Вопрос науки. Все, что нужно знать о вакцине от коронавируса

Что нужно знать и уметь, чтобы изготовить вакцину от коронавируса SARS-CoV-2? Как она действует? И почему вакцину нужно ждать так долго, если ее наперегонки создают во многих странах? Рассказывает гость программы Алексея Семихатова «Вопрос науки» — молекулярный биолог и иммунолог, доктор биологических наук и академик РАН Сергей Недоспасов.

Как вирус-паразит размножается внутри наших клеток?

Для того чтобы понять, как делать вакцину, надо в первую очередь знать, что вирус имеет белки. Эти белки сделаны внутри наших собственных клеток. То есть вирус является паразитом. Он попадает в наш геном и сразу делает на нашем синтетическом аппарате свои белки — этот процесс называется трансляция. Мы можем помешать входу вируса в клетки, его «раздеванию» внутри клетки. И многие лекарства как раз являются ингибиторами того или иного процесса жизнедеятельности вируса.

Очень важный процесс — это мультипликация вируса, его размножение. Для этого у него есть специальные ферменты. Вирусы их с собой в нашу клетку не притаскивают, они должны построить эти ферменты с нашей помощью, с помощью нашего биосинтетического аппарата.

То есть вирус делает из наших белков свои, из них строит свои вирионы, которые пойдут дальше заражать другие клетки или попадут в слюну, вылетят, заразят рядом находящегося человека. Вот против этих белков иммунная система умеет организовать иммунный ответ. В том случае, если это сделано по определенной схеме и будет служить для защиты профилактической, превентивной, то это будет называться «вакцинация».

Почему нельзя полагаться на собственный иммунный ответ?

Естественный иммунный ответ на вирус возникает, потому что белки вируса для нас чужеродные и иммунная система может их распознать. Но защитный иммунный ответ действует медленно: многие защитные процессы будут возможны только через две-три недели. За это время зловредный вирус может нанести нашим тканям такие повреждения, что этот иммунный ответ придет слишком поздно либо он будет неадекватно сильным. Это то, что мы наблюдаем в патогенезе COVID-19, когда многие пациенты страдают от последствий действия иммунной системы, а не от самого вируса.

У нас есть еще одна ветвь адаптивного иммунного ответа — Т-клетки. Они могут просто убить клетку, зараженную вирусом. Это очень жестоко. И часть иммунопатологии от вирусных заболеваний состоит в том, что наша иммунная система начинает атаковать клетки, зараженные вирусом, а эти клетки важны для жизнедеятельности, как, например, альвеолярный эпителий в легких или какие-то клетки сердца. Если их начнет атаковать иммунная система, то мы умрем или будем сильно страдать от последствий реакции иммунной системы, которая вызвана вирусом.

При вакцинации людей иммунизируют не самим зловредным вирусом, а его вариантом: либо ослабленной формой вируса, либо его компонентами. Организм распознает это вещество как чужеродное и начинает формировать иммунный ответ. Вакцинация — это иммунологическая память. То есть мы хотим научить иммунную систему помнить о том, что она когда-то видела определенную молекулярную структуру, которая шла из конкретного патогена. И тогда иммунная система сформирует защитный ответ.

Мы все проходим через цикл прививок. Это не что иное, как защитная иммунизация или вакцинация. И будем надеяться, что будет создана вакцина против этого вируса. Возможно, она со временем войдет в национальный календарь прививок. Как сейчас говорят, этот вирус будет жить с нами вечно. То, что против него будут созданы вакцины, у меня лично, как у молекулярного биолога и иммунолога, сомнений не вызывает. Вопрос только в том, насколько они будут эффективны.

Почему так долго изобретают «велосипед»?

Хорошая вакцина может работать после вакцинации всю оставшуюся жизнь, и мы знаем такие примеры. А бывает, что вакцина работает только один сезон, а потом этот защитный ответ ослабевает или его нет вообще. Это вопрос экспериментальный. В скором времени будет создано большое количество вакцин, потому что команд, которые способны это сделать, сотни, и они пройдут по определенной схеме какую-то браковку. Большая их часть по разным причинам, включая экономические, окажется непригодной для дальнейшего развития. И лишь часть из них дойдет до производства.

