Что такое 26 серотип аденовируса
Новосибирские ученые развенчали все мифы о вакцинах от коронавируса
Новосибирские ученые ответили на самые популярные вопросы о вакцине от коронавируса. Они развенчали мифы, которые тиражируют ковидотрицатели и антипрививочники.
«Наука в Сибири» задала новосибирским ученым самые популярные вопросы о вакцинации. На них ответили завлабораторией биотехнологии факультета естественных наук Новосибирского госуниверситета Сергей Нетёсов, научный сотрудник лаборатории биотехнологии ФЕН НГУ и научный сотрудник университета Миннесоты в США Маргарита Романенко, старший научный сотрудник Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН Сергей Кулемзин и научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Сергей Седых.
Тайга.инфо перепечатывает материал коллег.
Почему мы так легко доверяем вакцине «Спутник V», которая разработана очень быстро и ещё не прошла полного цикла клинических испытаний?
Сергей Седых: Пандемия коронавирусной инфекции показала, что даже в XXI веке нет других способов контролировать вирусную инфекцию кроме карантина, вакцины и лекарств. Про карантин и масочный режим, в принципе, всё понятно. Разработка лекарственного препарата обычно занимает 5—10 лет. Начинается все с подбора органического вещества с предположительно терапевтическими свойствами. Далее идет стадия доклинических исследований, в которой анализируют токсичность, безопасность, терапевтический эффект сначала на культурах клеток, потом — на модельных животных. Затем три фазы клинических исследований. Все это очень долго и дорого, но это цена за безопасность и эффективность.
Разработать новый противовирусный препарат в течение одного года просто невозможно и не факт, что он будет эффективен против мутирующих штаммов вируса. Внести какое-то изменение в молекулу — значить начать новый цикл исследований. Поэтому закономерно, что разработчики новых вакцин в 2020 году оказались более востребованными.
С вакцинами от коронавирусной инфекции мы увидели, что платформенные решения (при которых вакцины против разных заболеваний создаются по единому принципу — Прим. ред.) — мРНК вакцины, аденовирусные, где используются технологии рекомбинантных ДНК, — самые перспективные. Они позволяют сделать новый продукт быстро и эффективно.
Более того, именно платформенность и возможность в течение нескольких дней немного изменить ген, кодирующий белок, и через пару месяцев получить новую версию вакцины с новым антигеном позволяют таким решениям эффективно бороться с новыми штаммами. Вакцина от гриппа каждый год содержит антигены новых штаммов вируса. Возможно, то же придётся делать и для вакцин против новой коронавирусной инфекции.
Коронавирусы были известны вирусологам очень давно. Относительно недавно два вируса SARS и MERS вызывали эпидемии, конечно, не такие масштабные, как SARS-CoV-2. Ученые были хорошо подготовлены, чтобы быстро сделать вакцины «нового поколения». Хотя нельзя сказать, что мРНК вакцины или аденовирусные вакцины — это последнее слово в вакцинологии, работы с этими платформами ведутся уже десятилетия.
Вакцина Гам-КОВИД-Вак («Спутник V») разработана очень быстро именно благодаря ее платформенности. В Национальном исследовательском центре эпидемиологии и микробиологии имени уже были сделаны прототипы вакцин на основе аденовирусов 5 и 26 типа, в них просто заменили один ген на ген S-белка SARS-CoV-2 и получили работающий продукт. В условиях «военного времени» не было возможности пройти полный цикл клинических исследований. Тем не менее, результаты были опубликованы в престижном журнале Lancet. Повторю, что работоспособность и безопасность этой аденовирусной конструкции давно доказана.
Отложенные побочные эффекты «Спутника V» не изучены, так как ещё не прошло достаточно времени. Какие побочные эффекты бывают у векторных вакцин?
Сергей Седых: До середины 2020 года ни одна из аденовирусных вакцин не была разрешена для использования, хотя потенциал применения аденовирусов для генной терапии был показан еще в 1990-е годы. В основном в качестве векторов берут аденовирусы человека 5 и 26 серотипа («Спутник V» и «Johnson & Johnson»), в вакцине «AstraZeneca» использован аденовирус шимпанзе.
Аденовирусы человека могут вызывать ОРВИ, гастроэнтериты, конъюнктивит и другие инфекции. Однако вирус, используемый в вакцине, не способен к репликации в клетках человека. Он не содержит фрагментов генома, необходимых для размножения (эти гены есть в культуре клеток, в которых его нарабатывают). Зато после вакцинации в организме человека работает ген S-белка, встроенный в аденовирус. В результате синтезируется белок, необходимый для выработки нейтрализующих антител и защиты от коронавируса.
Природные аденовирусы размножаются в верхних дыхательных путях и кишечнике. Вакцинация проводится путем инъекции в мышцу, в которой аденовирус размножаться в принципе не способен. Таким образом, вирус, используемый в вакцине, не может вызывать ОРВИ и кишечные расстройства.
Но даже введение в мышцу вызывает у некоторых людей достаточно выраженную реакцию (сильную головную боль, температуру, слабость в течение нескольких дней). Пока трудно сказать, сказывается ли она положительно на иммунном ответе и выработке антител. Мы видели хорошие титры антител и у тех доноров крови, которые тяжело перенесли вакцинацию, и у тех, кто «почти ничего не заметил».
Надо сказать, что мРНК-вакцины (к которым относятся «Pfizer» и «Moderna») представляют собой матрицу для синтеза белка в липидной оболочке, то есть похожи на вирус только отдаленно. Хотя мРНК-вакцины не содержат на своей поверхности вирусных белков, они тоже часто вызывают у вакцинированных повышение температуры и плохое самочувствие. Есть мнение, что наработка антител в организме в принципе должна сопровождаться такой реакцией.
Сказать, что никаких отдаленных побочных эффектов у векторных вакцин нет и точно быть не может, на сегодняшний день нельзя. Однако такие способы иммунизации давно известны ученым и были достаточно подробно изучены, правда, в основном на лабораторных животных.
