Все, що треба знати про вакцини проти COVID-19

В умовах, коли епідемія не припиняється і розвивається, в умовах обридлих карантинів і осточортілих масок, санітайзерів і соціальних дистанцій всі ми чекаємо появи ефективної вакцини, вважаючи, що вона вже точно покладе край коронавірусному свавіллю. Чи це так, коли така вакцина з'явиться, якою саме вона буде та хто її отримає? Люди не замислюються над цими питаннями, а просто чекають...

Олександр КУХАРЧУК , доктор медичних наук, професор

Текст вийшов, м'яко кажучи, немаленький. Але інакше ніяк... Він породжений повідомленням про припинення клінічних випробувань британської вакцини від коронавірусу, яку розробляли AstraZeneca й Оксфордський університет. Після цього у світовій пресі з'явилися коментарі про те, що причиною зупинки була серйозна побічна реакція, а сама зупинка – нормальне рутинне явище для клінічних випробувань. За інформацією "The New York Times", випробування вакцини були зупинені 8 вересня, бо один із добровольців захворів на поперечним мієліт – запальне ураження спинного мозку. Проте в оригіналі AstraZeneca повідомила про "потенційно невідоме нове захворювання". Ні побічні реакції, ні поперечний мієліт новими захворюваннями не є...

Щоби зрозуміти, чого ж ми очікуємо від вакцинації і що в підсумку можемо отримати реально, треба проаналізувати сучасний рівень знань про імунологію коронавірусної інфекції. Почнемо з системи неспецифічного захисту (або так званої вродженої імунної системи).

Нові дані свідчать про те, що SARS-CoV-2 пригнічує активацію дендритних клітин і захисні реакції, опосередковані інтерферонами I і III типів.

Інтерферони – це білкові молекули, які забезпечують противірусний імунітет. При цьому вони неспецифічні, тобто діють на будь-який вірус ще до того, як активуються інші ланки імунітету. Всі інтерферони діляться на три типи.

До першого типу належить альфа-інтерферон, який має 13 різних структурних варіантів, а також бета-, каппа-, епсилон- і омега-інтерферони.

Другий тип представлений гамма-інтерфероном.

Третій тип – це лямбда-інтерферони. За біологічною активністю лямбда-інтерферони практично ідентичні до першого типу.

Інтерферони – це перша лінія захисту, яка стимулює інші ланки імунітету і тимчасово призупиняє просування вірусу організмом, блокуючи його розмноження й одночасно стимулюючи імунні клітини та вироблення антитіл.

Для інтерферонів I і III типів характерна виражена індукція "противірусного" стану клітин. При цьому більшість клітин здатні реагувати на інтерферони I типу, а здатність реагувати на інтерферони III типу мають переважно клітини, які наражені на високий ризик інфікування – слизові оболонки. Тобто лямбда-інтерферони здатні індукувати виражену противірусну реакцію в тканинах з високим ризиком інфікування без індукції генералізованої запальної відповіді. На відміну від інтерферонів I і III типів, продукція гамма-інтерферону характерна для активованих клітин імунної системи у відповідь на бактеріальні інфекції з потужним прозапальним ефектом.

Отже, SARS-CoV-2 пробив першу лінію противірусної інтерферонової оборони, але при цьому залишив недоторканим інтерферон-гамма. Така перебудова може призвести до надмірної активації моноцитів, макрофагів, нейтрофілів і викликати розвиток гострого респіраторного дистрес-синдрому на тлі цитокінового шторму (гіперцитокінемії). Яким чином вплинуть вакцини на продукцію інтерферонів I, II і III типів? Ми цього поки не знаємо...

