История войны с Covid-19 начинается полмиллиарда лет назад. Именно тогда челюстные рыбы - наши чешуйчатые предки - развили иммунную систему, способную обучаться, приспосабливаться и побеждать захватчиков. Адаптивная иммунная система, как её ещё называют, была настолько значительным улучшением по сравнению с медленно обучающейся врожденной иммунной системой того времени, что некоторые учёные теперь описывают ее как Большой взрыв иммунологии.
По словам Алисы Хуанг, старшего научного сотрудника Калифорнийского технологического института, которая изучает взаимодействие вируса с хозяином в течение пяти десятилетий, у людей только мозг может соперничать с иммунной системой в плане совершенства.
«Это вовсе не то, что можно свести к очень простому взаимодействию молекул. Это сложное взаимодействие между клетками и их продуктами», - говорит Алиса.
Но как бы ни была прекрасна наша иммунная система, она не всегда побеждает. Прямо сейчас ему грозит суровый вызов от врага, с которым она не всегда знает, как бороться. В то время как некоторым странам удалось контролировать Covid-19 с помощью социальных мер, таких как ношение масок, другим - и особенно США - это явно не удалось.
По данным Всемирной организации здравоохранения, на данный момент Covid-19 погубил более 700 тысяч человек, а заболело им уже более 20 миллионов с момента его выявления в Ухане, в Китае, в декабре прошлого года.
Дорога к вакцине против Covid
Вот тут и должна придти на помощь вакцина. Это инъекционный ответ, deus ex machina, который исправляет неудачу иммунитета. Учёные, работающие в лабораториях вакцин от Пекина до Ахмедабада в Индии, и до Плимутского собрания, штат Пенсильвания, выполняют самую важную работу на планете. Если у них получится, то какой-нибудь оратор где-нибудь наверняка скажет о них то, что премьер-министр Великобритании Уинстон Черчилль сказал о пилотах Королевских ВВС во время Второй мировой войны: «Никогда в области человеческих конфликтов столь многие не были обязаны столь немногим».
Неудача или, по крайней мере, частичная неудача очень вероятны
Эксперты предупреждают, что новые вакцины могут обеспечить лишь некоторую защиту и только временно. Тогда это будет больше похоже на ежегодную прививку от гриппа, чем на, скажем, нокаутирующие вакцины против полиомиелита и кори.
Пожилые люди, иммунная система которых не справляется с Covid-19, могут получить минимальное выигрыш от вакцины. Некоторые вакцины, которые хорошо выглядят в лаборатории, могут не пройти клинические испытания, а некоторые антипрививочники откажутся от вакцины.
Могут быть побочные эффекты. Плохая вакцина может нанести вред людям, если она будет разрешена для экстренного применения до завершения испытаний на людях. 11 августа президент России Владимир Путин объявил о первой в мире регистрации вакцины Covid-19 для общественного использования, хотя испытания третьей фазы едва начались. Вакцины, требующие охлаждения или многократных доз, будет трудно вводить в бедных странах. Затем есть вакцинационный национализм: страны спешат найти вакцину и доставить ее в первую очередь своему народу, вместо того, чтобы объединять ресурсы с другими для более быстрого и лучшего решения.
Это может занять некоторое время
Чтобы понять, насколько серьезна проблема, примите во внимание, что до сих пор нет вакцины против ВИЧ, ретровируса, вызывающего СПИД, хотя он был идентифицирован с 1983 года и погубил более 33 миллионов человек. Альтернативой СПИДу стали антиретровирусные препараты, которые не дают ВИЧ распространиться среди других людей и задерживают его распространение в организме. Это может быть основным способом атаки против Covid-19, если вакцины окажутся недолговечными или будут эффективными лишь частично.
«Конец еще не виден, но я остаюсь осторожно оптимистичным. Подчеркиваю, осторожно»
С другой стороны, современные разработчики вакцин обладают лучшими инструментами и более глубоким пониманием вирусов и иммунной системы, чем их предшественники, разработавшие вакцины против оспы, дифтерии, столбняка, коклюша, полиомиелита, кори, эпидемического паротита и краснухи. «Это хороший старт», - говорит 88-летний Стэнли Плоткин, сыгравший ключевую роль в разработке вакцин против краснухи и ротавируса и продолжавший консультировать более 40 компаний, будучи почетным профессором педиатрии в Пенсильванском университете.
«Конец еще не виден, но я остаюсь осторожно оптимистичным», - говорит Плоткин, - «Подчеркиваю, осторожно».
