Cum este creat un vaccin împotriva coronavirusului și poate opri o pandemie

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 04:09

În mod neașteptat, nu este nevoie să grăbiți munca la vaccin.

Zeci de companii de biotehnologie și instituții științifice se luptă împotriva pandemiei pentru a crea diferite opțiuni de vaccin pentru noul coronavirus SARS-CoV-2. Ne dăm seama ce tehnologii sunt folosite pentru a le dezvolta, cât va dura până când vaccinul COVID-19 poate fi vaccinat și dacă viitorul vaccin va putea opri pandemia.

De fiecare dată când omenirea se confruntă cu o nouă infecție, trei curse încep simultan: pentru un medicament, un sistem de testare și un vaccin. Săptămâna trecută, Centrul Științific din Rospotrebnadzor a început să testeze un vaccin împotriva noului coronavirus, testând un vaccin anti-coronavirus pe animale, iar în Statele Unite, începe studiul clinic NIH al vaccinului experimental pentru COVID-19. Înseamnă asta că victoria asupra epidemiei este aproape?

Potrivit OMS, aproximativ 40 de laboratoare din întreaga lume au anunțat proiectul de peisaj al vaccinurilor candidate COVID-19 - 20 martie 2020 că dezvoltă vaccinuri împotriva coronavirusului. Și în ciuda faptului că printre aceștia există lideri clari - de exemplu, compania chineză CanSino Biologics, care a primit VACCIN NOVEL RECOMBINANT CORONAVIRUS (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) APROBAT PENTRU PROBA CLINICĂ permisiunea pentru studiile pe oameni, și American Moderna, care are deja le-au început, - Acum este dificil de prezis care dintre companii va câștiga această cursă și, cel mai important, dacă dezvoltarea vaccinurilor va depăși răspândirea coronavirusului. Succesul în această cursă depinde nu în ultimul rând de alegerea armei, adică de principiul pe care este construit vaccinul.

Un virus mort este un virus rău

În manualele școlare, ei scriu de obicei că un agent patogen ucis sau slăbit este folosit pentru vaccinări. Dar aceste informații sunt oarecum depășite. „Inactivat („ ucis „. - Aproximativ N + 1.) Și atenuat (slăbit. - Aproximativ N + 1.) Vaccinurile au fost inventate și introduse la mijlocul secolului trecut și este dificil să le considerăm moderne, - explică într-o conversație cu N +1 Olga Karpova, șef al Departamentului de Virologie, Facultatea de Biologie, Universitatea de Stat din Moscova Lomonosov. - Este scump. Este greu de transportat și depozitat, multe vaccinuri ajung în locurile unde este nevoie de ele (dacă vorbim, de exemplu, de Africa) într-o astfel de stare când nu mai protejează pe nimeni.”

În plus, nu este sigur. Pentru a obține o doză mare de virusul „ucis”, trebuie mai întâi să achiziționați cantități mari de vii, iar acest lucru crește cerințele pentru echipamentele de laborator. Apoi, trebuie neutralizat - pentru aceasta folosesc, de exemplu, ultraviolete sau formol.

Dar unde este garanția că printre multitudinea de particule virale „moarte” nu vor mai exista altele care să poată provoca boală?

Cu un agent patogen slăbit, este și mai dificil. Acum, pentru a slăbi, virusul este forțat să muteze, iar apoi sunt selectate tulpinile mai puțin agresive. Dar acest lucru produce un virus cu proprietăți noi și nu toate pot fi prezise în avans. Din nou, unde este garanția că, odată intrat în organism, virusul nu va continua să se mute și să producă „descendenți” și mai „răi” decât originalul?

Prin urmare, atât virușii „omorâți” cât și virușii „nu uciși” sunt rar folosiți astăzi. De exemplu, printre vaccinurile antigripale moderne, „patogenii atenuați” sunt minoritare - Vaccinurile gripale de ultimă generație: oportunitățile și provocările sunt minoritare - doar 2 din 18 vaccinuri aprobate în Europa și Statele Unite până în 2020 sunt aranjate. Din cele peste 40 de proiecte de vaccinuri împotriva coronavirusului, doar unul este organizat în conformitate cu acest principiu - Institutul Indian al Serului este angajat în el.

Împărțiți și vaccinați

Este mult mai sigur să introduceți sistemul imunitar nu în întregul virus, ci într-o parte separată a acestuia. Pentru a face acest lucru, trebuie să selectați o proteină prin care „poliția internă” a unei persoane va putea recunoaște cu exactitate virusul. De regulă, aceasta este o proteină de suprafață, cu ajutorul căreia agentul patogen pătrunde în celule. Apoi, trebuie să obțineți o cultură de celule pentru a produce această proteină la scară industrială. Acest lucru se face cu ajutorul ingineriei genetice, motiv pentru care astfel de proteine se numesc modificate genetic sau recombinante.

