Как работает вакцина Pfizer?

Дорогие читатели, сегодня мы попытаемся разобраться как устроена вакцина компании Pfizer, показавшую эффективность 95 % в борьбе с Covid-19. (Что такое эффективность вакцины и как её считают читайте в следующем выпуске).

Часть коронавируса

На оболочке вируса Sars-CoV-2 присутствуют белки, которые он использует для проникновения в клетки человека (на рисунке данные элементы помечены как ‘Spikes’). Эти так называемые шипы стали заманчивой мишенью для разработки вакцин и лечения самого заболевания.

Рисунок 1. Структура коронавируса. Белковые шипы (‘Spikes’), гены (участок, которые кодирует белки-шипы помечен красным) и сама капсула коронавируса.

Структура вакцины - мРНК внутри масляной оболочки

Вакцина работает на основе матричной РНК, генетического материала, который наши клетки используют для синтезирования белков. Молекула, для краткости называемая мРНК, хрупкая, и наши естественные ферменты разрушили бы ее на части, если бы ее вводили непосредственно в организм. Чтобы защитить свою вакцину, Pfizer и BioNTech заключают мРНК в масляные пузырьки, состоящие из липидных наночастиц. Данная мРНК лишь малая часть полного генома вируса не способная к делению.

Рисунок 2. Готовая вакцина - мРНК коронавируса, заключенная в масляный пузырек

Из-за своей хрупкости молекулы мРНК быстро распадаются при комнатной температуре. Для этого Pfizer производит специальные контейнеры с сухим льдом, термодатчиками и GPS-трекерами, чтобы вакцины могли транспортироваться при температуре -70 по Цельсию и оставаться жизнеспособными.

Проникновение вакцины в клетку

После инъекции масляные пузырьки, содержащие мРНК, поглощаются клетками организма, высвобождая заключенную мРНК. Молекулярные системы клетки считывают последовательность мРНК коронавируса, создавая те самые белки-шипы, с помощью которых вирус проникает в клетку. В конечном итоге мРНК вакцины разрушается клеткой, не оставляя следов.

Рисунок 3. Процесс вакцинации. Вакцина, содержащая малую часть вируса, неспособную к делению, поглощается клеткой организма человека. Вирусная мРНК синтезирует белки-шипы с помощью механизмов клетки. Иммунная система обнаруживает эти белки, когда они выстраиваются на поверхности клетки.

Некоторые из образованных белков-шипов мигрируют к поверхности клетки и закрепляются там. Другая часть этих белков расщепляется вакцинированными клетками на фрагменты, которые они представляют на своей поверхности. Эти выступающие шипы и их фрагменты затем будут распознаны иммунной системой как враждебные элементы.

Обнаружение частей вируса

Когда вакцинированная клетка умирает, её остатки будут содержать множество белков-шипов и фрагментов белка, которые затем могут быть поглощены иммунной клеткой, называемой антиген-презентирующей клеткой.

Рисунок 4. Поглощение белков-шипов и его остатков антигенпрезентирующей клеткой, которая взаимодействует с Т-хелперами.

Клетка представляет на своей поверхности фрагменты белка-шипа. Когда другие клетки, называемые Т-хелперами, обнаруживают эти фрагменты, Т-хелперы могут поднять тревогу и помочь другим иммунным клеткам бороться с инфекцией.

Выработка антител

Другие иммунные клетки, называемые B-клетками, могут сталкиваться с шипами коронавируса и их фрагментами на поверхности вакцинированных клеток. Некоторые из B-клеток способны связываться с белками-шипами. Если эти B-клетки затем активируются вспомогательными T-клетками, они начнут размножаться и выделять антитела, которые нацелены на белок-шип и сам коронавирус.

Рисунок 5. Производство антител к коронавирусу. B-клетки, связавшись с белками-шипами и Т-хелперами включаются в процесс активного деления и производства антител.

Защита от вируса

Произведенные B-клетками антитела могут цепляться за шипы коронавируса, маркировать вирус для разрушения и предотвращать заражение, блокируя шипы от прикрепления к другим клеткам, что предотвращает развитие болезни.

Рисунок 6. Взаимодействие выработанных антител с коронавирусом препятствует его развитию за счёт связывания белков-шипов вируса с антителами организма

Уничтожение инфицированных клеток

Антиген-презентирующие клетки также могут активировать другой тип иммунных клеток, называемых Т -киллерами, для поиска и уничтожения любых инфицированных коронавирусом клеток, которые отображают фрагменты белка-шипа на своей поверхности.

Рисунок 7. Специальный тип клеток T-киллеры, связываются с инфицированными и антиген-презентирующими клетками для уничтожения пораженной коронавирусом клетки.

Курс прививки

Вакцина Pfizer-BioNTech требует введение двух инъекций с интервалом в 21 день, чтобы иммунная система была достаточно хорошо подготовлена ​​для борьбы с коронавирусом. Но поскольку вакцина настолько нова, исследователи не знают, как долго может длиться ее защита.

Рисунок 8. Двухэтапная вакцинация от компании Pfizer основа на введение вакцины в первый день и после 21 дневного периода для усиления иммунного ответа.

Предварительное исследование показало, что вакцина обеспечивает надежную защиту в течение 10 дней после введения первой дозы по сравнению с людьми, принимающими плацебо.

Возможно, что через несколько месяцев после вакцинации количество антител и Т-клеток-киллеров снизится. Но иммунная система также содержит специальные клетки, называемые B-клетками памяти и T-клетками памяти, которые могут сохранять информацию о коронавирусе годами или даже десятилетиями.

__________________________________________________________________________________________

Материал адаптирован с журнала irishtimes.com. Спасибо за Ваше внимание!