Нещодавно з'явилася концепція "тренованого імунітету" (trained immunity). Ні, це не антитіла і не Т-лімфоцити! Це неспецифічні захисні реакції на інфекцію, які доповнюють специфічну адаптивну імунну пам'ять. Прикладом є вакцина БЦЖ. Вакцинація проти туберкульозу наділяє циркулюючі моноцити характеристиками тренованого імунітету за рахунок епігенетичної і метаболічної перебудови стовбурових клітин кісткового мозку. Такі "навчені" моноцити посилюють захист від інших інфекцій, включаючи гострі респіраторні вірусні захворювання. Саме на ефекті тренованого імунітету засноване припущення про те, що вакцина БЦЖ підвищує рівень захисту від COVID-19. Частково це підтверджується спостережуваною зворотною кореляцією між рівнем вакцинації населення БЦЖ і смертністю від COVID-19. В даний час проводиться кілька клінічних випробувань для оцінки впливу вакцини БЦЖ на клінічний перебіг COVID-19.

Вакцина проти COVID-19, яка могла б викликати тренований імунітет, здатна посилити контроль над коронавірусом на ранньому етапі, долаючи викликане вірусом придушення неспецифічних захисних реакцій і полегшуючи адаптивну імунну реакцію. Особливо, якщо така вакцина була би здатна індукувати тренований імунітет в альвеолярних макрофагах і клітинах неспецифічного захисту. Передбачається, що такий ефект могла би забезпечити вакцинація безпосередньо респіраторної слизової оболонки. Але і це питання ще тільки потребує вивчення...

Нам досі невідома тривалість ефективного гуморального захисту і довговічність реакції антитіл проти SARS-CoV-2. Наразі не існує клініко-імунних корелятів гуморального захисту від SARS-CoV-2. Залишається нез’ясованим, який саме титр нейтралізуючих антитіл достатній для захисту від коронавірусної інфекції. Встановлення таких корелятів матиме важливе значення для розробки ефективних вакцин проти COVID-19.

Коли стало зрозуміло, що антитіла слабо захищають від COVID-19 і не запобігають реінфекції, увага дослідників переключилася на клітинний імунітет. І непогано було би розібратися в питаннях, які багато хто собі ставить: "А що це таке? Наскільки він надійний? Як його перевірити? І як він працює при коронавірусній інфекції?”

Медики і біологи можуть пропустити цю вступну частину – вони і так це знають. Поділ імунітету на дві частини – гуморальний і клітинний – вельми умовний. Насправді це єдина система захисту нашого організму, що взаємодіє з багатьма іншими захисними системами. Механізми гуморального і клітинного захисту різні, але мета одна – знищити непроханого гостя, в даному випадку коронавірус. Гуморальну імунну відповідь забезпечують В-лімфоцити, які виробляють антитіла – імуноглобуліни (IgA, IgM, IgG, IgD). Їхній "складальний цех" розташований у селезінці, лімфатичних вузлах та інших скупченнях лімфоїдної тканини. Т-лімфоцити забезпечують пряме знищення непроханих гостей (Т8-клітини) і допомагають В-лімфоцитам виробляти антитіла (Т4-клітини).

Оскільки відрізнити їх під мікроскопом неможливо, лімфоцити розрізняють за маркерами, розташованим на їхній клітинній поверхні. Маркери – це білкові молекули, які можна помітити спеціальними барвниками, і таким чином розпізнати, що це за клітина. Такі маркери називаються кластерами диференціювання (cluster of differentiation, cluster designation) або скорочено "CD". Систему кластерів диференціювання використовують для визначення приналежності клітин до того чи іншого типу за представленими на їхніх клітинних мембранах молекулах-маркерах. Наявність таких молекул асоційовано з відповідними імунними функціями. Визначення тільки одного CD-маркера зазвичай не дозволяє точно встановити тип клітини (за рідкісним винятком), тому частіше використовують кілька маркерів. Це як форма військових – армія одна, але у танкістів і у моряків форма різна, а всередині одного роду військ, наприклад ВДВ, у солдата, сержанта і генерала форма, погони і берет теж різні. Глянув на форму – і відразу зрозуміло, з ким маєш справу... Так і тут, тільки замість форми, взуття, погонів і беретів – CD-маркери. Поруч зі значком CD ставиться цифра – це номер маркера за міжнародною номенклатурою, а також значки "+" або "‒", які означають, є цей маркер на поверхні клітини або його немає.

