что такое мертвый белок
На пляж озера Мичиган выбросило 100 мертвых белок
Примерно раз в несколько десятков лет на берег озера Мичиган волны выносят десятки мертвых белок. Биологи до сих пор не могут понять, чем вызвано это странное редкое явление. За последние дни на пляже нашли уже около 100 мертвых белок.
Посетители общественного пляжа Гранд-Хейвен на озере Мичиган в последние несколько дней сталкиваются с тревожным зрелищем. По пляжу разбросано множество свежих трупов белок.
Каждый день мертвых белок собирают, но волны выбрасывают на пляж все новые и новые тельца. Эксперты насчитали уже около 100 погибших белок и пока высказывают осторожные версии того, что могло тут произойти.
По одной из версий белки внезапно разом решили перебраться через реку Гранд-Ривер, которая впадает в юго-восточный берег озера Мичиган, чтобы добраться до национального парка Гранд-Хейвен.
Почему они это сделали, неясно. Есть теория, связывающая их поведение со скорым наступлением зимы. Белки якобы делали запасы на зиму, а в лесу им по какой-то причине стало не хватать пищи и они решили мигрировать в другое место. Белки при этом в целом неплохо плавают, но тут видимо многим не повезло.
На протяжении ХХ века в этих местах время от времени находили скопления трупов белок, однако подобное явление происходит тут очень редко, и оно до сих пор не имеет официального объяснения. Именно поэтому новая беличья аномалия насторожила и даже напугала многих местных жителей. Поползли слухи, что белки заразились коронавирусом или иной заразной болезнью.
Биолог Ник Келейс пытается успокоить людей, заявив, что такое уже было в прошлом и оно обычно продолжается недолго, и что хотя видеть мертвых животных очень неприятно, волноваться не стоит.
Последний раз массовый выброс на мичиганский пляж мертвых белок произошел 15 лет назад. А до того подобное явление произошло в 1968 году. Эти странные интервалы пока не смогли вписать ни в какие природные циклы миграции или естественные колебания численности популяции.
Вирусолог Чумаков объясняет, что такое живые, мертвые, мРНК, векторные, белковые и пептидные вакцины
«Новая газета» побеседовала с нашим выдающимся современником, вирусологом-вакцинологом Константином Чумаковым, директором центра Глобальной вирусологической сети, адьюнкт-профессором Университета Джорджа Вашингтона, а также сыном знаменитого советского вирусолога Михаила Чумакова, который привил весь СССР от полиомиелита вакциной Сейбина. Ниже — те мысли, которые у меня возникли после беседы с Константином. И его рекомендация: прививаться, прививаться и прививаться от ковида. В том числе и «Спутником». Риски вакцинации и риск болезни несопоставимы.
Мировая эпидемия ускорила развитие вакцин примерно так же, как мировая война ускорила развитие военной техники. Еще совсем недавно выбор был невелик: вакцины бывали живые и мертвые. Мертвые — из убитого формалином вируса, живые — из вируса аттенуированного, то есть такого, который хитро выращивали в лаборатории до той поры, пока он не потерял способность вызывать болезнь, но сохранил способность стимулировать иммунитет.
Минус живых вакцин в первую очередь в том, что они могли «одичать». Плюс — в том, что они задействовали все разновидности иммунитета, имеющиеся у человека. Константин Чумаков особо подчеркивает, что живые вакцины умеют задействовать неспецифический иммунитет, то есть тот вид иммунитета, который не связан с выработкой специфических к данной болезни антител, а преследует цель уничтожить любого агрессора, вторгшегося в организм.
Вирусолог-вакцинолог Константин Михайлович Чумаков. Фото: соцсети
Организм, грубо говоря, может существовать в нормальном режиме, а может — в защитном: немедленно начинает вырабатываться интерферон, запускаются каскады, приводящие к производству противовирусных белков, а в клетках начинает разрушаться любая РНК, что вирусная, что своя.
Такой неспецифический иммунитет можно сравнить с кнопкой, которую нажимает кассир в банке, чтобы защититься от грабителей.
Немедленно на окнах падают решетки, включается сигнализация, вся деятельность банка останавливается. Вдолгую в таком режиме банк не просуществует, но от грабителей — пока не подоспеют полицейские (специализирующиеся на борьбе с ними антитела) — защитится.
