Kako se stvara cjepivo protiv koronavirusa i može li zaustaviti pandemiju

Deseci biotehnoloških tvrtki i znanstvenih instituta utrkuju se protiv pandemije kako bi stvorili različite mogućnosti cjepiva za novi koronavirus SARS - CoV - 2. Otkrivamo koje se tehnologije koriste za njihov razvoj, koliko će trebati vremena do trenutka kada se COVID-19 može cijepiti i može li se buduće cjepivo zaustaviti pandemija.

Svaki put kad se čovječanstvo suoči s novom infekcijom, istovremeno počinju tri utrke: za lijek, ispitni sustav i cjepivo. Počeo je prethodni tjedan u RusijiZnanstveni centar Rospotrebnadzor započeo je ispitivanje cjepiva protiv novog koronavirusa pokusi protiv cjepiva protiv koronavirusa na životinjama, au SAD-u već i na ljudimaPočinje kliničko ispitivanje NIH ispitivanog cjepiva protiv COVID-19. Znači li to onu pobjedu nad epidemija Zatvoriti?

Prema WHO-u, izjavilo je oko 40 laboratorija u svijetuNACRT krajolika COVID - 19 cjepiva kandidata - 20. ožujka 2020 da razvijaju cjepiva protiv koronavirusa. I unatoč činjenici da među njima postoje jasni lideri - na primjer, kineska tvrtka CanSino Biologics, koja je primila

REKOMBINANTNO NOVO CIJELO CORONAVIRUS (VEKTOR ADENOVIRUS TIP 5) ODOBRENO ZA KLINIČKO PROBU dozvolu za ljudska ispitivanja, a američka Moderna, koja ih je već započela, sada je teška predvidjeti koja će tvrtka pobijediti u ovoj utrci, i što je najvažnije, hoće li razvoj cjepiva preteći širenje koronavirus. Uspjeh u ovoj utrci ovisi ne samo o izboru oružja, odnosno o principu na kojem je cjepivo izgrađeno.

Mrtvi virus je loš virus

U školskim udžbenicima obično pišu da se ubijeni ili oslabljeni uzročnik koristi za cijepljenje. Ali ove su informacije donekle zastarjele. “Neaktivirano (“ ubijeno ”. - Cca. N + 1.) I oslabljeni (oslabljeni. - Cca. N + 1.) Cjepiva su izumljena i uvedena sredinom prošlog stoljeća, a teško ih je smatrati modernima, - objašnjava u razgovoru s N + 1 Olgom Karpovom, voditeljicom Odsjeka za virusologiju Biološkog fakulteta Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov. - Skupo je. Teško je transportirati i skladištiti, mnoga cjepiva dođu do mjesta na kojima su potrebna (ako govorimo, primjerice, o Africi) u državi u kojoj više nikoga ne štite. "

Štoviše, nije sigurno. Da biste dobili visoku dozu "ubijenih" virus, prvo je potrebno nabaviti velike količine živih bića, a to povećava zahtjeve za laboratorijskom opremom. Tada ga treba neutralizirati - za to koriste, na primjer, ultraljubičasto ili formalin.

Ali gdje je jamstvo da među mnoštvom "mrtvih" virusnih čestica više neće biti onih koji mogu uzrokovati bolest?

S oslabljenim patogenom to je još teže. Sada, kako bi oslabio, virus je prisiljen mutirati, a zatim se odabiru najmanje agresivni sojevi. Ali to rezultira virusom s novim svojstvima i ne mogu se sva unaprijed predvidjeti. Opet, gdje je jamstvo da, jednom ušavši se u tijelo, virus neće nastaviti mutirati i neće stvoriti „potomstvo“ još „zlije“ od izvornika?

Stoga se i danas "ubijeni" i "ne ubijeni" virusi rijetko koriste. Na primjer, među modernim cjepivima protiv gripe "atenuirani patogeni" suSljedeća generacija cjepiva protiv gripe: prilike i izazovi u manjini - samo su 2 od 18 cjepiva odobrenih u Europi i Sjedinjenim Državama do 2020. godine dizajnirana na ovaj način. Od više od 40 projekata cjepiva protiv koronavirusa, samo je jedan uređen prema ovom principu - u njemu je angažiran Indijski institut za serum.

Podijeliti i cijepiti

Mnogo je sigurnije uvesti imun sustav ne s cijelim virusom, već s njegovim zasebnim dijelom. Da biste to učinili, morate odabrati protein pomoću kojeg će "unutarnja policija" neke osobe moći točno prepoznati virus. U pravilu je to površinski protein, uz pomoć kojeg patogen prodire u stanice. Tada morate nabaviti kulturu stanica kako bi se ovaj protein proizvodio u industrijskim razmjerima. To se radi uz pomoć genetskog inženjeringa, zbog čega se takvi proteini nazivaju genetski inženjerstvom ili rekombinantnim.