Батьками як B-, так і T-лімфоцитів є гемопоетичні стовбурові клітини кісткового мозку (CD34+). Коли новонароджені Т-лімфоцити виходять у кров з кісткового мозку, вони, як і належить дітям, нічого робити не вміють. Тому вони і називаються наївними (як діти) Т-клітинами і кодуються як CD4+CD8+-лімфоцити.

Тобто спочатку незрозуміло, хто з них виросте – CD8+ цитотоксичні Т-лімфоцити кілери (вбивці) чи CD4+ Т-лімфоцити помічники B-лімфоцитів (хелпери). CD4 + хелпери діляться на два підтипи – h1 і h2, які продукують різні цитокіни і по-різному регулюють імунну реакцію. Після виходу в кров наївні Т-лімфоцити йдуть у "школу" – тимус, де проходять відповідний відбір і навчання. Там їх вчать, як відрізнити свої клітини від чужорідних, навчають прийомам рукопашного бою, збору інформації про агресора і способам її передачі B-лімфоцитам. Крім того, в практичні навички особливо обдарованих T-лімфоцитарних учнів входить вміння зберігати накопичену інформацію і впадати в тривалу сплячку – до повторного вторгнення такого ж непроханого гостя. Це Т-клітини пам'яті. Саме вони і забезпечують Т-клітинний імунітет. При повторному візиті в організм непроханого гостя їхнє завдання просте і приємне – почати якомога швидше розмножуватися, швидко відтворюючи собі подібне потомство, якому вже не треба ходити в школу – ці Т-клітинні "дітки" відразу починають вбивати ідіотів, що зважилися на другу спробу вторгнення в наш суверенний організм.

Є серед Т-лімфоцитів і клітини, від природи народжені вбивцями – природні (натуральні) кілери – NK-лімфоцити. Ці воїни трощать без особливих роздумів усіх, у кого на формі немає ніяких розпізнавальних знаків (молекул головного комплексу гістосумісності). Такими "зеленими чоловічками" в нашому організмі є ракові клітини, а імунітет, який забезпечують NK-лімфоцити, називається протипухлинним.

Загалом це все, що вам потрібно знати для розуміння реакції Т-клітинної імунної відповіді на коронавірусну інфекцію.

У дослідженні за участю дев’яти пацієнтів, які одужали після легкої форми COVID-19, SARS-CoV-2-специфічні відповіді були виявлені як для CD4+, так і в CD8+ Т-клітин у 100% випадків. Автори довели існування SARS-CoV-2-специфічних CD4+ Th1-клітин, продемонструвавши, що Tbet-експресуючі CD4+ Т-клітини (Т-bet – це Т-box фактор, який розташований на мембрані CD4+ Тһ1 лімфоцитів) при контакті з білками SARS-CoV-2 секретують інтерферон-гамма. Понад те, частина таких Т-клітин перетворюється на Т-клітини пам'яті.

Зробимо невеликий відступ. Т-клітини пам'яті – це популяція Т-лімфоцитів, що зберігають інформацію про раніше задіяні в організмі антигени, які формують вторинну імунну відповідь, що відбувається в коротші терміни, ніж первинна імунна реакція. Саме ці клітини і забезпечують нам Т-клітинний імунітет проти коронавірусу.

Серед Т-клітин пам'яті виділяють як мінімум три субпопуляції, що розрізняються експресією хемокінових рецепторів CCR7 і L-селектину (CD62L).

Центральні клітини пам'яті (TCM) експресують L-селектин і CCR7, а також секретують IL-2, але не секретують інтерферон-гамма і IL-4.

Ефекторні клітини пам'яті (TEM) не експресують L-селектин і CCR7, але секретують такі цитокіни, як інтерферон-гамма і IL-4.

Третя субпопуляція Т-клітин пам'яті, на додаток до CCR7 і CD62L, експресує CD27 і CD28.

Виділяють два підтипи ефекторних клітин пам'яті з генами, необхідними для цитотоксичних функцій СD8+ клітин: 1) ефекторні клітини пам'яті (TEM) і 2) ефекторні клітини пам'яті RA (TEMRA).

Зовсім недавно встановлено існування антиген-специфічних CD8 + Т-клітин, здатних до самооновлення, – ключової властивості стовбурових клітин. Ця популяція була названа стовбуровими клітинами пам'яті (TSCM).