Эти исследования неспецифического иммунитета в свое время проводила известный советский вирусолог Мария Ворошилова, супруга Михаила Чумакова и мать Константина. В 1970-е годы во время сезонной эпидемии гриппа она прививала живой вакциной от полиомиелита рабочих Горьковского автозавода, и та давала защиту 75% — выше, чем вакцина от собственно гриппа. Константин Чумаков и первооткрыватель ВИЧ проф. Роберт Галло предлагали использовать эти свойства живых вакцин для временной защиты от ковида.
Советский вирусолог, член-корреспондент Академии наук СССР, основатель и первый директор Института полиомиелита и вирусных энцефалитов АН СССР Михаил Петрович Чумаков. Фото: Лев Портер / ТАСС
Новые вакцины
В ходе эпидемии в совершенно ударные сроки — меньше года — были созданы, испытаны и запущены в производство два совершенно новых типа вакцин: мРНК-вакцины и вакцины векторные.
Вместо того чтобы доставлять в клетку антиген — т.е. тот белок, к которому вырабатываются антитела, оба этих типа вакцин доставляют в клетку инструкцию по сборке антигена силами самой клетки. Это изящный прием биологического джиу-джитсу. Клетка что умеет делать? Синтезировать белок. Ну пусть и пашет.
В случае мРНК-вакцин это делается с помощью мРНК, потому что мРНК — это и есть инструкция организму по синтезу того или иного белка.
Двумя самыми известными такими вакцинами стали Pfizer-BioNTech (они получили на разработку вакцины 375 млн евро от правительства Германии и на 2 млрд долл. предзаказов от правительства США) и Moderna (1,53 млрд долл. от Operation Warp Speed).
В случае векторных вакцин информация в клетку доставляется с помощью вектора — т.е. репликативно дефектного вируса, вируса-евнуха, в которого вставлен «лишний» кусочек ДНК, содержащий инструкцию по сборке антигена, в данном случае знаменитого S-белка коронавируса. При этом у самого вируса вырублен ген, без которого он не может размножаться. «Этот дефектный вирус может расти только в специальных культурах, в которых этот вырубленный ген экспрессируется», — говорит Константин Чумаков.
Векторные вакцины — это китайская CanSino, наш «Спутник», Оксфордская вакцина и Johnson&Johnson (который вот только что получил разрешение на применение в ЮАР). Все они в качестве вируса-евнуха используют аденовирус — то, что вызывает обычную простуду. Merck (неудачно) пытался использовать вирус кори, еще одна компания использовала вирус везикулярного стоматита.
Плюсы мРНК-вакцин колоссальны.
Первое: они задействуют почти все уровни иммунитета, от антител до Т-киллеров (существовали опасения, что они будут задействовать только антитела).
Второе: для производства мРНК-вакцин не надо выращивать в реакторах вирус, ни живой (и поэтому опасный), ни дефектный (и поэтому довольно сложно размножающийся). мРНК-вакцины могут быть быстро произведены в огромных количествах. Один только Pfizer обещает произвести в 2021 г. невообразимые 2 млрд доз.
Третье. Если вирус мутирует, и прежние антитела не будут на него действовать, то мРНК-вакцину перестроить под новый штамм так же легко, как проапгрейдить компьютер, поменяв карту памяти. Для этого не надо новых долгих трех фаз испытаний. Для этого просто в лаборатории нужно переписать несколько букв в инструкции по сборке, а эффективность быстро проверить в опытах на животных, которые покажут, работает вакцина или нет.
И, наконец, четвертое:
в отличие от векторных (аденовирусных) вакцин, мРНК-вакцины можно вводить неограниченное число раз.
Увы, с векторными вакцинами этот фокус не проходит. Человек, привитый аденовирусной вакциной, получает иммунитет не только к спайк-белку, но и к самому аденовирусу. Если его снова привить той же вакциной, то «местные копы» просто не пустят аденовирус в клетку.
Из этого вытекает вторая неприятная особенность векторных вакцин: если вы уже болели данным типом аденовируса, у вас может не сформироваться сильный иммунитет. Создатели «Спутника» попытались обойти проблему, использовав два разных и редких аденовируса.
Создатели Оксфордской вакцины использовали аденовирус шимпанзе.
Плюсы векторных вакцин по сравнению с мРНК-вакцинами в первую очередь в том, что пока они гораздо дешевле. Минус: производить их гораздо сложнее, особенно если учесть, что растить надо не абы какой вирус, а вирус-евнух. «Спутник», по слухам, испытывает особенно большие проблемы с размножением своего второго компонента.
