Kuidas koroonaviiruse vaktsiini luuakse ja kas see suudab pandeemia peatada
Tervis / / December 28, 2020
Populaarteadus väljaanne teaduses, inseneriteaduses ja tehnoloogias praegu toimuvast.
Kümned biotehnoloogiaettevõtted ja teadusinstituudid võistlevad pandeemia vastu, et luua uue vaktsiinivõimaluse uue SARS - CoV - 2 koronaviiruse jaoks. Me selgitame välja, milliseid tehnoloogiaid nende väljatöötamiseks kasutatakse, kui kaua läheb aega hetkeni, mil saab COVID-19 vaktsineerida, ja kas tulevane vaktsiin võib peatuda pandeemia.
Iga kord, kui inimkond seisab silmitsi uue nakkusega, algab korraga kolm rassi: nii ravimi, testisüsteemi kui ka vaktsiini jaoks. Algas eelmine nädal VenemaalRospotrebnadzori teaduskeskus alustas uue koronaviiruse vastase vaktsiini testimist koroonaviiruse vastase vaktsiini uuringud loomadel ja USA-s - juba inimestelAlustatakse COVID-19 uurimisvaktsiini NIH kliinilist uuringut. Kas see tähendab seda võitu üle epideemia Sulge?
WHO andmetel deklareeris maailmas umbes 40 laboritCOVIDi maastiku kavand - 19 kandidaatvaktsiini - 20. märts 2020 et nad töötavad välja koronaviiruse vastaseid vaktsiine. Ja hoolimata asjaolust, et nende seas on selgeid liidreid - näiteks Hiina firma CanSino Biologics, kes selle vastu võttis
KLIINILISEKS Uuringuks on heaks kiidetud tavaline uudne koronaavirusvaktsiin (5. tüüpi ADENOVIRUS VECTOR) luba inimkatseteks ja Ameerika Moderna, kes on neid juba alustanud, on nüüd keeruline ennustada, milline ettevõte selle võistluse võidab, ja mis kõige tähtsam, kas vaktsiinide väljatöötamine ületab leviku koroonaviirus. Edu selles võistluses sõltub mitte ainult relva valikust, see tähendab põhimõttest, millele vaktsiin on üles ehitatud.Surnud viirus on halb viirus
Kooliõpikutes kirjutavad nad tavaliselt, et vaktsineerimisel kasutatakse tapetud või nõrgenenud patogeeni. Kuid see teave on mõnevõrra aegunud. "Inaktiveeritud (" tapetud ". - umbes N + 1.) Ja nõrgestatud (nõrgestatud. - umbes N + 1.) Vaktsiinid leiutati ja võeti kasutusele eelmise sajandi keskel ja neid on raske tänapäevasteks pidada, - selgitab vestluses N + 1-ga Moskva Riikliku Ülikooli bioloogiateaduskonna viroloogiateaduskonna juhataja Olga Karpova Lomonosov. - See on kallis. Seda on raske transportida ja hoida, paljud vaktsiinid jõuavad vajalikesse kohtadesse (kui me räägime näiteks Aafrikast) riigis, kus nad enam kedagi ei kaitse. "
Pealegi pole see turvaline. Suure annuse "tapetud" saamiseks viirus, on kõigepealt vaja omandada suur hulk elamist ja see suurendab nõudeid laboriseadmetele. Siis tuleb see neutraliseerida - selleks kasutavad nad näiteks ultraviolett- või formaliini.
Kuid kus on garantii, et paljude "surnud" viirusosakeste hulgas pole enam ühtegi, mis võib haigusi põhjustada?
Nõrgenenud patogeeni korral on see veelgi raskem. Nüüd on viirus nõrgenemiseks sunnitud muteeruma ja seejärel valitakse kõige vähem agressiivsed tüved. Kuid selle tulemuseks on uute omadustega viirus ja kõiki neid ei saa ette ennustada. Jällegi, kus on garantii, et viirus, olles kehasse sattunud, ei jätkata muteerumist ja ei tooda "järglasi" veelgi rohkem "kurja" kui originaal?
Seetõttu kasutatakse nii tapetud kui ka tapmata viiruseid tänapäeval harva. Näiteks tänapäevaste gripivaktsiinide hulgas on "nõrgestatud patogeenid"Järgmise põlvkonna gripivaktsiinid: võimalused ja väljakutsed vähemuses - ainult 2 18-st Euroopas ja Ameerika Ühendriikides 2020. aastaks heaks kiidetud vaktsiinist on loodud selliselt. Enam kui 40 koroonaviiruse vastase vaktsiini projektist on selle põhimõtte kohaselt korraldatud ainult üks - India Seerumi Instituut tegeleb sellega.
