Материал Hromdaske

Короткий ответ: теоретически с их помощью можно преодолеть любые инфекционные болезни. Как создание вакцин против COVID-19 может открыть новые возможности в борьбе с другими заболеваниями, hromadske выяснило вместе с Алексеем Болдыревым, кандидатом биологических наук и научным редактором портала «Моя наука».

Первые в своем роде

Эффективность вакцин против SARS-CoV-2, разработанных компаниями Moderna и Pfizer/BioNTech, превышает 90%, если верить предварительным данным испытаний. Это отличный показатель, тем более, что год назад американский регулятор FDA счел достаточной эффективность будущей вакцины на уровне 50%. Мол, если она защитит хотя бы каждого второго — это уже хорошо (но при этом критически важно, чтобы она никому не навредила).

Обе вакцины по принципу своего действия относятся к так называемым РНК-вакцинам. Хотя разрабатывались и испытывались такие вакцины и против других болезней, но ни одна из них до сих пор не была одобрена для использования и, соответственно, не применялась в клинической практике.

С точки зрения обычного человека не особенно важно, как работает конкретная вакцина. Самое главное, чтобы она защищала от болезни и не давала серьезных побочных эффектов. Но появление на рынке первых РНК-вакцин может иметь для многих людей гораздо большие последствия, выходящие за рамки борьбы с COVID-19.

Чем вакцины различаются между собой

Любая вакцина выполняет одну и ту же задачу: знакомит иммунную систему нашего организма с возбудителем болезни таким образом, чтобы иммунная система выработала защитный ответ, и чтобы при этом организм не заболел.

Но различные типы вакцин решают эту задачу разными способами. Например, в качестве главного компонента может использоваться целый возбудитель болезни — бактерия или вирус. При этом он может быть инактивированным (то есть, нежизнеспособным) или аттенуированным (т.е. ослабленным, но все еще жизнеспособным). Таким образом делаются вакцины против полиомиелита, кори, краснухи и других болезней.

Бывают вакцины с вирусным вектором. Это когда к какому-то вирусу, не представляющему опасности для человека (его называют вектором), «прицепляют» ген вредного микроорганизма, от которого нужно получить иммунитет. Такая «конструкция» попадает внутрь клетки, где синтезируется белок, записанный в гене вредного микроорганизма, и на этот белок наш организм вырабатывает иммунную реакцию. По такому принципу, например, работает вакцина против SARS-CoV-2 от AstraZeneca.

В конце концов, можно ввести в организм не самого возбудителя и не его ген, кодирующий определенный белок, а сам этот белок или его особый фрагмент. По такому принципу, например, работают вакцины против гепатита B.

Различные типы вакцин имеют свои недостатки и преимущества как с медицинской точки зрения, так и с экономической. Например, вакцины с использованием ослабленных микроорганизмов вызывают хороший иммунный ответ, однако могут сами стать причиной болезни, от которой должны спасти. Такое, например, может случиться с вакциной против полиомиелита, но чрезвычайно редко — один случай на 2,7 миллиона доз. Иными словами, вероятность, что вакцина навредит, несравнимо меньше, чем та опасность, которой подвергается непривитый от полиомиелита ребенок.

Некоторые вакцины были созданы давно и очень простыми с точки зрения современных технологий. Но они надежны и дешевы, поэтому используются до сих пор. Такова вакцина от дифтерии, которая применяется уже почти сто лет.

В чем особенность РНК-вакцин?

Первые шаги к созданию РНК-вакцин исследователи сделали еще три десятилетия назад. В основе таких вакцин лежит очень простая на первый взгляд идея. Любой белок, который образуется в наших клетках, записан в молекуле ДНК в виде последовательности определенных «букв» — нуклеотидных оснований. Но для того, чтобы этот белок был синтезирован, информация из ДНК сначала записывается в виде так называемой матричной РНК.

Это тоже нуклеиновая кислота, которая, в отличие от ДНК, состоит не из двух цепочек, а из одной. Матричная РНК, или мРНК, соединяется с рибосомами — специальными органеллами внутри клетки, где происходит сборка белковой цепочки согласно «инструкции», записанной в мРНК.

Идея РНК-вакцины заключается в том, что в организм человека вносят молекулы мРНК, в которых закодирован тот же белок возбудителя болезни, против которого надо выработать иммунитет. После их введения в организме синтезируется чужеродный белок и вырабатывается иммунитет.

Преимущества и недостатки

Созданная по такому принципу вакцина будет иметь существенные преимущества по сравнению с другими.

«РНК-вакцины круты тем, что они безопаснее всех остальных. Например, вакцины из фрагментов разрушенного вируса-возбудителя иногда могут содержать его генетическую информацию и вызывать болезнь. А ДНК-вакцины чисто гипотетически могут встроиться в нашу ДНК и что-то там повредить. РНК с этой точки зрения именно то, что надо: она попадает в клетку, клетка по ее инструкции производит чужеродный белок, «знакомит» с ним иммунную систему, а потом и РНК, и белок разрушаются — как будто их и не было. Остается только иммунная память», — объясняет Алексей Болдырев.