Проблемы с производством испытывает и «Астра-Зенека», производящая Оксфордскую вакцину. Векторные и мРНК-вакцины — бесспорные победители этой гонки, и обидно понимать, что технология мРНК была известна уже добрых десять лет, но не шла в ход, чтобы абы чего не вышло.
Ведь эти технологии могут использовать в первую очередь даже не для лечения ковида, а, скажем, для лечения рака. Ведь что такое мРНК? Способ доставки в клетку инструкций о синтезе того или иного белка. А теперь представьте себе, что вы доставляете в клетку информацию о синтезе белка, который запускает процесс умирания этой клетки? А эта клетка — раковая.
Белковые вакцины
Есть, однако, и бесспорные лузеры, и первыми из этих лузеров пока кажутся белковые вакцины.
Житель Израиля возле пункта вакцинации. Фото: Anadolu Agency / Getty Images
Здесь вообще следует сделать отступление и напомнить, что Евросоюз — по сравнению с Израилем, Великобританией и США — в деле вакцинации населения позорно провалился. Темпы вакцинации во всех странах ЕС крайне незавидные, потому что страны ЕС делегировали закупку и распределение вакцин Еврокомиссии, а Еврокомиссия, как это обычно бывает с надгосударственной бюрократией, ошиблась везде, где можно.
Одной из самых крупных ошибок Еврокомиссии и кипрского психолога Стеллы Кириакидис, которая 1 декабря 2019 года была назначена на совершенно на тот момент пустую бюрократическую должность комиссара здравоохранения, — стала закупка 300 млн доз вакцины от GlaxoSmithKlein/Sanofi.
Вакцина Sanofi получила от ЕС умопомрачительные 2,1 млрд долл., но недавно объявили о неудачных испытаниях: для людей свыше 60 лет она оказалась попросту не очень эффективна.
Как устроена вакцина Sanofi? Это — белковая вакцина.
Как мы уже говорили, в случае векторной вакцины или мРНК-вакцины в организм вводится инструкция по сборке белка. В случае белковой вакцины в организм вводится сам белок — не весь вирус, живой или мертвый, а только белок, к которому организм и вырабатывает антитела. В данном случае, конечно, вводится знаменитый S-белок коронавируса.
Первые вакцины такого рода появились в конце прошлого века, и это были вакцины от гриппа. Делаются они в реакторе. Встраивают в какой-то крупный вирус (обычно это бакуловирус) ген, который надо экспрессировать, заражают этим вирусом клеточную культуру, а потом очищают белок.
«Двадцать лет назад все радовались такому чистому белку, — говорит Константин Чумаков, — но мне, честно говоря, кажется, что это прошлый век. Мне больше нравятся вакцины живые, или полуживые, или мРНКовые. Вы вводите вакцину, организм синтезирует белок сам, и это сопровождается целым оркестром защитных реакций. А когда вы вводите чистенький белок — это, как правило, менее эффективно».
Грубо говоря: если вы вводите в организм мРНК или вектор, то организм играет общую тревогу. В обороне оказываются задействованы все виды войск: антитела, Т-киллеры.
Организм поднимает танки, самолеты и силы ПВО. А белковая вакцина — это вакцина, которая из всех сил обороны задействует только ОМОН.
Белковые вакцины — очень слабые раздражители, и для того, чтобы организм вообще узнал, что в него попало что-то нехорошее, к этим вакцинам часто требуется добавить адьювант, то есть вещество, которое само по себе не вызывает иммунитета, но вызывает воспаление. Классический адьювант — соли алюминия.
Согласимся — вакцина, которой организм даже не заметит, если вы его дополнительно не расцарапаете, доверия не внушает. К тому же, как напоминает Константин Чумаков, большинство вакцинологов считают, что адьювант повышает риск аутоиммунной реакции. В 1976 году во время пандемии гриппа сделали вакцину с адьювантом — и в результате получили много случаев синдрома Гийяма-Барре.
Суммируя: более мягкие белковые вакцины оказались более сложными в проектировании, чем мРНК и аденовирусные. Они по определению должны давать худший иммунитет. Eсли есть выбор, этим лучше не прививаться. Иммунитет будет слабый, а шансы на осложнения могут возрасти.
