Аденовирус вектор что это
Аденовирус вектор что это
Трансфекция соответствующих клеток-мишеней является первым решающим этапом процесса переноса генов, поэтому разработка методов переноса генов представляет собой огромное поле для исследований. В работах по переносу генов в клетки сосудистой системы используют как вирусные, так и безвирусные векторы. Общей особенностью этих методов является эффективная доставка генов в клетки. Однако векторы различаются по способам процессинга чужеродной ДНК и частоте интеграции в хромосомную ДНК.
В случае ретровирусных и лентивирусных векторов переносимые последовательности стабильно интегрируются в хромосомную ДНК клетки-мишени. Эти векторы чаще всего рассматривают с точки зрения их применения лля генной терапии в условиях ex vivo. Осуществление переноса генов с помощью других методов приводит к внедрению чужеродной ДНК в ядро клетки-мишени в неинтегрированной форме. Этими методами удается получить высокую, но временную экспрессию гена. Такие векторы, в т.ч. аденовирус, аденосвязанный вирус и катионные липосомы, используют в основном для изучения переноса генов в условиях in vivo.
Ретровирусы были первыми векторами, которые в 1980-х гг. использовали для изучения переноса генов. Первоначальный интерес к ретровирусам был связан с чем, что эти векторы стабильно трансдуцируют 100% пролиферирующих и культуре клеток-мишений. Сначала рстропируспые векторы использовали при изучении переноса генов сосудистой системы п основном в исследованиях ex vivo, однако их применение было ограничено низкой эффективностью трансфекции.
Недавно ретровирусные векторы нашли применение в клинических исследованиях по генной терапии для лечения тяжелого комбинированного иммунодефицита. К сожалению, в одном из исследований у двух детей выявили осложнение в виде внедрения ретровируса и онкогенный сайт хромосомы X, что привело к развитию лейкемии.
Аденовирусы типа 2 и 5 — это два серотипа, которые используют в качестве векторов при переносе генов ССС. Геном аденовируса представлен линейной двухцепочечной ДНК длиной 36 тыс. п.н., разделенной на генетической карте на 100 единиц, длина каждой из которых составляет 360 п.н. И конце генома молекула ДНК содержит короткие инвертированные терминальные повторы (ITR, inverted terminal repeats), необходимые для репликации вирусной ДНК.
Продукты гена организуются в «ранние» (Е1-Е4) и «поздние» области на основании экспрессии до инициации репликации ДНК и после нее. Жизненный цикл аденовирусов характеризуется быстрым растворением в соматических клетках: связываясь со специфическим гликопротеиновым рецептором на поверхности клеток млекопитающих, они проникают в клетки путем рецептор-опосредованного эндоцитоза. Белки внешней оболочки аденовируса (капсиды) защищают его от лизосомальной деградации, и вирусная ДНК переносится в ядро.
Экспрессия вирусных генов зависит от клеточных факторов транскрипции и экспрессии участка Е1 аденовируса, который кодирует экспрессию трансактиватора вирусного гена.
Во время лизирующей инфекции происходит репликация вирусного генома в количестве нескольких тысяч копий на клетку. Геном вируса ассоциируется с белками ядра и упаковывается в капсиды путем самосборки основных капсидпых белков.
Репликация генома аденовируса происходит неполностью, что недостаточно для генерации вектора. Векторы конструируются посредством гомологичной рекомбинации в клеточной линии 293 путем котрансфекции: (1) бактериальной плазмиды, содержащей целевую кДНК и короткую последовательность аденовирусного генома, вырезанного из участков Е1А и Е1В (эти участки регулируют аденовирусную транскрипцию и необходимы для репликации вируса); (2) неполного аденовирусного генома.
В результате гомологичной рекомбинации между двумя молекулами ДНК образуется рекомбипантный геном, в котором чужеродный ген замещает участок Е1. Далее вирусный штамм репродуцируется в клетки линии 293 до достижения высокого титра, обычно 109-1010 бляшкообразующих единиц (pin, plaque forming units) на 1 мл.
Аденовирусные векторы обладают рядом дополнительных преимуществ, включая способность эффективно инфицировать клетки млекопитающих и экспрессировать в неделящиеся клетки как in vitro, так и in vivo. Эти векторы относительно стабильны и могут достигать высоких титров. Внехромосомная репликация вектора существенно снижает вероятность мутации путем случайной интеграции и дизрегуляции генов в клетках хозяина. Однако ряд присущих им недостатков ограничивает их применение в качестве векторов для переноса генов. Экспрессия генов в клетках кровеносных сосудов и миокарда после их инфицировании аденовирусом продолжается недолго (всего несколько недель). Иммунная реакция хозяина на аденовирусные белки существенно ограничивает их использование в условиях in vivo.
