Cum se creează un vaccin coronavirus și poate opri o pandemie
Sănătate / / December 28, 2020
Știința populară ediție despre ceea ce se întâmplă în știință, inginerie și tehnologie chiar acum.
Zeci de companii de biotehnologie și institute științifice se luptă împotriva pandemiei pentru a crea diferite opțiuni de vaccinare pentru noul coronavirus SARS - CoV-2. Ne dăm seama ce tehnologii sunt folosite pentru a le dezvolta, cât va dura până când COVID-19 poate fi vaccinat și dacă viitorul vaccin se poate opri pandemic.
De fiecare dată când omenirea se confruntă cu o nouă infecție, încep trei rase simultan: pentru un medicament, un sistem de testare și un vaccin. A început săptămâna precedentă în RusiaCentrul Științific Rospotrebnadzor a început testarea unui vaccin împotriva unui nou coronavirus studii de vaccin anti-coronavirus la animale și în SUA - deja la omÎncepe studiul clinic NIH al vaccinului de investigație pentru COVID-19. Înseamnă asta victoria asupra epidemie închide?
Potrivit OMS, aproximativ 40 de laboratoare din lume au declaratPROIECT peisajul COVID - 19 vaccinuri candidate - 20 martie 2020
că dezvoltă vaccinuri împotriva coronavirusului. Și în ciuda faptului că există lideri clari printre ei - de exemplu, compania chineză CanSino Biologics, care a primitVACCIN RECOMBINANT NOU CORONAVIRUS (VECTOR ADENOVIRUS TIP 5) APROBAT PENTRU ÎNCERCAREA CLINICĂ permisiunea pentru încercări umane, iar Moderna americană, care le-a început deja, este acum dificilă prezice care companie va câștiga această cursă și, cel mai important, dacă dezvoltarea vaccinului va depăși proliferarea coronavirus. 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 utilizat pentru vaccinări. Dar aceste informații sunt oarecum depășite. „Inactivat („ ucis ”. - Aproximativ. N + 1.) Și atenuat (atenuat. - Aproximativ. N + 1.) Vaccinurile au fost inventate și introduse la mijlocul secolului trecut și este dificil să le considerăm moderne, - explică în conversație cu N + 1 Olga Karpova, șefa Departamentului de Virologie, Facultatea de Biologie, Universitatea de Stat din Moscova Lomonosov. - Este scump. Este dificil de transportat și depozitat, multe vaccinuri ajung în locurile în care sunt necesare (dacă vorbim, de exemplu, despre Africa) într-un stat în care nu mai protejează pe nimeni ".
Mai mult, nu este sigur. Pentru a obține o doză mare de „uciși” virus, trebuie mai întâi să achiziționați cantități mari de lucruri vii, iar acest lucru crește cerințele pentru echipamentele de laborator. Apoi, trebuie neutralizat - pentru aceasta folosesc, de exemplu, ultraviolete sau formalină.
Dar unde este garanția că printre multitudinea de particule virale „moarte” nu vor mai exista care să poată provoca boli?
Cu un agent patogen slăbit, este și mai dificil. Acum, pentru a slăbi, virusul este forțat să mute, apoi sunt selectate cele mai puțin agresive tulpini. Dar acest lucru are ca rezultat un virus cu proprietăți noi și nu toate pot fi prezise în avans. Din nou, unde este garanția că, odată ajuns în corp, virusul nu va continua să mute și nu va produce „descendenți” chiar mai mult „rău” decât originalul?
Prin urmare, atât virusurile „omorâte”, cât și cele „neomorâte” sunt rareori folosite astăzi. De exemplu, printre vaccinurile moderne împotriva gripei se numără „agenții patogeni atenuați”Vaccinurile antigripale de nouă generație: oportunități și provocări în minoritate - doar 2 din 18 vaccinuri aprobate în Europa și Statele Unite până în 2020 sunt concepute în acest fel. Din mai mult de 40 de proiecte de vaccinuri împotriva coronavirusului, doar unul este aranjat în conformitate cu acest principiu - Institutul indian al serului este angajat în acesta.
