Коронавирус заставил остановить социальные, экономические и образовательные обмены по всему миру. В настоящее время чиновники здравоохранения полагаются на такие инструменты, как социальное дистанцирование, чтобы свести к минимуму вред от вируса, но в долгосрочной перспективе вакцина КОВИД-19 - это лучшая надежда на возвращение к нормальной жизни.
Государственные и частные лаборатории по всему миру реализуют передовые стратегии разработки вакцин, которые никогда не испытывались в столь широких масштабах. Если эти усилия увенчаются успехом, то вакцина станет важнейшим инструментом в борьбе с будущими эпидемиями КОВИД или их предупреждении.
Вакцины на основе белка
Вместо того, чтобы вводить вирус целиком, можно вакцинировать человека одним компонентом вируса. Чаще всего используются белки с поверхности вируса. Если живой вирус попадает в организм, эти поверхностные белки легко распознаются иммунной системой. Такой подход легче, быстрее и безопаснее, так как вирусный белок может вырабатываться в клеточных культурах.
Рекомбинантные вакцины на основе белка, также известные как рекомбинантные, уже используются для вакцинации против вирусных инфекций, таких как ВПЧ. Их намного проще производить по сравнению с традиционными цельновирусными вакцинами, но на разработку нового процесса может уйти год, а на производство вакцины - несколько недель после разработки производственного процесса. Миру нужно что-то более быстрое.
Вакцины на основе генов
Теоретически, самым простым и быстрым способом сделать вакцину было бы заставить собственные клетки человека вырабатывать минутное количество вирусного белка, вызывающее иммунный ответ. Для этого исследователи обращаются к генетике.
Первый генетический подход использует ДНК. Один ген, который кодирует белок из коронавируса, вводится в клетки пациента в надежде, что небольшая часть молекул ДНК попадет в ядро клетки. Там они будут скопированы в молекулу РНК, которая затем считывается клеткой, чтобы произвести вирусный белок. Но при таком подходе трудно заставить человеческий организм вырабатывать достаточно белка.
Пока еще нет вакцин с ДНК, одобренных FDA для использования человеком, и успех этого метода был ограничен. Но есть надежда.
В 2016 году несколько групп разработали вакцины-кандидаты Zika с использованием этой технологии, и по крайней мере одна компания, INOVIO Pharmaceuticals, Inc. разрабатывает вакцину-кандидат ДНК для коронавируса - INO-4800.
Узким местом" вакцин ДНК является попадание ДНК в ядро, которое должно быть транскрибировано в РНК. Вакцины, которые напрямую используют РНК, могут решить эту проблему. В виду того что РНК переведено в белки как только оно входит в клетку, этот подход приводит к более сильным иммунным ответам чем вакцины ДНК. Однако, РНК ломается быстрее, чем ДНК.
Это не помешало ряду компаний попробовать его, однако. Заметным в США является Moderna, и 16 марта, Национальный институт здоровья начал клинические испытания свинца Moderna кандидат в вакцины от коронавируса, мРНК-1273.
Производство ДНК и РНК основано на стандартизированных и достаточно простых процессах. ДНК-вакцины производятся в бактериях, которые растут в течение ночи, в то время как РНК-вакцины производятся в пробирках с использованием биохимической реакции, которая занимает всего несколько часов. Вакцины на основе генов могут быть произведены чрезвычайно быстро по сравнению с традиционными или белковыми вакцинами.
Дружественные вакцины против вирусов
Главная проблема с вакцинами на основе генов - доставка ДНК или РНК туда, где она должна быть. Одним из элегантных способов решения этой проблемы является использование безвредного вируса в качестве системы доставки. Вирусы чрезвычайно хорошо проникают в клетки; попав внутрь, вирус с генами SARS-CoV-2 может использовать механизм клетки для производства белков, чтобы вызвать иммунный ответ на коронавирус.
Этот метод используется несколькими компаниями по всему миру. Например, гонконгская компания CanSino Biologics вставляет в аденовирус ген коронавируса, который кодирует белок шипа. Они использовали эту стратегию для производства первой одобренной правительством вакцины Эбола, и в Китае уже начались клинические испытания разработанного аденовируса, который будет защищать от коронавируса.
Производство вакцин, поставляемых безвредными вирусами, происходит медленнее, чем производство вакцин ДНК или РНК, потому что это связано с культурой медленно растущих клеток млекопитающих. Однако, как и производство вакцин на основе генов, они полагаются на существующие процессы, которые используют преимущества вирусов, которые были оптимизированы для производства.
Содержание эпидемии с помощью несовершенных вакцин
Несмотря на беспрецедентные темпы разработки вакцины КОВИД-19, сроки проведения массовой вакцинации по-прежнему остаются неопределенными. Хотя большое количество применяемых подходов может создать впечатление отчаяния и замешательства, на самом деле это обнадеживает. Такой многосторонний подход является способом хеджирования ставки на разработку вакцины.
Маловероятно, что первые разработанные вакцины будут на 100% эффективными и легко производимыми в массовых масштабах. Вполне реально, что исследователи разработают ряд хороших вакцин, которые могут быть произведены с использованием различных видов производственной инфраструктуры. Хотя на первых порах эффективность этих вакцин может быть ограничена, разнообразие производственных процессов позволит компаниям быстро производить и распространять их, выигрывая время и помогая сдержать нынешнюю эпидемию и предотвратить будущие вспышки.