Дослідні групи у компаніях та університетах займаються розробкою понад 90 вакцин від SARS-CoV-2 по всьому світу. Дослідники випробовують різні технології, деякі з яких не використовувалися раніше у ліцензованій вакцині. Щонайменше шість груп учених вже почали вводити препарати добровольцям у випробуваннях на безпеку; інші розпочали випробовування на тваринах. Проникнення вірусу до клітини — рисунок.
Входження у клітину
Нагадаємо, що SARS-CoV-2 — далеко не єдиний коронавірус. Свою назву він отримав за зразком найближчого родича, SARS-CoV, іншого коронавірусу, який виявився причиною спалаху атипової пневмонії у 2002–2003 рр. Але і SARS-CoV не був першим коронавірусом. Ним ще у 1937 р. став IBV — вірус пташиного інфекційного бронхіту. Пізніше, за 10 років після виявлення IBV, був знайдений другий коронавірус MHV або вірус мишачого гепатиту. Коронавіруси людини були відкриті в середині 60-х років XX століття.
Отже, коронавірус підходить до клітини і торкається її шипами спайкового білка або білка S — того самого, який утворює «корону». На поверхні клітини знаходиться багато білків; серед них є й ферменти-протеази, здатні «різати» інші білкові молекули. Клітина спочатку поглинає вірус, і він опиняється всередині мембраного міхурця у клітинній цитоплазмі. Ферменти-протеази, з якими з’єднався білок S, розрізають його, і в результаті залишена у віруса частина білка змінює просторову форму. Змінений S допомагає наблизитися вірусній мембрані до мембрани міхурця — дві мембрани зливаються, вірусна клітинна оболонка розходиться, і до клітинної цитоплазми надходить вірусна РНК (Стасевич К., 2020).
Вакцини від SARS-CoV-2: різні підходи
Усі вакцини націлені на те, щоб вплинути на організм дією антигену, який не викликає захворювання, але викликає імунну відповідь, яка, у свою чергу, може інактивувати вірус у разі зараження людини. Існує принаймні вісім типів вакцин, заснованих на різних вірусах або вірусних частинках.
Щонайменше сім дослідних груп розробляють вакцини із використанням самого вірусу в послабленій (атенуйованій) або інактивованій формі. Багато вакцин розроблені саме таким чином, наприклад вакцина від кору та поліомієліту. Але вони потребують ретельного тестування щодо безпеки. «Sinovac Biotech» у Пекині почала тестувати інактивовану версію SARS-CoV-2 на людях.
Атенуйовані вакцини
Використовуються з початку 1950-х років та виробляються з патогенів, які викликають захворювання (вірусів або бактерій), і були послаблені у лабораторних умовах. Такі віруси чи бактерії розвиваються в організмі вакцинованої людини. Однак внаслідок їх ослаблення вони не викликають захворювання або перебіг захворювання відбувається у дуже легкій формі. Такі вакцини стимулюють відмінну імунну відповідь: живі мікроорганізми забезпечують безперервну антигенну стимуляцію, що зумовлює достатню кількість часу для утворення клітин пам’яті.
У разі вірусного захворювання, коли зазвичай потрібне вироблення клітинно-опосередкованого імунітету, атенуйовані патогени здатні до самореплікації у клітинах хазяїна.
Інактивовані вакцини
Виготовляються з мікроорганізмів (вірусів, бактерій), вбитих у рамках фізичних або хімічних процесів. Вбиті організми не можуть викликати захворювання. Щодо імунної відповіді, то такі вакцини не завжди викликають її, вона не може бути довгостроковою. Для досягнення імунної відповіді достатньої сили можуть знадобитися декілька доз вакцини.
Векторні вакцини
Близько 25 дослідних груп наразі працюють над розробленням векторних вакцин. Такі віруси як кір чи аденовірус генетично сконструйовані так, що вони можуть продукувати білки коронавірусу в організмі. Ці віруси послаблені, тому не можуть викликати захворювання. Існує два типи: ті, які все ще можуть реплікуватися у клітинах, і ті, які не можуть, у зв’язку із відключенням ключових генів.
Вакцини на основі РНК або ДНК (нуклеїново-кислотна вакцина), ДНК-вакцинація
В останні 10 років сформувався новий напрям — генетична імунізація. Його називають також ДНК-вакцинацією, оскільки в організм вводять не білок-антиген, а нуклеїнову кислоту, де закодована інформація щодо білка. Такий підхід досить простий, дешевий та універсальний. Наразі вже розроблені відносно безпечні системи, які забезпечують ефективну доставку нуклеїнових кислот до тканин. Необхідний ген вставляють у плазміду або у безпечний вірус. Такий носій-вектор проникає до клітини та синтезує необхідні білки. Трансформована клітина перетворюється на «фабрику» з виробництва вакцини прямо всередині організму. Вакцинна «фабрика» здатна працювати до одного року. ДНК-вакцинація приводить до повноцінної імунної відповіді та забезпечує високий рівень захисту від вірусної інфекції. Використовуючи один і той самий плазмідний або вірусний вектор, можна створювати вакцини, змінюючи тільки послідовність, яка кодує необхідні білки-антигени.
Вже розроблені та випробовуються ДНК-вакцини у боротьбі із такими вірусними інфекціями як гепатит B і С, грип, лімфоцитарний хоріоменінгіт, сказ, імунодефіцит людини (ВІЛ), японський енцефаліт та ін. (Зверев В., 2020).
Щонайменше 20 дослідних груп намагаються використати генетичні інструкції (у формі РНК або ДНК) для коронавірусного білка, який спонукає до імунної відповіді. Нуклеїнова кислота включається до клітин людини, які далі «збивають» копіювання вірусного білка; більшість таких вакцин кодують залишковий вірусний білок.
Вакцини на білковому носії
Багато дослідників хочуть вводити білки коронавірусу прямо в організм. Також можна використовувати фрагменти білків або білкові оболонки, які імітують зовнішню оболонку віруса.
Більше 70% груп, які проводять дослідження у галузі вакцин, працюють у промислових або приватних компаніях. Клінічні випробування починаються з невеликих досліджень на безпеку на тваринах та людях, за якими слідують масштабніші дослідження для визначення, чи буде викликати вакцина імунну відповідь. Вчені сподіваються отримати вакцину вже за 18 міс.
- Callaway E. (2020) The race for coronavirus vaccines: a graphical guide (https://www.nature.com/articles/d41586-020-01221-y).
Катерина Приходько-Дибська
