Kako nastaja cepivo proti koronavirusu in ali lahko ustavi pandemijo

Na desetine biotehnoloških podjetij in znanstvenih inštitutov se bori proti pandemiji, da bi ustvarili različne možnosti cepiva za novi koronavirus SARS - CoV - 2. Ugotovimo, katere tehnologije se uporabljajo za njihov razvoj, koliko časa bo trajalo do trenutka, ko bo mogoče cepiti COVID-19, in ali bo prihodnje cepivo lahko ustavilo pandemija.

Vsakič, ko se človeštvo sooči z novo okužbo, se hkrati začnejo tri rase: za zdravilo, testni sistem in cepivo. Prejšnji teden v Rusiji se je začelZnanstveni center Rospotrebnadzor je začel testirati cepivo proti novemu koronavirusu preskusi cepiva proti koronavirusom na živalih in v ZDA - že na ljudehZačelo se je klinično preskušanje preiskovalnega cepiva proti zdravilu COVID-19. Ali to pomeni tisto zmago nad epidemija blizu?

Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije je na svetu razglasilo približno 40 laboratorijevOSNUTEK pokrajine COVID - 19 kandidatnih cepiv - 20. marec 2020

da razvijajo cepiva proti koronavirusu. In kljub temu, da so med njimi jasni voditelji - na primer kitajsko podjetje CanSino Biologics, ki je prejeloREKOMBINANTNO NOVO Cepljenje proti koronavirusu (vektor ADENOVIRUS TIP 5), odobreno za klinično preskušanje dovoljenje za preizkuse na ljudeh in ameriška Moderna, ki jih je že začela, je zdaj težka napovedati, katero podjetje bo zmagalo na tej tekmi, in kar je najpomembneje, ali bo razvoj cepiv prehitel širjenje koronavirus. Uspeh v tej tekmi je odvisen ne nazadnje od izbire orožja, torej od principa, na katerem temelji cepivo.

Mrtvi virus je slab virus

V šolskih učbenikih običajno pišejo, da se za cepljenje uporablja umorjen ali oslabljen patogen. Toda ti podatki so nekoliko zastareli. »Neaktiven (» ubit «). - približno N + 1.) In oslabljen (oslabljen. - približno N + 1.) Cepiva so bila izumljena in uvedena sredi prejšnjega stoletja in jih je težko šteti za sodobna, - pojasnjuje v pogovoru z N + 1 Olgo Karpovo, predstojnico oddelka za virusologijo Biološke fakultete Moskovske državne univerze Lomonosov. - To je drago. Težko je prevažati in skladiščiti, številna cepiva dosežejo mesta, kjer jih potrebujejo (če govorimo na primer o Afriki), v državi, kjer nikogar več ne varujejo. "

Poleg tega ni varno. Da bi dobili visok odmerek "pokončanih" virus, najprej je treba pridobiti velike količine živih bitij, to pa poveča zahteve po laboratorijski opremi. Potem ga je treba nevtralizirati - za to uporabljajo na primer ultravijolično svetlobo ali formalin.

Kje pa je zagotovilo, da med množico "mrtvih" virusnih delcev ne bo več tistih, ki bi lahko povzročili bolezen?

Z oslabljenim patogenom je še težje. Da bi virus oslabel, je prisiljen mutirati in nato so izbrani najmanj agresivni sevi. Toda to povzroči virus z novimi lastnostmi in vseh ni mogoče predvideti vnaprej. Še enkrat, kje je zagotovilo, da ko virus enkrat v telesu ne bo še naprej mutiral in ustvarjal "potomcev" še bolj "zlobnih" od prvotnih?

Zato se danes tako redko uporabljajo virusi "ubiti" in "ne ubili". Na primer, med sodobnimi cepivi proti gripi so "oslabljeni patogeni"Naslednja generacija cepiv proti gripi: priložnosti in izzivi v manjšini - le 2 od 18 cepiv, odobrenih v Evropi in ZDA do leta 2020, sta zasnovani tako. Od več kot 40 projektov cepiv proti koronavirusu je le eden organiziran po tem principu - z njim sodeluje Indijski inštitut za serum.

Razdelite in cepite

Veliko bolj varno je uvesti imunski sistema ne s celotnim virusom, temveč z njegovim ločenim delom. Če želite to narediti, morate izbrati beljakovino, po kateri bo "notranja policija" osebe lahko natančno prepoznala virus. Praviloma je to površinska beljakovina, s pomočjo katere patogen prodre v celice. Potem morate dobiti nekaj celične kulture za proizvodnjo teh beljakovin v industrijskem obsegu. To se naredi s pomočjo genskega inženiringa, zato se takšni proteini imenujejo gensko spremenjeni ali rekombinantni.

