Ирина Якутенко - Вирус, который сломал планету. Почему SARS-CoV-2 такой особенный и что нам с ним делать

В начале осени 2020 года в разработке находилось больше 200 вакцин-кандидатов. До какой-либо фазы клинических испытаний к этому моменту добралось больше 30. Среди создаваемых препаратов представлены как традиционные, так и совершенно новые типы вакцин. Ниже мы кратко обсудим их преимущества и недостатки.

Содержат целые вирусные частицы.

Принцип действия

Вирус SARS-CoV-2, выращенный на культурах клеток и убитый тем или иным воздействием (агрессивные химические вещества, нагревание).

Преимущества и недостатки

«Мертвые» вакцины несложно создавать и не нужно хранить и перевозить в холоде. Фабрики по производству таких препаратов есть во многих странах мира, в том числе развивающихся. Этот тип вакцин используется в ветеринарии, и заводы, производящие вакцины для животных, также можно перепрофилировать под антикоронавирусную вакцину. «Мертвые» вакцины часто высушивают, так как порошок можно хранить и перевозить без холодильника — это огромный плюс с точки зрения логистики, особенно для развивающихся стран. Однако такие вакцины зачастую дают не очень эффективный иммунный ответ: белки убитого вируса могут иметь не совсем ту конформацию (форму), что у живого. Кроме того, убитые вирусы не размножаются, и иммунная система довольно быстро вычищает «трупы», лишаясь возможности выработать по-настоящему специфичное оружие против паразита. По всем этим причинам одного раунда вакцинации недостаточно, а значит, произвести нужно в два, а то и в три раза больше доз. Кроме того, для усиления иммунного ответа часто используют адъювант — вещество, привлекающее внимание иммунной системы. Его тоже нужно подбирать, а это занимает время.

Статус на начало осени 2020 года

Сразу несколько компаний заявили о работе над «мертвыми» вакцинами. Одна вошла в фазу три клинических испытаний.

Принцип действия

Выращенный на культурах клеток вирус SARS-CoV-2, который был особым образом ослаблен. Это можно сделать по-разному, но чаще всего вирус заставляют размножаться в неродных для него видах животных или их клетках. Патоген адаптируется к новому хозяину и теряет приспособительные механизмы, необходимые для заражения клеток предыдущего и размножения в них. Иногда вирус дополнительно стимулируют быстрее изменяться при помощи соединений, имеющих противовирусную активность. Однако все три разработчика аттенуированных вакцин от COVID-19, которые начали доклинические испытания, используют более продвинутый способ — деоптимизацию кодонов. Сложное описание этого принципа во врезке.

Как мы обсуждали в главе 2, каждая аминокислота в клетках живых существ кодируется тремя генетическими «буквами» — нуклеотидами. Такие тройки нуклеотидов называют кодонами, и почти на каждую аминокислоту приходится больше одного кодона, причем у разных видов живых существ свои предпочтения по части выбора «любимого» кодона. При синтезе белка рибосома присоединяет к растущей цепи аминокислоты, ориентируясь на антикодон — тройку нуклеотидов на особой транспортной РНК (тРНК), которая поставляет в растущую белковую цепь аминокислоты. Клетка синтезирует тРНК с антикодонами, соответствующими всем вариантам кодонов, однако больше всего в ней тРНК, которые подходят к любимым кодонам этого организма. Если в гене встречается много редких кодонов, рибосома не сможет построить соответствующий ему белок: она будет все время ждать, пока из цитоплазмы приплывет нужная тРНК, и, с высокой вероятностью, отвалится от синтезируемой полипептидной цепи. В геноме вируса, используемого в качестве аттенуированной вакцины от COVID-19, один или несколько генов заменены на аналоги, в которых вместо обычных кодонов вставлены те, что редко используются млекопитающими. В лаборатории модифицированные вирусы могут нормально размножаться, так как ученые подкидывают им необходимые редкие тРНК. В естественной среде — в данном случае ею является организм человека — таких тРНК очень мало, поэтому вирус не может толком синтезировать необходимые ему белки. Он инфицирует клетки и провоцирует реакцию иммунной системы, однако нормально размножаться и заражать соседей не может.

Преимущества и недостатки

Так как вирус в аттенуированной вакцине мало отличается от исходного, такие вакцины дают хороший иммунный ответ. Впрочем, если у ослабленного патогена изменится именно то место, против которого направлены нейтрализующие антитела и Т-клеточный ответ, генерируемой защиты может оказаться недостаточно. Кроме того, ослабленный вирус может мутировать и вернуть себе патогенность. Вероятность этого крайне мала, но не равна нулю. Вирусы с деоптимизированными кодонами лишены этих недостатков, однако, как любые другие живые вирусы, требуют хранения в холоде на всем протяжении — от производства до момента введения. Как вариант, вакцина может быть лиофилизована (высушена), но в этом случае появляется риск ошибки персонала при разведении.