Пептидные вакцины
Про белковые вакцины я не случайно так подробно говорю, потому что белковых вакцин от коронавируса еще нет, а вот вакцина новосибирского «Вектора» уже есть. И это даже не белковая вакцина — это пептидная вакцина. И пептидная вакцина — простите уж нахрапистое обобщение дилетанта — представляется сооружением еще более сомнительным, чем вакцина белковая.
Если Sanofi и Novavax пытаются сделать целый большой белок, то пептидная вакцина устроена так: она берет кусочки белка (по научному — «эпитопы»). «Это старая и довольно очевидная идея, — говорит Чумаков, — иммунизировать не всем белком, а только кусочком, который важен».
Однако к практическому воплощению этой идеи Константин Чумаков относится скептически. «Это было последним писком моды в 1980-е годы, но сейчас серьезные вакционологи об этом подходе перестали думать, — говорит он, — хотя у них может быть узкое применение в специальных случаях. А пока их единственное преимущество в том, что они, скорее всего, будут безопасны, но с другой стороны — не слишком эффективны».
Почему «массовая вакцинация» в России так и не началась, а другие страны опережают нас на порядок: исследование «Новой»
На Западе есть несколько маленьких стартапов, которые заявили о том, что работают над пептидной вакциной против ковида. Это Valo Teurapeutics, Generex, Vaxil Bio и пр. Но ни один из них близко не является финалистом гонки и не вошел в призеры Operation Warp Speed.
Поскольку официальным данным об испытаниях вакцин в России доверия нет (мы, к сожалению, его попросту не заслужили), то люди, участвовавшие в России в испытаниях вакцин, сами делали тесты на антитела и делились данными в Telegram, что было, строго говоря, плохо, потому что тем самым эти люди расслеплялись и официальные испытания проваливали.
Тем не менее из групп в Telegram было ясно, что «Спутник» работает (потом это стало ясно и из статьи в Lancet), а вот антител к ковиду после векторовской вакцины не находили.
В «Векторе» на это отвечали, что их эпитопы — такие, которые вызывают не антитела, а Т-клеточный ответ, который измерить куда сложней, чем антитела. «Однако неизвестно, достаточно ли одного Т-клеточного иммунитета для защиты от ковида», — говорит Константин Чумаков. Короче, у «Вектора» такая особая вакцина, что иммунный ответ на нее проверить сложно, но «Вектор» уверяет, что он есть.
А что от вакцины «Вектора» нет побочки — святая правда. От физраствора тоже побочки нет.
Мертвые вакцины
Тут читатель спросит — а куда же делись мертвые вакцины? Вакцины по старинным рецептам, традиционные, как бабушкино варенье? Самая надежная, простая и могучая кувалда, которая имеется против вирусов в арсенале человечества уже без малого век? На Западе среди финалистов Operation Warp Speed их просто нет. Однако мертвую вакцину сделал Китай (Sinovac), и мертвую вакцину вот-вот выпустит институт им. Михаила Чумакова.
Пустые пузырьки из под вакцины Sinovac после вакцинации в Индонезии. Фото: ЕРА
Почему про мертвые вакцины забыли на Западе? (Почему пока нет живых — понятно. Аттенуировать вирус в лаборатории — долгий процесс и большое искусство.)
Ответов, судя по всему, три.
Первый — о котором Константин Чумаков говорит, несколько даже стесняясь, — заключается в том, что ученым интересно делать что-то новое, а шить варежки, как бабушка, неинтересно. И грантов под это больших не получишь.
Второй заключается в том, что для того, чтобы изготовить много мертвой вакцины, нужно, прежде всего, наработать много живого вируса (который потом надо убить). Вирус патогенный, работать с ним опасно. Вовсе не всякий биологический стартап, который без проблем варит у себя в пробирке мРНК, будет связываться с живым патогенным вирусом, для которого нужны лаборатории высокой степени защиты. (Собственно, именно поэтому в России мертвую вакцину предлагает институт им. Чумакова, который собаку съел на размножении патогенных вирусов и у которого подобные мощности есть.)
И, наконец, третье обстоятельство заключается в том, что старая добрая бабушкина варежка (мертвая вакцина) в данном случае не очень хорошо шьется. Почему? Все дело в свойствах S-белка, того самого, с помощью которого коронавирус проникает в клетку.
Напомню, что этот белок — отмычка. И у него есть две конфигурации (конформации, как говорят вирусологи). До того как он пролез в клетку — и после.