Împărțiți și vaccinați
Este mult mai sigur să introduceți imun nu cu întregul virus, ci cu o parte separată a acestuia. Pentru a face acest lucru, trebuie să selectați o proteină prin care „poliția internă” a unei persoane să poată recunoaște cu precizie virusul. De regulă, aceasta este o proteină de suprafață, cu ajutorul căreia agentul patogen pătrunde în celule. Apoi, trebuie să obțineți o cultură celulară pentru a produce această proteină la scară industrială. Acest lucru se face cu ajutorul ingineriei genetice, astfel încât astfel de proteine sunt numite inginerie genetică sau recombinante.
„Cred că vaccinurile trebuie să fie recombinante și nimic altceva”, spune Karpova. - Mai mult, acestea trebuie să fie vaccinuri pentru 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 utilizate ca vaccin, acestea nu vor dezvolta imunitate, organismul nu va reacționa la ele, astfel încât particulele purtătoare sunt absolut necesare.
Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Moscova sugerează utilizarea virusului mozaicului tutunului ca un astfel de purtător.Virusul mozaicului tutunului - „Wikipedia” (apropo, acesta este primul virus descoperit de oameni). De obicei, arată ca un băț subțire, dar atunci când este încălzit, ia forma unei mingi. „Este stabil, are proprietăți de adsorbție unice, atrage proteine către sine”, spune Karpova. „La suprafața sa, poți așeza proteine mici, chiar antigene”. Dacă acoperiți virusul mozaicului tutunului cu proteine coronavirus, atunci pentru corp se transformă într-o imitație a unei particule virale SARS-CoV-2. „Virusul mozaicului tutunului”, notează Karpova, „este un imunostimulant eficient pentru organism. În același timp, deoarece virusurile vegetale nu pot infecta animalele, inclusiv oamenii, producem 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 virusurile rujeolei și ale variolei "vii" modificate 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
Producția de proteine în cultura celulară poate fi scurtată și accelerată făcând celulele corpului să producă singure proteine virale. Vaccinurile pentru terapia genică funcționează conform acestui principiu - materialul genetic „gol” - ADN viral sau ARN - poate fi inserat în celulele umane. ADN-ul este de obicei injectat în celule folosind electroporarea, adică, împreună cu injecția, o persoană primește o descărcare ușoară, ca urmare, permeabilitatea membranelor celulare crește, iar firele de ADN intră. ARN-ul este livrat folosind vezicule lipidice. Într-un fel sau altul, celulele încep să producă o proteină virală și o demonstrează sistemului imunitar, care desfășoară un răspuns imun 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, șapte companii simultan, conform OMS, încearcă să facă un vaccin împotriva coronavirus pe baza ei. Aceasta este calea luată de Moderna Therapeutics, liderul american în cursa vaccinurilor. El a fost ales și de alți trei participanți la cursă din Rusia: centrul științific „Vector” din Novosibirsk (conform lui Rospotrebnadzor, el verifică cât mai mulți în același timp și unul dintre ele se bazează pe ARN), Biocad și Centrul științific și clinic pentru medicină de precizie și regenerativă din Kazan.