"Menim, da morajo biti cepiva rekombinantna in nič drugega," pravi Karpova. - Poleg tega morajo biti to cepiva na nosilcih, torej proteini virusa morajo biti na nekem nosilcu. Dejstvo je, da sami po sebi (beljakovine) niso imunogeni. Če beljakovine z nizko molekulsko maso uporabimo kot cepivo, ne bodo razvili imunosti, telo se nanje ne bo odzvalo, zato so nosilni delci nujno potrebni.

Raziskovalci z Moskovske državne univerze predlagajo uporabo virusa tobačnega mozaika kot takega nosilca.Virus tobačnega mozaika - "Wikipedia" (mimogrede, to je prvi virus, ki so ga odkrili ljudje). Običajno je videti kot tanka palica, vendar ko se segreje, ima obliko kroglice. "Je stabilna, ima edinstvene adsorpcijske lastnosti, nase privablja beljakovine," pravi Karpova. "Na njegovo površino lahko položite majhne beljakovine, same antigene." Če virus tobačnega mozaika pokrijete z beljakovinami koronavirusa, se za telo spremeni v imitacijo virusnega delca SARS-CoV-2. »Virus tobačnega mozaika,« ugotavlja Karpova, »je učinkovit imunostimulant za telo. Ker pa rastlinski virusi ne morejo okužiti živali, vključno z ljudmi, naredimo popolnoma varen izdelek. "

Varnost različnih metod, povezanih z rekombinantnimi beljakovinami, jih je naredila najbolj priljubljene - vsaj ducat podjetij zdaj poskuša dobiti takšno beljakovino za koronavirus. Poleg tega mnogi uporabljajo druge viruse prenašalca - na primer adenovirusne vektorje ali celo modificirani "živi" virusi ošpic in črnih koz, ki okužijo človeške celice in se tam razmnožujejo beljakovine koronavirusa. Vendar te metode niso najhitrejše, ker je treba v celičnih kulturah vzpostaviti sprotno proizvodnjo beljakovin in virusov.

Goli geni

Proizvodnja beljakovin v celični kulturi se lahko skrajša in pospeši tako, da telesne celice same proizvajajo virusne beljakovine. Cepiva za gensko terapijo delujejo po tem principu - v človeške celice se lahko vstavi "goli" genski material - virusna DNA ali RNA. DNK se navadno vbrizga v celice z elektroporacijo, to pomeni, da skupaj z injekcijo oseba prejme lahek izpust, posledično pa se poveča prepustnost celičnih membran in verige DNA pridejo noter. RNA se dovaja s pomočjo lipidnih veziklov. Tako ali drugače celice začnejo proizvajati virusne beljakovine in jih dokazujejo imunskemu sistemu, ta pa razvije imunski odziv, tudi če virusa ni.

Ta metoda je povsem nova, na svetu ni cepiv, ki bi delovala po tem principu.

Kljub temu po navedbah SZO sedem podjetij hkrati poskuša izdelati cepivo proti koronavirus na podlagi tega. To je pot Moderne Therapeutics, ameriške voditeljice v cepljenju. Zase so ga izbrali še trije udeleženci dirke iz Rusije: znanstveni center "Vector" v Novosibirsku (po podatkih Rospotrebnadzorja preveri kar šest cepiva hkrati, eden izmed njih pa temelji na RNA), Biocad in Znanstveni in klinični center za natančnost in regenerativno medicino v Kazan.

"Načeloma ni tako težko ustvariti cepiva," pravi Albert Rizvanov, direktor Centra, profesor na Oddelku za genetiko na Inštitutu za temeljno medicino in biologijo Kazanske zvezne univerze. "Gensko-terapevtska cepiva so najhitrejša v razvojnem smislu, ker je dovolj za ustvarjanje genskega konstrukta." Cepivo, s katerim delajo v centru, naj strelja na več tarč hkrati: veriga DNA z več virusnimi geni se istočasno vbrizga v celice. Posledično celice ne bodo proizvajale ene virusne beljakovine, temveč več hkrati.