"Vjerujem da cjepiva moraju biti rekombinantna i ništa drugo", kaže Karpova. - Štoviše, to moraju biti cjepiva na nosačima, odnosno proteini virusa moraju biti na nekoj vrsti nosača. Činjenica je da sami po sebi (proteini) nisu imunogeni. Ako se kao cjepivo koriste proteini niske molekularne težine, oni neće razviti imunitet, tijelo neće reagirati na njih, pa su čestice nosača prijeko potrebne.

Istraživači s Moskovskog državnog sveučilišta sugeriraju upotrebu virusa duhanskog mozaika kao takvog nosača.Virus duhanskog mozaika - "Wikipedia" (usput rečeno, ovo je prvi virus koji su ljudi otkrili). Obično izgleda poput tankog štapića, ali zagrijavanjem poprima oblik lopte. "Stabilna je, ima jedinstvena adsorpcijska svojstva, privlači proteine ​​u sebe", kaže Karpova. "Na njegovu površinu možete smjestiti male proteine, same antigene." Ako virus duhanskog mozaika pokrijete proteinima koronavirusa, tada se za tijelo pretvara u imitaciju virusne čestice SARS-CoV-2. “Virus duhanskog mozaika”, napominje Karpova, “učinkovit je imunostimulans za tijelo. Istodobno, budući da biljni virusi ne mogu zaraziti životinje, uključujući ljude, izrađujemo apsolutno siguran proizvod. "

Sigurnost različitih metoda povezanih s rekombinantnim proteinima učinila ih je najpopularnijima - barem desetak tvrtki sada pokušava dobiti takav protein za koronavirus. Uz to, mnogi koriste i druge viruse nosače - na primjer, adenovirusne vektore ili čak modificirani "živi" virusi ospica i malih boginja koji inficiraju ljudske stanice i tamo se razmnožavaju proteini koronavirusa. Međutim, ove metode nisu najbrže, jer je potrebno uspostaviti kontinuiranu proizvodnju proteina i virusa u staničnim kulturama.

Goli geni

Proizvodnja proteina u staničnoj kulturi može se skratiti i ubrzati čineći da tjelesne stanice same proizvode virusne proteine. Cjepiva za gensku terapiju djeluju prema ovom principu - "goli" genetski materijal - virusna DNA ili RNA - može se umetnuti u ljudske stanice. DNA se obično ubrizgava u stanice pomoću elektroporacije, to jest, zajedno s ubrizgavanjem, osoba dobiva lagani iscjedak, što rezultira povećanjem propusnosti staničnih membrana i nitima DNA ulazi unutra. RNA se isporučuje pomoću lipidnih vezikula. Na ovaj ili onaj način, stanice počinju proizvoditi virusni protein i demonstrirati ga imunološkom sustavu, koji razvija imunološki odgovor čak i u odsustvu virusa.

Ova je metoda sasvim nova, na svijetu ne postoje cjepiva koja bi radila po ovom principu.

Ipak, prema WHO-u sedam tvrtki odjednom pokušava napraviti cjepivo protiv koronavirus na temelju toga. To je put kojim je krenula Moderna Therapeutics, američki lider u utrci cjepiva. Također su ga za sebe odabrala još tri sudionika utrke iz Rusije: znanstveni centar "Vector" u Novosibirsku (prema Rospotrebnadzoru, provjerava koliko istodobno dizajnira cjepivo, a jedno od njih temelji se na RNA), Biocad i Znanstveni i klinički centar za preciznu i regenerativnu medicinu u Kazan.

"U principu nije tako teško stvoriti cjepivo", kaže Albert Rizvanov, direktor Centra, profesor Odjela za genetiku na Institutu za temeljnu medicinu i biologiju Kazanskog saveznog sveučilišta. "Genoterapijska cjepiva su najbrža u smislu razvoja, jer je dovoljno za stvaranje genetskog konstrukta." Cjepivo, na kojem se radi u Centru, trebalo bi istodobno pucati na nekoliko ciljeva: u stanice se istodobno ubrizgava DNA lanac s nekoliko virusnih gena. Kao rezultat, stanice neće proizvoditi jedan virusni protein, već nekoliko istodobno.

