Kako nastaja cepivo proti koronavirusu in ali lahko zaustavi pandemijo

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Nepričakovano ni treba pospeševati dela na cepivu.

Na ducate biotehnoloških podjetij in znanstvenih ustanov se bori proti pandemiji, da bi ustvarili različne možnosti cepiva za novi koronavirus SARS-CoV-2. Ugotavljamo, katere tehnologije se uporabljajo za njihov razvoj, koliko časa bo trajalo, da bo cepivo proti COVID-19 mogoče cepiti, in ali bo prihodnje cepivo lahko zaustavilo pandemijo.

Vsakič, ko se človeštvo sooči z novo okužbo, se hkrati začnejo tri dirke: za zdravilo, testni sistem in cepivo. Prejšnji teden je Znanstveni center Rospotrebnadzorja začel s testiranjem cepiva proti novemu koronavirusu, testiranjem protikoronavirusnega cepiva na živalih, v Združenih državah Amerike pa se začenja klinično preskušanje preiskovalnega cepiva proti COVID-19 NIH. Ali to pomeni, da je zmaga nad epidemijo blizu?

Po podatkih WHO je približno 40 laboratorijev po vsem svetu objavilo OSNUTEK krajine kandidatnih cepiv proti COVID-19 – 20. marca 2020, da razvijajo cepiva proti koronavirusu. In kljub temu, da so med njimi jasni vodilni - na primer kitajsko podjetje CanSino Biologics, ki je prejelo REKOMBINANTNO NOVELKO CEPIVO KORONAVIRUS (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR), ODOBRENO ZA KLINIČNO PRESKUSANJE dovoljenje za poskuse na ljudeh, in ameriška Moderna, ki je že začeli, - Zdaj je težko napovedati, katero od podjetij bo zmagalo v tej dirki, in kar je najpomembneje, ali bo razvoj cepiv prehitel širjenje koronavirusa. Uspeh v tej dirki je nenazadnje odvisen od izbire orožja, torej od principa, po katerem je cepivo zgrajeno.

Mrtev virus je slab virus

V šolskih učbenikih običajno pišejo, da se za cepljenje uporablja ubit ali oslabljen patogen. Toda ta informacija je nekoliko zastarela. "Inaktivirana ("ubita". - Pribl. N + 1.) in oslabljena (oslabljena. - Pribl. N + 1.) Cepiva so bila izumljena in uvedena sredi prejšnjega stoletja in jih je težko šteti za moderna, - pojasnjuje v pogovoru z N +1 Olga Karpova, vodja oddelka za virusologijo Biološke fakultete Moskovske državne univerze Lomonosov. - To je drago. Težko ga je prevažati in skladiščiti, mnoga cepiva dosežejo kraje, kjer so potrebna (če govorimo na primer o Afriki) v takem stanju, ko nikogar več ne ščitijo."

Poleg tega ni varno. Da bi dobili visok odmerek "ubitega" virusa, morate najprej pridobiti velike količine živega, kar povečuje zahteve po laboratorijski opremi. Nato ga je treba nevtralizirati - za to uporabljajo na primer ultravijolično ali formalin.

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

Z oslabljenim patogenom je še težje. Zdaj, da bi oslabil, je virus prisiljen mutirati, nato pa se izberejo najmanj agresivni sevi. Toda s tem nastane virus z novimi lastnostmi, vseh pa ni mogoče predvideti vnaprej. Spet, kje je zagotovilo, da virus, ko je enkrat v telesu, ne bo še naprej mutiral in ustvaril »potomcev« še bolj »zlobnega« kot izvirnik?

Zato se tako "ubiti" kot "neubiti" virusi danes redko uporabljajo. Na primer, med sodobnimi cepivi proti gripi so »oslabljeni patogeni« v manjšini - Cepiva proti gripi naslednje generacije: priložnosti in izzivi so v manjšini - samo 2 od 18 cepiv, odobrenih v Evropi in ZDA do leta 2020, sta urejeni. Od več kot 40 projektov cepiv proti koronavirusu je le eden organiziran po tem principu - z njim se ukvarja Indijski inštitut za serum.

Razdelite in cepite

Precej varneje je imunski sistem uvesti ne v celoten virus, temveč v njegov ločen del. Če želite to narediti, morate izbrati beljakovino, s katero bo "notranja policija" osebe lahko natančno prepoznala virus. Praviloma je to površinski protein, s pomočjo katerega patogen prodre v celice. Potem morate dobiti nekaj celične kulture za proizvodnjo te beljakovine v industrijskem obsegu. To se naredi s pomočjo genskega inženiringa, zato se takšne beljakovine imenujejo gensko spremenjene ali rekombinantne.

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

Kot takega nosilca raziskovalci z Moskovske državne univerze predlagajo uporabo virusa tobačnega mozaika Virus tobačnega mozaika - "Wikipedia" (mimogrede, to je prvi virus, ki so ga odkrili ljudje). Običajno je videti kot tanka palica, a ko se segreje, dobi obliko krogle. "Je stabilen, ima edinstvene adsorpcijske lastnosti, k sebi privlači beljakovine," pravi Karpova. "Na njeno površino lahko postavite majhne beljakovine, same antigene." Če virus tobačnega mozaika prekrijete 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, izdelujemo popolnoma varen izdelek."

