но не всегда можно предсказать, как поведет себя хоть и ослабленный, но все-таки живой вирус в конкретном организме. Отсюда достаточно частые поствакцинальные реакции и время от времени случающиеся постпрививочные осложнения.
Векторные вакцины. В оболочку совершенно другого безобидного вируса, который выступает как средство доставки в клетку, встраивают геном нужного вируса. Попав в организм вместе с вакциной, генетически модифицированные вспомогательные вирусы провоцируют иммунный ответ на белки патогенного вируса. Теоретически такие вакцины должны быть столь же эффективны, как «живые», но не смогут мутировать. Увы, пока что подобные вакцины недостаточно хорошо изучены.
По всему миру сейчас разрабатываются более 150 вакцин против коронавируса. 9 из них находятся на стадии клинических исследований.