Получается, что мы все участвуем в большом эксперименте, но цена, которую мы за это платим, несопоставима с пользой. Известно, что среди тысяч пациентов ковидных отделений и палат интенсивной терапии единицы получили вакцину от коронавирусной инфекции. Вакцинация аденовирусными и мРНК-вакцинами уже спасла миллионы жизней и спасет еще больше, когда человечеству удастся справиться с пандемией. А это, как мы видим, невозможно без прививок.
Сергей Нетёсов: Все люди за свою жизнь неоднократно сталкиваются с десятками вирусов, включая коронавирусы четырех видов и аденовирусы самых разных серотипов, но мало кто задумывается о последствиях.
В вакцине Спутник V присутствуют дефектные рекомбинантные аденовирусы 26-го и 5-го серотипов, которые не могут размножаться в человеческих клетках. Таким образом, опасаться долговременных последствий не стоит, хотя для страховки эта вероятность на всякий случай изучается в рамках третьей фазы испытаний на добровольцах. Уточню, что она изучается, но не предполагается. Более чем у 70% людей старше 40 лет выявляются антитела к аденовирусу 5-го серотипа и к целому ряду других аденовирусов, которые они уже перенесли за свою жизнь.
Может ли вакцина (в частности, векторная) повлиять на геном и серьёзно изменить ДНК вакцинированного?
Маргарита Романенко: Краткий ответ: нет, не может. Никакая из тех, которые у нас сейчас есть. Мы не будем останавливаться на РНК-вакцинах «Pfizer» и «Moderna», потому что они в России не представлены, и сосредоточимся на аденовирусных, к которым относится и «Спутник V».
Надо сказать, что внести в клетку чужеродную ДНК не так-то просто. В клетке всё чётко упорядочено, и против чужой нуклеиновой кислоты предусмотрены специальные охранные меры. Поэтому некоторые семейства вирусов в ходе эволюции разработали специальные механизмы и белки, позволяющие разрезать человеческую хромосому, встроить туда свою ДНК и сшить. Самый яркий пример подобного вируса, это, конечно же, ВИЧ.
Аденовирусы по своей природе не могут встраиваться в ДНК человека, поскольку у них нет таких ферментов. В том числе поэтому они и были взяты в качестве основы для векторных вакцин. Прививка на основе аденовируса не может ни серьезно, ни слегка повлиять на ДНК, это абсолютно исключено. Работы с аденовирусами ведутся уже более 30 лет, их всесторонне изучили и применяют на людях уже более 20 лет. Учёные никогда не наблюдали их встройки в геном ни напрямую, ни по косвенным признакам.
Может ли вакцина повлиять на геном будущих детей (при условии, что они были зачаты через несколько месяцев или лет после неё)?
Маргарита Романенко: Чтобы повлиять на будущих детей, нужно чтобы какая-то чужая ДНК выстроилась в яйцеклетки или сперматозоиды.
Этого с вакцинами не происходит. Во-первых, потому что ДНК аденовируса не может встраиваться в наш геном ни в каких клетках. Во-вторых, аденовирусы попросту не доходят ни до семенников, ни до яичников, поскольку их нахождение ограничено только местом введения вакцины. Это мышцы и соседний лимфатический узел, в котором будет производиться вся последующая иммунологическая работа. Именно там сидят многие наши иммунные клетки. Поэтому при вакцинации вирус или его части доставляются туда, чтобы лимфоциты узнали патоген и выработали против него защиту.
Теоретически, при внутримышечной инъекции небольшая часть вируса может попадать в кровь. Но у человека, как и у всех млекопитающих, эволюция давно разработала специальную систему для избавления от всего лишнего в кровотоке. Эта система называется ретикулоэндотелиальной. В неё входят макрофаги, расположенные в разных органах, — они выхватывают из крови различные патогены и быстро их «переваривают», блокируя дальнейшее распространение. Особенно много таких клеток в печени, есть они и в селезенке, легких, других органах.
Даже введенный внутривенно, аденовирус не оказывает на организм никакого негативного воздействия. Так, существует специализированное лечение онкологии, основанное на внутривенном введении вируса. По всему миру тысячи человек получили инъекции больших доз аденовируса, но никаких опасных последствий учёные не обнаружили. Здесь захват клетками-чистильщиками только мешал терапевтическому эффекту.
Не важно — до или после зачатия сделана вакцина, это никак не повлияет на будущих детей. Если вы поставили прививку и обнаружили, что беременны, не стоит переживать и делать аборт. Наоборот, нужно радоваться, что теперь коронавирус если и угрожает вам, то только в легкой форме.
Может ли вакцина вызвать бесплодие?
Маргарита Романенко: Чтобы что-то приводило к бесплодию, оно должно поражать семенники или яичники. Например, есть респираторный вирус, вызывающий паротит (свинку). Он действительно влияет на эпителий семенников, что приводит к мужскому бесплодию.
Недавно я видела исследования, в которых показано, что, похоже, в семенниках может размножаться и коронавирус. Поэтому если вы боитесь бесплодия, то скорее стоит опасаться коронавируса, чем вакцины.
Вакцина не размножается в половых органах, не умеет встраиваться в геном, не влияет ни на какие системы организма таким образом, чтобы это вызывало бесплодие. Не затрагивает она и гормональную систему. Ведь чтобы воздействовать на последнюю, нужно, чтобы вирус поразил какие-то клетки, отключение которых потом повлечёт за собой гормональную перестройку у женщины или физическое повреждение половых клеток.
Даже дикие не модифицированные аденовирусы никогда не приводят к бесплодию. А вакцинный штамм сделан таким образом, что он вообще не способен размножаться в клетках человека. Аденовирус не поражает никакие из клеток, которые хоть как-то могли бы повлиять на зачатие, ни в женском, ни в мужском организме.
Может ли на компоненты вакцины внезапно развиться сильная аллергия?
Сергей Седых: Аллергия, как правило, развивается при повторной встрече с аллергеном. Известно, что лицам с выраженной аллергией на куриный белок, противопоказаны определенные вакцины от гриппа, клещевого энцефалита и некоторых других болезней. Если мы говорим о вакцинах против коронавирусной инфекции, такая реакция маловероятна.