Низкий уровень нейтрализующих антител вряд ли способен вызвать нежелательные клинические проявления, однако остается неясным, сможет ли иммунный ответ хозяина на аденовирус препятствовать повторному введению аденовируса того же серотипа. Рекомбинантные аденовирсуные векторы первого поколения (деления генов Е1А и Е1В и частичная деления генов ЕЗ) применяли в клинических исследованиях с целью генной терапии, хотя па животных моделях наблюдали ассоциацию этих векторов с воспалением тканей, особенно в печени и легких. Прямое взаимодействие больной печени с аденовирусными векторами высокого титра было высокотоксичным, а в одном случае оказалось смертельным. Инактивация гена Е2А удлиняла время экспрессии гена и сопровождалась снижением воспалительного процесса в печени и легких.
В исследованиях по переносу генов с помощью аденовирусных векторов в адвентиции периферических и легочных артерий наблюдали инфильтраты мононуклеарных воспалительных клеток, однако некроз или васкулит отсутствовали. Инфицирование легочных артерий аденовирусом ассоциировалось со слабо выраженным периваскулярным воспалением; в легочных артериях, обработанных физраствором или липосомами, также обнаруживали небольшое накопление периваскулярных мопонуклеарных клеток. Несмотря на ограниченный иммунный ответ на капсидные белки аденовирусов, аденовирусные векторы кажутся привлекательным средством переноса генов в условиях in vivo на животных моделях, что связано с высокой эффективностью трансфекции. Будущее покажет, найдут ли аденовирусные векторы применение в клинике.
Как сделать аденовирусную вакцину?
Введение: Аденовирусы и инфекции
Аденовирусы долгое время используются как инструменты в молекулярной биологии, потому что они способны переносить модифицированную ДНК, они не проявляют склонности интегрировать ДНК в человеческие геномы и умеют заражать как делящиеся, так и неделящиеся клетки. Но, как показывают вышеприведенные цифры, обратная сторона их использования в качестве терапии для людей, состоит в том, что у многих людей с самого начала могут быть антитела для борьбы с вирусным вектором, что, несомненно, снизит эффективность терапии. По этой причине ведется длительный поиск редких и необычных Ad-форм, что объясняет, почему J&J и НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи используют Ad26, Oxford / AZ использует вирус от шимпанзе (а не человеческий), ReiThera использует аденовирус гориллы и т.д. Собственно, поэтому люди задаются вопросом об общей эффективности CanSino, поскольку они используют Ad5 подтип.
Создание аденовирусного вектора
Очистка и упаковка
Выделение вирусных частиц, вероятно, устроена очень похожим образом во всех обсуждаемых вакцинах. Мне не удалось (что неудивительно) найти подробную информацию о производстве какой-либо из текущих вакцин, но, вероятно, этот этап был одним из менее сложных частей оптимизации процесса, учитывая всю работу, которая уже была проделана над аденовирусами в течение многих лет. Вы лизируете клетки культур и делаете грубую фильтрацию, чтобы пропустить вирусные частицы и удержать клеточный мусор. Согласно этой странице от AstraZeneca, похоже, что они применяют несколько этапов фильтрации, а затем используют мембранную хроматографию (вероятно, используют какой-то варианта ионообменной технологии, разделения по заряженным остаткам поверхностных белков вируса) с последующей ультрафильтрацией. Можно поспорить, что все обсуждаемые компании уже имели довольно четкое представление о том, какие именно шаги они собираются предпринять, даже если все шаги требовали некоторой настройки оптимизаций, а также верификации на каждом шаге. Соответствующие регуляторы, знают обо всех деталях, но я не думаю, что мы увидим подробности.
