ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Спалах — 03.06.21
    ТЕКСТ: Наталія Шендеровська
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Доставку замовляли? Як працюють векторні вакцини

    Поки одні українці із нетерпінням чекають на обіцяні мільйони доз мРНК-вакцини від Pfizer, інші поступово отримують щеплення векторною вакциною від Oxford/AstraZeneca. Звичайно, мРНК-технологія викликає ажіотаж, бо ж використовується вперше, та ще й показує неабиякий результат. Проте векторні вакцини також заслуговують на увагу і повагу, адже їх принцип дії не менш цікавий та елегантний. 

     

    За підтримки Міжнародного Фонду «Відродження» та Європейського Союзу в рамках гуманітарної ініціативи «Людяність і взаємодопомога», «Куншт» створює окрему рубрику, присвячену COVID-19. Її мета – культивувати критичне мислення та стійкість до маніпуляцій в медіа щодо теми пандемії.

    Молекулярне Glovo

     

    Ми звикли сприймати віруси як загрозу нашому здоров’ю. І це не дивно, враховуючи досвід людства з епідеміями різного штибу. Проте вчені вже давно зрозуміли, що віруси ‒ далеко не завжди наші вороги. І їм вдалось обернути деяких з них на користь людству.

     

    Як працює вірус? Це білковий футляр, всередині якого розташована молекула ДНК або РНК. Ці нуклеїнові кислоти, кожна по-своєму, несуть інструкції з побудови вірусних білків. Усе, що необхідно ‒ доставити генетичну інформацію в ядро клітини (у випадку ДНК) чи в цитоплазму (у випадку РНК). А далі використати клітинну білкову фабрику ‒ рибосоми ‒ для синтезу необхідних «цеглинок» і формування дочірніх вірусних часток, які заражатимуть нові й нові клітини. Так запускається інфекційний процес. 

     

    Але в еволюції на кожну дію знайдеться протидія. В цьому випадку ‒ імунна. Спеціальні імунні клітини (антигенпрезентуючі ‒ АРС) знаходять і виставляють вірусні білки на поверхню для розпізнавання Т-лімфоцитам. Ті, своєю чергою, сприяють появі специфічних антитіл проти вірусу, а також клітин-кілерів, здатних ліквідувати інфікованих побратимів.

     

    А що як використати вірус у якості кур’єра? Модифікувати його, щоб зробити повністю безпечним. А всередину запакувати інформацію про інший, патогенний вірус. Організм цю інформацію обробить і видасть інструкції імунній системі, як цього патогену позбутись. Так, ніби одного прекрасного ранку у ваші двері подзвонив кур’єр зі служби доставки і вручив костюм супергероя, невразливого до інфекцій. (Якби ж воно і справді було так просто!)

     

    Приблизно такою логікою користувались розробники векторних вакцин від COVID-19. Сьогодні є чотири таких варіанти:

    ‒ Oxford/AstraZeneca, схвалена ВООЗ для екстреного застосування, зареєстрована в Україні та відома нам як Ковішилд (Індія) та SK-Bio (Республіка Корея);

    ‒ Janssen (Johnson & Johnson, США), схвалена ВООЗ для екстреного застосування;

    ‒ Sputnik V або Гам-Ковід-Вак, розроблена російським Національним дослідницьким центром епідеміології і мікробіології ім. Гамалеї;

    ‒ Ad5-nCoV (CanSino) ‒ векторна вакцина, розроблена в Китаї. 

    Доставляємо гени з 1982-го!