Uz to, prema Rizvanovu, DNA cjepiva mogu biti jeftinija od ostalih u proizvodnji. "U osnovi smo poput Space X-a", šali se znanstvenik. - Razvoj našeg prototipa košta samo nekoliko milijuna rubalja. Međutim, izrada prototipa samo je vrh sante leda, a testiranje sa živim virusom potpuno je drugačiji redoslijed. "

Mijenjanja i trikovi

Jednom kada se cjepiva pretvore iz teorijskog razvoja u istraživačke objekte, prepreke i ograničenja počinju rasti poput gljiva. A financiranje je samo jedan od problema. Prema Karpovoj, Moskovsko državno sveučilište već ima uzorak cjepiva, ali daljnja ispitivanja zahtijevat će suradnju s drugim organizacijama. U sljedećem koraku planiraju testirati sigurnost i imunogenost, a to se može učiniti unutar sveučilišnih zidova. Ali čim trebate procijeniti učinkovitost cjepiva, morat ćete raditi s patogenom, a to je zabranjeno u obrazovnoj ustanovi.

Uz to će biti potrebne posebne životinje. Činjenica je da se obični laboratorijski miševi ne razbole od svih ljudskih virusa, a slika bolesti također može biti vrlo različita. Zbog toga se cjepiva često ispituju u feretima. Ako je cilj raditi s miševima, tada su potrebni genetski modificirani miševi, koji na svojim stanicama nose potpuno iste receptore za koje se koronavirus "drži" u tijelu pacijent. Ti miševi nisu jeftiniAce2 USTAVNI RASPON (deset ili dva desetina tisuća dolara po liniji). Istina, ponekad možete uštedjeti novac - kupiti samo nekoliko jedinki i uzgajati ih u laboratoriju - ali to produžuje fazu predkliničkog ispitivanja.

A ako smo još uvijek u stanju riješiti problem financiranja, vrijeme ostaje nepremostiva poteškoća. Rizvanov je rekao da za stvaranje cjepiva obično trebaju mjeseci i godine. "Rijetko manje od godinu dana, obično više", kaže. Šefica Federalne medicinske i biološke agencije (razvijaju cjepivo na bazi rekombinantnog proteina) Veronika Skvortsova predložila jeRuska FMBA primit će prve rezultate ispitivanja prototipa cjepiva protiv koronavirusa u lipnju 2020da se gotovo cjepivo može pojaviti za 11 mjeseci.

Postoji nekoliko faza u kojima se proces može ubrzati. Najočitiji je razvoj. Američka tvrtka Moderna preuzela je vodeću ulogu jer već dugo razvija mRNA cjepiva. A da bi napravili još jedan, bilo im je dovoljno dekodiranog genoma novog virusa. Ruski timovi iz Moskve i Kazana također već nekoliko godina rade na svojoj tehnologiji i oslanjaju se na rezultate testova svojih prethodnih cjepiva protiv drugih bolesti.

Idealno bi bilo biti platforma koja vam omogućuje brzo stvaranje novog cjepiva iz predloška. Istraživači s Moskovskog državnog sveučilišta smišljaju takve planove.

„Na površinu naše čestice“, kaže Karpova, „možemo istovremeno smjestiti proteine ​​nekoliko virusa i zaštititi od COVID-19, SARS i MERS. Čak mislimo da takve epidemije možemo spriječiti u budućnosti. Postoji 39 koronavirusa, neki od njih su bliski ljudskim koronavirusima, i potpuno je jasno što je to prevladavanje vrstne barijere (preskakanje virusa sa šišmiša na ljude. - Cca. N + 1.). Ali ako postoji cjepivo poput Legoa, na njega možemo staviti protein nekog virusa koji je negdje potekao. To ćemo učiniti u roku od dva mjeseca - zamijenit ćemo ili dodati te proteine. Da je takvo cjepivo bilo dostupno u prosincu 2019. i ljudi su bili cijepljeni barem u Kini, to se ne bi dalje širilo. "

Sljedeća je faza pretkliničko ispitivanje, odnosno rad s laboratorijskim životinjama. To nije najduži proces, ali se na njegov račun može dobiti u kombinaciji s kliničkim ispitivanjima na ljudima. Upravo je to učinila Moderna - tvrtka se ograničila na brzu provjeru sigurnosti i prešla ravno na ljudska istraživanja. Međutim, vrijedi se prisjetiti da je lijek koji ona pokušava jedan od najsigurnijih. Budući da Moderna ne koristi viruse ili rekombinantne proteine, vrlo je mala šansa da će dobrovoljci imati nuspojave - imunološki sustav jednostavno nema na što agresivno reagirati. Najgore što se može dogoditi je da je cjepivo neučinkovito. Ali to treba provjeriti.