подробнее про то, где производятся и упаковываются аденовирусные вакцины
Я заметил, что самые ранние партии вакцины от Oxford/AZ были произведены в самом Оксфорде, а позже были произведены и упакованы компанией Advent (в Помезии, Италия) и COBRA Biologics (в Килле, Великобритания) с заправкой флаконов. от Symbiosis (в Стерлинге, Великобритания). Они работают с крупной контрактной фирмой Catalent как в США (Харманс, штат Мэриленд), так и в Европе (Ананьи, Италия) в области разлива/финализации. Также есть производство в в Нидерландах (Halix) и Бельгии (Novasep, в Seneffe). В последней фабрике, по-видимому, и наблюдались проблемы с выходом вакцины. Он также финализируется в Дессау, Германия, компанией IDT Biologika. Русский производитель R-Pharm имеет завод в Германии, производящий на экспорт в страны СНГ (там же производится вакцина НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи). Испанский Insud также задействован, как и их новый завод в Аргентине. AZ также имеет крупное производственное соглашение с Сывороточным институтом Индии, а WuXi участвует в Китае и на заводе в Вуппертале, Германия. Я уверен, что пропустил несколько сделок.
J&J, со своей стороны, имеет большие мощности в Нидерландах (например, в Лейдене), а также они подписали соглашения с Emergent на производство вакцины в Балтиморе (которые также работают с AstraZeneca и, с Novavax, которая делает пептидную вакцину на отдельном заводе в Мэриленде). Они также работают с Catalent (на их заводе в Блумингтоне, Индиана, а также на заводе Ананьи, в Италии), Reig Jofre в Барселоне, Aspen Pharmacare (в Порт-Элизабет, Южная Африка), Biological E в Индии (которые только что купили еще один завод в Химачал-Прадеше), а также с PCI Pharma для хранения и транспортировки. Без сомнения, есть и другие сделки.
Итак, теперь вы знаете про весь процесс, по крайней мере в общих чертах. Любой из этапов можно рассматривать детальнее, но по большей части текст должен дать вам базовое представление о том, что происходит (а во многих случаях, дает вам даже больше, чем вы когда-либо хотели знать!). Как видите, это принципиально иной процесс, нежели производство вакцины мРНК, со своей спецификой (хорошей и плохой). Все это может стать важным, если нам придется переоборудовать существующие вакцины-кандидаты для новых вариантов, но это тема для другого дня!
В предыдущей публикации о мРНК вакцинах, Дерек писал чуть более структурированно, но в этой статье, к сожалению, текст разделен еще меньше. Если еще дальше уходить от деталей, то этапы, приблизительно, можно разделить таким образом:
создание вирусной ДНК (обычно в бактериях)
лизис бактерий, раскрытие циклической ДНК в линейную
внедрение линейных ДНК в культуру человеческих клеток (вероятно самый сложный и капризный этап)
COVID-19: доверимся аденовирусу? Векторная вакцина с точки зрения инфекциониста
Похоже, настало, наверное, и мое время заняться научпопом.
Была, конечно же, и последняя капля, но основной движущей силой стало мое возмущение потрясающей некомпетентностью основной массы. скажем так, «опинион лидеров».
Когда это касается основной массы блоггеров, это не удивляет. Но когда идет речь об экспертах на ток-шоу, которые, как вы понимаете, смотрят миллионы, это уже другое дело. В нашу эпоху медиакратии, слово сказанное на ТВ немедленно обретает вес, а иногда такой тяжелый, что запросто может использоваться в роли камня на шее. Мало того, что миллионы зрителей принимают на веру мнение «экспертов», более того, что эти же самые безграмотные и недалекие идеи проникают в министерства и правительства.
Поиск достоверной информации в наше время стал очень, даже, ОЧЕНЬ сложным. Попробуйте, разыщите теорему Пифагора на стометровом заборе, исписанном чем ни попадя. Для этого надо не только быть внимательным и терпеливым, но еще и в принципе знать, что может из себя представлять эта теорема. Поэтому, даже грамотные в общем люди, типа одного моего друга-«эксперта» телеканалов, спокойно покупаются на ложь и некачественную информацию.
В общем, скажу спасибо Филиппу, который во время очередного нашего «высоконаучного» разговора снова обвинил меня в том, что я ни с кем не делюсь своими мыслями и выводами. Итак, пытаюсь.
Для начала, несколько постулатов. В основном, для того, чтобы заранее ответить на вопросы справедливо возмущенных читателей.
1. Вакцинация в принципе. Я инфекционист, поэтому вакцинация для меня, это огромное благо, позволившее спасти множество жизней и уменьшившее общее количество хаоса на планете.
2. Я стараюсь ниже привести неоспоримые факты, и на их основе синтетизировать СВОЕ ЛИЧНОЕ МНЕНИЕ.