Видели когда-нибудь «бешеный огурец», который, созревая, стреляет семенами? Вот примерно то же самое происходит и с S-белком: когда он прикрепляется к рецептору, через который забирается в клетку (вообще-то этот рецептор нужен для регулирования кровяного давления), он сворачивается совсем другим способом.
Пептидная цепочка остается одна и та же, но форма у нее разная, и на нее вырабатываются разные антитела. «Если антитела вырабатываются на ту конформацию, которую S-белок имеет до проникновения в клетку (pre-fusion), то все в порядке, — говорит Константин Чумаков. — А если пост-фьюжн — то такие антитела не только не помогут против инфекции, но, чего доброго, еще сами помогут затащить белок в клетку». (И тогда это будет т.н. АЗУИ – антителозависимое усиление инфекции, самый страшный кошмар вирусологов.)
И вот когда вирус готовится при помощи формалиновой обработки — то S-белок может свернуться. Именно такая печальная история произошла в 1960-х годах с мертвой вакциной от RSV — респираторно-синцитиального вируса.
«Эти белки очень похожие и у коронавируса, и у RSV, и у вируса гриппа. Они нужны для того, чтобы вирус проник в клетку. Прикоснувшись к ней, они быстро сворачиваются, раздвигают клеточную мембрану и позволяют вирусу пролезть внутрь. А если белок свернется в процессе изготовления вакцины, то такая вакцина работать не будет. Поэтому, чтобы S-белок не сворачивался, в мРНК-вакцинах специально поставили два пролина (одна из аминокислот, из которых сделан любой белок. — Ю. Л. ). А в живом вирусе этого сделать нельзя. Эти два пролина являются шарниром, который не позволяет S-белку свернуться, без этого он не может проникнуть в клетку, — говорит Константин Чумаков. — Но если убитую вакцину сделать правильно — то у нее есть все шансы на успех».
„ нет худа без добра, и в результате эпидемии те биотехнологические решения, внедрение которых человечество откладывало десятки лет, за год стали мейнстримом.
Будем надеяться, что США и Евросоюз с такой же скоростью начнут одобрять лекарства против рака.
Ключ к уничтожению противника
Как работают вакцины против COVID-19? Какие самые эффективные, какие безопасные? Чем прививаться? Объясняет микробиолог Константин Северинов
И второе: колитесь, колитесь и колитесь. Риск от вакцины и риск от ковида попросту несопоставимы, а боязнь прививок нельзя объяснить ничем, кроме вопиющей безграмотности. Как гласит жестокая фотожаба: «Те, кто считает, что вакцина от ковида изменит их ДНК, должны рассматривать это как шанс».
На берег озера Мичиган выбросило несколько сотен мертвых белок
Приблизительно каждые несколько десятилетий десятки мертвых белок переносятся волнами на берег озера Мичиган. Биологи до сих пор не могут понять, чем вызвано это странное, редкое явление. За последние дни на пляже было обнаружено несколько сотен мертвых белок.
Посетители общественного пляжа Гранд-Хейвен на озере Мичиган в последние несколько дней сталкиваются с тревожным зрелищем. По пляжу разбросано множество мертвых тушек белок.
Ежедневно собирают дохлых белок, но волны выбрасывают на пляж все больше и больше тел. Эксперты высказывают осторожные версии того, что здесь могло произойти.
По одной из версий, белки внезапно решили перейти Гранд-Ривер, впадающую в юго-восточный берег озера Мичиган, чтобы попасть в национальный парк Гранд-Хейвен и утонули.
Почему они это сделали, непонятно. Есть теория, связывающая их поведение с приближающимся наступлением зимы.
В течение ХХ века в этих местах время от времени находили скопления трупов белок, но такое явление здесь встречается очень редко и до сих пор не имеет официального объяснения. Поэтому новая аномалия белка насторожила и даже напугала многих местных жителей.
Биолог Ник Келеис пытается успокоить людей, заявляя, что это уже происходило в прошлом и обычно длится недолго, и что, хотя видеть мертвых животных очень неприятно, беспокоиться не о чем.
В последний раз массовый выброс мертвых белок на пляж Мичигана произошел 15 лет назад. А до этого подобное явление произошло в 1968 году. Эти странные интервалы пока не укладываются ни в какие естественные миграционные циклы или естественные колебания численности населения.
