Kako se stvara cjepivo protiv koronavirusa i može li zaustaviti pandemiju

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 03:58

Neočekivano, nema potrebe za ubrzavanjem rada na cjepivu.

Deseci biotehnoloških tvrtki i znanstvenih institucija utrkuju se protiv pandemije kako bi stvorili različite opcije cjepiva za novi koronavirus SARS-CoV-2. Smišljamo koje tehnologije se koriste za njihov razvoj, koliko će vremena proći dok se cjepivo protiv COVID-19 ne može cijepiti i hoće li buduće cjepivo moći zaustaviti pandemiju.

Svaki put kad se čovječanstvo suoči s novom infekcijom, tri utrke počinju istovremeno: za lijekom, testnim sustavom i cjepivom. Prošlog tjedna Znanstveni centar Rospotrebnadzora započeo je testiranje cjepiva protiv novog koronavirusa, testiranje antikoronavirusnog cjepiva na životinjama, a u Sjedinjenim Državama počinje kliničko ispitivanje istraživačkog cjepiva za COVID-19 NIH-a. Znači li to da je pobjeda nad epidemijom blizu?

Prema WHO-u, oko 40 laboratorija diljem svijeta objavilo je NACRT krajolika kandidatskih cjepiva protiv COVID-19 - 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 dobila REKOMBINANTNO NOVEL KORONAVIRUSNO CJEPIVO (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) ODOBRENU ZA KLINIČKA ISPITIVANJA dopuštenje za ispitivanja na ljudima, te američka Moderna, koja je već započeli su ih, - Sada je teško predvidjeti koja će od tvrtki pobijediti u ovoj utrci, i što je najvažnije, hoće li razvoj cjepiva prestići širenje koronavirusa. Uspjeh u ovoj utrci ne samo da ovisi o izboru oružja, odnosno o principu na kojem je cjepivo izgrađeno.

Mrtvi virus je loš virus

U školskim udžbenicima obično pišu da se za cijepljenje koristi ubijeni ili oslabljeni patogen. Ali ove informacije su pomalo zastarjele. “Inaktivirana („ubijena”. - cca. N + 1.) i atenuirana (oslabljena. - cca. N + 1.) Cjepiva su izumljena i uvedena sredinom prošlog stoljeća, i teško ih je smatrati modernim, - objašnjava u razgovoru s N +1 Olga Karpova, voditeljica Odjela za virusologiju Biološkog fakulteta Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov. - Skupo je. Teško ga je transportirati i skladištiti, mnoga cjepiva dođu do mjesta gdje su potrebna (ako govorimo, na primjer, o Africi) u takvom stanju kada više nikoga ne štite."

Štoviše, nije sigurno. Da biste dobili visoku dozu "ubijenog" virusa, prvo morate nabaviti velike količine živog, a to povećava zahtjeve za laboratorijskom opremom. Zatim 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 koje 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 proizvodi virus s novim svojstvima, a ne mogu se sva unaprijed predvidjeti. Opet, gdje je jamstvo da, jednom u tijelu, virus neće nastaviti mutirati i proizvesti "potomke" još "zle" od originala?

Stoga se i "ubijeni" i "neubijeni" virusi danas rijetko koriste. Na primjer, među modernim cjepivima protiv gripe, “oslabljeni patogeni” su u manjini - cjepiva protiv gripe sljedeće generacije: prilike i izazovi su u manjini - samo 2 od 18 cjepiva odobrenih u Europi i Sjedinjenim Državama do 2020. su uređena. Od više od 40 projekata cjepiva protiv koronavirusa samo je jedan organiziran po ovom principu - na njemu je angažiran Indijski institut za serum.

Podijelite i cijepite

Mnogo je sigurnije uvesti imunološki sustav ne na cijeli virus, već na njegov zasebni dio. Da biste to učinili, morate odabrati protein pomoću kojeg će "unutarnja policija" osobe moći točno prepoznati virus. U pravilu, ovo je površinski protein, uz pomoć kojeg patogen prodire u stanice. Zatim morate nabaviti staničnu kulturu za proizvodnju ovog proteina u industrijskoj mjeri. To se radi uz pomoć genetskog inženjeringa, zbog čega se takvi proteini nazivaju genetski modificirani, odnosno rekombinantni.