„În principiu, nu este atât de dificil să creezi un vaccin”, spune Albert Rizvanov, director al Centrului, profesor al Departamentului de Genetică al Institutului de Medicină Fundamentală și Biologie al Universității Federale din Kazan. Vaccinurile genoterapeutice sunt cele mai rapide din punct de vedere al dezvoltării, deoarece este suficient să creăm un construct genetic. Vaccinul, la care se lucrează la centru, ar trebui să tragă asupra mai multor ținte simultan: un fir ADN cu mai multe gene virale este injectat în celule în același timp. Ca urmare, celulele vor produce nu o 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 Spațiul 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. ”
Vicisitudini și trucuri
Odată ce vaccinurile sunt transformate din evoluții teoretice în obiecte de cercetare, obstacolele și restricțiile încep să crească ca ciupercile. Iar finanțarea este doar una dintre probleme. Potrivit lui Karpova, Universitatea de Stat din Moscova are deja un eșantion de vaccin, dar testarea ulterioară va necesita cooperarea cu alte organizații. În pasul următor, intenționează 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. Faptul 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 coronavirusul „se agață” în corp pacientul. Acești șoareci nu sunt ieftiniAce2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (zece sau două zeci de mii de dolari pe linie). Este adevărat, uneori puteți economisi bani - cumpărați doar câțiva indivizi și creșteți-i în laborator - dar acest lucru prelungește etapa de testare preclinică.
Și dacă suntem încă capabili să rezolvăm problema finanțării, atunci timpul rămâne o dificultate de netrecut. Rizvanov a spus că vaccinurile durează de obicei luni și ani pentru a se dezvolta. „Rar mai puțin de un an, de obicei mai mult”, spune el. Șeful Agenției Federale Medicale și Biologice (dezvoltă un vaccin pe baza unei proteine recombinante), Veronika Skvortsova a sugeratFMBA din Rusia va primi primele rezultate ale testelor de vaccinuri prototip coronavirus în iunie 2020că vaccinul terminat poate apărea peste 11 luni.
Există mai multe etape în care procesul poate fi accelerat. Cea mai evidentă este dezvoltarea. Compania americană Moderna a preluat conducerea, deoarece dezvoltă de mult timp vaccinuri ARNm. Și pentru a face altul, s-au săturat de genomul decodat al noului virus. Echipe rusești din Moscova și Kazan lucrează, de asemenea, la tehnologia lor de câțiva ani și se bazează pe rezultatele testelor vaccinurilor lor anterioare împotriva altor boli.
Idealul ar fi o platformă care vă permite să creați rapid un nou vaccin dintr-un șablon. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Moscova elaborează astfel de planuri.
„La suprafața particulelor noastre”, spune Karpova, „putem plasa proteinele mai multor viruși și protejăm 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 să depășești bariera speciei (sărind un virus de la lilieci la oameni. - Aproximativ. N + 1.). Dar dacă există un vaccin ca Lego, putem pune pe el proteina unui virus care a apărut undeva. Vom face acest lucru în termen de două luni - vom înlocui sau adăuga aceste proteine. Dacă un astfel de vaccin ar fi fost disponibil în decembrie 2019 și oamenii ar fi fost vaccinați cel puțin în China, acest lucru nu s-ar fi răspândit mai departe ".
Următoarea etapă este testarea preclinică, adică lucrul cu animalele de laborator. Nu este cel mai lung proces, dar poate fi câștigat pe cheltuiala sa atunci când este combinat cu studii clinice la om. Exact asta a făcut Moderna - compania s-a limitat la o verificare rapidă a siguranței și a mers direct la cercetarea umană. Cu toate acestea, merită să ne amintim că medicamentul pe care îl încearcă este unul dintre cele mai sigure. Deoarece 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 dificil decât producția biotehnologică obișnuită de proteine recombinante”, explică Rizvanov. Potrivit acestuia, planta poate produce un milion de doze dintr-un astfel de vaccin în câteva luni. Olga Karpova oferă o estimare similară: trei luni pentru un milion de doze.
Ai nevoie de un vaccin?
Dacă merită să se reducă studiile clinice este un punct discutabil. În primul rând, este un proces lent în sine. În multe cazuri, vaccinul trebuie administrat în mai multe etape: dacă virusul nu se înmulțește singur în interiorul corpului, atunci acesta este excretat rapid, iar concentrația sa este insuficientăPregătirea pandemică a virusului gripei aviare A și dezvoltarea vaccinuluipentru a induce un răspuns imun sever. Prin urmare, chiar și un test simplu al eficacității va dura cel puțin câteva luni, iar medicii urmează să monitorizeze siguranța vaccinului pentru sănătatea voluntarilor pentru un an întreg.