     

    Нам може здаватись, що така технологія нова і недосліджена. Та насправді можливість використовувати віруси як вектори (кур’єри) почали вивчати ще в 1980-х роках (а це вже 40 років тому!)1

     

    Велика перевага такої системи ‒ природна здатність окремих вірусів зв’язуватися з визначеними клітинами в організмі. Є адреса доставки ‒ є кур’єр. Тож первинна ідея полягала в тому, що за допомогою вірусів можна вносити в клітину певні гени. Це дало б можливість компенсувати роботу деяких «пошкоджень» в хромосомах у людей зі спадковими хворобами. Такий напрям генної терапії стрімко розвивається. Препарати на основі адено-асоційованого вірусу вже активно використовують для лікування вроджених вад зору2 та спінальної м’язової атрофії3

     

    Деякі вірусні вектори мають недолік, який стоїть на заваді генної терапії. Це активна реакція імунної системи на сам вірус-носій4. Проте ця ж особливість і спонукала науковців подивитись на ситуацію під іншим кутом. Адже висока імуногенність у випадку щеплення грає тільки в плюс. Саме тому векторні вакцини не потребують ад’ювантів, тобто підсилювачів імунної відповіді. Вірус-кур’єр з цією роллю чудово справляється. 

     

    Перші векторні вакцини ВООЗ схвалила для застосування у 2019 році5. Їх розробили для запобігання поширенню лихоманки Ебола. Окрім того, на різних етапах клінічних досліджень перебувають вакцини від малярії, ВІЛ, грипу і туберкульозу. Отже, ця технологія показала свою дієвість ще до початку пандемії SARS-CoV-2. І абсолютно не дивно, що її обрали одразу кілька виробників коронавірусних вакцин. Адже векторні платформи дуже зручні для розробки: треба лише внести необхідний ген у визначене місце в геномі віруса-носія ‒ і нова вакцина готова. До того ж розробники не стартували з нуля, бо вже мали «заготовки» таких вакцин від коронавірусу-побратима МЕRS6

    Будь ласка, оберіть спосіб доставки

     

    Які ж віруси використовують для створення таких вакцин? Є два типи векторів: такі, що реплікуються, і такі, що цієї здатності позбавлені7. У першому випадку вірус-носій може розмножуватись всередині інфікованої клітини (наприклад, вірус везикулярного стоматиту, на основі якого працює одна з вакцин від лихоманки Ебола8).

     

    В другому випадку вірус може потрапити в клітину, внести в неї свою ДНК, але далі утворити нові копії не здатний. Найпоширеніший з останніх ‒ аденовірус. Назва підказує, що вперше його виділили із аденоїдної тканини9. Зазвичай ці віруси викликають незначні респіраторні інфекції, але можуть нести і значно більшу загрозу для людей з імунодефіцитами. Вони не перебірливі в тому, які клітини організму інфікувати, і швидко розмножуються в культурах клітин. Тому їх часто обирають на роль кур’єрів у виробництві вакцин. 

     

    Існує понад 60 серотипів аденовірусів, тобто таких варіантів віруса, чиї поверхневі антигени відрізняються. До кожного серотипу наша імунна система підбирає унікальний вид антитіл. І це частково грає науковцям на користь. Річ у тім, що більшість із нас вже не раз мали справу з аденовірусом. Хто знає, яка із ваших звичайних сезонних застуд була викликана саме ним. Та в будь-якому разі, зустріч зі збудником означає утворення імунітету до нього. В такому випадку введення вакцини з носієм, якого імунна система вже знає, позбавлене сенсу. Його настільки швидко «скрутять і пов’яжуть», що донести свій вантаж до адресата він не зможе. Саме тому виробники вакцин стараються обирати такі вектори, з якими людина мала менше шансів зустрітись. Наприклад, AstraZeneca використовує аденовірус шимпанзе (ChAdOx1)10, а Johnson & Johnson ‒ аденовірус людини тип 26 (Ad26)11.

     

    Важливий нюанс: коли аденовірус заражає клітини організму, його генетичний матеріал не вбудовується в людську ДНК! Він лишається в ядрі як окрема структура, не пов’язана з нашими хромосомами. А значить, на наш геном цей вірус не впливає. Це означає також, що діяти вакцина буде тільки певний проміжок часу, адже окрема молекула чужорідної ДНК втрачається в процесі поділу клітин.

    Послуга AntiCOVID-19

     

    Завдання будь-якої вакцини ‒ познайомити організм зі збудником і стимулювати активну імунну відповідь, при цьому не викликаючи інфекцію. Проте для імунної системи важливий не стільки загальний вигляд патогену, скільки певні риси його «зовнішності». Відповідно, зовсім не обов’язково знайомити її з цілим коронавірусом. Можна «надіслати» їй інструкцію тільки про білок-шип (S-білок) ‒ головний антиген SARS-COV-2. 

