Geber86 / E + / Getty Images
Вскоре после первого появления нового коронавируса (SARS-CoV-2), вызывающего COVID-19, ученые начали разработку вакцин для предотвращения распространения инфекции и прекращения пандемии. Это была огромная задача, потому что изначально о вирусе было мало что известно, и сначала было даже неясно, будет ли вакцина возможна.
С того времени исследователи добились беспрецедентных успехов, разработав несколько вакцин, которые в конечном итоге могут быть использованы в гораздо более короткие сроки, чем когда-либо делалось для любой предыдущей вакцины. Многие разные коммерческие и некоммерческие команды по всему миру использовали некоторые частично совпадающие и различные методы для решения проблемы.
Общий процесс разработки вакцины
Разработка вакцины проходит через серию тщательных этапов, чтобы убедиться, что конечный продукт безопасен и эффективен. Сначала идет фаза фундаментальных исследований и доклинических исследований на животных. После этого вакцины входят в небольшие исследования фазы 1 с акцентом на безопасность, а затем более крупные исследования фазы 2 с акцентом на эффективность.
Затем идут гораздо более крупные исследования фазы 3, в которых изучаются как эффективность, так и безопасность десятков тысяч пациентов. Если на этом этапе все по-прежнему будет выглядеть хорошо, вакцину можно отправить в Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) для проверки и возможного выпуска.
В случае COVID-19 CDC сначала выпускает соответствующие вакцины со статусом специального разрешения на использование в чрезвычайных ситуациях (EUA). Это означает, что они будут доступны некоторым представителям общественности, даже если они не прошли столь обширное исследование, которое требуется для стандартного одобрения FDA.
Даже после выпуска вакцин в соответствии с разрешением на использование в чрезвычайных ситуациях FDA и Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) будут продолжать отслеживать любые непредвиденные проблемы с безопасностью.
Вакцины от COVID-19: будьте в курсе того, какие вакцины доступны, кто может их получить и насколько они безопасны.
Обновление вакцины COVID-19
Вакцина COVID-19, разработанная Pfizer и BioNTech, получила разрешение на экстренное использование 11 декабря 2020 г. на основании данных, полученных в ходе испытаний фазы 3. В течение недели вакцина, спонсируемая Moderna, получила EUA от FDA на основе данные об эффективности и безопасности в их исследованиях фазы 3.
Вакцина Johnson & Johnson против COVID-19 от фармацевтической компании Janssen проходит 3-ю фазу испытаний и 4 февраля подала заявку на EUA. На 26 февраля у FDA запланировано совещание для ее обсуждения.
AstraZeneca также опубликовала предварительную информацию о своих исследованиях фазы 3, но еще не подавала заявку на EUA от FDA.
По состоянию на февраль 2021 года более 70 различных вакцин во всем мире прошли клинические испытания на людях. Еще больше вакцин все еще находится на доклинической стадии разработки (в исследованиях на животных и других лабораторных исследованиях).
В США еще один кандидат на вакцину от COVID-19 от Novavax также проходит испытания фазы 3. Еще около десятка испытаний фазы 3 продолжаются во всем мире. Если они продемонстрируют эффективность и безопасность, в конечном итоге может быть выпущено больше разрабатываемых вакцин.
Несмотря на то, что вакцины COVID-19 были выпущены FDA, не все смогут получить вакцину сразу, потому что их будет недостаточно. Приоритет будет отдан определенным людям, например людям, работающим в сфере здравоохранения, резидентам учреждений долгосрочного ухода, передовым работникам и взрослым от 65 лет и старше.
По мере того, как станет доступно больше вакцин и станет известно еще больше информации о безопасности и эффективности, все больше людей смогут получить эти вакцины.
Как вообще действуют вакцины?
Все вакцины, предназначенные для борьбы с новым коронавирусным заболеванием, имеют некоторые общие черты. Все они созданы для того, чтобы помочь людям развить иммунитет к вирусу, вызывающему симптомы COVID-19. Таким образом, если человек подвергнется воздействию вируса в будущем, у него будет значительно меньше шансов заболеть.