Если у пациента после вакцинирования возникла сильная аллергическая реакция, ему противопоказано введение второго компонента. Например, если такое произошло после введения «Спутника V», лучше продолжить вакцинацию КовиВаком, в таком случае подобная реакция менее вероятна.
Стоит ли вакцинироваться аллергикам? Этот вопрос лучше задать квалифицированному лечащему врачу, но давайте подумаем, хорошо ли аллергику переболеть COVID-19? Это же справедливо для лиц с хроническими заболеваниями, беременных и кормящих женщин. Сегодня мы видим, что в России и других странах спектр лиц, которым рекомендована вакцинация, значительно расширен (по сравнению с тем, что было в начале 2021 года). Осторожное использование вакцины «Спутник V» в группах риска показало ее безопасность.
Тем не менее, вакцина действительно новая, нельзя исключить, что мы чего-то не знаем про нее. И именно поэтому всем вакцинированным рекомендуют 30 минут не покидать пункт вакцинации, чтобы врачи смогли оказать квалифицированную помощь, если вдруг что-то пойдет не так.
Насколько безопасна вакцина для пожилых людей? Ведь в первые дни после прививки возможны достаточно сильные побочные эффекты.
Сергей Кулемзин: Исследования показывают, что чем старше человек, тем легче переносится иммунизация вакцинами против SARS-CoV-2 на основе аденовирусных векторов (к таким относится «Спутник V»). У людей старшей возрастной группы побочных эффектов чаще всего нет никаких. Естественно, риски остаются, однако пользы несравнимо больше, особенно для пожилых людей.
Почему у некоторых людей после вакцинации не нарабатываются антитела (возможно ли такое, или это ошибка тестов на антитела)? Всегда ли антитела вырабатываются после болезни?
Сергей Кулемзин: Описаны нечастые случаи, когда заболевание COVID-19 или иммунизация не вызывает выработку антител. Это не ошибка тестов, а особенность формирования иммунного ответа для конкретного человека. Иногда у таких людей может присутствовать специфический Т-клеточный ответ, то есть они в какой-то степени будут защищены от инфекции.
Сейчас нет клинических рекомендаций для людей, у которых вакцинация не привела к индукции антител. Однако уже есть сообщения, что иммунизация по схеме: первая инъекция векторной; вторая — мРНК вакциной, приводит к очень хорошему иммунному ответу. Возможно в ближайшей перспективе иммунизация разными типами вакцин будет распространена для достижения наилучших результатов.
Почему некоторые люди заболевают коронавирусом после вакцинации? Значит ли это, что вакцина нерабочая?
Сергей Кулемзин: Эффективность наиболее распространенной в России вакцины «Спутник V» была исследована в обширных испытаниях и составляет более 91%. Это значит, что некоторые люди все-таки могут заболеть после вакцинации, однако вероятность этого для вакцинированных сильно ниже, чем для не привитых. Более того, если привитый человек заразится, болезнь чаще всего протекает в легкой форме.
Появляющиеся варианты вируса SARS-CoV-2 (в том числе индийский вариант) несколько отличаются от Уханьского штамма, S-белок которого был взят за основу для разработки большинства вакцин. В связи с этим, вероятнее всего, эффективность имеющихся прививок против новых вариантов будет снижена, однако иммунная система привитых людей все равно в значительной степени готова к борьбе с мутантным вирусом.
Существует мнение, что второй компонент «Спутника V» переносится тяжелее. Правда ли это?
Сергей Нетёсов: Второй компонент «Спутника V» основан на аденовирусе 5-го серотипа (Ад5), который встречается среди аденовирусных ОРВИ наиболее часто. Люди чаще всего инфицируются им уже в первые годы жизни. В китайской провинции Цинхай, например, 70% детей с 10 лет и старше имеют к нему антитела, да и в других странах цифры похожие.
Разумеется, в случае заражения Ад5 никто не делает диагностику, потому что это легкое ОРЗ (острое респираторное заболевание). Поэтому тяжелая реакция на вторую прививку Спутником встречается крайне редко. Все поствакцинальные реакции и побочные эффекты указаны в инструкции по применению вакцины «Спутник V», которую легко найти на обще-фармацевтических сайтах, например, здесь.
Может ли привитый человек быть заразным для окружающих?
Сергей Нетёсов: Это не исключено в том случае, если он заразится коронавирусом после прививки. Сама прививка не содержит коронавируса. Поэтому привитый человек, сам не зараженный коронавирусом, не может заразить других людей. Тем более, что оба компонента вакцины «Спутник V» не могут размножаться в человеческом организме. Дело в том, что у содержащихся в вакцине аденовирусов 26-го и 5-го серотипов убрана часть генов, которые ответственны за размножение в нормальных клетках человека. Не исключено, что заразившийся коронавирусом после прививки человек может выделять вирус, но это количество будет незначительным.
Люди опасаются отложенных эффектов вакцины. А насколько изучены отложенные эффекты самого коронавируса?
Сергей Нетёсов: Отложенные эффекты от заболевания самого коронавируса изучаются. Однако, он циркулирует всего лишь полтора года, поэтому мы можем основываться только на данном периоде. Уже отмечены такие возможные осложнения, как головная боль в течение нескольких месяцев после перенесенной инфекции, ослабевание умственных способностей, астения — слабость в мышцах, и другие. Это наблюдается не у всех переболевших, но у многих, и у некоторых эти эффекты продолжаются долго и проходят в тяжелых формах. И, конечно же, они намного более серьезные, чем кратковременные побочные эффекты от вакцины.
Вакцинация без мифов
Человечеству не удалось справиться с распространением COVID-19 с помощью одних только противоэпидемических мер. Ученые считают, что пандемия не остановится до тех пор, пока большая часть населения планеты (более 80%) не приобретет иммунитет к возбудителям этой инфекции, второй год циркулирующей в человеческой популяции. Добиться как личного, так и коллективного иммунитета можно двумя путями: либо переболеть, либо вакцинироваться. А учитывая, что риск умереть от этой болезни в случае тяжелого течения составляет примерно 1 к 30, то выбор очевиден. Тем более что за невероятно короткое время удалось создать много эффективно действующих вакцин, разработанных на самых разных технологических платформах.
