Hvordan en coronavirus-vaccine skabes, og kan den stoppe en pandemi

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Uventet er der ingen grund til at fremskynde arbejdet med vaccinen.

Snesevis af bioteknologiske virksomheder og videnskabelige institutioner ræser mod pandemien for at skabe forskellige vaccinemuligheder for den nye SARS - CoV - 2 coronavirus. Vi er ved at finde ud af, hvilke teknologier der bruges til at udvikle dem, hvor lang tid det vil tage, før COVID-19-vaccinen kan vaccineres, og om den fremtidige vaccine vil være i stand til at stoppe pandemien.

Hver gang menneskeheden står over for en ny infektion, starter tre løb samtidigt: for en medicin, et testsystem og en vaccine. I sidste uge begyndte det videnskabelige center i Rospotrebnadzor at teste en vaccine mod den nye coronavirus, teste en anti-coronavirus-vaccine på dyr, og i USA begynder det kliniske NIH-forsøg med undersøgelsesvaccine mod COVID-19. Betyder det, at sejren over epidemien er nær?

Ifølge WHO har omkring 40 laboratorier rundt om i verden annonceret udkastet til landskab af COVID-19 kandidatvacciner - 20. marts 2020, at de udvikler vacciner mod coronavirus. Og på trods af, at der er klare ledere blandt dem - for eksempel det kinesiske firma CanSino Biologics, som modtog REKOMBINANT ROMAN CORONAVIRUS VACCINE (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) GODKENDT TIL KLINISK FORSØG tilladelse til forsøg på mennesker, og det amerikanske Moderna, som allerede har begyndt dem, - Nu er det svært at forudsige, hvilke af virksomhederne der vinder dette løb, og vigtigst af alt, om udviklingen af vacciner vil overhale spredningen af coronavirus. Succes i dette kapløb afhænger ikke mindst af valget af våben, altså af det princip, som vaccinen er bygget på.

En død virus er en dårlig virus

I skolebøgerne skriver de normalt, at et dræbt eller svækket patogen bruges til vaccinationer. Men denne information er noget forældet. “Inaktiverede (“dræbt”. - Ca. N + 1.) Og svækkede (svækkede. - Ca. N + 1.) Vacciner blev opfundet og introduceret i midten af forrige århundrede, og det er svært at betragte dem som moderne, - forklarer i en samtale med N +1 Olga Karpova, leder af Institut for Virologi, Det Biologiske Fakultet, Lomonosov Moscow State University. - Det er dyrt. Det er svært at transportere og opbevare, mange vacciner når de steder, hvor der er brug for dem (hvis vi for eksempel taler om Afrika) i sådan en tilstand, når de ikke længere beskytter nogen."

Desuden er det ikke sikkert. For at få en høj dosis af den "dræbte" virus skal man først anskaffe store mængder levende, og det øger kravene til laboratorieudstyr. Så skal det neutraliseres - til dette bruger de for eksempel ultraviolet eller formalin.

Men hvor er garantien for, at der blandt de mange "døde" viruspartikler ikke vil være flere, der kan forårsage sygdom?

Med et svækket patogen er det endnu sværere. Nu, for at svække, tvinges virussen til at mutere, og så udvælges de mindst aggressive stammer. Men dette giver en virus med nye egenskaber, og ikke alle kan forudsiges på forhånd. Igen, hvor er garantien for, at en gang inde i kroppen, vil virussen ikke fortsætte med at mutere og producere "afkom" endnu mere "ondt" end originalen?

Derfor bliver både "dræbt" og "ikke dræbt" virus sjældent brugt i dag. For eksempel er "svækkede patogener" blandt moderne influenzavacciner i mindretal - Næste generation af influenzavacciner: muligheder og udfordringer er i mindretal - kun 2 af 18 vacciner godkendt i Europa og USA i 2020 er arrangeret. Af mere end 40 projekter med vacciner mod coronavirus er kun ét organiseret efter dette princip - det indiske institut for serum er engageret i det.

Del og vacciner

Det er meget sikrere at introducere immunsystemet ikke til hele virussen, men til en separat del af den. For at gøre dette skal du vælge et protein, som det "interne politi" af en person vil være i stand til nøjagtigt at genkende virussen. Som regel er dette et overfladeprotein, ved hjælp af hvilket patogenet trænger ind i cellerne. Så skal du have noget cellekultur for at producere dette protein i industriel skala. Dette gøres ved hjælp af genteknologi, hvorfor sådanne proteiner kaldes gensplejsede eller rekombinante.