Varnost različnih metod, povezanih z rekombinantnimi beljakovinami, jih je naredila najbolj priljubljene - vsaj ducat podjetij zdaj poskuša pridobiti takšno beljakovino za koronavirus. Poleg tega mnogi uporabljajo druge viruse prenašalce – na primer adenovirusne vektorje ali celo modificirane žive viruse ošpic in črnih koz, ki okužijo človeške celice in se tam množijo skupaj z beljakovinami koronavirusa. Vendar te metode niso najhitrejše, saj je treba v celičnih kulturah vzpostaviti linijsko proizvodnjo beljakovin in virusov.

Goli geni

Stopnjo proizvodnje beljakovin v celični kulturi je mogoče skrajšati in pospešiti tako, da telesne celice same proizvajajo virusne beljakovine. Cepiva za gensko terapijo delujejo po tem principu - "goli" genetski material - virusna DNK ali RNA - se lahko vstavi v človeške celice. DNK se običajno injicira v celice z elektroporacijo, to pomeni, da človek poleg injiciranja prejme lahek izpust, posledično se poveča prepustnost celičnih membran in verige DNK vstopijo v notranjost. RNA se dostavi z uporabo lipidnih veziklov. Tako ali drugače celice začnejo proizvajati virusno beljakovino in jo demonstrirati imunskemu sistemu, ta pa sproži imunski odziv tudi v odsotnosti virusa.

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

Kljub temu po podatkih WHO sedem podjetij naenkrat poskuša izdelati cepivo proti koronavirusu, ki temelji na njem. To je pot, ki jo je ubrala Moderna Therapeutics, ameriška vodilna v dirki s cepivi. Zase so ga izbrali tudi še trije udeleženci dirke iz Rusije: Znanstveni center Vector v Novosibirsku (po podatkih Rospotrebnadzorja testira kar šest modelov cepiv hkrati, eden od njih temelji na RNA), Biocad in Znanstveni in klinični center za natančno in regenerativno medicino cena Kazan.

"Načeloma ni tako težko ustvariti cepiva," pravi Albert Rizvanov, direktor Centra, profesor Oddelka za genetiko na Inštitutu za temeljno medicino in biologijo Zvezne univerze Kazan. "Cepiva za gensko terapijo so najhitrejša v razvoju, saj je dovolj, da ustvarimo genetski konstrukt." Cepivo, ki ga pripravljajo v Centru, bi moralo streljati na več tarč hkrati: v celice se hkrati vbrizga veriga DNK z več virusnimi geni. Posledično celice ne proizvajajo enega virusnega proteina, temveč več naenkrat.

Poleg tega so po besedah Rizvanova lahko cepiva DNK cenejša od drugih v proizvodnji. "V bistvu smo kot Space 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.

Periferije in triki

Ko se cepiva iz teoretičnega razvoja spremenijo v raziskovalne objekte, začnejo ovire in omejitve rasti kot gobe. In financiranje je le ena od težav. Kot je povedala Karpova, 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 je mogoče storiti znotraj zidov 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 navadne laboratorijske miši ne zbolijo za vsemi človeškimi virusi, slika bolezni pa je lahko tudi zelo različna. Zato se cepiva pogosto testirajo na dihurjih. Če je cilj delo z mišmi, potem so potrebne gensko spremenjene miši, ki na svojih celicah nosijo popolnoma enake receptorje, na katere se koronavirus "prilepi" v pacientovo telo. Te miši niso poceni Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (deset ali dvajset tisoč dolarjev na vrstico). Res je, včasih lahko prihranite denar – kupite le nekaj osebkov in jih vzrejate v laboratoriju – vendar to podaljša fazo predkliničnega testiranja.

In če smo še vedno sposobni rešiti problem financiranja, potem ostaja čas nepremostljiva težava. Kot pravi Rizvanov, se cepiva običajno razvijajo mesece in leta. "Redko manj kot eno leto, običajno več," pravi. Vodja Zvezne biomedicinske agencije (razvijajo cepivo na osnovi rekombinantnega proteina) Veronika Skvortsova je predlagala, da bo FMBA Rusije junija 2020 prejela prve rezultate testov prototipov cepiva proti koronavirusu, da bi se lahko končno cepivo pojavilo v 11 mesecev.

Obstaja več stopenj, na katerih je mogoče proces pospešiti. Najbolj očiten je razvoj. Ameriško podjetje Moderna je prevzelo vodilno vlogo, ker že dlje časa razvija cepiva 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.