3. Что касается вацинации от КОВИД-19. Каждому необходимо взвесить риски, связанные с вакцинацией и не-вакцинацией и принять самостоятельное решение. На настоящий момент ясно, что пожилым лучше не болеть.
Поскольку вакцина гипотетически может защитить или снизить тяжесть заболевания, то, скорее всего, надо пренебречь потенциальными рисками от вакцинации.
Итак, я постараюсь здесь рассмотреть и оценить последние в рамках общих знаний о вакцинации как таковой.
Вакцины в ОРЗ: грипп et cetera
COVID-19 – это ОРЗ. Более-менее классическое. С большой изменчивостью:
Для примера: каждая веточка – это отдельный штамм. Цвет по месту выделения.
Эта изменчивость сравнима с другими вирусами – агентами ОРВИ. Что там у нас с вакциной от гриппа, который, как известо, жутко часто мутирует? Ах, да, вакцина эффективна. от 20 до 60% (данные CDC), в зависимости от того, как правильно угадали с доминирующим штаммом.
Да, а вот с вирусами, где реально вакцина работает (натуральная оспа, полиомиелит), эффективность, извините, 100% (CDC).
Какова же перспектива того, что вакцина против COVID-19 будет работать? То есть реально защищать от заражения или хотя бы предотвращать развитие тяжелых форм? Вопрос остается без ответа. Неизвестно. Посмотрим. У меня лично надежда, конечно, есть, но она не особенно меня питает (да я уже и не юноша. ).
Итак, мы наконец-то подобрались к самому главному
Какие клетки инфицируются? Рецепторы
Да, кстати, своевременный вопрос, а известно ли какие именно клетки явлются мишенью для аденовируса? Да, конечно. Огромное количество работ по этому поводу!
Вот, например!
Bergelson JM, Cunningham JA, Droguett G, Kurt-Jones EA, Krithivas A, Hong JS, Horwitz MS, Crowell RL, Finberg RW (Feb 1997). «Isolation of a common receptor for Coxsackie B viruses and adenoviruses 2 and 5». Science. 275 (5304): 1320–3.
Да даже в википедии написано!
Рецептор называется CAR (к нему же и некоторые энтеровирусы прикрепляются) и находится он. Ну, правильно, конечно же там, где в норме и возникает аденовирусная инфекция, на эпителиальных клетках. Да. Но там его вакцина с аденовирусом, введенная внутримышечно не достанет. А еще он есть. На кардиомиоцитах, и на нейронах, и на глие.
Вы уже начали беспокоиться? Если нет, то вспомните, что ни нейроны, ни кардиомиоциты у нас в организме не восстанавливаются, сколько дано природой, со столькими и будете жить. То есть, если вы вводите внутримышечно (что практически идентично внутривенному) 100 миллиардов вирусов, сколько при этом вы инфицируете своих кардиомиоцитов? А сколько нейронов?
Вот еще одна статейка : Marsman RF, et al. (Feb 2014). «Coxsackie and adenovirus receptor is a modifier of cardiac conduction and arrhythmia vulnerability in the setting of myocardial ischemia». Journal of the American College of Cardiology. 63 (6): 549–59. doi:10.1016/j.jacc.2013.10.062. PMC 3926969. PMID 24291282.
Тут оказывается, что чем меньше в сердце таких рецепторов, тем чаще возникает у людей аритмии. И что же случится с человеком, у которого избирательно уничтожим кардиомиоциты с этими рецепторами? Ответите сами, но имейте в виду, что это просто гипотеза. Не подкрепленная никами результатами.
И еще: Энтеровирусы и аденовирусы часто находят в кардиомиоцитах у людей с дилятационной и идиопатической кардиомиопатиями (Bowles NE et al. Detection of Coxsackie-B-virus-specific RNA sequences in myocardial biopsy samples from patients with myocarditis and dilated cardiomyopathy». Lancet. 1 (8490): May 1986 1120–3 ; Pauschinger et al. «Detection of adenoviral genome in the myocardium of adult patients with idiopathic left ventricular dysfunction» Circulation. 99 (10): 1348–54.)
Имеющий мозги да поймет.
Да, вы мне скажете: ну, конечно же, все же исследовали и все посмотрели! Ничего там не повреждается! Это все твои выдумки!
Вот, смотрите, что они там изучали для Спутник-Ви:
Нейроны
Вот вам сразу:
Patzke C et al. (Feb 2010). «The coxsackievirus-adenovirus receptor reveals complex homophilic and heterophilic interactions on neural cells». The Journal of Neuroscience. 30 (8): 2897–910.