Jaga ja vaktsineeri
Palju turvalisem on tutvustada immuunne mitte kogu viirusega, vaid selle eraldi osaga. Selleks peate valima valgu, mille järgi inimese "sisepolitsei" suudab viiruse täpselt ära tunda. Reeglina on see pinnavalk, mille abil patogeen rakkudesse tungib. Siis peate selle valgu tootmiseks tööstuslikus mahus hankima rakukultuuri. Seda tehakse geenitehnoloogia abil, mistõttu selliseid valke nimetatakse 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 iseenesest ei ole need (valgud) immunogeensed. Kui vaktsiinina kasutatakse madala molekulmassiga valke, ei teki neil immuunsust, keha ei reageeri neile, seega on kandjaosakesed tingimata vajalikud.
Moskva Riikliku Ülikooli teadlased soovitavad sellise kandjana kasutada tubakamosaiikviirust.Tubaka mosaiikviirus - "Vikipeedia" (muide, see on kõige esimene viirus, mille inimesed avastasid). Tavaliselt näeb see välja nagu õhuke pulk, kuid kuumutamisel võtab see palli kuju. "See on stabiilne, sellel on ainulaadsed adsorptsiooniomadused, see meelitab valke enda juurde," ütleb Karpova. "Selle pinnale saate paigutada väikseid valke, väga antigeene." Kui katate tubaka mosaiikviiruse koroonaviiruse valkudega, muutub see keha jaoks viirusosakese jäljenduseks SARS-CoV-2. "Tubaka mosaiikviirus," märgib Karpova, "on keha jaoks tõhus immunostimulaator. Samal ajal, kuna taimeviirused ei saa nakatada loomi, sealhulgas inimesi, valmistame täiesti ohutu toote. "
Rekombinantsete valkudega seotud erinevate meetodite ohutus on muutnud need kõige populaarsemaks - vähemalt kümmekond ettevõtet proovib sellist koronaviiruse valku saada. Lisaks kasutavad paljud teisi kandjaviirusi - näiteks adenoviirusvektoreid või isegi modifitseeritud "elusad" leetrid ja rõugeviirused, mis nakatavad inimrakke ja paljunevad seal koos koronaviiruse valgud. Need meetodid pole siiski kõige kiiremad, sest rakukultuurides on vaja luua pidev valkude ja viiruste tootmine.
Alasti geenid
Valkude tootmist rakukultuuris saab lühendada ja kiirendada, pannes keha rakud viirusvalke ise tootma. Geeniteraapia vaktsiinid töötavad selle põhimõtte kohaselt - inimrakkudesse saab sisestada “palja” geneetilise materjali - viiruse DNA või RNA. DNA süstitakse rakkudesse tavaliselt elektroporatsiooni abil, see tähendab, et koos süstimisega saab inimene kerge väljutuse, mille tulemusel suureneb rakumembraanide läbilaskvus ja DNA ahelad satuvad selle sisse. RNA tarnitakse lipiidide vesiikulite abil. Ühel või teisel viisil hakkavad rakud viirusvalku tootma ja demonstreerivad seda immuunsüsteemile ning see avab immuunvastuse ka viiruse puudumisel.
See meetod on üsna uus, maailmas pole ühtegi vaktsiini, mis selle põhimõtte järgi töötaks.
Sellegipoolest üritavad WHO andmetel seitse ettevõtet korraga teha vaktsiini koroonaviirus selle põhjal. See on Ameerika vaktsiinivõistluste liidri Moderna Therapeutics tee. Teda valis enda jaoks veel kolm võistlusel osalejat Venemaalt: teaduskeskus "Vector" Novosibirskis (Rospotrebnadzori andmetel kontrollib ta nii palju vaktsiinidisainid ja üks neist põhineb RNA-l), Biocad ning täppis- ja regeneratiivmeditsiini teaduslik ja kliiniline keskus Kaasan.
"Põhimõtteliselt ei ole vaktsiini loomine nii keeruline," ütleb keskuse direktor Albert Rizvanov, Kaasani föderaalse ülikooli fundamentaalse meditsiini ja bioloogia instituudi geneetika osakonna professor. "Geeniterapeutilised vaktsiinid on arengult kõige kiiremad, sest sellest piisab geneetilise konstruktsiooni loomiseks." Keskuses töötav vaktsiin peaks tulistama korraga mitmele sihtmärgile: rakkudesse süstitakse korraga mitme viirusgeeniga DNA-ahelat. Selle tulemusena ei tooda rakud mitte üht viirusvalku, vaid mitu korraga.