Активация иммунной системы
Чтобы разработать эффективные вакцины, исследователи используют естественные силы иммунной системы организма. Иммунная система - это сложный набор клеток и систем, которые работают для выявления и уничтожения инфекционных организмов (например, вирусов) в организме.
Он делает это множеством различных сложных способов, но специфические иммунные клетки, называемые Т-клетками и В-клетками, играют важную роль. Т-клетки идентифицируют специфические белки вируса, связывают их и в конечном итоге убивают вирус. В-клетки выполняют критически важную роль в создании антител, небольших белков, которые также нейтрализуют вирус и помогают обеспечить его уничтожение.
Если организм сталкивается с новым типом инфекции, этим клеткам требуется время, чтобы научиться определять свою цель. Это одна из причин, по которой вам нужно время, чтобы поправиться после того, как вы впервые заболели.
Т-клетки и В-клетки также играют важную роль в долгосрочном защитном иммунитете. После инфекции определенные долгоживущие Т-клетки и В-клетки сразу же начинают распознавать определенные белки вируса.
На этот раз, если они увидят те же самые вирусные белки, они сразу заработают. Они убивают вирус и останавливают повторное заражение до того, как вы заболеете. Или, в некоторых случаях, вы можете немного заболеть, но не так сильно, как в первый раз, когда вы заразились.
Активация длительного иммунитета вакцинами
Вакцины, такие как вакцины, предназначенные для предотвращения COVID-19, помогают вашему организму выработать долгосрочный защитный иммунитет без необходимости сначала пройти через активную инфекцию. Вакцина подвергает вашу иммунную систему воздействию чего-то, что помогает ей развивать эти специальные Т-клетки и В-клетки, которые могут распознавать вирус и нацеливаться на него - в данном случае вирус, вызывающий COVID-19.
Таким образом, если вы подвергнетесь воздействию вируса в будущем, эти клетки сразу же нацелятся на вирус. Из-за этого у вас будет гораздо меньше шансов иметь серьезные симптомы COVID-19, и вы можете вообще не получить никаких симптомов. Эти вакцины от COVID-19 различаются тем, как они взаимодействуют с иммунной системой, чтобы вызвать этот защитный иммунитет.
Разрабатываемые вакцины против COVID-19 можно разделить на две общие категории:
- Классические вакцины: к ним относятся живые (ослабленные) вирусные вакцины, инактивированные вирусные вакцины и субъединичные вакцины на основе белка.
- Платформы вакцин нового поколения: они включают вакцины на основе нуклеиновых кислот (например, на основе мРНК) и вирусные векторные вакцины.
Классические методы вакцинации использовались для изготовления почти всех вакцин для людей, имеющихся в настоящее время на рынке. Из пяти вакцин против COVID-19, испытания которых начались в США по состоянию на декабрь 2020 года, все, кроме одной, основаны на этих новых методах.
Живые (ослабленные) вирусные вакцины
Это вакцины классического типа.
Как они сделаны
В вакцине с живым вирусом используется еще активный и живой вирус, чтобы вызвать иммунный ответ. Тем не менее, вирус был изменен и сильно ослаблен, поэтому он не вызывает почти никаких симптомов. Примером живой ослабленной вирусной вакцины, с которой знакомы многие люди, является вакцина против кори, эпидемического паротита и краснухи (MMR), вводимая в детстве.
Преимущества и недостатки
Поскольку в них все еще есть живой вирус, эти типы вакцин требуют более тщательного тестирования безопасности, и они могут с большей вероятностью вызвать серьезные побочные эффекты по сравнению с вакцинами, полученными другими методами.
Такие вакцины могут быть небезопасными для людей с ослабленной иммунной системой из-за приема определенных лекарств или из-за наличия определенных заболеваний. Они также нуждаются в бережном хранении, чтобы оставаться жизнеспособными.
Однако одним из преимуществ живых вирусных вакцин является то, что они имеют тенденцию вызывать очень сильный иммунный ответ, который длится долгое время. Проще разработать одноразовую вакцину, используя живую вирусную вакцину, чем некоторые другие типы вакцин.