Догнать и предупредить
Как создают вакцину от коронавируса и может ли она остановить пандемию
Десятки биотехнологических компаний и научных институтов наперегонки с пандемией создают разные варианты вакцин от нового коронавируса SARS-CoV-2. Разбираемся, какие технологии используют для их разработки, сколько времени пройдет до момента, когда от COVID-19 можно будет делать прививки, и сможет ли будущая вакцина остановить пандемию.
Каждый раз, когда человечество сталкивается с новой инфекцией, одновременно стартуют три гонки: за лекарством, тест-системой и вакциной. Мы уже писали о том, как врачи ищут эффективное лекарство, перебирая все известные противовирусные препараты. И рассказывали, как работают тест-системы и что мешает проверить с их помощью все население планеты. Теперь время поговорить о вакцинах. На предыдущей неделе в России начались испытания антикоронавирусной вакцины на животных, а в США — уже на людях. Значит ли это, что победа над эпидемией близка?
Мертвый вирус — плохой вирус
В школьных учебниках обычно пишут, что для прививок используют убитый или ослабленный возбудитель инфекции. Но эта информация несколько устарела. «Инактивированные („убитые“ — N+1) и аттенюированные (ослабленные — N+1) вакцины были придуманы и введены в середине прошлого века, и их трудно считать современными, — объясняет в разговоре с N+1 Ольга Карпова, заведующий кафедрой вирусологии биологического факультета МГУ имени Ломоносова. — Это дорого. Это сложно в транспортировке и хранении, многие вакцины доезжают до мест, где они нужны (если мы говорим, например, об Африке) в таком состоянии, когда они никого уже не защищают».
Кроме того, это небезопасно. Для того, чтобы получить высокую дозу «убитого» вируса, необходимо сначала обзавестись большими количествами живого, а это повышает требования к оснащению лаборатории. Потом его нужно обезвредить — для этого используют, например, ультрафиолет или формалин. Но где гарантия, что среди множества «мертвых» вирусных частиц не останется сколько-то способных вызвать болезнь?
С ослабленным возбудителем все еще сложнее. Сейчас для того, чтобы ослабить, вирус заставляют мутировать, а потом отбирают наименее агрессивные штаммы. Но при этом получается вирус с новыми свойствами, и не все их можно предсказать заранее. Опять же, где гарантия, что, оказавшись внутри организма, вирус не продолжит мутировать и не произведет «потомство», еще более «злое», чем оригинал?
Разделяй и вакцинируй
Гораздо безопаснее познакомить иммунную систему не с целым вирусом, а с отдельной его частью. Для этого нужно подобрать белок, по которому «внутренняя полиция» человека сможет безошибочно распознать вирус. Как правило, это поверхностный белок, с помощью которого патоген проникает внутрь клеток. Затем нужно заставить какую-нибудь культуру клеток произвести этот белок в промышленных масштабах. Это делают с помощью генной инженерии, поэтому такие белки называют генноинженерными, или рекомбинантными.
«Я считаю, что вакцины должны быть обязательно рекомбинантными, и никак иначе, — говорит Карпова. — Притом это должны быть вакцины на носителях, то есть белки вируса должны находиться на каком-то носителе. Дело в том, что сами по себе они (белки) не иммуногенные. Если в качестве вакцины использовать низкомолекулярные белки, на них не будет вырабатываться иммунитет, организм не будет на них реагировать, поэтому частицы-носители абсолютно необходимы».
В качестве такого носителя исследователи из МГУ предлагают использовать вирус табачной мозаики (это, кстати, самый первый открытый людьми вирус). Обычно он похож на тонкую палочку, но при нагревании принимает форму шарика. «Он стабилен, у него уникальные адсорбционные свойства, он притягивает к себе белки, — рассказывает Карпова. — На его поверхности можно разместить небольшие белки, те самые антигены». Если покрыть вирус табачной мозаики белками коронавируса, то для организма он превращается в имитацию вирусной частицы SARS-CoV-2. «Вирус табачной мозаики, — отмечает Карпова, — является для организма эффективным иммуностимулятором. В то же время, поскольку вирусы растений не могут заражать животных, в том числе человека, мы делаем абсолютно безопасный продукт».