Об авторе
Сергей Викторович Нетесов — член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, заведующий лабораторией бионанотехнологии, микробиологии и вирусологии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета. Автор более 150 публикаций в международно цитируемых журналах и более 10 монографий. Дважды лауреат Премии Правительства России в области биомедицинских наук.
Считается, что история вакцин начинается с британского врача Эдварда Дженнера и французского микробиолога Луи Пастера — изобретателей живых и инактивированных вакцин. Однако на самом деле идея имитировать инфекцию в целях профилактики родилась более тысячи лет назад в Китае и Индии, где стали заражать здоровых людей возбудителем натуральной оспы. Риск умереть в результате такой процедуры был в 20–30 раз меньше, чем от спонтанной инфекции.
Заслуга же Дженнера состоит в том, что он предложил вакцинировать людей не возбудителем человеческой болезни, а подобным, но безопасным для них агентом, вызывающим коровью оспу. К этому решению врач пришел благодаря наблюдениям, что доярки не болеют оспой. После успешных экспериментов такая вакцинация стала общепризнанной. Утверждение появившихся уже тогда антивакцинаторов, что таким образом люди превратятся в коров, не смогло этому помешать.
На французской гравюре (1800 г.) изображен новый процесс вакцинации с использованием возбудителя «коровьей оспы» (вверху). Английская гравюра Д. Гиллрэя (1802 г.) отражает скептицизм, который первоначально встречала осповакцинация (внизу). По: (Fenner et al., 1988. P. 269). With permission from World Health Organization
Французский химик и микробиолог Луи Пастер стал изобретателем инактивированной вакцины. До 1895 г. Фото П. Надара. Public domain
Следующий шаг сделал спустя почти сотню лет Пастер, который предложил «убивать» или ослаблять возбудителя инфекции перед вакцинацией. А поскольку он был по образованию химиком, а не врачом, то ему противостояли, и довольно мощно, уже сами медики. Но разработанная им для крупного рогатого скота вакцина от сибирской язвы резко снизила заболеваемость и смертность животных и ухаживающих за ними людей, а прививка от бешенства спасла множество человеческих жизней в разных странах. И антивакцинаторы затихли.
Очередным прорывом в противовирусных вакцинных технологиях стало создание так называемых субъединичных белковых вакцин, которые содержат не весь вирус, а только его белки, необходимые для стимуляции иммунитета. Первая такая вакцина была разработана против вируса гепатита В, поскольку оказалось невозможным получить достаточное количество инактивированной вакцины против этой болезни.
В первой субъединичной белковой вакцине против гепатита В использовался оболочечный вирусный белок HBsAg, выделенный из плазмы хронически инфицированных доноров. Но очень скоро выяснилось, что необходимой для этого донорской крови не хватает. И вот в 1979 г. в США с помощью генной инженерии был впервые получен рекомбинантный белок HBsAg. Его продуцентами стали генно-модифицированные клетки дрожжей, в которые был встроен ген, кодирующий вирусный белок.
Новую технологию было легко масштабировать, а стоимость препарата была значительно меньше по сравнению с плазменной вакциной (которая к тому же могла содержать возбудителей и других болезней). Эта рекомбинантная белковая вакцина более пяти лет тестировалась FDA (Food and Drug Administration, USA) перед тем, как прийти на смену плазменной. Она защищает от заражения на срок не менее 30 лет, и сегодня ею прививают всех новорожденных практически во всех странах мира.
Применение генно-инженерных технологий для создания вакцин обернулось колоссальным успехом. Через 20 с лишним лет с использованием аналогичного подхода были разработаны вакцины против папилломавирусной инфекции, которые сейчас применяются в более чем 90 странах мира. Основные компоненты таких вакцин — поверхностные белки — нарабатывают в клетках эукариот, высших организмов с оформленным ядром, к которым относятся и дрожжи. Это связано с тем, что вирусные белки должны быть гликозилированы, чтобы сформировать правильную структуру и вызывать «правильный» иммунный ответ, а в клетках бактерий, которые чаще всего используют в биотехнологическом производстве, соответствующие механизмы отсутствуют.
Пандемия, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, буквально всколыхнувшая весь мир в начале 2020 г., не оставила времени для размышлений. Стало ясно, что для того, чтобы максимально быстро получить вакцину, необходимы разработки сразу в нескольких направлениях.
На этой упрощенной схеме показан процесс инфицирования клетки SARS-CoV-2. Коронавирусы, включая SARS-CoV-2, относятся к РНК-вирусам: в качестве «наследственной» молекулы у них выступает не ДНК, а РНК (эта нуклеиновая кислота может непосредственно служить матрицей для синтеза белков). Когда SARS-CoV-2 попадает в клетку благодаря взаимодействию своего поверхностного белка-шипа S с клеточным рецептором ACE2 (а также рецептором TMPRSS2), он с помощью клеточных рибосом производит фермент полимеразу, необходимую для копирования своей РНК. На следующем этапе в клетке синтезируется множество копий вирусной РНК, а рибосомы по матрице этой РНК синтезируют разнообразные вирусные белки. Далее с использованием других клеточных органелл — эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи (ЭРиГ) — происходит сборка вирусных нуклеокапсидов, а затем и самих частиц вируса. Часть вирусных белков «презентируется» на поверхности клеточной мембраны. Клетки иммунной системы организма, распознавшие чужеродные белки-антигены, могут уничтожить как сами вирусные частицы, так и зараженную клетку, если она не успеет закончить жизнь апоптозом (клеточным «самоубийством»)
Почему мы считаем COVID-19 опаснее гриппа? Потому что смертность от гриппа в среднем составляет примерно 0,02% от числа заболевших, а от новой коронавирусной инфекции она как минимум в 100 раз выше.
