Для начала разберемся в основных понятиях.
- Вирус—частица, представляющая собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку (капсид), те это некий ходячий набор вредоносных инструкций в защитной оболочке.
- Белок – полимеры, которые состоят из аминокислот.
Функции белков:
- Из белков строятся все ткани и органы организма человека.
- Белки актин и миозин обеспечивают движение мышц.
- Белки участвуют в переносе кислорода, липидов, углеводов, некоторых витаминов, гормонов.
- Антитела — белки в крови, которые помогают защитить организм от бактерий и вирусов.
- Рибосомы. Их основная функция биосинтез белка, те рибосомы из аминокислот строят необходимые для жизнедеятельности белки. Однако, для их изготовления нужна «поэтапная инструкция». Она находится в молекулах ДНК.
- В ДНК хранится генетическая информация, в которой заложено то, каким образом будет функционировать наш организм. Сами же молекулы ДНК расположены в ядре клетки. Следовательно, данную инструкцию по синтезу белков мы не можем доставить в рибосомы. Тогда, организм берёт другую молекулу – РНК и помещает её в ядро клетки.
- РНК отвечает за транскрипцию и трансляцию генетической информации, а также участвует в синтезе белка. Соответственно, определенный кусок кода копируется с ДНК и создается новая молекула – мРНК, которая уже может извлекаться из ядра.
Однако, спустя некоторое время мРНК разрушается. Если организму что-то снова понадобится — он просто создаст её заново.
- У вируса нет рибосомы, соответственно, он не может производить белки по заданной инструкции, и нет аминокислот, те нет запчастей для построения.
- Вирус -> проникает в клетку организма человека -> внедряет данной клетке свою РНК.
Но для того, чтобы проникнуть внутрь клетки необходимо, чтобы шипы, которые находятся на поверхности клетки вируса, подошли к рецепторам на защитной оболочке клетки организма человека.
А как мы уже знаем, шипы коронавируса хорошо подходят к рецепторам, которые многочисленно расположены в клетках легких.
Более 35 лабораторий по всему миру принимают активное участие в создании вакцин от коронавируса.
Типы вакцин, которые используются в разработке:
1. Инактивированные (убитые) вакцины
При создании подобной вакцины вирусы убивают физическими (температура, излучение, ультрафиолетовые лучи), либо химическими (спирт, формальдегид) методами. В результате вирус теряет способность к размножению и инфицированию, однако сохраняет способность стимулировать иммунный ответ.
После введения такой вакцины организм человека выдает реакцию на вирусные частицы, начинается формирование антител и клеточного иммунитета к данному типу вируса.
У вакцины присутствуют недочеты:
- Они стимулируют более слабый иммунный отклик и требуют использования нескольких доз.
Примеры:
- BBV152 (Коваксин), разработанная Bharat Biotech в сотрудничестве с Индийским советом медицинских исследований.
- Китайские вакцины Sinopharm и CoronaVac;
- Российская вакцина«КовиВак».
В основе "КовиВак" располагается убитый цельный вирус SARS-CoV-2.
Сейчас вакцина находится на III фазе клинических испытаний, которые дадут информацию об основных, наиболее частых «побочках». Предполагаемый срок завершения испытаний — 30 декабря 2022 года.
2. Живые вакцины
Создание данной вакцины происходит в таком роде:
1. Для производства берётся субстрат — клетки других организмов (к примеру, клетки млекопитающих, куриных и перепелиных эмбрионов).
2. Затем, заражают эти клетки коронавирусом. Те происходит выращивание вируса в клетках животного при более низкой температуре.
Исходный вирус приспособлен к температуре человека, а значит при новых условиях (пониженная температура) вирус должен погибнуть. Однако происходит так, что среди вирусных частиц находятся те, что сумели выжить в новых обстоятельствах. (подбор новых условий выполняется так, чтобы вирус не погиб сразу).
3. В следующем поколении уцелевших вирусных частиц становится больше. Вирус адаптируется к новым условиям, забывая о том, как жить в клетках человека.
Получается ослабленный вирус, который способен некоторое время жить и размножаться в человеческом организме, без нанесения значительного вреда носителю.
Примеры:
- CDX-005 — вакцина-кандидат против COVID-19, разрабатываемая совместно британской компанией Codagenix и Институтом сывороток Индии. В основе вакцины — живой ослабленный вирус SARS-CoV-2.
3. Рекомбинантная вакцина
Получение рекомбинантных вакцин включает в себя несколько этапов:
1. COVID-19 имеет свой собственный геном - уникальную специфическую последовательность РНК, один из генов коронавируса кодирует S-белок. Этот генетический материал вшивают в другой организм (в дрожжи, клетку бактерии, вирусы безопасные для человека), тем самым создавая клетку, умеренно синтезирующую спайк-белок.
2. Затем из этой модифицированной клетки выделяют нужный антиген, очищают его и готовят вакцину. Таким образом, получается высокоочищенный препарат S-белка вируса. Если ввести специально отобранную часть такого вируса в организм человека, то его иммунная система синтезирует антитела, которые будут защищать нас и от похожей оболочки вируса, т. е. от конкретной вирусной инфекции.