Эти вакцины также с меньшей вероятностью потребуют использования дополнительного адъюванта - агента, который улучшает иммунный ответ (но который также может иметь собственный риск побочных эффектов).
Инактивированные вирусные вакцины
Это тоже классические вакцины.
Как они сделаны
Инактивированные вакцины были одними из первых видов вакцин общего назначения, которые были созданы. Они производятся путем уничтожения вируса (или другого типа патогена, например бактерий). Тогда мертвые,инактивированныйвирус вводится в организм.
Поскольку вирус мертв, он не может заразить вас, даже если у вас есть основная проблема с вашей иммунной системой. Но иммунная система по-прежнему активируется и запускает долгосрочную иммунологическую память, которая помогает защитить вас, если вы когда-либо подвергнетесь воздействию в будущем. Примером инактивированной вакцины в США является вакцина, применяемая против вируса полиомиелита.
Преимущества и недостатки
Вакцины с использованием инактивированных вирусов обычно требуют многократных доз. Они также могут не вызывать такой сильный ответ, как живая вакцина, и могут потребовать повторных бустерных доз с течением времени. Они также безопаснее и стабильнее в работе, чем с живыми вирусными вакцинами.
Однако работа как с инактивированными вирусными вакцинами, так и с ослабленными вирусными вакцинами требует специальных протоколов безопасности. Но у них обоих есть устоявшиеся пути разработки и производства продукции.
Вакцины COVID-19 в разработке
В вакцинах, проходящих клинические испытания в США, не используются ни живые вирусы, ни инактивированные вирусы. Однако за рубежом (в Китае и Индии) проводится несколько испытаний фазы 3, в которых разрабатываются подходы к вакцинам на основе инактивированных вирусов, и по крайней мере одна вакцина разрабатывается с использованием метода живой вакцины.
Субъединичные вакцины на основе белка
Это также классический тип вакцины, хотя в этой категории были внесены некоторые новые инновации.
Как они сделаны
Вместо использования инактивированного или ослабленного вируса в этих вакцинах используетсячастьпатогена, чтобы вызвать иммунный ответ.
Ученые тщательно отбирают небольшую часть вируса, которая лучше всего работает с иммунной системой. Для COVID-19 это означает белок или группу белков. Существует много различных типов субъединичных вакцин, но все они используют один и тот же принцип.
Иногда конкретный белок, который считается хорошим триггером для иммунной системы, очищается от живого вируса. В других случаях ученые сами синтезируют белок (почти идентичный вирусному белку).
Этот синтезированный в лаборатории белок называется «рекомбинантным» белком. Например, вакцина против гепатита B изготавливается из этого типа вакцины с белковой субъединицей определенного типа.
Вы также можете услышать о других конкретных типах вакцин на основе белковых субъединиц, таких как вакцины на основе вирусоподобных частиц (VLP). Они включают несколько структурных белков вируса, но не генетический материал вируса. Примером этого типа вакцины является вакцина, используемая для предотвращения вируса папилломы человека (ВПЧ).
Что касается COVID-19, почти все вакцины нацелены на специфический вирусный белок, называемый спайковым белком, который, по-видимому, вызывает сильный иммунный ответ. Когда иммунная система сталкивается со спайковым белком, она реагирует так, как если бы она была видя сам вирус.
Эти вакцины не могут вызвать какую-либо активную инфекцию, потому что они содержат только вирусный белок или группу белков, а не весь вирусный механизм, необходимый для репликации вируса.
Различные версии вакцины против гриппа являются хорошим примером различных типов доступных классических вакцин. Доступны его версии, сделанные из живого вируса и из инактивированного вируса. Кроме того, доступны варианты вакцины с белковой субъединицей, как из очищенного белка, так и из рекомбинантного белка.
Все эти вакцины против гриппа имеют несколько разные свойства с точки зрения их эффективности, безопасности, пути введения и требований к производству.
Преимущества и недостатки
Одним из преимуществ вакцин на основе белковых субъединиц является то, что они, как правило, вызывают меньше побочных эффектов, чем вакцины, в которых используется цельный вирус (как в вакцинах с ослабленным или инактивированным вирусом).