В целом данные по смертности от COVID-19 очень разнятся для разных стран и разных периодов пандемии. С чем это связано? В Италии в 2020 г. на эту инфекцию списывали все смерти в больницах с положительным диагнозом на SARS-CoV-2 — независимо от того, умирал пациент от дыхательной недостаточности или от других причин. В результате формально смертность от COVID-19 составляла 6%. В России же в 2020 г. «считали» наоборот, и реальная смертность занижалась.
Вверху: полная подтвержденная смертность от COVID-19 (число смертей на 1 млн человек) по разным странам мира на 1 сентября 2021 г. (Из-за проблем с тестированием болезни и определения причины смерти это число может не соответствовать истинному числу смертей от этой инфекции). Внизу: число новых ежедневных подтвержденных случаев смерти от COVID-19 (на 1 млн человек) на 1 сентября 2021 г. Показатель рассчитывается как скользящее среднее за неделю. Источник данных: Johns Hopkins University SCCE COVID-19 Data. © Our World in Data
В качестве причин более половины дополнительных смертей указаны болезни системы кровообращения (БСК). А виновником около четверти всех случаев «прибавочной» смертности оказался COVID-19. Однако во многих случаях он же указывался в свидетельствах о смерти одновременно с теми же БСК. Очевидно, что именно коронавирус стал «катализатором» развития основного заболевания, и это относится к болезням не только сердечно-сосудистой, но и дыхательной системы.
Таким образом, реальная летальность от коронавируса в Москве за первые 4 месяца 2020 г. составила 2% от официально заболевших, если брать во внимание лишь те случаи, где он являлся единственной причиной, и 3,8% — если учитывать его в качестве не только основного, но и сопутствующего заболевания.
Векторный транспорт
«Классические» инактивированные вакцины против COVID-19 разработаны, испытываются и уже применяются во многих странах мира (Индии, Китае, Казахстане, России, Франции, Турции, Иране и др.). При их производстве высокоочищенные препараты коронавируса инактивируют (как правило, бета-пропиолактоном — высокоактивным алкилирующим агентом, или формальдегидом), а в качестве стимулятора иммунного ответа (адъюванта) добавляют гидроокись алюминия. Основная трудность — для производства такой вакцины необходим высокопатогенный живой вирус в больших количествах, который можно получить в условиях биологической безопасности — BSL-2 или даже BSL-3, подразумевающей помещения со сложными инженерными системами для фильтрации воздуха и дезактивации всех отходов, недешевое оборудование и обязательные защитные костюмы для персонала в течение всего рабочего дня.
Инактивированные вакцины производятся по разным технологиям уже более ста лет, и фактически они представляют собой цельные вирусные частицы, но как бы «зашитые» химическими скрепками без возможности раскрыться. Поэтому в результате иммунизации антитела на их внутренние белки чаще всего не образуются. При грамотном производстве такие вакцины дают при введении минимум побочных реакций, но далеко не всегда — полноценный и долговременный иммунитет.
К примеру, так и не удалось получить эффективные инактивированные вакцины против паротита, ВИЧ-инфекции, гепатита С и вируса герпеса, а для вируса кори инактивированная вакцина оказалась очень дорогой. Что касается коронавируса SARS-CoV-2, то эффективность инактивированных вакцин оказалась существенно ниже по сравнению с векторными и мРНК-вакцинами, о которых пойдет речь ниже (70–80 против 90–95%). Так что минимум побочных реакций у вакцины — это хорошо, но более важна ее эффективность.
Уже несколько десятков лет у разработчиков вакцин были в запасе еще два новаторских подхода. Развивались они давно, но из-за консерватизма контролирующих органов до 2020 г. эти разработки оставались на стадии клинических испытаний.
Во-первых, это векторные вакцины, работы над которым ведутся с 1980-х гг. В этом случае в генетический материал непатогенного вируса вставляют ген основного иммуногенного белка патогена, и этот «гибрид» (непатогенный и чаще всего неспособный размножаться в организме человека) используют для вакцинации.
Когда такой рекомбинантный вирус попадает в клетки, информация с вирусного генома «считывается» в виде матричной РНК, по которой в клетке синтезируются вирусные белки, включая тот самый встроенный иммуногенный белок патогена. Далее этот белок, как при обычной инфекции, встраивается в клеточную мембрану, имитируя ситуацию заражения организма инфекционным агентом, не утратившим способность к размножению. Организм реагирует на такой экспонированный на клетке белок формированием иммунного ответа.
В качестве векторов-переносчиков генов иммуногенных вирусных белков испытывались разные вирусы: осповакцины, кори, аденовирусы, везикулярного стоматита, желтой лихорадки, альфа- и флавивирусы и др. Еще до 2020 г. ряд таких кандидатных вакцин дошел до клинических испытаний 1–2-й фазы, показав свою перспективность, но дальше этого дело не пошло. Кстати сказать, в 1990-е гг. несколько кандидатных вакцин были разработаны в новосибирском ГНЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор», но контролирующие органы тогдашнего российского Минздрава не пустили их дальше первых двух фаз клинических испытаний, мотивируя это тем, что таких вакцин раньше не было. Но ведь и до Пастера не было инактивированных вакцин!
Слово о «Спутнике»
Ярким примером векторных вакцин может служить российский «Спутник V». Эта двухкомпонентная вакцина сконструирована на основе двух разных серотипов человеческого аденовируса — 26 и 5. Для выработки иммунного ответа на коронавирус в геном каждого из штаммов были вставлены ДНК-копии гена, кодирующего основной коронавирусный белок оболочки S. Он вставлен таким образом, чтобы в инфицированных клетках синтезировалась матричная РНК, кодирующая именно этот белок.