     

    Що ж зробили вчені? З аденовірусної ДНК вирізали частину ранніх генів, які відповідають за його розмноження. Так унеможливили розвиток аденовірусної інфекції і звільнили місце для пакування шипового білка коронавірусу12. Вийшла така собі бандероль: зовні ‒ аденовірус, а всередині ‒ інформація про SARS-CoV-2. 

     

    Можливо, у когось виникне питання, як же виробляють такі вакцини, якщо вірус-носій не розмножується? Для цього використовують спеціальну культуру клітин HEK293, що містить гени, яких бракує кур’єру для самовідтворення13. Вони допомагають копіювати вірусну ДНК, та як тільки вірусна частка опиняється поза цією культурою, розмножуватись вона вже не може.

     

    Що відбувається, коли людина отримує таку вакцину? Модифікований аденовірус потрапляє в м’язові клітини, його оболонка розпадається, а ДНК проникає в ядро14. І починається синтез S-білка коронавірусу. Частина з цих «цеглинок» виводиться на поверхню для розпізнавання імунними клітинами. Частину захоплюють антигенпрезентуючі клітини, які потім мігрують до лімфатичних вузлів, запускають там синтез антитіл В-лімфоцитами і активують Т-клітинну ланку імунітету. Це трохи схоже на роботу поліцейського підрозділу. Одні офіцери виявляють злочинця, записують його основні прикмети і надсилають колегам. А ті, за першої нагоди впізнавши правопорушника, затримують і нейтралізують його.

    Навіщо стільки метушні? 

     

    Можна ж зробити класичну інактивовану вакцину: взяти SARS-COV-2, розмножити, обробити хімічними речовинами, щоб вірус став недієздатним, та й по всьому. Але не все так просто, адже:

    ‒ Інактивовані вакцини зазвичай викликають слабшу імунну відповідь. 

    ‒ Векторна вакцина дуже вдало імітує інфекцію. Імунна система бачить клітини, в які вектор доставив ген S-білка, як справді заражені коронавірусом. Тому і відповідає в повну силу, активуючи і гуморальний (антитіла), і Т-клітинний імунітет.

    ‒ Векторні вакцини не містять самого збудника хвороби, що робить їх ще безпечнішими.

    ‒ Створювати нові вакцини доволі просто, коли вже налагоджена векторна платформа. Це стосується і розробки вакцин до нових штамів SARS-COV-2.

     

    Пандемія SARS-COV-2 створила неабиякий прецедент і запустила гонку за вакциною, якої світ досі не бачив. Першість у ній отримали технології, які за інших обставин ще довго чекали б свого часу. Це стосується і векторних вакцин. Вони довели свою ефективність та безпечність, а це дає зелене світло для широкого використання цієї платформи в майбутньому. І тут йдеться не лише про запобігання уже наявним чи новим інфекціям, але і про нові перспективи у лікуванні генетичних хвороб. 

     

    Тож, бережімо себе, носімо маски і вакцинуймося! Майбутнє занадто цікаве і точно потребує вашої участі. Тож не варто псувати його можливими наслідками COVID-19.

    Матеріал розміщено за підтримки Міжнародного Фонду «Відродження» та Європейського Союзу в рамках гуманітарної ініціативи «Людяність і взаємодопомога». Матеріал відображає позицію авторів і не обов’язково відображає позицію Міжнародного фонду «Відродження» та Європейського Союзу.

    ТЕКСТ: Наталія Шендеровська
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Статті
    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?

    Космос
    Що таке сонячні плями і чи впливають вони на людей

    Чи можуть спалахи на Сонці та магнітні бурі провокувати погане самопочуття в людей?

    Ідеї
    Пропаганда у російському кіно

    Як кіно стало частиною пропагандистської та політичної ідеології росії та чи можна якось дати цьому раду?