Есть некие правила для изготовления и испытания вакцин. Должен быть проведен весь цикл испытаний на животных, затем — испытания на добровольцах, которые должны показать наличие иммунного ответа, наличие защитных антител. Только после этого прототипы вакцин можно начать применять к реальным людям. Как правило, это люди из групп повышенного риска — может быть, врачи. И дальше производители должны статистически значимо показать, что те люди, которые получили реальную вакцину, защищены, а те из них, которые получили похожую вакцину, но измененную таким образом, чтобы она не работала, не защищены. Это очень важный контроль, и его, как беременность, нельзя ускорить.

Защитный эффект вакцины — тот, который нужен, чтобы одобрить ее массовое применение, — определяется в периодах, сравнимых с годами. Поэтому мне трудно себе представить, что в этом году будет сделана вакцина, которую можно научно обоснованно рекомендовать к вакцинации больших групп населения.

А может, просто перелить всем антитела переболевших?

Антитела не могут заменить вакцину. Если кто-то из ваших знакомых переболел коронавирусом и у него есть нейтрализующие антитела, то существует технология, позволяющая выделить эти антитела, расшифровать их структуру и сделать продуцент, который будет делать точно такие же антитела. И может возникнуть вопрос: «Почему же антитела не вводят как лекарство терапевтически или профилактически?» А дело в том, что эти антитела будут в нас жить лишь ограниченное время. Поэтому да: нейтрализующие антитела как препарат могут быть показаны в каких-то особых ситуациях. Например, для людей большого риска, которые ходят в красную зону и известно, что СИЗ не сработали, можно провести профилактическую инъекцию антител.

Но только вакцинация сможет создать в нас иммунологическую память. Это значит, что на клетках иммунной системы образуются рецепторы, которые могут распознать все что угодно: любой вирус, любую бактерию. В ходе иммунизации мы добиваемся того, что лимфоцит, который производит антитела, распознает нужный нам компонент зловредного вируса. Нам нужно, чтобы он размножился, победил инфекцию, а потом еще остался в нишах нашего организма, в идеале на всю нашу жизнь, и чтобы он начинал работать, когда это необходимо.

Как будем прививаться от COVID-19: ежегодно или на всю жизнь?

У COVID-19 нет признаков того, что это вирус какой-то особой изменчивости. Изменчивость — это самый страшный механизм, который позволяет вирусу уйти фактически от любого лекарства и от любого иммунного ответа. Потому что он может настолько сильно мутировать, пока реплицируется в ваших клетках, что в нем просто не станет того участка, на который направлено лекарство, и тогда лекарство не сработает.

Например, у вируса гриппа восемь отдельных фрагментов, из которых могут образоваться разные комбинации. Это позволяет ему изменяться с очень большой скоростью, беспрецедентно большой. Поэтому в следующем году вакцина этого года может не работать. Ведь с точки зрения молекулярных детерминант, как говорят ученые, это уже другой вирус. Вирус иммунодефицита человека тоже изменчив: у ВИЧ есть некая специальная, как будто нарочно подстроенная полимераза, которая делает очень много ошибок.

Вакцина от COVID-19, скорее всего, будет приводить к тому, что в нас будут находиться лимфоциты (те самые лимфоциты памяти), которые смогут делать нейтрализующие антитела. Значит, сами эти антитела будут в некой концентрации по нас плавать. Но самое главное, что в нас останутся высокопродуктивные фабрики этих антител. Как только в нас попадет реальный вирус, то эти лимфоциты, которые нарабатывают антитела, узнают об этом. И тогда антитела будут связываться с вирусом и не давать ему войти в клетку. То есть иммунная система будет блокировать вирус до того, как он вообще попал в наши клетки. На подходе к клетке вирус свяжут и уничтожат наши антитела. А вот на вирус, который все-таки вошел в клетку, может подействовать не вакцина, а лекарства.