"Jeg mener, at vacciner skal være rekombinante, og intet andet," siger Karpova. - Desuden skal det være vacciner på bærere, det vil sige, at virusets proteiner skal være på en slags bærer. Faktum er, at de (proteiner) i sig selv ikke er immunogene. Hvis lavmolekylære proteiner bruges som vaccine, vil de ikke udvikle immunitet, kroppen vil ikke reagere på dem, så bærerpartikler er absolut nødvendige."

Som en sådan bærer foreslår forskere fra Moscow State University at bruge tobaksmosaikvirus Tobaksmosaikvirus - "Wikipedia" (dette er i øvrigt den allerførste virus opdaget af mennesker). Det ligner normalt en tynd pind, men når det opvarmes, tager det form af en kugle. "Det er stabilt, det har unikke adsorptionsegenskaber, det tiltrækker proteiner til sig selv," siger Karpova. "På dens overflade kan du placere små proteiner, selve antigenerne." Hvis du dækker tobaksmosaikviruset med coronavirusproteiner, bliver det for kroppen til en efterligning af SARS - CoV - 2 viral partikel. "Tobaksmosaikvirus," bemærker Karpova, "er et effektivt immunstimulerende middel for kroppen. På samme tid, da plantevirus ikke kan inficere dyr, inklusive mennesker, laver vi et absolut sikkert produkt."

Sikkerheden af forskellige metoder forbundet med rekombinante proteiner har gjort dem til de mest populære - mindst et dusin virksomheder forsøger nu at få et sådant protein til coronavirus. Derudover bruger mange andre bærervira - for eksempel adenovirale vektorer eller endda modificerede levende mæslinge- og koppevirus, der inficerer menneskelige celler og formerer sig der sammen med coronavirus-proteiner. Disse metoder er dog ikke de hurtigste, fordi det er nødvendigt at etablere in-line produktion af proteiner og vira i cellekulturer.

Nøgne gener

Proteinproduktionstrinnet i cellekultur kan forkortes og accelereres ved at få kroppens celler til at producere virale proteiner på egen hånd. Genterapivacciner virker efter dette princip - "nøgent" genetisk materiale - viralt DNA eller RNA - kan indsættes i humane celler. DNA injiceres normalt i celler ved hjælp af elektroporation, det vil sige sammen med injektionen modtager en person en let udledning, som følge heraf øges permeabiliteten af cellemembraner, og DNA-strenge kommer ind. RNA leveres ved hjælp af lipidvesikler. På den ene eller anden måde begynder celler at producere viralt protein og demonstrere det til immunsystemet, og det udfolder et immunrespons selv i fravær af en virus.

Denne metode er ret ny, der er ingen vacciner i verden, der ville fungere efter dette princip.

Ikke desto mindre, ifølge WHO, forsøger syv virksomheder på én gang at lave en vaccine mod coronavirus baseret på det. Dette er den vej, Moderna Therapeutics, den amerikanske leder i vaccinekapløbet, har taget. Han blev også valgt for sig selv af yderligere tre deltagere i løbet fra Rusland: Vector Scientific Center i Novosibirsk (ifølge Rospotrebnadzor tester han så mange som seks vaccinedesigns på samme tid, og en af dem er baseret på RNA), Biocad og det videnskabelige og kliniske center for præcision og regenerativ medicin pris Kazan.

"I princippet er det ikke så svært at skabe en vaccine," siger Albert Rizvanov, direktør for centret, professor ved Institut for Genetik ved Institut for Fundamental Medicin og Biologi ved Kazan Federal University. "Genterapi-vacciner er de hurtigste med hensyn til udvikling, fordi det er nok til at skabe en genetisk konstruktion." Vaccinen, som der arbejdes på i Centeret, skal skyde mod flere mål på én gang: En DNA-streng med flere virale gener sprøjtes ind i cellerne på samme tid. Som et resultat vil celler ikke producere ét viralt protein, men flere på én gang.

Derudover kan DNA-vacciner ifølge Rizvanov være billigere end andre i produktionen. "Vi er i bund og grund ligesom Space X," joker videnskabsmanden. - Vores prototypeudvikling koster kun et par millioner rubler. Prototyping er dog kun toppen af isbjerget, og testning med en levende virus er en helt anden rækkefølge."