На этой упрощенной схеме показан принцип действия аденовирусной вакцины против SARS-CoV-2. Аденовирусы относятся к ДНК-вирусам. Генно-инженерный аденовирус, входящий в состав рекомбинантной вакцины от COVID-19, содержит в своем геноме фрагмент ДНК, который кодирует часть поверхностного белка-шипа S коронавируса. При попадании в клетку весь вирусный нуклеокапсид забрасывается в клеточное ядро. Однако из-за генетических дефектов аденовирусная ДНК не может там копироваться, как в случае полноценной вирусной частицы. В результате с этой ДНК считывается лишь матричная РНК, по которой в цитоплазме синтезируются коронавирусный и аденовирусные белки. Далее эти белки презентируются на поверхности клетки, где клетки иммунной системы распознают их так же, как в случае заражения коронавирусом или аденовирусом. При этом клетки, зараженные вакцинным вирусом, погибают, как и при реальной инфекции
Почему использовались два вектора-переносчика? Это связано с тем, что только живые аттенуированные (на основе ослабленных возбудителей) вакцины, да и то не все, обеспечивают хороший иммунный ответ после единственной инъекции. А инактивированные и субъединичные дают надежный иммунный ответ только после двух или трех инъекций. «Спутник V» сделан на основе двух серотипов аденовируса, чтобы сформировавшийся иммунитет к аденовирусным антигенам первой компоненты не мешал формированию усиленного иммунного ответа на вирусный белок при второй инъекции.
Белок-шип S коронавируса SARS-CoV-2 состоит из трех мономеров (показаны разным цветом). Верхняя часть белка (слева) связывается с клеточным рецептором АПФ2 человека, который коронавирус использует для проникновения в клетку. © 5-HT2AR. Public Domain Dedication
Еще одна особенность векторных вакцин, о которой уже упоминалось: сами вирусные носители не размножаются в организме человека. Для этого, к примеру, у аденовируса удаляют часть генов из области Е (так называемых ранних генов), отвечающей за его копирование и «маскировку» от иммунной системы. Такой дефектный вирус не может вызвать у вакцинированного аденовирусную инфекцию: он лишь некоторое время производит целевой продукт и часть своих белков, после чего погибает.
Поэтому и размножать его приходится в специальных клеточных культурах, в геномах которых имеются недостающие аденовирусные гены.
Как создается аденовирусная векторная вакцина? Из генома аденовируса вырезаются фрагменты (области E1 и E3), которые позволяют ему размножаться и обходить иммунную систему. Такой вирус называется нереплицирующимся, т. е. неспособным копировать сам себя. Далее на место гена E1 встраивается искусственно синтезированный ген, кодирующий чужеродный белок-антиген. Получается конструкция, состоящая из неразмножающегося аденовируса, которая способна производить белки-мишени, но не способна скрыть свое присутствие в инфицированной клетке от внимания иммунной системы.
«Спутник V» зарегистрирован более чем в 60 странах мира и применяется, помимо России, в таких государствах, как Аргентина, Венгрия, Сан-Марино, Алжир и другие. В случае его регистрации в Европейском медицинском агентстве соответствующие сертификаты о вакцинации будут действовать и в странах ЕС.
Все применяемые ныне векторные вакцины, как и «Спутник V», создавались на базе аденовирусов. Вместе с тем шли работы и по созданию вакцин против COVID-19 на основе вирусов кори, осповакцины, гриппа и других векторов, но большинство из них не показало хорошего защитного эффекта. Российский «Спутник V» по всем характеристикам сейчас считается одной из лучших векторных вакцин. И хотя поствакцинальные реакции на него довольно существенные, он формирует сильный иммунитет.
Один из часто возникающих вопросов в отношении всех векторных вакцин: можно ли использовать их для ревакцинации, ведь в организме формируется иммунитет и против самих вирусных носителей? Точный ответ на него могут дать только результаты испытаний. Но согласно предварительным данным, такие вакцины можно применять для повторной вакцинации уже через полгода. И пусть с меньшей эффективностью, но зато и без существенных поствакцинальных реакций.
К середине 2021 г. для вакцинации стали применяться четыре векторных вакцины — все на основе разных дефектных аденовирусов с встроенным полным геномом поверхностного S-белка исходного варианта нынешнего коронавируса SARS-CoV-2:
Результаты клинических испытаний вакцины «Спутник V» опубликованы в двух статьях во всемирно известном научном журнале The Lancet, который основан в 1823 г. и является вторым по цитируемости общемедицинским журналом мира после New England Journal of Medicine (Logunov, Dolzhikova, Zubkova et al., 2020; Logunov, Dolzhikova, Shcheblyakov et al., 2021). И хотя придирчивые читатели задали в комментариях к этим публикациям непростые вопросы, авторы на большинство из них достойно, на мой взгляд, ответили. А подобные дискуссии в этом журнале не редкость.
Суть — в пузырьках
Помимо векторных вакцин, усилия ученых направлены на создание так называемых мРНК-вакцин. В случае их применения в организм попадает не генетический материал вирусов, а лишь матричная РНК — готовая основа для синтеза патогенного вирусного белка, который должен вызывать иммунный ответ. Для доставки в наши клетки такая мРНК «пакуется» в специально разработанные липидные пузырьки.
Американская компания Moderna была основана десять лет назад для разработки именно этого типа вакцин. К 2020 г. она создала уже восемь кандидатных вакцин против целого ряда респираторных вирусных инфекций. Как минимум три из них еще несколько лет назад прошли первые фазы клинических испытаний на добровольцах.
Механизм работы вакцины, созданной в Moderna против SARS-CoV-2, примерно такой же, как у векторных, только проще. Она состоит из липидных пузырьков, заполненных раствором, который содержит молекулы матричной РНК, кодирующей все тот же коронавирусный белок S. При введении в мышечную ткань эти пузырьки сливаются с мембраной клеток, и мРНК высвобождается. А далее все происходит, как описано выше для векторных вакцин. Иначе говоря, иммуногенная часть этой вакцины аналогична той, что и у применяющихся сейчас векторных.
Эти клетки лабораторной культуры Vero CCL81CCL-81, полученные из эпителия почки африканской зеленой мартышки, инфицированы вирусными частицами SARS-CoV-2 (отмечены бежевым цветом). Щупальцевидные выступы, отходящие от зараженных клеток, прикрепляются к соседним клеткам и служат своего рода «мостом» для передачи вирусной инфекции. Сканирующая микроскопия. © NIAID
Другую популярную мРНК-вакцину разработала крупнейшая американская транснациональная компания Pfizer совместно с небольшой германской фирмой BioNTech. Она действует по тому же принципу, однако ее мРНК сконструирована немного по-другому, имеются отличия и в составе липидных пузырьков.