Вирус табачной мозаики
Голые гены
Этап производства белка в культуре клеток можно сократить и ускорить процесс, если заставить клетки организма производить вирусные белки самостоятельно. По такому принципу работают генотерапевтические вакцины — в клетки человека можно встроить «голый» генетический материал — вирусную ДНК или РНК. ДНК обычно вводят в клетки с помощью электропорации, то есть вместе с уколом человек получает легкий разряд, в результате проницаемость клеточных мембран увеличивается, и нити ДНК попадают внутрь. РНК доставляют с помощью липидных пузырьков. Так или иначе, клетки начинают производить вирусный белок и демонстрировать его иммунной системе, а она разворачивает иммунный ответ даже в отсутствие вируса.
Этот метод довольно новый, в мире еще нет вакцин, которые работали бы по такому принципу. Тем не менее, сразу семь компаний, по данным ВОЗ, пробуют сделать вакцину от коронавируса на его основе. По этому пути идет Moderna Therapeutics — американский лидер гонки за вакциной. Его же выбрали для себя еще три участника гонки из России: научный центр «Вектор» в Новосибирске (по данным Роспотребнадзора, он проверяет целых шесть дизайнов вакцин одновременно, и один из них — на основе РНК), компания Biocad и Научно-клинический центр прецизионной и регенеративной медицины в Казани.
«Создать вакцину в принципе не так сложно, — считает директор Центра, профессор кафедры генетики Института фундаментальной медицины и биологии КФУ Альберт Ризванов. — Генно-терапевтические вакцины по скорости разработки самые быстрые, потому что достаточно создать генетическую конструкцию». Вакцина, над которой работают в Центре, должна выстрелить по нескольким мишеням разом: в клетки вводят нить ДНК с несколькими вирусными генами одновременно. В результате клетки будут производить не один вирусный белок, а сразу несколько.
Кроме того, по словам Ризванова, ДНК-вакцины могут оказаться дешевле прочих в производстве. «Мы, по сути своей, как Space X, — шутит ученый. — У нас разработка прототипа стоит всего несколько миллионов рублей. Правда, создание прототипа — это только верхушка айсберга, а тестирование с живым вирусом — это совсем другой порядок».
Превратности и хитрости
Кроме того, потребуются специальные животные. Дело в том, что обычные лабораторные мыши болеют далеко не всеми человеческими вирусами, и картина болезни тоже может сильно отличаться. Поэтому вакцины часто тестируют на хорьках. Если же ставить целью работу именно с мышами, то необходимы генетически модифицированные мыши, которые несут на своих клетках точь-в-точь те рецепторы, за которые «цепляется» коронавирус в организме пациента. Эти мыши стоят недешево (десяток или два тысяч долларов за линию). Правда, иногда можно сэкономить — закупить всего несколько особей и размножить их в лаборатории — но это удлиняет этап доклинических испытаний.
Существование вируса гриппа было доказано именно в экспериментах на хорьках, они же до сих пор служат моделью для многих вирусных болезней
NIMR London / flickr.com
Есть несколько этапов, на которых процесс можно ускорить. Самый очевидный — разработка. Американская компания Moderna вырвалась вперед, потому что давно занимается созданием мРНК-вакцин. И чтобы сделать еще одну, им оказалось достаточно расшифрованного генома нового вируса. Российские коллективы из Москвы и Казани тоже не первый год работают над своей технологией и опираются на результаты испытаний своих предыдущих вакцин от других болезней.
Идеальным вариантом была бы платформа, которая позволяет быстро создавать новую вакцину по шаблону. Подобные планы вынашивают, в том числе, исследователи из МГУ. «На поверхности своей частицы, — рассказывает Карпова, — мы можем разместить белки нескольких вирусов и защищать одновременно от Covid-19, SARS и MERS. Мы даже думаем о том, что можно предотвратить такие вспышки в дальнейшем. Существует 39 коронавирусов, часть из них близка к коронавирусам человека, и совершенно понятно, что такое преодоление видового барьера („перепрыгивание“ вируса от летучих мышей к человеку — N+1). Но если будет такая вакцина, как конструктор лего, мы можем поместить на нее белок какого-то вируса, который где-то возник. Мы это сделаем в течение двух месяцев — заменим или добавим эти белки. Если бы такая вакцина была в декабре 2019 года, и прошли бы вакцинации людей хотя бы в Китае, дальше это бы не распространилось».