Отличить свои клетки от чужих или друга от врага - это первая задача иммунной системы. Это легче сказать, чем сделать, учитывая, что большинство клеток нашего тела, хотя и воспринимаются как собственные, не являются строго человеческими. Тело - это «контейнер» для микробов, включая бактерии и вирусы, которых в 10 раз больше, чем человеческих клеток. Врожденная иммунная система приблизительно идентифицирует врагов, распознавая широкие классы патогенов. Она существовала до появления тех челюстных особей, в ордовикский период, и остаётся первой линией защиты. Оружие включает макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки, которые поглощают вирусы, и естественные клетки-киллеры, которые их уничтожают. Ген белков солдат, обнаруживающих врага, известный как Toll-подобные рецепторы, был впервые обнаружен у плодовых мушек в 1985 году.
Адаптивная иммунная система, умная, ориентируется на конкретных врагов, используя странный дарвиновский процесс, открытие которого принесло Нобелевскую премию японцу Сусуму Тонегава в 1987 году. В нашей ДНК недостаточно генов, чтобы кодировать все белки, специфичные для каждого возможного врага, но тело находит способ, используя трюк, называемый перестройкой генов. Гены незрелых белых кровяных телец смешиваются и сопоставляют сегменты ДНК, чтобы беспорядочно извергать огромное количество клеток с помощью различных детекторов патогенов. Подавляющее большинство бесполезны. Это как если бы каждый солдат в армии получил уникальное оружие, которое работает только против одного потенциального врага. Затем солдата, у которого есть подходящее для этого случая оружие, массово клонируют, как в приквелах «Звездных войн».
Из-за этой сложности адаптивной иммунной системе требуется несколько дней, чтобы сработать после инфекции, начиная с лимфатических узлов, которые увеличиваются во время болезни. Защитная игра состоит из В-клеток, которые исходят из костного мозга, и Т-клеток, которые начинаются в костном мозге, но мигрируют в тимус, небольшой орган между нагрудником и сердцем. Некоторые В-клетки становятся плазматическими клетками, вырабатывающими антитела, Y-образными молекулами, которые накапливаются на вирусах и других захватчиках. Некоторые Т-клетки убивают патогены; другие помогают другим иммунным клеткам. Другой набор B- и T-клеток становится ячейками памяти, которые быстро вступают в действие, если побежденный враг пытается вернуться.
Этот снимок лишь поверхностно отражает мощь и сложность иммунной системы. Одни только антитела - это целый учебник. Некоторые нейтрализуют патогены, закупоривая их участки связывания, в то время как другие покрывают патоген (или «опсонизируют» его), чтобы его могли распознать другие атакующие иммунную систему. Ученые все еще пытаются выяснить, почему одни люди борются с Covid-19 лучше, чем другие. Возраст, ожирение и хронические заболевания явно являются факторами.
Уязвимые люди производят меньше Т-лимфоцитов, а те, которые они вырабатываются, действуют не так быстро. Кроме того, они не так быстро клонируют В-клетки, поэтому у них меньше антител. Что они действительно производят в большом количестве, так это цитокины - небольшие белки, вызывающие воспаление. Хотя цитокины могут способствовать заживлению, их избыток может повредить здоровые ткани. Воспаление от «цитокинового шторма» является причиной гибели многих жертв Covid-19.
Это усыпанное наземными минами биологическое поле битвы, на котором компании BioNTech, Moderna, Oxford и другие разработчики вакцин пытаются пройти. Каждый вакцинолог рано приходит к выводу, что у людей нет надежды создать защитную систему лучше, чем та, которая уже есть в нашем организме. Их цель более скромная: заставить иммунную систему насторожиться, как тренер готовит команду к встрече с новым противником.
А ведь совсем недавно о вакцинах от большинства болезней даже не мечтали
Подготовить тело к битве, дав ему почувствовать вкус врага - старый трюк. Историки теперь считают, что люди в Китае и, возможно, в Африке и Индии прививали друг друга от оспы кусочками свежего вещества из спелых пустул в течение столетия или более, прежде чем эта практика была введена в Европу в начале 18 века. В 1796 году английский врач Эдвард Дженнер пошел дальше, доказав с помощью эксперимента на 8-летнем мальчике (это было до того, как существовали общественные наблюдательные комиссии), что воздействие коровьей оспы порождает иммунитет к оспе, более серьезному заболеванию.
Новым является то, что ученые могут просматривать и моделировать на молекулярном уровне, как вирусы заражают клетки, как реагирует иммунная система и как вакцины усиливают эту реакцию. «Я прошел обучение в 60-х годах, когда многое из того, о чем мы говорим в иммунологии, было вымышленным. Сейчас, при моей жизни, они стали чистыми белками, которые мы можем выделить, идентифицировать и работать с ними », - говорит Хуанг из Калифорнийского технологического института.
Новые инструменты привели к изобилию творческих способностей и потенциальных путей к вакцине против Covid-19. Например, партнерство между французской Sanofi SA и британской GlaxoSmithKline Plc использует клетки моли армейского червя в качестве фабрики по производству копий вирусного шипового белка - кончика копья - которые затем вводятся в организм, вызывая иммунный ответ. Санофи впервые применила этот подход для вакцины от гриппа Flublok. Табачные компании, которые могли бы получить хорошую рекламу, используют табачные растения в качестве фабрик по производству вакцин.