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

»Na površino našega delca,« pravi Karpova, »lahko namestimo proteine več virusov in hkrati zaščitimo pred COVID-19, SARS in MERS. Mislimo celo, da lahko takšne izbruhe preprečimo v prihodnosti. Koronavirusov je 39, nekateri so blizu človeškim koronavirusom in povsem jasno je, kaj pomeni premagati vrstno oviro (»skakanje« virusa z netopirjev na človeka. - Opomba N + 1.). Če pa obstaja cepivo, kot je Lego, lahko vanj damo beljakovino nekega virusa, ki je nekje izviral. To bomo naredili 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 predklinična testiranja, torej delo z laboratorijskimi živalmi. To ni najdaljši proces, vendar ga je mogoče dobiti na svoj račun v kombinaciji s kliničnimi preskušanji na ljudeh. Moderna je storila prav to – podjetje se je omejilo na hiter varnostni pregled in se takoj podalo k raziskavam na ljudeh. Vendar se je vredno spomniti, da je zdravilo, ki ga poskuša, eno najvarnejših. Ker Moderna ne uporablja virusov ali rekombinantnih beljakovin, je zelo malo možnosti, da bi imeli prostovoljci stranske učinke – imunski sistem preprosto nima na kaj agresivno reagirati. Najslabše, kar se lahko zgodi, je, da je cepivo neučinkovito. Toda to je treba še preveriti.

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

Ali potrebujete cepivo?

Ali je vredno zmanjšati število kliničnih preskušanj, je sporno. Prvič, to je počasen proces sam po sebi. V mnogih primerih je treba cepivo dajati v več fazah: če se virus sam po sebi ne razmnožuje v telesu, se hitro izloči in njegova koncentracija ni zadostna. odgovor. Zato bo celo preprost preizkus učinkovitosti trajal vsaj nekaj mesecev, zdravniki pa bodo spremljali varnost cepiva za zdravje prostovoljcev celo leto.

Drugič, COVID-19 je ravno primer, ko se pospeševanje preskušanj na ljudeh zdi za mnoge nepraktično.

Umrljivost zaradi bolezni je danes ocenjena na nekaj odstotkov, ta vrednost pa se bo verjetno še znižala, takoj ko bo postalo jasno, koliko ljudi je zbolelo za boleznijo asimptomatsko. Toda cepivo, če ga izumijo zdaj, bo treba dajati milijonom ljudi in že majhni stranski učinki lahko povzročijo število bolezni in smrti, primerljivo s samo okužbo. In novi koronavirus še zdaleč ni dovolj "jezen", da bi po besedah Rizvanova "popolnoma zavrgel vse varnostne vidike." Znanstvenik meni, da je v trenutnih razmerah karantena najučinkovitejša.

Vendar po besedah Karpove v bližnji prihodnosti ni nujne potrebe po cepivu. "V času pandemije ni treba cepiti ljudi, to ni v skladu z epidemijskimi pravili," pojasnjuje.

Z njo se strinja Galina Kozhevnikova, predstojnica oddelka za nalezljive bolezni Univerze RUDN. »V času epidemije cepljenje sploh ni priporočljivo, tudi rutinsko, ki je vključeno v shemo cepljenja. Ker ni nobenega zagotovila, da oseba ni v inkubacijski dobi, in če se v tem trenutku uporabi cepivo, so možni neželeni dogodki in zmanjšana učinkovitost cepljenja, «je dejala Kozhevnikova, ko je odgovorila na vprašanje N + 1.

Obstajajo primeri, je dodala, ko je nujno cepljenje nujno zaradi zdravstvenih razlogov, 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, leta 1959 pa v Moskvi med izbruhom črnih koz, ki ga je prinesel Kokorekin, Aleksej Aleksejevič - "Wikipedia" iz Indije umetnika Alekseja Kokorekina.

»Toda koronavirus absolutno ni taka zgodba. Iz tega, kar se dogaja, vidimo, da se ta epidemija razvija po klasičnih zakonih akutne respiratorne bolezni, «pravi Koževnikova.

Tako so razvijalci cepiv vedno v neprijetni situaciji. Dokler ni virusa, je skoraj nemogoče ustvariti cepivo. Takoj, ko se je virus pojavil, se izkaže, da bi bilo to treba storiti predvčerajšnjim. In ko se umakne, proizvajalci izgubijo svoje stranke.

Vendar pa je treba dati cepivo. To se ni zgodilo med prejšnjimi izbruhi okužb s koronavirusom – tako MERS kot SARS sta se prehitro končala, raziskave pa so izgubile sredstva. A če od leta 2004 ni bilo primerov SARS-a na svetu, potem zadnji primer MERS sega v leto 2019 in nihče ne more zagotoviti, da se izbruh ne bo ponovil. Poleg tega bi lahko cepivo proti prejšnjim okužbam zagotovilo strateško platformo za razvoj prihodnjih cepiv.

Karpova ugotavlja, da je tudi po tem, ko ta izbruh COVID-19 zbledi, možen nov izbruh. In v tem primeru bi morala imeti država pripravljeno cepivo."To ni vrsta cepiva, s katerim bodo vsi ljudje cepljeni kot gripa," pravi. "Toda v nujnih primerih z novim izbruhom bi morala imeti država takšno cepivo, pa tudi testni sistem."

Koronavirus. Število okuženih:

243 093 598

na svetu

8 131 164

v Rusiji Poglej zemljevid