“Vjerujem da cjepiva moraju biti rekombinantna i ništa drugo”, kaže Karpova. - Štoviše, to moraju biti cjepiva na nositeljima, odnosno proteini virusa moraju biti na nekakvom nosaču. Činjenica je da sami po sebi (proteini) nisu imunogeni. Ako se proteini niske molekularne težine koriste kao cjepivo, oni neće razviti imunitet, tijelo neće reagirati na njih, pa su čestice nosača apsolutno neophodne.”

Kao takav nositelj, istraživači s Moskovskog državnog sveučilišta predlažu korištenje virusa mozaika duhana - "Wikipedia" (ovo je, inače, prvi virus koji su otkrili ljudi). Obično izgleda kao tanak štapić, ali kada se zagrije, poprima oblik lopte. “Postojan je, ima jedinstvena svojstva adsorpcije, privlači proteine na sebe”, kaže Karpova. "Na njegovu površinu možete smjestiti male proteine, same antigene." Ako virus mozaika duhana prekrijete proteinima koronavirusa, on se za tijelo pretvara u imitaciju virusne čestice SARS-CoV-2. “Virus mozaika duhana”, napominje Karpova, “je učinkovit imunostimulans za tijelo. Istodobno, budući da biljni virusi ne mogu zaraziti životinje, uključujući ljude, proizvodimo apsolutno siguran proizvod."

Sigurnost različitih metoda povezanih s rekombinantnim proteinima učinila ih je najpopularnijima - barem desetak tvrtki sada pokušava nabaviti takav protein za koronavirus. Osim toga, mnogi koriste druge viruse prijenosnika - na primjer, adenovirusne vektore ili čak modificirane žive viruse ospica i velikih boginja koji inficiraju ljudske stanice i tamo se razmnožavaju zajedno s proteinima koronavirusa. Međutim, ove metode nisu najbrže, jer je potrebno uspostaviti in-line proizvodnju proteina i virusa u staničnim kulturama.

Goli geni

Korak proizvodnje proteina u staničnoj kulturi može se skratiti i ubrzati tako da tjelesne stanice same proizvode virusne proteine. Cjepiva za gensku terapiju rade prema ovom principu - "goli" genetski materijal - virusna DNA ili RNA - može se umetnuti u ljudske stanice. DNA se obično ubrizgava u stanice pomoću elektroporacije, odnosno, uz injekciju, osoba dobiva svjetlosni pražnjenje, kao rezultat toga, povećava se propusnost staničnih membrana, a niti DNK ulaze unutra. RNA se isporučuje pomoću lipidnih vezikula. Na ovaj ili onaj način, stanice počinju proizvoditi virusni protein i demonstrirati ga imunološkom sustavu, a on razvija imunološki odgovor čak i u odsutnosti virusa.

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

Ipak, prema WHO-u, sedam tvrtki odjednom pokušava napraviti cjepivo protiv koronavirusa na temelju njega. Ovo je put kojim je krenula Moderna Therapeutics, američki lider u utrci cjepiva. Za sebe su ga odabrala i još trojica sudionika utrke iz Rusije: Znanstveni centar Vector u Novosibirsku (prema Rospotrebnadzoru, istovremeno testira čak šest dizajna cjepiva, a jedan od njih temelji se na RNA), Biocad i Znanstveni i klinički centar za preciznu i regenerativnu medicinu cijena 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. "Cjepiva za gensku terapiju najbrža su u razvoju, jer je dovoljno stvoriti genetski konstrukt." Cjepivo, na kojem se radi u Centru, trebalo bi pucati na nekoliko meta odjednom: u stanice se istovremeno ubrizgava lanac DNK s nekoliko virusnih gena. Kao rezultat toga, stanice neće proizvoditi jedan virusni protein, već nekoliko odjednom.