No, proizvodnja cjepiva, očito, nije ograničavajući stupanj. "Ovo nije ništa složenije od uobičajene biotehnološke proizvodnje rekombinantnih proteina", objašnjava Rizvanov. Prema njegovim riječima, biljka u nekoliko mjeseci može proizvesti milijun doza takvog cjepiva. Olga Karpova daje sličnu procjenu: tri mjeseca za milijun doza.

Trebate li cjepivo?

Pitanje je isplati li se smanjiti broj kliničkih ispitivanja. Prvo, to je sam po sebi spor proces. U mnogim se slučajevima cjepivo mora primijeniti u nekoliko faza: ako se virus sam ne razmnoži u tijelu, tada se brzo izlučuje, a koncentracija mu je nedovoljnaPtičja gripa Pripremljenost za pandemiju virusa i razvoj cjepivaizazvati ozbiljan imunološki odgovor. Stoga će čak i jednostavno ispitivanje učinkovitosti potrajati najmanje nekoliko mjeseci, a liječnici će tijekom cijele godine nadzirati sigurnost cjepiva za zdravlje dobrovoljaca.

Drugo, COVID-19 je onaj slučaj kada se mnogima čini nepraktičnim ubrzati ljudska ispitivanja.

Smrtnost od bolesti danas procjenjuje se na nekoliko posto, a ta će se vrijednost vjerojatno dodatno smanjiti čim postane jasno koliko je ljudi asimptomatski patilo od te bolesti. Ali cjepivo, ako je izumljeno sada, morat će se primijeniti milijunima ljudi, a čak i male nuspojave mogu rezultirati brojem bolesti i smrtnih slučajeva usporedivim sa samom infekcijom. A novi koronavirus daleko je od "bijesa" da bi, prema riječima Rizvanova, "u potpunosti bacio sva sigurnosna pitanja u stranu". Znanstvenik vjeruje da je u trenutnoj situaciji najučinkovitiji karantena.

Međutim, prema Karpovoj, u bliskoj budućnosti nema hitne potrebe za cjepivom. "Nema potrebe cijepiti ljude tijekom pandemije, to nije u skladu s epidemijskim pravilima", objašnjava ona.

Galina Kozhevnikova, voditeljica Odjela za zarazne bolesti Sveučilišta RUDN, slaže se s njom. “Tijekom epidemije uopće se ne preporučuje cijepljenje, čak ni planirano, što je uključeno u raspored cijepljenja. Jer ne postoji jamstvo da osoba nije u razdoblju inkubacije i ako se u ovom trenutku prijavi cjepivo, mogući su štetni događaji i smanjena učinkovitost cjepiva ", rekla je Kozhevnikova odgovarajući na pitanje N + 1.

Postoje slučajevi, dodala je, kada je hitno cijepljenje neophodno iz zdravstvenih razloga, u situaciji kada je riječ o životu i smrti. Primjerice, tijekom izbijanja antraksa u Sverdlovsku 1979. godine svi su cijepljeni, tisuće ljudi hitno su cijepljene, a 1959. godine u Moskvi tijekom izbijanja malih boginja dovedeneKokorekin, Aleksej Aleksejevič - "Wikipedia" iz Indije umjetnika Alekseja Kokorekina.

“Ali koronavirus apsolutno nije takva priča. Iz onoga što se događa vidimo da se ova epidemija razvija prema klasičnim zakonima akutne respiratorne bolesti ”, kaže Kozhevnikova.

Stoga su programeri cjepiva uvijek u neugodnoj situaciji. Iako nema virusa, gotovo je nemoguće stvoriti cjepivo. Čim se virus pojavio, ispada da je to trebalo učiniti prekjučer. A kad se povuče, proizvođači gube kupce.

Međutim, mora se dati cjepivo. To se nije dogodilo tijekom prijašnjih izbijanja koronavirusnih infekcija - i MERS i SARS prebrzo su završili, a istraživanja su izgubila financiranje. Ali ako se slučajevi SARS-a u svijetu ne primjećuju od 2004. godine, tada je posljednji slučaj MERS-a datiran 2019. godine i nitko ne može jamčiti da se izbijanje bolesti neće ponoviti. Uz to, cjepivo protiv prethodnih infekcija moglo bi pružiti stratešku platformu za budući razvoj cjepiva.

Karpova napominje da i nakon propadanja ove baklje COVID-19 moguća je još jedna. I u ovom bi slučaju država trebala imati spremno cjepivo. "Ovo nije vrsta cjepiva s kojim će se svi ljudi cijepiti poput gripe", kaže ona. "Ali u nuždi s novim izbijanjem država bi trebala imati takvo cjepivo, kao i testni sustav."