Например, в первых вакцинах от коклюша, созданных в 1940-х годах, использовались инактивированные бактерии. В более поздних вакцинах от коклюша использовался субъединичный подход, и они с гораздо меньшей вероятностью вызывали значительные побочные эффекты.
Еще одно преимущество вакцин на основе белковых субъединиц заключается в том, что они существуют дольше, чем новейшие технологии создания вакцин. Это означает, что их безопасность в целом лучше установлена.
Однако вакцины на основе белковых субъединиц требуют использования адъюванта для усиления иммунного ответа, который может иметь свои собственные потенциальные побочные эффекты.И их иммунитет может быть не таким длительным по сравнению с вакцинами, в которых используется весь вирус. Кроме того, их разработка может занять больше времени, чем вакцины с использованием более новых технологий.
Вакцины от COVID-19 в разработке
Вакцина Novavax COVID-19 представляет собой тип субъединичной вакцины (изготовленной из рекомбинантного белка), клинические испытания которой начали фазу 3 в США в декабре 2020 года. Другие могут перейти в фазу 3 испытаний в 2021 году.
Вакцины на основе нуклеиновых кислот
Новые технологии создания вакцин основаны на нуклеиновых кислотах: ДНК и мРНК. ДНК - это генетический материал, который вы унаследовали от своих родителей, а мРНК - это своего рода копия этого генетического материала, который используется вашей клеткой для производства белков.
Как они сделаны
В этих вакцинах используется небольшой участок мРНК или ДНК, синтезированный в лаборатории, чтобы в конечном итоге вызвать иммунный ответ. Этот генетический материал содержит код для конкретного необходимого вирусного белка (в данном случае, белка-шипа COVID-19).
Генетический материал попадает внутрь собственных клеток организма (с использованием определенных молекул-носителей, которые также входят в состав вакцины). Затем клетки человека используют эту генетическую информацию для производства настоящего белка.
Этот подход звучит намного страшнее, чем он есть на самом деле. Ваши собственные клетки будут использоваться для производства белка, который обычно вырабатывается вирусом. Но для работы вируса нужно гораздо больше. Нет возможности заразиться и заболеть.
Некоторые из ваших клеток просто вырабатывают небольшое количество белка COVID-19 (в дополнение ко многим другим белкам, которые вашему организму необходимы ежедневно). Это активирует вашу иммунную систему, чтобы начать формировать защитный иммунный ответ.
Преимущества и недостатки
Вакцины на основе ДНК и мРНК могут создавать очень стабильные вакцины, которые очень безопасны для производителей. У них также есть хороший потенциал для создания очень безопасных вакцин, которые также дают сильный и продолжительный иммунный ответ.
По сравнению с ДНК-вакцинами, мРНК-вакцины могут иметь еще больший профиль безопасности. В случае ДНК-вакцин существует теоретическая возможность того, что часть ДНК может встроиться в собственную ДНК человека. Обычно это не проблема, но в некоторых случаях существует теоретический риск мутации, которая может привести к раку или другим проблемам со здоровьем. Однако вакцины на основе мРНК не представляют такого теоретического риска.
Что касается производства, поскольку это более новые технологии, некоторые части мира могут не иметь возможности производить эти вакцины. Однако там, где они доступны, эти технологии позволяют производить гораздо более быстрое производство вакцин, чем предыдущие методы.
Отчасти из-за доступности этих методов ученые надеялись создать успешную вакцину против COVID-19 гораздо быстрее, чем это делалось в прошлом.
Вакцины от COVID-19 в разработке
Исследователи много лет интересовались вакцинами на основе ДНК и мРНК. За последние несколько лет исследователи работали над множеством различных вакцин на основе мРНК от инфекционных заболеваний, таких как ВИЧ, бешенство, вирус Зика и грипп.
Однако ни одна из этих вакцин не достигла стадии разработки, ведущей к официальному одобрению FDA для использования у людей. То же самое и с вакцинами на основе ДНК, хотя некоторые из них были одобрены для использования в ветеринарии.