Это в плане где же находятся клетки, потенциально являющиеся мишенью для ста миллиардов вирусов, вводимых в виде вакцины. Для ленящихся читать, в двух словах: практически везде. В огромных количествах в развивающемся мозгу.
Ну, скажете мне, если бы мозг страдал при вакцинации, то было бы сразу видно! Сразу пока не видно. Посмотрим, не приведет ли то, что вакцинируя мы подбили пару миллионов нейронов в черной субстанции, к паркинсонизму к 40 годам. посмотрим.
Насчет «сразу не видно поражения нервной системы»
Да вы же слышали, что испытание аденовирусной вакцины Астра Зенеки было приостановлено? Да, да, из-за возможных побочных эффектов! И какой же это возможный побочный эффект из-за котрого приостановили испытание вакцины? И тут
Ах, какое совпадение! Поперечный миелит, воспаление спинного мозга! Конечно же, поспешила заверить Астра Зенека, совершенно не связанное с вакцинацией.
Да, вот еще одна вакцина аденовирусная, тоже гигант индустрии, Джонсон и Джонсон. И тоже, испытания приостановлены из-за возможного серьезного побочного эффекта. Из-за какого, спросите Вы?
Аппендицит? Понос? Нет, друзья мои, поперечный миелит. Все совпадения, уверяют в компании, чистая случайность.
Вполне логичный вопрос, который мне может задать читатель: «Ну если этот аденовирус так страшен, то почему тогда мы все не помираем от аденовирусной инфекции?»
Ответ прост. При естественной аденовирусной инфекции нет виремии. Вирус не попадает в норме в кровь, а распространятся по слизистым оболочкам. Ну, а если он попадает в кровь (например, у детей с пересадкой костного мозга). Можно, я не буду расскаывать о детской смертности? Жестокосердые могут прочитать вот тут, например тут
На закуску
Сюзан Бушбиндер уверяет, что она в течение десятка лет изучала на основанную на аденовирусе провалившуюся вакцину от ВИЧ. Так вот, в группе вакцинированных у них там больше заразившихся ВИЧ, чем в контрольной группе. Они там думают, что это из-за того, что пятого типа аденовирус (это второй компонент из Спутника) сенсибилизирует CD4 клетки и они становятся более чувствительными к ВИЧ и прочая и прочая. В общем, в Ланцете ей поверили и опубликовали
PS : Я постарался высказать здесь результат более или менее непредвзятого (бросайте в меня камни!) анализа имеющейся информации. Размышляйте.
Аденовирусные вакцины
Аденовирусные вакцины
Аденовирусные векторы считаются абсолютно безопасными, а также наиболее подходящими для генетической модификации. Вектор – это вирус, лишенный гена размножения, поэтому он не представляет опасности заражения для организма. Ученые используют векторы для транспортировки генетического материала из другого вируса, против которого делается вакцина, в клетку.
Аденовирусы, извлекаемые из аденоидов и в обычном состоянии вызывающие острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ), стали наиболее часто используемыми вирусами для создания векторов. В мире существует более 350 научных исследований в различных источниках на тему создания и безопасности аденовирусных векторов.
АДЕНОВИРУСЫ ЧЕЛОВЕКА – ЭТО ХОРОШО ИЗУЧЕННАЯ ПЛАТФОРМА С ПОДТВЕРЖДЕННОЙ ДОЛГОСРОЧНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
В клинических испытаниях препаратов на основе аденовирусных векторов приняли участие более 20 тысяч человек по всему миру.
Препараты на основе аденовируса человека массово применяются уже более 50 лет.
Одобренный для гражданского оборота в Китае препарат для лечения раковых опухолей был принят уже более 30 000 пациентами.
УСПЕШНЫЙ ОПЫТ ЦЕНТРА ИМЕНИ Н.Ф. ГАМАЛЕИ
Ученые из Центра имени Н.Ф. Гамалеи работали с вакцинами на основе аденовирусных векторов с 1980-х годов и стали мировыми лидерами в разработке такого рода вакцин.
Вакцина на основе аденовирусных векторов против ближневосточного респираторного синдрома проходит последние клинические испытания. Многие вакцины-кандидаты против COVID-19 также основаны на аденовирусных векторах, но пока ни одна не использует двухвекторную систему вакцинации, созданную в Центре имени Н.Ф. Гамалеи.