Osim toga, prema Rizvanovu, DNK cjepiva mogu biti jeftinija od ostalih u proizvodnji. "Mi smo u biti kao Space X", šali se znanstvenik. - Naš razvoj prototipa košta samo nekoliko milijuna rubalja. Međutim, izrada prototipa je samo vrh ledenog brijega, a testiranje s živim virusom je potpuno drugačiji redoslijed.”

Peripetije i trikovi

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

Osim toga, bit će potrebne posebne životinje. Činjenica je da obični laboratorijski miševi ne obolijevaju od svih ljudskih virusa, a slika bolesti također može biti vrlo različita. Stoga se cjepiva često testiraju na tvorovima. Ako je cilj raditi s miševima, onda su potrebni genetski modificirani miševi, koji na svojim stanicama nose točno iste receptore za koje se u tijelu pacijenta "hvata" koronavirus. Ovi miševi nisu jeftini Ace2 KONSTITUTIVNI KNOCKOUT (desetke ili dvadeset tisuća dolara po redu). Istina, ponekad možete uštedjeti novac - kupiti samo nekoliko jedinki i uzgajati ih u laboratoriju - ali to produljuje fazu pretkliničkog ispitivanja.

A ako smo još u mogućnosti riješiti problem financiranja, onda vrijeme ostaje nepremostiva poteškoća. Prema Rizvanovu, za razvoj cjepiva obično su potrebni mjeseci i godine. “Rijetko manje od godinu dana, obično više”, kaže on. Čelnica Federalne biomedicinske agencije (razvijaju cjepivo na bazi rekombinantnog proteina) Veronika Skvortsova sugerirala je da će FMBA Rusije dobiti prve rezultate testova prototipova cjepiva protiv koronavirusa u lipnju 2020., da bi se gotovo cjepivo moglo pojaviti u 11 mjeseci.

Postoji nekoliko faza u kojima se proces može ubrzati. Najočitiji je razvoj. Američka tvrtka Moderna preuzela je vodstvo jer već duže vrijeme razvija mRNA cjepiva. A da naprave još jedan, imali su dovoljno dekodiranog genoma novog virusa. Ruski timovi iz Moskve i Kazana također već nekoliko godina rade na svojoj tehnologiji i oslanjaju se na rezultate ispitivanja svojih prethodnih cjepiva protiv drugih bolesti.

Idealna bi bila 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 postaviti proteine nekoliko virusa i istovremeno štititi od COVID-19, SARS-a i MERS-a. Čak mislimo da možemo spriječiti takve pojave u budućnosti. Koronavirusa je 39, od kojih su neki bliski ljudskim koronavirusima, a potpuno je jasno što znači prevladati barijeru vrste (“preskakanje” virusa s šišmiša na čovjeka. - Napomena N+1.). Ali ako postoji cjepivo kao što je Lego, možemo na njega staviti protein nekog virusa koji je negdje potjecao. To ćemo učiniti u roku od dva mjeseca – zamijenit ćemo ili dodati ove proteine. Da je takvo cjepivo bilo dostupno u prosincu 2019., a ljudi su cijepljeni barem u Kini, to se ne bi dalje širilo."

Sljedeća faza je pretklinička ispitivanja, odnosno rad s laboratorijskim životinjama. To nije najdulji proces, ali se može pobijediti na njegov račun u kombinaciji s kliničkim ispitivanjima na ljudima. Moderna je učinila upravo to - tvrtka se ograničila na brzu sigurnosnu provjeru i krenula ravno na ljudska istraživanja. Međutim, vrijedi zapamtiti da je lijek koji pokušava jedan od najsigurnijih. Budući da Moderna ne koristi viruse niti rekombinantne proteine, vrlo su male šanse da će volonteri imati nuspojave – imunološki sustav jednostavno nema na što agresivno reagirati. Najgore što se može dogoditi je da je cjepivo neučinkovito. Ali to treba provjeriti.