Poleg tega je po besedah ​​Rizvanova cepiva DNA lahko cenejša od drugih v proizvodnji. "V bistvu smo kot Vesolje X," se pošali znanstvenik. - Razvoj našega prototipa stane le nekaj milijonov rubljev. Vendar je izdelava prototipov le vrh ledene gore, testiranje z živim virusom pa je povsem drugačen vrstni red. "

Vicissitudes in triki

Ko se cepiva iz teoretičnega razvoja spremenijo v raziskovalne cilje, začnejo ovire in omejitve rasti kot gobe. In financiranje je le ena od težav. Karpova meni, da Moskovska državna univerza že ima vzorec cepiva, vendar bo za nadaljnje testiranje potrebno sodelovanje z drugimi organizacijami. V naslednjem koraku nameravajo preizkusiti varnost in imunogenost, to pa lahko storijo znotraj obzidja univerze. Toda takoj, ko boste morali oceniti učinkovitost cepiva, boste morali delati s patogenom, kar je v izobraževalni ustanovi prepovedano.

Poleg tega bodo potrebne posebne živali. Dejstvo je, da običajne laboratorijske miši ne zbolijo za vsemi človeškimi virusi, slika bolezni pa je lahko tudi zelo različna. Zato cepiva pogosto preizkušajo pri belih dihurjih. Če je cilj delovati z mišmi, so potrebne gensko spremenjene miši, ki na svojih celicah nosijo popolnoma enake receptorje, na katere se v telesu "drži" koronavirus pacient. Te miši niso poceniAce2 USTAVNI IZDELEK (deset ali dva deset tisoč dolarjev na vrstico). Res je, včasih lahko prihranite denar - kupite le nekaj posameznikov in jih vzredite v laboratoriju - vendar to podaljša fazo predkliničnega testiranja.

In če smo še vedno sposobni rešiti problem financiranja, potem čas ostaja nepremagljiva težava. Rizvanov je dejal, da se cepiva običajno razvijejo mesece in leta. "Redko manj kot eno leto, običajno tudi več," pravi. Vodja Zvezne biomedicinske agencije (razvijajo cepivo na osnovi rekombinantnih beljakovin) Veronika Skvortsova je predlagalaRuska FMBA bo prve rezultate testov prototipov cepiv proti koronavirusu prejela junija 2020da se končano cepivo lahko pojavi čez 11 mesecev.

Postopek je mogoče pospešiti na več stopnjah. Najbolj očiten je razvoj. Ameriška družba Moderna je prevzela vodilno vlogo, ker že dolgo razvija cepiva proti mRNA. In da bi naredili še enega, so imeli dovolj dekodiranega genoma novega virusa. Tudi ruske ekipe iz Moskve in Kazana že nekaj let delajo na svoji tehnologiji in se zanašajo na rezultate testov svojih prejšnjih cepiv proti drugim boleznim.

Idealno bi bila platforma, ki vam omogoča hitro ustvarjanje novega cepiva iz predloge. Raziskovalci z Moskovske državne univerze načrtujejo takšne načrte.

»Na površino našega delca,« pravi Karpova, »lahko postavimo beljakovine več virusov in hkrati zaščitimo pred COVID-19, SARS in MERS. Mislimo celo, da lahko takšne izbruhe v prihodnosti preprečimo. Obstaja 39 koronavirusov, nekateri med njimi so blizu človeških, popolnoma jasno pa je, kaj je premagati vrstno oviro (preskok virusa z netopirjev na človeka. - približno N + 1.). Če pa obstaja cepivo, kot je Lego, lahko vanj vstavimo beljakovine nekega virusa, ki je nekje izviral. To bomo storili v dveh mesecih - te beljakovine bomo nadomestili ali dodali. Če bi bilo takšno cepivo na voljo decembra 2019 in bi bili ljudje cepljeni vsaj na Kitajskem, se to ne bi širilo naprej. "

Naslednja faza je predklinično testiranje, to je delo z laboratorijskimi živalmi. To ni najdaljši postopek, vendar ga je mogoče dobiti na svoj račun v kombinaciji s kliničnimi preskušanji na ljudeh. Natanko to je storila Moderna - podjetje se je omejilo na hiter varnostni pregled in se lotilo naravnih raziskav. Vendar se je treba spomniti, da je zdravilo, ki ga preizkuša, eno najvarnejših. Ker Moderna ne uporablja virusov ali rekombinantnih beljakovin, je zelo malo možnosti, da bodo prostovoljci imeli neželene učinke - imunski sistem preprosto nima na kaj agresivno reagirati. Najslabše, kar se lahko zgodi, je, da cepivo ni učinkovito. A to je treba še preveriti.