„Cred că vaccinurile trebuie să fie recombinate și nimic altceva”, spune Karpova. - Mai mult, acestea trebuie să fie vaccinuri pe purtători, adică proteinele virusului trebuie să fie pe un fel de purtător. Faptul este că ele însele (proteinele) nu sunt imunogene. Dacă proteinele cu greutate moleculară mică sunt folosite ca vaccin, acestea nu vor dezvolta imunitate, organismul nu va reacționa la ele, așa că particulele purtătoare sunt absolut necesare.”

Ca atare purtător, cercetătorii de la Universitatea de Stat din Moscova propun să utilizeze virusul mozaicului tutunului Virusul mozaicului tutunului - „Wikipedia” (acesta, apropo, este primul virus descoperit de oameni). De obicei arată ca un băț subțire, dar când este încălzit, ia forma unei mingi. „Este stabil, are proprietăți unice de adsorbție, atrage proteinele la sine”, spune Karpova. „Pe suprafața sa, puteți plasa proteine mici, chiar antigenele”. Dacă acoperiți virusul mozaic al tutunului cu proteine coronavirus, atunci pentru organism se transformă într-o imitație a particulei virale SARS - CoV - 2. „Virusul mozaicului tutunului”, notează Karpova, „este un imunostimulant eficient pentru organism. În același timp, deoarece virușii plantelor nu pot infecta animalele, inclusiv oamenii, facem un produs absolut sigur.”

Siguranța diferitelor metode asociate cu proteinele recombinante le-a făcut cele mai populare - cel puțin o duzină de companii încearcă acum să obțină o astfel de proteină pentru coronavirus. În plus, mulți folosesc alți viruși purtători - de exemplu, vectori adenovirali sau chiar viruși modificați vii ai rujeolei și variolei care infectează celulele umane și se înmulțesc acolo împreună cu proteinele coronavirusului. Cu toate acestea, aceste metode nu sunt cele mai rapide, deoarece este necesar să se stabilească producția în linie de proteine și viruși în culturile celulare.

Gene goale

Etapa de producere a proteinelor în cultura celulară poate fi scurtată și accelerată făcând celulele organismului să producă proteine virale pe cont propriu. Vaccinurile de terapie genetică funcționează în conformitate cu acest principiu - materialul genetic „gol” - ADN sau ARN viral - poate fi introdus în celulele umane. ADN-ul este de obicei injectat în celule folosind electroporație, adică, odată cu injecția, o persoană primește o descărcare ușoară, ca urmare, permeabilitatea membranelor celulare crește, iar firele de ADN intră înăuntru. ARN-ul este eliberat folosind vezicule lipidice. Într-un fel sau altul, celulele încep să producă proteine virale și să o demonstreze sistemului imunitar, iar acesta desfășoară un răspuns imunitar chiar și în absența unui virus.

Această metodă este destul de nouă, nu există vaccinuri în lume care să funcționeze pe acest principiu.

Cu toate acestea, conform OMS, șapte companii încearcă simultan să facă un vaccin împotriva coronavirusului pe baza acestuia. Acesta este drumul parcurs de Moderna Therapeutics, liderul american în cursa vaccinurilor. De asemenea, a fost ales pentru ei înșiși de încă trei participanți la cursa din Rusia: Centrul Științific Vector din Novosibirsk (conform lui Rospotrebnadzor, el testează până la șase modele de vaccin în același timp, iar unul dintre ele se bazează pe ARN), Biocad și Centrul științific și clinic de precizie și medicină regenerativă preț Kazan.

„În principiu, nu este atât de dificil să creezi un vaccin”, spune Albert Rizvanov, directorul Centrului, profesor al Departamentului de Genetică la Institutul de Medicină Fundamentală și Biologie al Universității Federale din Kazan. „Vaccinurile de terapie genetică sunt cele mai rapide în ceea ce privește dezvoltarea, deoarece este suficient pentru a crea un construct genetic”. Vaccinul, la care se lucrează la Centru, ar trebui să împușcă mai multe ținte deodată: în celule este injectată simultan o catenă de ADN cu mai multe gene virale. Ca rezultat, celulele vor produce nu o singură proteină virală, ci mai multe simultan.

În plus, potrivit lui Rizvanov, vaccinurile ADN pot fi mai ieftine decât altele în producție. „Suntem în esență ca Space X”, glumește omul de știință. - Dezvoltarea prototipului nostru costă doar câteva milioane de ruble. Cu toate acestea, prototiparea este doar vârful aisbergului, iar testarea cu un virus viu este o ordine complet diferită.”