Omskiftelser og tricks

Når først vacciner er omdannet fra teoretisk udvikling til forskningsobjekter, begynder forhindringer og restriktioner at vokse som svampe. Og finansiering er blot et af problemerne. Ifølge Karpova har Moscow State University allerede en prøve af vaccinen, men yderligere test vil kræve samarbejde med andre organisationer. I næste trin planlægger de at teste sikkerhed og immunogenicitet, og det kan gøres inden for universitetets mure. Men så snart du har brug for at evaluere effektiviteten af vaccinen, bliver du nødt til at arbejde med patogenet, og dette er forbudt i uddannelsesinstitutionen.

Derudover vil der være behov for specielle dyr. Faktum er, at almindelige laboratoriemus ikke bliver syge af alle menneskelige vira, og sygdomsbilledet kan også være meget anderledes. Derfor testes vacciner ofte i fritter. Hvis målet er at arbejde med mus, så er der brug for genetisk modificerede mus, som bærer på deres celler nøjagtig de samme receptorer, som coronavirus "klæber sig" til i patientens krop. Disse mus er ikke billige Ace2 KONSTITUTIV KNOCKOUT (tiere eller tyve tusinde dollars pr. linje). Sandt nok kan du nogle gange spare penge - køb kun nogle få individer og opdrætte dem i laboratoriet - men det forlænger den prækliniske testfase.

Og hvis vi stadig er i stand til at løse finansieringsproblemet, så er tiden fortsat en uoverstigelig vanskelighed. Ifølge Rizvanov tager vacciner normalt måneder og år at udvikle. "Sjældent mindre end et år, normalt mere," siger han. Lederen af Federal Biomedical Agency (de udvikler en vaccine baseret på et rekombinant protein) Veronika Skvortsova foreslog, at FMBA i Rusland vil modtage de første testresultater af prototyper af en coronavirus-vaccine i juni 2020, at en færdig vaccine kan dukke op i 11 måneder.

Der er flere stadier, hvor processen kan fremskyndes. Den mest oplagte er udvikling. Det amerikanske firma Moderna har taget teten, fordi det længe har udviklet mRNA-vacciner. Og for at lave endnu en havde de nok af det afkodede genom af den nye virus. Russiske hold fra Moskva og Kazan har også arbejdet på deres teknologi i flere år og stoler på resultaterne af test af deres tidligere vacciner mod andre sygdomme.

Det ideelle ville være en platform, der giver dig mulighed for hurtigt at oprette en ny vaccine ud fra en skabelon. Forskere fra Moscow State University udklækker sådanne planer.

"På overfladen af vores partikel," siger Karpova, "kan vi placere proteinerne fra flere vira og samtidig beskytte mod COVID-19, SARS og MERS. Vi tror endda, at vi kan forhindre sådanne udbrud i fremtiden. Der er 39 coronavirus, nogle af dem er tæt på menneskelige coronavirus, og det er helt klart, hvad det er at overvinde artsbarrieren (“springe” en virus fra flagermus til mennesker. - Note N + 1.). Men hvis der er en vaccine som Lego, kan vi lægge proteinet fra en virus, der stammer fra et eller andet sted, på den. Vi vil gøre dette inden for to måneder - vi vil erstatte eller tilføje disse proteiner. Hvis en sådan vaccine havde været tilgængelig i december 2019, og folk var blevet vaccineret i det mindste i Kina, ville dette ikke have spredt sig yderligere."

Næste trin er præklinisk testning, det vil sige arbejde med forsøgsdyr. Det er ikke den længste proces, men det kan vindes på dens bekostning, når det kombineres med kliniske forsøg på mennesker. Moderna gjorde netop det – virksomheden begrænsede sig til et hurtigt sikkerhedstjek og gik direkte til menneskelig forskning. Det er dog værd at huske på, at det lægemiddel, hun prøver, er et af de sikreste. Da Moderna ikke bruger vira eller rekombinante proteiner, er der meget lille chance for, at de frivillige får bivirkninger – immunsystemet har simpelthen ikke noget at reagere aggressivt på. Det værste, der kan ske, er, at vaccinen er ineffektiv. Men dette mangler at blive verificeret.

Men produktionen af vacciner er tilsyneladende ikke en begrænsende fase. "Dette er ikke mere kompliceret end den sædvanlige bioteknologiske produktion af rekombinante proteiner," forklarer Rizvanov. Ifølge ham kan planten producere en million doser af sådan en vaccine på få måneder. Olga Karpova giver et lignende skøn: tre måneder for en million doser.