Ali proizvodnja cjepiva, očito, nije ograničavajuća faza. "Ovo nije ništa kompliciranije od uobičajene biotehnološke proizvodnje rekombinantnih proteina", objašnjava Rizvanov. Prema njegovim riječima, biljka može proizvesti milijun doza takvog cjepiva u nekoliko mjeseci. Olga Karpova daje sličnu procjenu: tri mjeseca za milijun doza.

Trebate li cjepivo?

Vrijedno je smanjiti klinička ispitivanja, sporno je. Prvo, to je sam po sebi spor proces. U mnogim slučajevima, cjepivo se mora primijeniti u nekoliko faza: ako se virus ne razmnožava sam u tijelu, tada se brzo eliminira, a njegova koncentracija nije dovoljna. Spremnost za pandemiju virusa ptičje gripe A i razvoj cjepiva da izazove ozbiljnu imunost. odgovor. Stoga će čak i jednostavno ispitivanje učinkovitosti trajati najmanje nekoliko mjeseci, a liječnici će cijelu godinu pratiti sigurnost cjepiva za zdravlje dobrovoljaca.

Drugo, COVID-19 je upravo slučaj u kojem ubrzavanje ispitivanja na ljudima mnogima izgleda nepraktično.

Smrtnost od te bolesti danas se procjenjuje na nekoliko posto, a ta će vrijednost vjerojatno biti dodatno smanjena čim postane jasno koliko je ljudi oboljelo od bolesti asimptomatski. Ali cjepivo, ako se sada izumi, morat će se primijeniti na milijune ljudi, a čak i male nuspojave mogu rezultirati brojem bolesti i smrti usporedivim sa samom infekcijom. A novi koronavirus daleko je od "bijesnog" dovoljnog da bi, prema riječima Rizvanova, "potpuno odbacio sve sigurnosne obzire". Znanstvenik smatra da je u trenutnoj situaciji karantena najučinkovitija.

Međutim, prema Karpovoj, nema hitne potrebe za cjepivom u bliskoj budućnosti. “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 rutinsko, koje je uključeno u raspored cijepljenja. Budući da nema jamstva da osoba nije u razdoblju inkubacije, a ako se u ovom trenutku primijeni cjepivo, mogući su štetni događaji i smanjena učinkovitost cijepljenja “, rekla je Kozhevnikova, odgovarajući na pitanje N + 1.

Postoje slučajevi, dodala je, kada je hitno cijepljenje nužno iz zdravstvenih razloga, u situaciji kada je riječ o životu i smrti. Primjerice, tijekom izbijanja antraksa u Sverdlovsku 1979. svi su cijepljeni, tisuće ljudi hitno su cijepljene, a 1959. godine u Moskvi tijekom izbijanja velikih boginja koju je donio Kokorekin, 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 proizvođači cjepiva uvijek u neugodnoj situaciji. Dok god nema virusa, gotovo je nemoguće stvoriti cjepivo. Čim se virus pojavio, pokazalo se da je to trebalo učiniti prekjučer. A kad se povuče, proizvođači gube svoje kupce.

Međutim, cjepivo se mora dati. To se nije dogodilo tijekom prethodnih izbijanja zaraza koronavirusom - i MERS i SARS su prebrzo završili, a istraživanja su izgubila sredstva. No, ako u svijetu nije bilo slučajeva SARS-a od 2004. godine, onda posljednji slučaj MERS-a datira iz 2019. godine i nitko ne može jamčiti da se epidemija neće ponoviti. Osim toga, cjepivo protiv prethodnih infekcija moglo bi pružiti stratešku platformu za razvoj budućih cjepiva.

Karpova napominje da je i nakon što ova epidemija COVID-19 izblijedi, moguća je još jedna epidemija. I u ovom slučaju država bi trebala imati spremno cjepivo."Ovo nije vrsta cjepiva kojim će se svi ljudi cijepiti kao protiv gripe", kaže ona. "Ali u hitnim slučajevima s novim izbijanjem, država bi trebala imati takvo cjepivo, kao i testni sustav."

Koronavirus. Broj zaraženih:

243 093 598

u svijetu

8 131 164

u Rusiji Pogledaj kartu