Vicisitudine și trucuri

Odată ce vaccinurile sunt transformate din evoluții teoretice în obiecte de cercetare, obstacolele și restricțiile încep să crească ca ciupercile. Și finanțarea este doar una dintre probleme. Potrivit lui Karpova, Universitatea de Stat din Moscova are deja un eșantion al vaccinului, dar testarea ulterioară va necesita cooperarea cu alte organizații. În următorul pas, ei plănuiesc să testeze siguranța și imunogenitatea, iar acest lucru se poate face în interiorul zidurilor universității. Dar de îndată ce trebuie să evaluați eficacitatea vaccinului, va trebui să lucrați cu agentul patogen, iar acest lucru este interzis în instituția de învățământ.

În plus, vor fi necesare animale speciale. Cert este că șoarecii obișnuiți de laborator nu se îmbolnăvesc de toți virușii umani, iar imaginea bolii poate fi, de asemenea, foarte diferită. Prin urmare, vaccinurile sunt adesea testate la dihori. Dacă scopul este de a lucra cu șoareci, atunci sunt necesari șoareci modificați genetic, care poartă pe celulele lor exact aceiași receptori de care „se lipește” coronavirusul în corpul pacientului. Acești șoareci nu sunt ieftini Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (zeci sau douăzeci de mii de dolari pe linie). Adevărat, uneori puteți economisi bani - cumpărați doar câțiva indivizi și creșteți-i în laborator - dar acest lucru prelungește etapa de testare preclinice.

Și dacă tot suntem capabili să rezolvăm problema finanțării, atunci timpul rămâne o dificultate de netrecut. Potrivit lui Rizvanov, vaccinurile durează de obicei luni și ani pentru a se dezvolta. „Rareori mai puțin de un an, de obicei mai mult”, spune el. Șeful Agenției Biomedicale Federale (aceștia dezvoltă un vaccin bazat pe o proteină recombinată) Veronika Skvortsova a sugerat că FMBA din Rusia va primi primele rezultate ale testelor prototipurilor unui vaccin împotriva coronavirusului în iunie 2020, că un vaccin terminat poate apărea în 11 luni.

Există mai multe etape în care procesul poate fi accelerat. Cea mai evidentă este dezvoltarea. Compania americană Moderna a preluat conducerea pentru că dezvoltă de mult timp vaccinuri ARNm. Și pentru a face altul, s-au săturat de genomul decodificat al noului virus. Echipele rusești de la Moscova și Kazan lucrează și ele la tehnologia lor de câțiva ani și se bazează pe rezultatele testelor vaccinurilor lor anterioare împotriva altor boli.

Ideal ar fi o platformă care vă permite să creați rapid un nou vaccin dintr-un șablon. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Moscova pun la cale astfel de planuri.

„Pe suprafața particulei noastre”, spune Karpova, „putem plasa proteinele mai multor viruși și putem proteja simultan împotriva COVID-19, SARS și MERS. Chiar credem că putem preveni astfel de focare în viitor. Există 39 de coronavirusuri, unele dintre ele sunt apropiate de coronavirusurile umane și este complet clar ce înseamnă depășirea barierei speciilor („sărirea” unui virus de la lilieci la om. - Nota N + 1.). Dar dacă există un vaccin precum Lego, putem pune pe el proteina unui virus care a apărut undeva. Vom face acest lucru în termen de două luni - vom înlocui sau vom adăuga aceste proteine. Dacă un astfel de vaccin ar fi fost disponibil în decembrie 2019, iar oamenii ar fi fost vaccinați cel puțin în China, acest lucru nu s-ar fi răspândit mai mult.”

Următoarea etapă este testarea preclinice, adică lucrul cu animale de laborator. Nu este cel mai lung proces, dar poate fi câștigat pe cheltuiala lui atunci când este combinat cu studii clinice pe oameni. Moderna a făcut exact asta - compania s-a limitat la o verificare rapidă a siguranței și a trecut direct la cercetarea umană. Cu toate acestea, merită să ne amintim că medicamentul pe care îl încearcă este unul dintre cele mai sigure. Din moment ce Moderna nu folosește viruși sau proteine recombinante, există foarte puține șanse ca voluntarii să aibă efecte secundare - sistemul imunitar pur și simplu nu are la ce să reacționeze agresiv. Cel mai rău care se poate întâmpla este că vaccinul este ineficient. Dar acest lucru rămâne de verificat.