În al doilea rând, COVID-19 este chiar cazul în care pare impracticabil să se accelereze încercările umane pentru mulți.
Mortalitatea cauzată de boală este estimată astăzi la câteva procente, iar această valoare este probabil să fie redusă în continuare, de îndată ce devine clar câte persoane au suferit boala asimptomatic. Dar vaccinul, dacă este inventat acum, va trebui administrat la milioane de oameni și chiar și efecte secundare mici pot duce la numărul de boli și decese comparabile cu infecția în sine. Și noul coronavirus este departe de a fi suficient de „supărat” pentru a, în cuvintele lui Rizvanov, „a arunca complet deoparte toate considerațiile de securitate”. Oamenii de știință consideră că, în situația actuală, cea mai eficientă carantină.
Cu toate acestea, potrivit lui Karpova, în viitorul apropiat nu este nevoie urgentă de un vaccin. „Nu este nevoie să vaccinați oamenii în timpul unei pandemii, acest lucru nu este în conformitate cu regulile epidemiei”, explică ea.
Galina Kozhevnikova, șefa Departamentului de Boli Infecțioase din cadrul Universității RUDN, este de acord cu ea. „În timpul unei epidemii, nu se recomandă deloc vaccinarea, chiar și cea planificată, care este inclusă în programul de vaccinare. Deoarece nu există nicio garanție că o persoană nu se află în perioada de incubație și dacă în acest moment se aplică vaccinul, evenimentele adverse și eficacitatea redusă a vaccinului sunt posibile ", a spus Kozhevnikova, răspunzând la întrebare N + 1.
Ea a adăugat că există cazuri în care este necesară o vaccinare de urgență din motive de sănătate, într-o situație când vine vorba de viață și moarte. De exemplu, în timpul focarului antraxului din Sverdlovsk în 1979, toată lumea a fost vaccinată, mii de oameni au fost vaccinați urgent și în 1959 la Moscova în timpul unui focar de variolă adusKokorekin, Alexey Alekseevich - „Wikipedia” din India de artistul Alexey Kokorekin.
„Dar coronavirusul nu este absolut o astfel de poveste. Prin ceea ce se întâmplă, vedem că această epidemie se dezvoltă în conformitate cu legile clasice ale bolilor respiratorii acute ”, spune Kozhevnikova.
Astfel, dezvoltatorii de vaccinuri sunt întotdeauna într-o situație incomodă. Deși nu există virus, este aproape imposibil să se creeze un vaccin. De îndată ce a apărut virusul, se dovedește că ar fi trebuit să fie 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 cercetările au pierdut finanțare. Dar dacă cazurile SARS din lume nu au fost observate din 2004, atunci ultimul caz de MERS este datat din 2019 și nimeni nu poate garanta că focarul nu va reapărea. În plus, un vaccin împotriva infecțiilor anterioare ar putea oferi o platformă strategică pentru dezvoltarea viitoare a vaccinului.
Karpova observă că, chiar și după decăderea acestei erupții COVID-19 alta este posibilă. Și în acest caz, statul ar trebui să aibă un vaccin pregătit. „Acesta nu este genul de vaccin cu care vor fi vaccinați toți oamenii ca gripa”, spune ea. "Dar, în caz de urgență cu un nou focar, statul ar trebui să aibă un astfel de vaccin, precum și un sistem de testare".
Citește și🧐
- Cum se va dezvolta pandemia de coronavirus și cum se va termina
- De ce este greșit zvonul că noul coronavirus a fost crescut într-un laborator?
- 5 întrebări importante despre viața din timpul epidemiei de coronavirus