В процессе создания вакцины ген, кодирующий S-белок шипа коронавируса встраивается в аденовирусный вектор. Вставленный элемент является безопасным для организма, но он заставляет иммунную систему реагировать и вырабатывать антитела, которые защищают нас от инфекции.
Используя векторы на основе аденовируса, ученые Центра имени Н.Ф. Гамалеи успешно создали и получили регистрационное удостоверение Министерства Здравоохранения РФ на вакцину против лихорадки Эбола на основе аденовирусных векторов.
Ниже представлены ссылки на подтверждающие официальные документы и научные публикации по вакцинам Центра имени Н.Ф. Гамалеи против лихорадки Эбола и ближневосточного респираторного синдрома (MERS).
Вакцина против лихорадки Эбола
Регистрационные удостоверения Министерства здравоохранения
Ученый из МФТИ раскрыл процесс создания вакцины от коронавируса
Как создают вакцину от коронавируса?
Об эксперте: Павел Волчков — кандидат биологических наук, вирусолог, генетик, заведующий Лабораторией геномной инженерии Московского физико-технического института (МФТИ).
Существует много разных подходов к созданию вакцины от COVID-19. Она может быть вирусной, инактивированной, векторной, на основе нуклеиновых кислот. Какая из них окажется самой эффективной — пока никто точно не знает. Если вы разработчик, то можете выбрать любую и принять участие в большой мировой гонке по созданию долгожданной прививки. А можете, как ученые из МФТИ, сознательно отказаться от возможных бенефитов и неспешно заняться разработкой экспериментальной вакцины нового типа.
Одни из самых популярных на сегодняшний день — это рекомбинантные или векторные вакцины. Они изготавливаются на основе вирусов-носителей или вирусных векторов. Как это работает? Вы берете какие-то вирусные частицы, «вычищаете» из них все патогенные составляющие и на их место вставляете нужные вам элементы — генетический материал вируса, против которого изготавливается вакцина. По такому принципу была создана прививка от вирусного гепатита B или ротавирусной инфекции. И по такому же принципу сегодня многие разработчики создают вакцину от COVID-19. В частности, в России векторную вакцину от коронавируса разработали в НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи.
Павел Волчков:
«Чем хорош вирусный вектор? Он способен инфицировать клетки только один раз и не может размножаться в организме человека дальше. Такая особенность делает рекомбинантные вакцины довольно безопасными. При этом в качестве вирусного вектора можно использовать буквально любой вирус из библиотеки человеческих патогенов. Выбор зависит от того, для какого заболевания вы изготавливаете вакцину. Потому что одни вирусы лучше заражают мышцы, другие — легкие, третьи — центральную нервную систему. Например, та же вакцина Центра Гамалеи выполнена на аденовирусном векторе».
Аденовирусы — ДНК-вирусы. Относятся к группе острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ) и характеризуются поражением слизистых оболочек верхних дыхательных путей, конъюнктив, лимфоидной ткани. Большинство аденовирусных инфекций представляют собой легкую форму инфицирования. Существует семь видов аденовирусов человека (от А до G) и 57 серотипов. Подразделение на серотипы связано с различными способами заражения.
В качестве векторов для вакцин, аденовирусы применяются довольно давно. Эти вирусы хорошо изучены. Согласно данным сайта ClinicalTrials.gov, клинические испытания на людях успешно прошли или проходят более сотни различных вакцин на основе аденовирусных векторов.
Среди главных преимуществ этих вирусов — их естественный механизм взаимодействия с клетками человека. Они способны обеспечивать довольно длительную экспрессию антигена, а это успешно активирует врожденный иммунный ответ.
Антигены — это любые вещества, содержащиеся в микроорганизмах и других клетках (или выделяемые ими), которые несут в себе признаки генетически чужеродной информации, и которые потенциально могут быть распознаны иммунной системой организма.
Павел Волчков:
«При всех плюсах, у аденовирусов есть и ряд минусов. Первое — они обладают провоспалительным эффектом. То есть могут чрезмерно драйвить иммунную систему. Проще говоря — вызывать сильный иммунный ответ. Это один из возможных побочных эффектов вообще всех аденовирусных вакцин. Но есть еще один нюанс. Большинство аденовирусов — это естественные патогены человека. Многие из нас сталкивались в течение жизни с аденовирусными инфекциями. А что это значит? Что в крови у таких людей уже есть нейтрализирующие антитела к этому вирусу. Они могут связываться с компонентами вакцины и блокировать ее действие. Поэтому для некоторых из нас такая вакцина будет совершенно неэффективна».