Toda proizvodnja cepiv očitno ni omejevalna stopnja. "To ni nič bolj zapleteno kot običajna biotehnološka proizvodnja rekombinantnih beljakovin," pojasnjuje Rizvanov. Po njegovih besedah ​​lahko rastlina v nekaj mesecih proizvede milijon odmerkov takšnega cepiva. Olga Karpova poda podobno oceno: tri mesece za milijon odmerkov.

Ali potrebujete cepivo?

Ali je treba klinična preskušanja zmanjšati, je sporno. Prvič, to je počasen proces sam po sebi. V mnogih primerih je treba cepivo dati v več fazah: če se virus v telesu sam ne razmnoži, se hitro izloči in njegova koncentracija ni zadostnaPripravljenost na pandemijo virusa ptičje gripe in razvoj cepivda povzroči močan imunski odziv. Zato bo celo preprost preizkus učinkovitosti trajal vsaj nekaj mesecev, zdravniki pa bodo celo leto spremljali varnost cepiva za zdravje prostovoljcev.

Drugič, COVID-19 je prav tisti primer, ko se zdi pospeševanje preizkusov na ljudeh za mnoge nepraktično.

Smrtnost zaradi bolezni je danes ocenjena na nekaj odstotkov, ta vrednost pa se bo verjetno še zmanjšala, takoj ko bo jasno, koliko ljudi je bolezen prebolelo asimptomatsko. Toda cepivo, če ga izumimo zdaj, bo treba dati milijonom ljudi, že majhni neželeni učinki pa lahko povzročijo število bolezni in smrtnih primerov, primerljivo s samo okužbo. In novi koronavirus še zdaleč ni dovolj "jezen", da bi po besedah ​​Rizvanova "popolnoma zavrgel vsa varnostna vprašanja". Znanstvenik meni, da je v sedanjih razmerah najbolj učinkovit Karantena.

Vendar pa po besedah ​​Karpove v bližnji prihodnosti cepiva ni nujno potrebna. "Med pandemijo ni treba cepiti ljudi, to ni v skladu s pravili o epidemiji," pojasnjuje.

Z njo se strinja tudi Galina Kozhevnikova, vodja oddelka za nalezljive bolezni univerze RUDN. »Med epidemijo sploh ni priporočljivo cepljenje, tudi načrtovano, ki je vključeno v načrt cepljenja. Ker ni nobenega zagotovila, da oseba ni v inkubacijskem obdobju, in če v tem trenutku zaprosi cepiva, možni so neželeni dogodki in zmanjšana učinkovitost cepiva, "je odgovorila Kozhevnikova in odgovorila na vprašanje N + 1.

Dodala je, da obstajajo primeri, ko je nujno cepljenje iz zdravstvenih razlogov v situaciji, ko gre za življenje in smrt. Na primer, med izbruhom antraksa v Sverdlovsku leta 1979 so bili vsi cepljeni, na tisoče ljudi je bilo nujno cepljenih in leta 1959 v Moskvi med izbruhom črnih kozKokorekin, Aleksej Aleksejevič - "Wikipedia" iz Indije umetnik Aleksej Kokorekin.

»Toda koronavirus absolutno ni takšna zgodba. Po tem, kar se dogaja, vidimo, da se ta epidemija razvija v skladu s klasičnimi zakoni akutne bolezni dihal, «pravi Kozhevnikova.

Tako so razvijalci cepiv vedno v neprijetnem položaju. Čeprav virusa ni, je skoraj nemogoče ustvariti cepivo. Takoj, ko se je virus pojavil, se izkaže, da bi to morali storiti predvčerajšnjim. In ko ta odstopi, proizvajalci izgubijo svoje stranke.

Vendar je treba dati cepivo. To se ni zgodilo med prejšnjimi izbruhi okužb s koronavirusom - MERS in SARS sta se prehitro končala, raziskave pa so izgubile sredstva. Če pa primerov SARS po svetu ne opazimo od leta 2004, je zadnji primer MERS datiran leta 2019 in nihče ne more zagotoviti, da se izbruh ne bo ponovil. Poleg tega bi lahko cepivo proti prejšnjim okužbam zagotovilo strateško platformo za prihodnji razvoj cepiva.

Karpova ugotavlja, da tudi po razpadu te rakete COVID-19 možen je še en. In v tem primeru bi morala država imeti pripravljeno cepivo. "To ni takšno cepivo, s katerim bodo vsi ljudje cepljeni kot gripa," pravi. "Toda v nujnih primerih z novim izbruhom bi morala država imeti takšno cepivo in tudi testni sistem."