Dar producția de vaccinuri, aparent, nu este o etapă limitativă. „Acest lucru nu este mai complicat decât producția biotehnologică obișnuită de proteine recombinate”, explică Rizvanov. Potrivit acestuia, fabrica poate produce un milion de doze dintr-un astfel de vaccin în câteva luni. Olga Karpova dă o estimare similară: trei luni pentru un milion de doze.

Ai nevoie de un vaccin?

Dacă merită să reduceți studiile clinice este o problemă discutabilă. În primul rând, este un proces lent în sine. În multe cazuri, vaccinul trebuie administrat în mai multe etape: dacă virusul nu se înmulțește de la sine în interiorul organismului, atunci este eliminat rapid, iar concentrația lui este insuficientă. raspuns. Prin urmare, chiar și un simplu test al eficacității va dura cel puțin câteva luni, iar medicii urmează să monitorizeze siguranța vaccinului pentru sănătatea voluntarilor timp de un an întreg.

În al doilea rând, COVID-19 este chiar cazul în care accelerarea încercărilor umane pare nepractică pentru mulți.

Mortalitatea cauzată de boală astăzi este estimată la câteva procente, iar această valoare este probabil să fie redusă și mai mult de îndată ce devine clar câte persoane au suferit boala asimptomatic. Dar vaccinul, dacă va fi inventat acum, va trebui administrat la milioane de oameni, iar chiar și mici efecte secundare pot duce la un număr de boli și decese comparabil cu infecția în sine. Iar noul coronavirus este departe de a fi suficient de „furios” încât, în cuvintele lui Rizvanov, „aruncă complet deoparte toate considerentele de securitate”. Omul de știință consideră că, în situația actuală, carantina este cea mai eficientă.

Cu toate acestea, potrivit lui Karpova, nu este nevoie urgentă de un vaccin în viitorul apropiat. „Nu este nevoie să vaccinați oamenii în timpul unei pandemii, acest lucru nu este în conformitate cu regulile epidemiei”, explică ea.

Galina Kozhevnikova, șef al Departamentului de Boli Infecțioase al Universității RUDN, este de acord cu ea. „În timpul unei epidemii nu se recomandă deloc vaccinarea, chiar și una de rutină, care este inclusă în schema de vaccinare. Deoarece nu există nicio garanție că o persoană nu se află în perioada de incubație și dacă un vaccin este aplicat în acest moment, sunt posibile evenimente adverse și o eficiență redusă a vaccinării”, a spus Kozhevnikova, răspunzând la întrebarea N + 1.

Sunt cazuri, a adăugat ea, când este necesară o vaccinare de urgență din motive de sănătate, într-o situație în care este vorba de viață și de moarte. De exemplu, în timpul focarului de antrax de la Sverdlovsk din 1979, toată lumea a fost vaccinată, mii de oameni au fost vaccinați de urgență, iar în 1959 la Moscova, în timpul unui focar de variolă adus de Kokorekin, Alexei Alekseevich - „Wikipedia” din India de către artistul Alexei Kokorekin.

„Dar coronavirusul nu este absolut o astfel de poveste. Din ceea ce se întâmplă, vedem că această epidemie se dezvoltă în conformitate cu legile clasice ale bolii respiratorii acute”, spune Kozhevnikova.

Astfel, dezvoltatorii de vaccinuri sunt întotdeauna într-o situație incomodă. Atâta timp cât nu există virus, este aproape imposibil să se creeze un vaccin. Imediat ce a apărut virusul, se dovedește că ar fi trebuit făcut alaltăieri. Și când se dă înapoi, producătorii își pierd clienții.

Cu toate acestea, trebuie administrat un vaccin. Acest lucru nu s-a întâmplat în timpul focarelor anterioare de infecții cu coronavirus - atât MERS, cât și SARS s-au încheiat prea repede, iar cercetarea a pierdut finanțare. Dar dacă nu au existat cazuri de SARS în lume din 2004, atunci ultimul caz de MERS datează din 2019 și nimeni nu poate garanta că focarul nu se va mai repeta. În plus, un vaccin împotriva infecțiilor anterioare ar putea oferi o platformă strategică pentru dezvoltarea viitoarelor vaccinuri.

Karpova notează că, chiar și după ce acest focar de COVID-19 dispare, este posibil un alt focar. Și în acest caz, statul ar trebui să aibă un vaccin pregătit.„Acesta nu este genul de vaccin cu care toți oamenii vor fi vaccinați, precum gripa”, spune ea. „Dar într-o urgență cu un nou focar, statul ar trebui să aibă un astfel de vaccin, precum și un sistem de testare”.

Coronavirus. Numar de infectati:

243 093 598

in lume

8 131 164

în Rusia Vezi harta