Вакцина МФТИ: в чем инновация?
Поскольку у аденовирусных векторов есть существенные недостатки, ученые из МФТИ выбрали другие вирусы в качестве вектора — аденоассоциированные вирусы. Что любопытно, раньше никто в мире не использовал их в таком качестве.
Аденоассоциированные вирусы — мелкие ДНК-содержащие вирусы. Размер частиц 22-24 нм. Размножаются только в присутствии аденовирусов. Способны инфицировать клетки человека и некоторых других приматов. Аденоассоциированный вирус, по-видимому, не вызывает заболеваний у человека, поэтому провоцирует слабый иммунный ответ.
Один из плюсов аденоассоциированных вирусов — они давно и успешно используются в генной терапии. Сегодня зарегистрировано несколько лекарственных средств на их основе. Одно из самых нашумевших — Luxturna. Это первое генное лекарство, созданное для лечения наследственной слепоты, вызванной мутацией гена RPE65.
По аденоассоциированным вирусам также накоплена внушительная клиническая база. На сайте ClinicalTrials.gov можно увидеть, в каком количестве клинических экспериментов аденоассоциированные вирусы уже приняли участие. Это несколько сотен доклинических исследований и порядка 50 клинических экспериментов. Носитель хорошо охарактеризован и, что еще важнее, показана его безопасность. Все это делает аденоассоциированные вирусы весьма привлекательным кандидатом для создания вирусных векторов не только для генной терапии, но и для вакцин, уверены в Лаборатории геномной инженерии МФТИ.
Еще одной веской причиной создать вакцину на аденоассоциированном векторе стало то, что ученые из МФТИ уже давно придумывают, модифицируют и создают аденоассоциированные вирусы. На сегодняшний день в библиотеке МФТИ их более миллиона. Все они имеют разную специфичность и разные свойства. Что важно, к этим вирусам у человека не может быть иммунного ответа, который бы снизил эффективность вакцины. Поскольку все они созданы искусственно.
Павел Волчков:
«Мы с самого начала понимали, что сможем не только разработать вакцину, но и масштабировать ее производство. То есть произвести столько доз, сколько потребуется или столько, сколько захотим. В мире существует огромное количество аутсорсинговых компаний, которые по GMP сделают вам любое количество доз препарата.
Good Manufacturing Practice (GMP) — правила, которые устанавливают требования к организации производства и контроля качества лекарственных средств для медицинского и ветеринарного применения.
Поэтому с самого начала у нас было четкое понимание, что проблем с производством не будет. Как и проблем с лицензией на вирусный носитель. Это качественно отличает нашу лабораторию от многих других разработчиков вакцин в Российской Федерации. В современном мире все технологии так или иначе кому-то принадлежат, и аденовирусы, и прочие системы векторной доставки, аденоассоциированные в том числе. Живя по правилам свободного рынка, вы не можете просто взять и сделать вакцину на основе любого понравившегося вектора. Вы должны иметь разрешение от компании, которая обладает правами на технологию, либо владеет непосредственно интеллектуальной собственностью в области этого вектора. И тут у нас все хорошо — мы как раз владеем патентом по разработке аденоассоциированных вирусов. Нам не нужно просить ни у кого лицензию на производство данной вакцины, поскольку мы используем собственные же аденоассоциированные вирусы».
Вакцина МФТИ будет эффективна против разных штаммов SARS-CoV-2
Изначально ученые хотели разработать вакцину, которая бы вырабатывала иммунитет практически ко всем поверхностным белкам вируса SARS-CoV-2. А не только к S-белку, как это делают большинство разработчиков вакцин по всему миру (включая НИИ им. Гамалеи). Но в итоге разработчики остановились на конечном числе компонентов. Ими стали S-белок, Е-белок и М-белок.
Павел Волчков:
«По сути мы воплощаем идею совершенно нового типа вакцин — так называемых поливалентных вакцин. Это когда в одном препарате сразу несколько вирусных компонентов. Такой подход кажется нам крайне эффективным применительно к SARS-CoV-2. Ведь на самом деле это не один какой-то конкретный вирус, который распространился по планете. Если мы начнем секвенировать разные изоляты коронавируса, то они все будут отличаться друг от друга. Либо на одну аминокислотную замену, либо на несколько. Поливалентная вакцина как раз направлена на то, чтобы вырабатывать иммунный ответ не к одному поверхностному белку вируса, а сразу к нескольким. В том числе к консервативным поверхностным белкам, которые меньше остальных подвержены мутациям. Так наша вакцина поможет сформировать иммунитет к разным штаммам вируса SARS-CoV-2».