Эти вакцины требуют ввода двух инъекций одним и тем же препаратом. Эффективность их весьма высока — более 90%, и сейчас они — самые массовые в производстве и применении. Преимущества мРНК-вакцин очевидны. Во-первых, при их использовании в организме не возникает иммунных реакций на «сопутствующие» компоненты самой вакцины, как в случае векторных. Во-вторых, при необходимости разработки вакцины против другого возбудителя нужно просто заменить одну матричную РНК на другую.
Это очень перспективный подход к конструированию вакцин. Недостаток у подобных вакцин один: их надо хранить и перевозить при достаточно низких температурах. Правда, им страдает и ряд векторных вакцин.
Вакцина и организм
Общее воздействие на организм человека как векторных, так и мРНК-вакцин нетрудно оценить.
Как известно, в нашем организме примерно 30 трлн (30×10 12 ) клеток. В одной дозе векторной вакцины «Спутник V», согласно инструкции, 10 11 вирусных частиц. Таким образом, одна доза вакцины может, в принципе, заразить одну клетку из 300, т. е. 0,3% от общего числа. Фактически эта цифра будет на один-два порядка меньше, потому что на одной эпителиальной клетке имеются десятки рецепторов для аденовируса. Заметим, что в случае инактивированных вакцин число вводимых в организм вирусных частиц имеет близкий порядок — 10–50 млрд, так что рассуждение о большем вреде векторных вакцин в сравнении с инактивированными не обосновано.
Что касается мРНК-вакцин, то на сайте компании Pfizer не указано количество молекул матричной РНК в дозе вакцины, поэтому нельзя оценить, сколько их попадает в организм в результате одной инъекции. Но, исходя из логических соображений, доля клеток, куда проникла молекула мРНК, вряд ли превышает такую же долю для аденовирусов в случае векторных вакцин.
У некоторых векторных аденовирусных вакцин против COVID-19 была выявлена очень редкая побочная реакция в виде тромбообразования. В ряде случаев она привела даже к смертельным исходам, что вызвало серьезные беспокойства у населения. Такие осложнения были зафиксированы у 5–10 человек среди миллиона привитых вакциной Oxford / AstraZeneca и у 1–2 человек из миллиона привитых вакциной Johnson & Johnson, в которой используется в качестве носителя аденовирус 26-го серотипа, как и в первом компоненте «Спутника V». В отношении самого «Спутника V» подобной информации нет.
В нескольких препринтах, посвященных выяснению причин этих весьма серьезных осложнений, были выдвинуты три возможные причины: попадание основного содержимого шприца не в мышцу, а в крупный кровеносный сосуд; редкая генетическая особенность; повышенная свертываемость крови в день инъекции. Но все это пока рабочие гипотезы, которые проверяются. В любом случае вероятность этого осложнения при применении той же вакцины Johnson & Johnson сопоставима со смертью в собственной ванне — события, безусловно, крайне редкого.
Еще один вопрос, который иногда задают, касается феномена антителозависимого усиления инфекции. Как известно, обычно антитела способствуют фагоцитированию («заглатыванию») вируса иммунными клетками, что препятствует его размножению. Однако в некоторых случаях благодаря связыванию вирусной частицы с субоптимальными антителами вирус после проникновения в иммунные клетки не деградирует, а, напротив, начитает активно размножаться. Это вызывает гибель иммунных клеток и, соответственно, усиление инфекции.
Такой феномен достоверно зафиксирован, к примеру, в отношении лихорадки денге: при перенесении человеком заболевания, вызванного одним из серотипов этого вируса, в случае заражения вирусом другого серотипа болезнь проходит намного тяжелее и доля смертельных случаев резко возрастает. То же самое наблюдалось при создании и применении первых вакцин против лихорадки денге, а также против малярии.
Предполагалось, что такое явление может наблюдаться и в случае коронавирусных инфекций, поэтому при разработке всех вакцин его учитывали и пытались отслеживать. К счастью, в случае COVID-19 подобных осложнений до сих не выявлено, как при заболевании, так и при вакцинации (Halstead, Katzelnick, 2020).
Мир вакцинируется
Благодаря огромному «спросу» к 21 августа 2021 г. на стадии доклинических испытаний находилось уже 75 кандидатных вакцин. В клинических испытаниях на добровольцах участвовали 99 вакцинных препаратов, при этом треть из них — на завершающей, 3-й фазе. И уже больше десятка вакцин было в ряде стран разрешено для применения полностью либо ограниченно.
Вакцинация от COVID-19 в России стартовала в Москве 5 декабря 2020 г., а спустя 10 дней Минздрав РФ объявил о начале вакцинации во всех регионах. К 18 декабря 2020 г. первые прививки от коронавирусной инфекции сделали более 1,1 млн человек в четырех странах мира, включая США, Китай и Великобританию. © Our World in Data
Все ведущие вакцины в мире до сих пор испытываются в рамках 3-й фазы клинических испытаний с участием десятков тысяч человек, которые закончатся не ранее осени 2021 г. Но если бы их не начали применять уже полгода назад, то число смертей от коронавирусной инфекции было бы в несколько раз больше.
Наиболее масштабно производятся мРНК-вакцина компании Pfizer и векторная вакцина компании Johnson & Johnson. В шестерку самых массовых вошли также китайские инактивированные вакцины Sinovac и Sinopharm, векторная вакцина компании AstraZeneca и мРНК-вакцина компании Moderna. Затем — с большим отрывом — идет отечественный «Спутник V».