И Pfizer, и Moderna вакцины против COVID-19 представляют собой вакцины на основе мРНК. Несколько других вакцин на основе ДНК и мРНК в настоящее время проходят клинические испытания во всем мире.
Вакцины с вирусным вектором
Вакцины с вирусным вектором во многом похожи на эти вакцины на основе мРНК или ДНК. Они просто используют другой способ переноса вирусного генетического материала в клетки человека.
Вакцины с вирусным вектором используют частьразныевирус, который был генетически модифицирован, чтобы не быть заразным. Вирусы особенно хорошо проникают в клетки.
С помощьюинактивированныйвируса (например, аденовируса) специфический генетический материал, кодирующий спайковый белок COVID-19, переносится в клетки. Как и в случае с другими типами мРНК и ДНК-вакцин, сама клетка вырабатывает белок, который запускает иммунный ответ.
С технической точки зрения эти вакцины можно разделить на вирусные векторы, которые могут продолжать копировать себя в организме (реплицирующие вирусные векторы), и на те, которые не могут (нереплицирующиеся вирусные векторы). Но принцип в любом случае один и тот же.
Как и другие типы вакцин на основе нуклеиновых кислот, вы не можете заразиться COVID-19 от такой вакцины. Генетический код содержит только информацию, необходимую для выработки одного белка COVID-19, который будет активировать вашу иммунную систему, но не вызовет у вас болезни.
Преимущества и недостатки
У исследователей немного больше опыта работы с вирусными векторными вакцинами по сравнению с новыми подходами, такими как подходы, основанные на мРНК. Например, этот метод был безопасно использован для вакцины от лихорадки Эбола, и он прошел исследования для вакцин против других вирусов, таких как ВИЧ. Однако в настоящее время он не лицензирован для каких-либо применений для людей в США.
Одним из преимуществ этого метода является то, что может быть проще создать метод однократной вакцинации для иммунизации по сравнению с другими новыми технологиями вакцины. По сравнению с другими новейшими технологиями создания вакцин, их также может быть легче адаптировать для массового производства на многих предприятиях по всему миру.
Вакцины от COVID-19 в разработке
Вакцина AstraZeneca основана на нереплицирующемся вирусном векторе. Фармацевтическая компания Johnson & Johnson Janssen также разработала вакцину против COVID-19 на основе нереплицирующегося вирусного вектора, и компания подала заявку на разрешение на использование в чрезвычайных ситуациях от FDA. (Это единственный одноразовый метод, который в настоящее время проходит в США испытания фазы 3).
Нужны ли нам разные вакцины от COVID-19?
В конечном итоге есть надежда, что появятся несколько безопасных и эффективных вакцин. Частично это связано с тем, что ни один производитель не сможет быстро выпустить вакцину, достаточную для обслуживания населения всего мира. Будет намного легче провести повсеместную вакцинацию, если будет произведено несколько различных безопасных и эффективных вакцин.
Кроме того, не все эти вакцины будут иметь одинаковые свойства. Надеемся, что будет создано несколько успешных вакцин, которые могут помочь удовлетворить различные потребности.
Некоторые требуют определенных условий хранения, например, глубокая заморозка. Некоторые из них необходимо производить на очень высокотехнологичных предприятиях, которые доступны не во всех частях мира, но другие используют более старые технологии, которые легче воспроизвести. И одни будут дороже других.
Некоторые вакцины могут обеспечивать более длительный иммунитет по сравнению с некоторыми другими, но в настоящее время это неясно. Некоторые из них могут оказаться лучше для определенных групп людей, таких как пожилые люди или люди с определенными заболеваниями. Например, вакцины от живых вирусов, вероятно, не будут рекомендованы тем, у кого есть проблемы с их иммунной системой.
Однако в настоящее время у нас недостаточно данных, чтобы должным образом сравнить эти вакцины с точки зрения их эффективности (и, надеюсь, минимальных проблем с безопасностью). Со временем это станет яснее.
Поскольку вакцины станут доступными, вакцинация будет иметь ключевое значение для как можно большего числа людей. Только благодаря таким усилиям мы действительно сможем положить конец пандемии.