Некоторые из ведущих компаний в гонке относятся к коронавирусу как к программному обеспечению. Они выделяют генетический код белка-шипа и помещают его в сегмент рибонуклеиновой кислоты-мессенджера, который затем попадает в организм. Клетки, которые получают мРНК, выполняют ее инструкции по производству белка-шипа, а затем показывают его на своей поверхности, что ставит иммунную систему в состояние повышенной готовности к действию вируса. Некоторые компании встраивают инструкции в кольцо ДНК, называемое плазмидой. В любом случае организм массово производит собственную вакцину.
Подход к разработке программного обеспечения для вакцин развивается невероятно быстро. 11 января китайские власти поделились генетической последовательностью того, что тогда называлось новым коронавирусом. Всего два дня спустя компания Moderna Inc. из Массачусетса и исследователи из Национального института здравоохранения США выделили часть последовательности, которая кодирует шипованный белок вируса, что дало им образование мРНК-1273, что стало их участием в гонке вакцин. 24 февраля Moderna отправила свою первую партию мРНК-1273 для тестирования на животных и ввела дозу первому человеку-добровольцу 16 марта. Будучи доказанной эффективностью и безопасностью в ранних тестах, 27 июля она начала 3-ю фазу клинических испытаний.
В то время как Moderna доставляет свою мРНК в микроскопические сгустки жира, вакцины с нуклеиновыми кислотами некоторых конкурентов доставляются с помощью других вирусов, таких как аденовирус кори, человека или шимпанзе, которые были ослаблены, поэтому они могут инфицировать клетки, но не распространяться. Как только ослабленный вирус попадает в клетку, сплайсированная мРНК внутри него выкачивает спайковые белки. В противопоставлении одного вируса другому есть поэтическая справедливость.
Волна инвестиций сделала это золотым веком для разработки вакцин. В рамках операции Warp Speed правительство США выделило 2 миллиарда долларов совместному предприятию Sanofi и GlaxoSmithKline и 1,2 миллиарда долларов британо-шведской компании AstraZeneca, а также выделило миллиарды долларов компаниям США: 1,95 миллиарда долларов - Pfizer, 1,6 миллиарда - Novavax, 483 миллиона долларов Moderna и 456 миллионов долларов Johnson & Johnson, среди прочих. Практически любая идея стоит того. Некоторые ученые даже пробуют старые методы, такие как вакцина против туберкулеза от бациллы Кальметта-Герена (БЦЖ), в надежде, что она будет стимулировать врожденную иммунную систему. Многие из 200 или около того проектов по вакцинам во всем мире потерпят неудачу, но этого следовало ожидать. По оценкам Международного валютного фонда этой весной, Covid-19 снизит объем мировой экономики на 9 триллионов долларов в 2020 и 2021 годах. С учетом того, что каждый месяц вакцинация может быть ускорена, стоит 375 миллиардов долларов, говорит экономист из Гарварда Майкл Кремер.
Творчество распространяется на тестирование и распространение. Компании испытывают вакцины в таких странах, как США, где высока вероятность заражения этой болезнью. В странах с плохим ведением учета, таких как Бангладеш, организации экспериментируют с использованием биометрии, такой как сканирование радужной оболочки глаза, чтобы гарантировать, что каждому человеку сделают прививку один раз и только один раз. Если вакцина, разработка которой частично финансировалась правительством США, будет затруднена из-за патентных битв, правительство имеет право захватить контроль и позволить другим использовать патент.
Ещё недавно о вакцинах даже не мечтали от большинства болезней. Например, полиомиелит был жестоким убийцей и калечил детей до 1950-х годов, когда Йонас Солк создал вакцину. В 1944 году, когда Вторая мировая война всё ещё бушевала, президент Франклин Рузвельт, который сам использовал инвалидную коляску, посвятил радиообращение сбору денег для Национального фонда детского паралича, заявив: «Ужасная болезнь, с которой мы сражаемся дома, как враг, с которым мы выступает против заграницы, не проявляет заботы, не жалеет молодых».
С Covid-19 больше всего подвержены риску пожилые, а не молодые, но ощущение войны с тихим убийцей столь же сильно. Лучшая надежда для человечества - это успешный союз между иммунной системой внутри нас и исследователями вакцин среди нас.
Берегите себя! Поддержите статью лайком!
ПОДПИСАТЬСЯ НА ЧЕЛОВЕКА, КОТОРЫЙ СЛИШКОМ ОТКРОВЕНЕН
Возможно Вам будет интересно:
Будет ещё одна волна, и она будет очень серьезной
Коронавирус находится в воздухе - утверждают эксперты
Уровень антител у выздоровевших пациентов с COVID-19 падает катастрофически