Конечно, недостатки у РНК-вакцин тоже есть. Мы уже знаем на примере двух вакцин от коронавируса, что их нужно хранить при очень низких температурах, и это может быть проблемой для бедных стран, где нет нужного оборудования. Низкие температуры нужны потому, что молекула РНК очень хрупкая — она быстро разрушается и превращается в «бессмысленные фрагменты».

По словам Алексея Болдырева, создать РНК-вакцину, которую можно будет хранить при относительно высоких температурах, достаточно сложно. Ведь ее устойчивости к повреждениям можно достичь двумя путями: либо специальными химическими «надстройками», либо сложной упаковкой молекул. Но «надстройки» могут повлиять на распознавание РНК клеткой: не все химические модификации она воспримет как свои, а потому может не произвести нужный белок.

Впрочем, сейчас немецкая компания CureVac работает над созданием своей РНК-вакцины против коронавирусной инфекции, которая должна храниться при температуре выше нуля. Представители компании не раскрывают деталей технологии, но утверждают, что пошли другим путем, то есть смогли правильно «упаковать» молекулы РНК. Испытания этой вакцины еще далеки от завершения, поэтому говорить о ее эффективности и безопасности пока рано.

Зеленый свет для РНК-вакцин?

На практике создание РНК-вакцин оказалось задачей значительно более сложной, чем может показаться на первый взгляд. Например, сама по себе молекула РНК воспринимается как антиген, то есть, чужеродное вещество, с которым должен бороться иммунитет. Это означает, что она просто не доживет до того момента, когда в клетке образуется «записанный» в ней белок.

Но теперь по крайней мере двум компаниям удалось преодолеть эти трудности и выпустить свои вакцины на рынок. Здесь важно отметить, что клинические исследования обоих еще продолжаются. Лишь со временем, после их завершения, мы будем знать точно, насколько они эффективны и не имеют ли серьезных побочных эффектов. 

Если окончательные результаты испытаний будут такими же оптимистичными, как предыдущие, то нас может ожидать настоящий бум новых РНК-вакцин против многих заболеваний. Различные компании разрабатывают их уже не один год, но теперь у них будет больше уверенности в технологии, и они смогут легче привлекать средства инвесторов.

Вирус Нипах, Зика и «возбудитель икс»

В частности, несколько различных РНК-вакцин разрабатывает Moderna. Дальше остальных продвинулась разработка вакцины против цитомегаловирусной инфекции. Эта инфекция очень распространена — большинство людей на протяжении жизни заражаются ею, но об этом даже не подозревают, поскольку она обычно никак не проявляется и не вредит человеку.

Но вирус может передаться от беременной матери плоду. Случается это сравнительно часто, и здесь уже могут быть проблемы. Некоторые дети после заражения цитомегаловирусной инфекцией могут иметь недостатки слуха, зрения и даже подвергаются опасности для жизни.

Вакцина, которую разрабатывает Moderna, предназначена для женщин и сейчас находится на второй фазе исследований. Действительно ли она работает и насколько безопасна, мы узнаем только после завершения третьей стадии.

Кроме того, компания разрабатывает вакцину такого же типа против вируса Зика. Заразиться им можно от укуса комаров, принадлежащих к роду Aedes.

Для большинства людей болезнь, которую вызывают эти вирусы, так же не представляет угрозы. У них она проходит бессимптомно, а у остальных в течение нескольких дней может повыситься температура, болеть мышцы и суставы, они будут чувствовать слабость. Проблема в том, что у беременной женщины, заразившейся вирусом Зика, может родиться ребенок с серьезными пороками развития, или могут возникнуть осложнения беременности.

Вакцина против этого вируса, которую разрабатывает Moderna, сейчас проходит первую фазу исследований, в которой принимают участие 120 человек. О результатах мы сможем узнать в этом году, но после первой стадии еще нельзя сказать, является ли вакцина эффективной.

Также на ранних этапах клинического исследования находится РНК-вакцина против респираторно-синцитиальной инфекции. Она также очень распространена и у подавляющего большинства проходит в форме обычной простуды. Но у некоторых людей, особенно у детей, она может приводить к осложнениям и даже становится причиной смерти. 

Кроме того, Moderna работает над вакцинами против ВИЧ, вируса Эпштейна-Барр и опасного вируса Нипах, распространенного в некоторых регионах Азии и вызывающего болезнь с высокой летальностью. Но все эти разработки находятся на доклинических стадиях, то есть тестирование на людях еще не начиналось.

Есть еще одно поле, где РНК-вакцины могут оказаться чрезвычайно полезными. Это — неизвестные нам сегодня инфекции, вызывающие локальные вспышки, эпидемии и пандемии. С ними человечество обязательно будет сталкиваться, как всего год назад столкнулось с новым коронавирусом. Ведь именно РНК-вакцины теперь являются абсолютными лидерами по скорости, с которой они проходят долгий путь от первых расчетов и опытов в пробирке до широкого применения на миллионах людей. Так что именно они станут оружием быстрого реагирования на новые инфекции.

Фото: REUTERS/Tatyana Makeyeva