Все, більше не буду перевантажувати механізмами Т-клітинного імунітету – скажу тільки, що практично всі перераховані клітини, специфічні до SARS-CoV-2, були виявлені у хворих і перехворілих на COVID-19. Іншими словами, Т-клітинний імунітет проти COVID-19 реально існує.

Однак слід пам'ятати, що в процесі старіння людини відбувається поступове ослаблення імунної системи організму. Це явище, яке називається імуносенесценцією, значною мірою пов'язане зі зниженням функції Т-клітин, включаючи здатність Т-клітин забезпечувати імунну пам'ять.

Той факт, що багато людей із безсимптомною або легкою формою COVID-19 після захворювання або зараження SARS-CoV-2 генерують дуже стійкі і функціонально насичені Т-клітинні відповіді пам'яті, нерідко навіть при відсутності антитіл, дозволяє припустити, що природний коронавірусний вплив або легка інфекція може запобігти випадкам важкого перебігу COVID-19.

Передбачається, що одужалі від COVID-19 мають високий рівень як нейтралізуючих антитіл, так і Т-клітин; а в порівнянні з важкими випадками, пацієнти з легкою формою COVID-19 мають більшу кількість CD8+ Т-клітин пам'яті в дихальних шляхах. Крім того, ряд досліджень свідчать про те, що індукція резидентних Т-клітин пам'яті в легеневій тканині (ТRM клітин) залежить від способу вакцинації. Вакцинація респіраторних слизових оболонок викликає сильні відповіді ТRM клітин легень, тоді як парентеральна (внутрішньом'язове або підшкірне введення вакцин) вакцинація такого ефекту не дає. В експерименті резидентні ТRM клітини легенів, індуковані вакцинацією слизових оболонок дихальних шляхів, забезпечували надійний захист від інфекції SARS-CoV.

Фенотип Т-хелперних клітин, індукованих вакциною, також має важливе значення. Наприклад, менш важкі випадки SARS були пов'язані з прискореною індукцією клітинної відповіді Th1, тоді як відповіді Th2-клітин були пов'язані з посиленням ступеня тяжкості ураження легенів після інфекції у тварин, парентерально вакцинованих інактивованими вірусними вакцинами SARS-CoV. Отже, в ідеалі індуковані вакциною проти COVID-19 ТRM клітини повинні мати фенотип Тһ1 лімфоцитів – тобто оптимальна вакцина повинна обов'язково передбачати активацію специфічних клітинних імунних відповідей на SARS-CoV-2.

Нові дані свідчать, що CD4+ Т-клітини у 35% здорових людей, які не зазнавали впливу нового коронавірусу, розпізнають S-білок SARS-CoV-2, а ще у 40–60% таких людей CD4+ Т-клітини реагують на інші білки SARS-CoV-2. Це свідчить про існування перехресної реактивності між CD4 + T-клітинами, специфічними для SARS-CoV-2, і CD4+ T-клітинами, специфічними для інших коронавірусів людини. Відомі чотири коронавіруси людини (229E, NL63, OC43 і HKU1), на які припадає близько 15% гострих респіраторних інфекцій у людей. Дорослі можуть інфікуватися одним з них у середньому що 2–3 роки, так що у них цілком можливий перехресний імунітет до антигенів SARS-CoV-2. Ймовірно, що саме з цим пов'язана різна сприйнятливість до інфекції SARS-CoV-2.

Чи може вакцина проти COVID-19 посилити вже існуючий перехресний імунітет, невідомо. Однак встановлено, що CD4+ Т-клітини пацієнтів із COVID-19 однаково розпізнають субодиниці S1 і S2 SARS-CoV-2, тоді як перехресно-реактивні CD4+ Т-клітини розпізнають тільки субодиницю S2. Показано, що CD4+ Т-клітини пацієнтів із COVID-19 сильно перехресно реагують з субодиницями S2 людських коронавірусів OC43 і 229E. Більше 90% протестованих здорових дорослих також мають антитіла (IgG), специфічні до всіх цих чотирьох коронавірусів людини. Однак відповіді антитіл на всі коронавіруси швидко слабнуть і зникають протягом декількох місяців після зараження. Звідси випливає, що контроль повторного зараження коронавірусом мало залежить від антитіл, а визначається наявністю Т-клітинного імунітету.