Рекомбинантная вакцина совсем не содержит возбудителя инфекции, не содержит ни вирусных, ни дрожжевых генов и не может встраиваться в генный аппарат клетки человека. Однако, многие рекомбинантные вакцины вызывают слабый иммунный ответ, нужны вещества-усилители (адъюванты), стимулирующие антигенную активность.
Примеры:
- "ЭпиВакКорона"- содержит короткие куски белков коронавируса SARS-CoV-2, которые способствуют выработке антител в организме. Для усиления иммунного ответа в композицию добавлен адъювант — гидроксид алюминия.
- Вакцина ZF2001 против COVID-19, разработанная Anhui Zhifei Longcom Biopharmaceutica. ZF2001 одобрена для использования в Узбекистане и Китае.
4. Векторная вакцина
1. Существуют носители или аденовирусные векторы, которые не умеют сами по себе размножаться в клетках человек, т. к. дабы не столкнуться с последствиями мутации «заразы», разработчики исходный вирус, тот же самый вирус простуды модифицируют, а точнее вырезают участок кода, ответственный за размножение.
2. В такой измененный вирус встраивается фрагмент генома коронавируса - ген, который кодирует S-белок. Затем данный аденовирус внедряется в эпителиальную клетку и вместе с собой заносит спайк-белок. Иммунная система распознает его как чужеродный объект, начинается выработка иммунитета отдельно против S-белка и против ослабленного генетически модифицированного аденовируса.
После введения данная вакцина, а соответственно и вирусные частицы выводятся из организма человека, иммунная система начинает функционировать на основе иммунной памяти.
Пример
- Спутник V - комбинированная векторная вакцина, разрабатываемая Национальным исследовательским центром эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи. Для создания вакцины использовались модифицированные аденовирусы человека 5 (2 компонента вакцины) и 26 серотипов (1 компонента вакцины).
- Спутник Лайт – в отличие от полной двухфазной вакцины «Спутник V» данная вакцина содержит только ту часть препарата, которая построена на аденовирусе 26-го типа.
- Китайская компания CanSino Bio совместно с Пекинским биотехнологическим институтом разрабатывает вакцину Ad5-nCoV — на основе модифицированного аденовируса 5-го типа.
- Векторная вакцина AZD1222 британско-шведской компании AstraZeneca, основанная на аденовирусе шимпанзе ChAdOx1.
5. ДНК-вакцины
1. Есть вектор (носитель) – это бактериальная плазмида.
Плазмида — это небольшая кольцевая молекула ДНК, которая находится в цитоплазме бактериальной клетки. Бактерии обмениваются генетической информацией между собой с помощью плазмид, та же самая устойчивость к антибиотику передается среди бактерий с помощью плазмид.
2. В её ядро встраивают нуклеотидную последовательность, кодирующую вирусный S-белок, те готовые небольшие кольца ДНК, которые содержат генетическую информацию вируса. Там происходит наращивание количество её копий.
3. Затем модифицированную плазмидную ДНК выделяют из бактерий, очищают от других молекул и примесей.
После введения ДНК вакцины иммунная система получает информацию о спайк-шипах COVID-19, которые вирус использует для проникновения в клетки человека, после чего организм сам начнёт синтезировать вирусные белки.
Стоит отметить, что:
- ДНК-вакцины не могут вызывать заражение SARS-Cov-2.
- Иммунитет, который обусловливает данная вакцина, должен оказаться таким же сильным, как в случае «живых» вакцин.
- ДНК-вакцины мало изучены.
Примеры:
- Трехдозная вакцина ZyCoV-D. Она представляет собой вакцину на основе плазмидной ДНК, которая вырабатывает спайковый белок SARS-CoV-2 и вызывает иммунный ответ.
6. РНК-вакцины
1. Берется фрагмент РНК коронавируса, а точнее с ДНК снимается копия матричной РНК.
2. Затем для того, чтобы доставить эту мРНК внутрь клетки организма человека, её упаковывают в микроскопические фрагменты жира – липиды.
3. После введения такой вакцины клетки организма человека получают копию матричной РНК вируса - инструкцию по производству шипов коронавируса, а затем, как по матрице, она доходит до рибосомы, начинается производство спайк-белков. Изготовление будет происходить до тех пор, пока введённая РНК не развалится. С данными «злобными» агентами иммунная система начнёт борьбу, те возникнет выработка антител и Т-клеточной памяти.
Когда организм столкнется с реальным вирусом, то опознает его и напустит на него уже приведенную в боевую готовность систему уничтожения.
Примеры:
- Вакцина Pfizer/BioNTec — вакцина на базе мРНК против COVID-19, разработанная немецкой биотехнологической компанией BioNTech при сотрудничестве с американской Pfizer и китайской Fosun Pharma.
- Вакцина Moderna. 16 ноября 2020 года Moderna обнародовала предварительные данные клинического исследования фазы III, свидетельствующие об эффективности 94% в предотвращении заражения COVID-19.
- CVnCoV (МНН зорецимеран). На вакцину возлагались большие надежды, в разработку были сделаны крупные инвестиции, и фирма получила большие предзаказы. Однако попытка утвердить вакцину в Европейской комиссии (ЕМА) в июне 2021 окончилась неудачей.