Lisaks võivad Rizvanovi sõnul DNA vaktsiinid olla teistest odavamad kui tootmises. "Oleme sisuliselt nagu Space X," naljatleb teadlane. - Meie prototüübi väljatöötamine maksab vaid paar miljonit rubla. Prototüüpide loomine on siiski vaid jäämäe tipp ja elusviirusega testimine on hoopis teine kord. ”
Keerisused ja nipid
Kui vaktsiinid on teoreetilisest arengust muundatud uurimisobjektideks, hakkavad seened sarnaselt kasvama takistused ja piirangud. Ja rahastamine on vaid üks probleemidest. Karpova sõnul on Moskva Riiklikul Ülikoolil juba vaktsiiniproov olemas, kuid edasine testimine nõuab koostööd teiste organisatsioonidega. Järgmises etapis kavatsevad nad testida ohutust ja immunogeensust ning seda saab teha ülikooli seinte vahel. Kuid niipea, kui peate hindama vaktsiini efektiivsust, peate patogeeniga töötama ja see on haridusasutuses keelatud.
Lisaks on vaja spetsiaalseid loomi. Fakt on see, et tavalised laborihiired ei haigestu kõigi inimese viirustega ja ka haiguse pilt võib olla väga erinev. Seetõttu testitakse vaktsiine sageli tuhkrutel. Kui eesmärk on töötada hiirtega, siis on vaja geneetiliselt muundatud hiiri, mis kannavad oma rakke edasi täpselt samu retseptoreid, mille külge koronaviirus organismis "klammerdub" patsient. Need hiired pole odavadACE2 PÕHISEADUSLIK KOKKUVÕTE (kümme või kaks kümmet tuhat dollarit liini kohta). Tõsi, mõnikord võite säästa raha - osta vaid mõned isikud ja kasvatada neid laboris -, kuid see pikendab prekliiniliste testide etappi.
Ja kui suudame ikkagi finantseerimisprobleemi lahendada, jääb aeg ületamatuks raskuseks. Rizvanov ütles, et vaktsiinide väljatöötamine võtab tavaliselt kuid ja aastaid. "Harva vähem kui aasta, tavaliselt rohkem," ütleb ta. Föderaalse meditsiini- ja bioloogiaameti juht (nad töötavad välja rekombinantsel valgul põhinevat vaktsiini) Veronika Skvortsova soovitasVenemaa FMBA saab koronaviiruse vastaste prototüüpvaktsiinide esimesed testitulemused 2020. aasta juuniset valmis vaktsiin võib ilmneda 11 kuu pärast.
Protsessi saab kiirendada mitmel etapil. Kõige ilmsem on areng. Ameerika ettevõte Moderna on juhtpositsiooni võtnud, kuna on pikka aega arendanud mRNA vaktsiine. Ja uue valmistamiseks oli neil piisavalt uue viiruse dekodeeritud genoomi. Ka Moskva ja Kaasani Venemaa meeskonnad on mitu aastat töötanud oma tehnoloogia kallal ja tuginevad oma varasemate teiste haiguste vastaste vaktsiinide testide tulemustele.
Ideaalne oleks platvorm, mis võimaldab teil mallist kiiresti uue vaktsiini luua. Moskva Riikliku Ülikooli teadlased kooruvad selliseid plaane.
"Meie osakese pinnal," ütleb Karpova, "saame paigutada mitme viiruse valgud ja kaitsta samaaegselt COVID-19, SARS ja MERS. Me isegi arvame, et suudame selliseid puhanguid tulevikus ära hoida. Koronaviiruseid on 39, mõned neist on inimese koronaviiruste lähedased ja on täiesti selge, mis on liigitõkke ületamine (viiruse nahkhiirtelt inimesele hüppamine). - umbes N + 1.). Kuid kui on olemas selline vaktsiin nagu Lego, võime selle peale panna mõne kusagilt pärit viiruse valgu. 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, ei oleks see veelgi levinud. "
Järgmine etapp on prekliiniline testimine, see tähendab töö laboriloomadega. See pole kõige pikem protsess, kuid seda saab selle arvelt võita, kui seda kombineerida kliiniliste uuringutega inimestel. Täpselt nii ka Moderna tegi - ettevõte piirdus kiire ohutuskontrolliga ja läks otse inimeste uuringutele. Siiski tasub meeles pidada, et ravim, mida ta proovib, on üks ohutumaid. Kuna Moderna ei kasuta viiruseid ega rekombinantseid valke, on vabatahtlikel kõrvaltoimete tekkimise võimalus väga väike - immuunsüsteemil pole lihtsalt midagi agressiivset reageerida. Halvim, mis juhtuda võib, on see, et vaktsiin on ebaefektiivne. Kuid seda tuleb veel kontrollida.
Kuid vaktsiinide tootmine ei ole ilmselt piirav etapp. "See pole keerulisem kui tavaline rekombinantsete valkude biotehnoloogiline tootmine," selgitab Rizvanov. Tema sõnul suudab taim mõne kuuga toota miljon annust sellist vaktsiini. Olga Karpova esitab sarnase hinnangu: kolm kuud miljonile annusele.