Har du brug for en vaccine?

Hvorvidt det er værd at skære ned på kliniske forsøg, er et spørgsmål om spørgsmål. For det første er det en langsom proces i sig selv. I mange tilfælde skal vaccinen administreres i flere trin: hvis virussen ikke formerer sig af sig selv inde i kroppen, elimineres den hurtigt, og dens koncentration er utilstrækkelig Fugleinfluenza A-virus pandemisk beredskab og vaccineudvikling til at fremkalde et alvorligt immunforsvar respons. Derfor vil selv en simpel test af effektiviteten tage mindst flere måneder, og læger vil overvåge vaccinens sikkerhed for frivilliges sundhed i et helt år.

For det andet er COVID-19 selve tilfældet, hvor fremskyndelse af menneskelige forsøg synes upraktisk for mange.

Dødeligheden af sygdommen i dag anslås til nogle få procent, og denne værdi vil sandsynligvis blive yderligere reduceret, så snart det står klart, hvor mange mennesker der har lidt af sygdommen asymptomatisk. Men vaccinen, hvis den bliver opfundet nu, skal administreres til millioner af mennesker, og selv små bivirkninger kan resultere i antallet af sygdomme og dødsfald, der kan sammenlignes med selve infektionen. Og den nye coronavirus er langt fra "vred" nok til, med Rizvanovs ord, "fuldstændig at smide alle sikkerhedshensyn til side." Forskeren mener, at i den nuværende situation er karantæne den mest effektive.

Ifølge Karpova er der dog ikke et akut behov for en vaccine i den nærmeste fremtid. "Der er ingen grund til at vaccinere folk under en pandemi, det er ikke i overensstemmelse med epidemiens regler," forklarer hun.

Galina Kozhevnikova, leder af afdelingen for infektionssygdomme på RUDN-universitetet, er enig med hende.”Under en epidemi anbefales ingen vaccination overhovedet, heller ikke en rutinemæssig, som er inkluderet i vaccinationsskemaet. Fordi der ikke er nogen garanti for, at en person ikke er i inkubationsperioden, og hvis en vaccine påføres i dette øjeblik, er uønskede hændelser og reduceret vaccinationseffektivitet mulige,”sagde Kozhevnikova og besvarede N + 1-spørgsmålet.

Der er tilfælde, tilføjede hun, hvor en nødvaccination er nødvendig af helbredsmæssige årsager, i en situation, hvor det kommer til liv og død. For eksempel, under miltbrandudbruddet i Sverdlovsk i 1979, blev alle vaccineret, tusindvis af mennesker blev akut vaccineret, og i 1959 i Moskva under et udbrud af kopper bragt af Kokorekin, Alexei Alekseevich - "Wikipedia" fra Indien af kunstneren Alexei Kokorekin.

Men coronavirus er absolut ikke sådan en historie. Ud fra det, der sker, ser vi, at denne epidemi udvikler sig i overensstemmelse med de klassiske love for akut luftvejssygdom, siger Kozhevnikova.

Vaccineudviklere er således altid i en akavet situation. Så længe der ikke er nogen virus, er det næsten umuligt at lave en vaccine. Så snart virussen dukkede op, viser det sig, at det skulle have været gjort i forgårs. Og når det trækker tilbage, mister producenterne deres kunder.

Der skal dog gives en vaccine. Dette er ikke sket under tidligere udbrud af coronavirus-infektioner - både MERS og SARS sluttede for hurtigt, og forskning mistede midler. Men hvis der ikke har været tilfælde af SARS i verden siden 2004, så går det sidste tilfælde af MERS tilbage til 2019, og ingen kan garantere, at udbruddet ikke vil ske igen. Derudover kan en vaccine mod tidligere infektioner udgøre en strategisk platform for udvikling af fremtidige vacciner.

Karpova bemærker, at selv efter at dette udbrud af COVID-19 forsvinder, er endnu et udbrud muligt. Og i dette tilfælde burde staten have en vaccine klar."Dette er ikke den slags vaccine, som alle mennesker vil blive vaccineret med som influenza," siger hun. "Men i en nødsituation med et nyt udbrud, bør staten have en sådan vaccine samt et testsystem."

Coronavirus. Antal inficerede:

243 093 598

i verden

8 131 164

i Rusland Se kort