Следующий этап — доклинические испытания, то есть работа с лабораторными животными. Это не самый долгий процесс, но за его счет можно выиграть, если совместить их с клиническими испытаниями на людях. Именно это сделала Moderna — они ограничились быстрой проверкой на безопасность и сразу перешли к исследованиям на людях. Однако стоит помнить, что препарат, который они пробуют, относится к самым безопасным. Поскольку они не используют ни вирусы, ни рекомбинантные белки, то очень невелик шанс, что у добровольцев возникнут побочные эффекты — иммунной системе просто не на что агрессивно реагировать. Худшее, что может произойти, — вакцина окажется неэффективной. Но это еще предстоит проверить.
А вот производство вакцин, судя по всему, ограничивающим этапом не является. «Это не сложнее, чем обычное биотехнологическое производство рекомбинантных белков», — объясняет Ризванов. Произвести миллион доз такой вакцины, по его словам, завод может за единицы месяцев. Ольга Карпова дает похожую оценку: три месяца для миллиона доз.
А нужна ли вакцина?
Стоит ли сокращать клинические испытания — вопрос спорный. Во-первых, это сам по себе процесс небыстрый. Во многих случаях вакцину нужно вводить в несколько этапов: если вирус не размножается сам по себе внутри организма, то он быстро выводится, и его концентрация оказывается недостаточной, чтобы вызвать серьезный иммунный ответ. Поэтому даже простая проверка эффективности займет не меньше нескольких месяцев, а за безопасностью вакцины для здоровья добровольцев врачи собираются следить целый год.
Во-вторых, COVID-19 — тот самый случай, когда ускорять испытания на людях многим кажется нецелесообразным. Смертность от болезни сегодня оценивают в единицы процентов, и это значение, вероятно, еще будет снижено, как только станет ясно, какое количество людей перенесло болезнь бессимптомно. Но вакцину, если она будет изобретена сейчас, придется ввести миллионам людей, и даже небольшие побочные эффекты могут вылиться в количество болезней и смертей, сопоставимое с самой инфекцией. А новый коронавирус далеко не настолько «зол», чтобы, по выражению Ризванова, «совсем уж откидывать в сторону все соображения безопасности». Ученый полагает, что в сложившейся сегодня ситуации наиболее эффективен карантин.
Впрочем, по словам Карповой, в ближайшее время в вакцине нет острой необходимости. «Вакцинировать людей во время пандемии не нужно, это не соответствует эпидемическим правилам», — объясняет она.
С ней согласна Галина Кожевникова, заведующая кафедрой инфекционных болезней РУДН. «В период эпидемии не рекомендуется вообще никакая вакцинация, даже плановая, которая входит в календарь прививок. Потому что нет никакой гарантии, что человек не находится в инкубационном периоде, а если в этот момент применить вакцину, возможны нежелательные явления и сниженная эффективность прививки», — сказала Кожевникова, отвечая на вопрос N+1.
Бывают случаи, добавила она, когда необходима экстренная вакцинация по жизненным показаниям, в ситуации, когда речь идет о жизни и смерти. Например, во время вспышки сибирской язвы в Свердловске в 1979 году вакцинировали всех подряд, тысячи людей экстренно прививали и в 1959 году в Москве во время вспышки натуральной оспы, привезенной из Индии художником Алексеем Кокорекиным.
«Но коронавирус — это абсолютно не такая история. По тому, что происходит, мы видим, что эта эпидемия развивается по классическим законам острого респираторного заболевания», — говорит Кожевникова.
Таким образом, разработчики вакцин всегда находятся в неудобной ситуации. Пока вируса нет, вакцину создать практически невозможно. Как только вирус появился, оказывается, что это необходимо было сделать позавчера. А когда он отступает, то производители теряют своих клиентов.
Тем не менее, вакцину необходимо сделать. Этого не произошло во время предыдущих вспышек коронавирусных инфекций — и MERS, и SARS слишком быстро закончились, и исследования лишились финансирования. Но если случаев SARS в мире не наблюдалось с 2004 года, то последний случай MERS датируют 2019 годом, и никто не может гарантировать, что вспышка не повторится. Кроме того, вакцина от предыдущих инфекций может стать стратегической платформой для разработки будущих вакцин.
Карпова отмечает, что даже после затухания этой вспышки COVID-19 возможна еще одна. И вот в таком случае государство должно иметь наготове вакцину. «Это не та вакцина, которой все люди будут прививаться, как от гриппа, — уточняет она. — Но в экстренной ситуации при новой вспышке такая вакцина у государства должна быть, так же как и тест-система».