Число доз вакцин от COVID-19 (на 100 человек), которые получило население разных стран мира, на 31 августа 2021 г. Так как некоторые вакцины требуют двукратного введения, число введенных доз может превышать 100. © Our World in Data
При вакцинации зарубежными вакцинами ни в одном случае не требуется определение титров антител. Противопоказания минимальны: ими служат только тяжелая текущая инфекция и сильная аллергическая реакция на первый компонент вакцины. Наиболее безопасными на сегодняшний момент считаются инактивированные и мРНК-вакцины, которые можно использовать и для беременных женщин. А недавно была доказана безвредность для беременных женщин и некоторых векторных вакцин (Shimabukuro, Kim, Myers, 2021).
По степени охвата вакцинированием все государства можно разделить на группы. В первой группе окажутся те страны, где более половины населения получили хотя бы одну дозу вакцины, во второй — где было вакцинировано более 25%. В России к середине августа хотя бы одну дозу получило около четверти всего населения.
Доля людей в некоторых странах мира, полностью или частично вакцинированных против COVID-19, на 31 августа 2021 г. © Our World in Data
Для того, чтобы в сентябре полноценную прививку сделали 60% россиян (такой показатель нужен для обеспечения минимального коллективного иммунитета, необходимого для окончания пандемии), требуется привить в шесть раз больше человек, чем это было сделано за первое полугодие 2021 г. А, к примеру, для прекращения пандемии при распространении коронавирусного варианта дельта нужно, согласно прогнозу ВОЗ, вакцинировать около 80% населения (Abu-Raddad et al., 2021). До такого показателя Россия до конца 2021 г. не дойдет без кардинального — на порядок — ускорения темпов вакцинации.
В странах, где продолжают соблюдаться противоэпидемические меры, а доля вакцинированных приближается к 60% (Великобритания, Израиль и др.), заболеваемость к июню 2021 г. упала до минимального уровня с начала года. Что касается ее июльского подъема в США и Великобритании (в первую очередь из-за распространения вирусного варианта дельта), то директор Центров по контролю и профилактике заболеваний в США Р. Валенски назвала его «в основном эпидемией непривитых». Однако нужно отметить, что вариант дельта в несколько раз более заразный, чем прежние, и в принципе способен «пробивать» иммунитет у некоторых давно вакцинированных людей.
В России на начало лета новой коронавирусной инфекцией переболело, по данным санкт-петербургских исследователей, около 30% населения (Barchuk et al., 2021). В это время у нас началась мощная третья волна заболеваемости COVID-9. Причин этому несколько: от пренебрежения противоэпидемическими мерами, включая защитные маски, и проведения масштабных публичных мероприятий до массового заноса из Индии варианта дельты. При этом одна из самых значимых причин — низкий уровень вакцинирования населения. И если мы кардинально не изменим ситуацию с вакцинацией и противоэпидемическими мерами, то у нас будут и четвертая, и пятая, и шестая волны.
Главное — это не просто издавать приказы, а тщательно отслеживать и контролировать их выполнение. Ведь, к примеру, вакцин у нас откровенно не хватает: «Спутник V» пока производится в недостаточном количестве, а ее первый компонент в качестве однокомпонентной вакцины «Спутник Лайт» лишь недавно был разрешен к использованию для пожилых людей. И в этом отношении совершенно непонятен призыв к ревакцинации, в то время как около трех четвертей населения не вакцинировано вообще.
Подводя итоги, можно сказать, что на сегодняшний день уже есть более-менее безопасные вакцины с эффективной защитой от этой инфекции.
За векторными вакцинами — будущее для здоровых людей, потому что разработать их можно быстро, они дают сильный иммунитет и относительно дешевы. Производство таких вакцин легко масштабировать, их проще перевозить и хранить. Но и поствакцинальные реакции на них есть. И в этом смысле самыми перспективными являются вакцины на основе мРНК, как наиболее очищенные и минимизированные по составу, а также числу и тяжести побочных реакций. Производство этих вакцин также можно масштабировать, однако они существенно дороже, а перевозить и хранить их надо при низких (до минус 70°С) температурах.
Нельзя забывать и о классических инактивированных вакцинах, которые сейчас массово выпускаются в Индии и Китае и начали производиться в России и Казахстане.
Но окончательно сравнить все вакцины против COVID-19 можно будет только после финальных оценок их реального защитного эффекта, побочных реакций и безопасности, которые будут сделаны на основе анализа заболеваемости на больших выборках из вакцинированных и невакцинированных людей. Публикации подобных результатов ожидаются в начале 2022 г.
Безусловно, защитный эффект от любых вакцин может утрачиваться со временем, поэтому вакцинации от COVID-19 станут, скорее всего, регулярными — раз в 2–3 года, а то и чаще. И SARS-CoV-2, по-видимому, войдет в нашу жизнь так же, как в нее вошли вирусы гриппа, «обычные» коронавирусы и другие возбудители ОРВИ.
Литература
1. Abu-Raddad L. J., Chemaitelly H., Butt A. A. Effectiveness of the BNT162b2 Covid-19 Vaccine against the B.1.1.7 and B.1.351 Variants // NEJM. 2021. V. 385. № 2. P. 187–189. DOI: 10.1056/NEJMc2104974.
2. Halstead S. B., Katzelnick L. COVID-19 Vaccines: Should We Fear ADE? // The Journal of Infectious Diseases. 2020. V. 222. P. 1946–1950.
3. Logunov D. Y., Dolzhikova I. V., Zubkova O. V., et al. Safety and Immunogenicity of an rAd26 and rAd5 Vector-based Heterologous Prime-boost COVID-19 Vaccine in Two Formulations: Two open, Non-randomised Phase 1/2 Studies from Russia // The Lancet. 2020. V. 396. P. 887–897.
4. Logunov D. Y., Dolzhikova I. V., Shcheblyakov D. V., et al. Safety and Immunogenicity of an rAd26 and rAd5 Vector-based Heterologous Prime-boost COVID-19 Vaccine in Two Formulations: Two open, Non-randomised Phase 1/2 Studies from Russia // The Lancet. 2021. V. 397. P. 671–681.
5. Shimabukuro T. T., Kim S. Y., Myers T. R., et al. Preliminary Findings of mRNA Covid-19 Vaccine Safety in Pregnant Persons // NEJM. 2021. V. 384. P. 2273–2282.