Kas vajate vaktsiini?
Kas kliinilisi uuringuid tuleks vähendada, on vaieldav. Esiteks on see iseenesest aeglane protsess. Paljudel juhtudel tuleb vaktsiini manustada mitmel etapil: kui viirus ei paljune iseenesest organismis, siis eritub see kiiresti ja selle kontsentratsioon on ebapiisavLinnugripi A viiruse pandeemiline valmisolek ja vaktsiinide väljatöötamineraske immuunvastuse esilekutsumiseks. Seetõttu võtab isegi tõhususe lihtne testimine vähemalt mitu kuud ja arstid kavatsevad terve aasta jälgida vaktsiini ohutust vabatahtlike tervisele.
Teiseks on COVID-19 just see juhtum, kui paljudele inimkatsete kiirendamine tundub ebapraktiline.
Haigusesse suremust hinnatakse tänapäeval mõnele protsendile ja tõenäoliselt väheneb see väärtus veelgi, niipea kui selgub, kui palju inimesi on seda haigust asümptomaatiliselt põdenud. Kuid kui vaktsiin leiutatakse nüüd, tuleb see manustada miljonitele inimestele ja isegi väikesed kõrvaltoimed võivad põhjustada nakkuse endaga võrreldavate haiguste ja surmade arvu. Ja uus koronaviirus pole kaugeltki nii "vihane", et Rizvanovi sõnade järgi "kõik turvalisuse kaalutlused täielikult kõrvale jätta". Teadlane usub, et praeguses olukorras kõige tõhusam karantiin.
Karpova sõnul pole lähitulevikus aga tungivat vajadust vaktsiini järele. "Pandeemia ajal ei ole vaja inimesi vaktsineerida, see ei vasta epideemia reeglitele," selgitab ta.
Temaga nõustub RUDNi ülikooli nakkushaiguste osakonna juhataja Galina Kozhevnikova. “Epideemia ajal ei soovitata vaktsineerimist üldse, isegi rutiinset, mis on vaktsineerimiskavas. Sest pole mingit garantiid, et inimene ei ole inkubatsiooniperioodil, ja kui sel hetkel kohaldatakse vaktsiin, on võimalikud kõrvaltoimed ja vaktsiini vähenenud efektiivsus, "ütles Kozhevnikova küsimusele vastates N + 1.
Ta lisas, et on juhtumeid, kui erakorralist vaktsineerimist on vaja tervislikel põhjustel, olukorras, mis puudutab elu ja surma. Näiteks vaktsineeriti Siberi katku puhangu ajal Sverdlovskis 1979. aastal kõiki, vaktsineeriti kiiresti tuhandeid inimesi ja 1959. aastal Moskvas toodi rõugete puhangu ajal.Kokorekin, Aleksei Aleksejevitš - "Vikipeedia" Indiast kunstnik Alexey Kokorekin.
"Kuid koroonaviirus pole absoluutselt selline lugu. Toimuvast näeme, et see epideemia areneb vastavalt ägedate hingamisteede haiguste klassikalistele seadustele, ”ütleb Kozhevnikova.
Seega on vaktsiiniarendajad alati ebamugavas olukorras. Kuigi viirust pole, on vaktsiini loomine peaaegu võimatu. Niipea, kui viirus ilmnes, selgub, et see oleks tulnud teha üleeile. Ja kui see taandub, kaotavad tootjad oma kliendid.
Siiski tuleb teha vaktsiin. Varasemate koroonaviirusnakkuste puhangute ajal pole seda juhtunud - nii MERS kui ka SARS lõppesid liiga kiiresti ja teadustöö on kaotanud rahastuse. Kuid kui SARS-i juhtumeid pole maailmas täheldatud alates 2004. aastast, siis viimane MERS-i juhtum on dateeritud 2019. aastaga ja keegi ei saa garanteerida, et haiguspuhang ei kordu. Lisaks võib varasemate nakkuste vastane vaktsiin olla strateegiline platvorm tulevaste vaktsiinide väljatöötamiseks.
Karpova märgib, et isegi pärast selle leegi lagunemist COVID-19 teine on võimalik. Ja sel juhul peaks riigil olema vaktsiin valmis. "See ei ole selline vaktsiin, mida kõiki inimesi vaktsineeritakse nagu grippi," ütleb ta. "Kuid uue haiguspuhanguga hädaolukorras peaks riigil olema selline vaktsiin ja ka testimissüsteem."
Loe ka🧐
- Kuidas koronaviiruse pandeemia areneb ja kuidas see lõpeb
- Miks on kuuldus, et uus koronaviirus on laboris aretatud, vale
- 5 olulist küsimust elu kohta koronaviiruse epideemia ajal