Если текущая разработка покажет свою эффективность и безопасность, ученые планируют пойти еще дальше и разработать вакцину, которая будет содержать не только различные компоненты SARS-CoV-2, но еще и вируса гриппа или других сезонных респираторных вирусов. То есть объединить в одной вакцине генетический материал от самых разных сезонных патогенов. По мнению ученых из МФТИ, такие ассемблированные, поливалентные вакцины могли бы готовить людей каждый сезон к новому остро-респираторному вирусному нашествию.
Что касается текущей разработки (вакцины от COVID-19), то на данный момент ее разработка завершена. Впереди подготовка к доклиническим испытаниям на китайских хомяках и приматах. Если они пройдут успешно, вакцину ожидают испытаниях на людях. Но торопиться и участвовать в текущей «вакцинной» гонке разработчики из МФТИ не собираются.
Павел Волчков:
«Дело в том, что в нашей вакцине слишком много новых компонентов. Несмотря на то, что аденоассоциированные вирусы используются в генной терапии, для создания вакцин их еще никто не применял. Спешка или сокращение сроков проведения доклинических и клинических исследований может обернуться ошибкой и поставить крест на такой многообещающей и перспективной платформе. Но это не значит, что сейчас мы создаем вакцину, что называется «в стол». Во-первых, когда она будет испытана, мы сможем ее продавать другим нуждающимся странам. Во-вторых, наша основная цель — получить опыт по созданию быстрых вакцин, который мы планируем применять в будущем. Как научная лаборатория мы можем проводить такие эксперименты — создавать платформу для вакцин совершенно нового типа. И если у нас все получится, то в следующий раз, когда в мире появится новость о новой вспышке заболевания, мы будем готовы пройти весь путь создания препарата гораздо быстрее, чем мы проходим его сейчас».
Массовая вакцинация от COVID-19 может не понадобиться?
Павел Волчков уверен, что сама по себе гонка по созданию вакцин от короновируса уже не имеет смысла. Он уверен, что к тому моменту, когда российские вакцины будут испытаны и наработаны для массовой вакцинации населения, потребность в них может отпасть. Ученый считает, что уже к осени мы все, так или иначе, переболеем COVID-19 и получим естественный иммунитет.
У этой оптимистичной гипотезы есть основания. Не так давно шведские ученые провели исследование и померяли иммунитет в шведской популяции. Измерялся и гуморальный иммунитет (то есть антитела в крови), и клеточный иммунитет. А именно Т-лимфоциты — так называемые клетки иммунной памяти, которые при повторной встрече с инфекцией «просыпаются» и активизируют иммунный ответ.
Исследование показало, что лишь у небольшой части шведов в крови присутствовали антитела, но примерно треть граждан имела ту самую клеточную память. Это говорит о том, что существенная часть популяции шведов в той или иной форме переболела COVID-19 или имела непродолжительный контакт с вирусом. В последнем случае большой продукции антител не происходит, но благодаря Т-лимфоцитам формируется иммунологическая память к COVID-19.
Павел Волчков:
«Согласно московской статистике, антитела к коронавирусу были определены в крови примерно у 20% жителей столицы. А это около 2 млн человек. Следуя логике шведского исследования, которому у меня лично нет причин не доверять, то скорее всего еще у 20% (а может и у 40% или даже 50-60%) людей уже есть клеточный иммунитет к COVID-19. Эти люди контактировали с небольшими дозами вируса, их иммунная система его детектировала и сформировала клетки памяти. Фактически, половина населения столицы естественным образом получила живую вакцину от COVID-19. Что примечательно, иммунитет, полученный в результате натуральной инфекции, оказывается более стойким, чем от гипотетической вакцины. Потому что в таком случае, иммунная система знакомится с полноценным вирусом (со всеми поверхностными белками), а не с его редуцированной версией, как это происходит при вакцинации. Я думаю, что такая ситуация с клеточным иммунитетом к COVID-19 обстоит не только в Москве, а во многих российских городах. То есть огромное количестве людей по всей России на самом деле уже имеет иммунитет к коронавирусной инфекции».