Потенційною перешкодою для розробки безпечних та ефективних вакцин проти COVID-19 є ризик того, що недостатні титри нейтралізуючих антитіл можуть викликати антитілозалежне посилення інфекції. Скажу про це також коротко, бо про цей феномен я вже колись писав. Загальною властивістю вірусів, що викликають антитілозалежне посилення інфекції, є здатність реплікуватися в макрофагах і/або викликати їх ненормальну реакцію. Хоча макрофаги, мабуть, не є основною мішенню SARS-CoV-2, а експресія ACE2 в різних популяціях моноцитів і макрофагів сильно варіює, профілі цитокінів у пацієнтів, інфікованих SARS-CoV-2, дуже нагадують профілі при синдромі активації макрофагів (цитокіновий шторм або вторинний гемофагоцитарний лімфогістіоцитоз – це клінічний стан системного гіперзапалення, яке характеризується гіперцитокінемією, лихоманкою, аденопатією, гепатоспленомегалією, цитопенією та активацією внутрішньосудинного згортання крові). Поки що всі докази антитілозалежного посилення інфекції при інфекції SARS-CoV-2 є непрямими. Повідомлялося про виникнення цього феномена у тварин, імунізованих вакцинами проти SARS-CoV. На підставі гістологічного дослідження було показано, що антитіла до S-білка викликають гостре пошкодження легенів у експериментально інфікованих макак. Раціонально розроблені вакцини проти COVID-19 не повинні індукувати продукцію антитіл, здатних викликати антитілозалежне посилення інфекції.

Будь-яке свідчення відсутності безпеки вакцин ставить під загрозу досягнення головної мети вакцинації – колективного імунітету. У зв'язку з цим більшість клінічних випробувань вакцин проти COVID-19 проводилося на здорових дорослих у віці 18–55 років. У результаті значною мірою залишається неясно, чи буде якась з вакцин проти COVID-19 безпечна як для дітей, так і для старших людей. Цілком імовірно, що для захисту літніх людей може знадобитися інша стратегія створення вакцин із доведеними профілями безпеки й ефективності.

Структурні білки, присутні в коронавірусному віріоні, включають білок S, білок N, білок матриксу (M) і білок оболонки (E). Всі розроблені вакцини проти COVID-19 містять принаймні частину S-білка SARS-CoV-2.

Вакцини діляться на шість категорій:

- живий атенуйований вірус;

- рекомбінантні вакцини з вірусним вектором, який призначений для доставки цільових антигенів вірусу в клітини;

- інактивований або вбитий вірус;

- вакцини на основі білкових субодиниць;

- вірусоподібні частинки (VLP) – тип субодиничної вакцини, заснованої на декількох вірусних білках, які зібрані для імітації організації та конформації автентичних нативних вірусів, але не мають вірусного геному;

- вакцини на основі нуклеїнових кислот (ДНК або мРНК).

Будь-яка вакцина повинна складатися з двох компонентів: білків-антигенів коронавірусу й активатора імунної системи реципієнта. Живі атенуйовані (містять ослаблені віруси) вакцини мають обидва ці компоненти, натомість невірусні вакцини містять антигени, але вимагають штучної активації імунної системи ад'ювантами. Невірусні вакцини потребують множинних повторних вакцинацій для індукції захисного імунітету, тоді як вакцини на основі живих вірусів мають здатність забезпечувати імунітет "з одного пострілу". Вакцини на основі вбитого вірусу теж нерідко потребують включення до їхнього складу ад'юванта і повторного введення для досягнення ефективної імунної відповіді.

Важливим моментом є шлях введення вакцини. Захисні антитіла IgG, індуковані парентеральною вакцинацією, з'являються на слизовій оболонці дихальних шляхів, що є основним механізмом, за допомогою якого внутрішньом'язова ін'єкція вакцини проти кору або грипу забезпечує захист людей. Однак цей шлях введення вакцини не здатний ефективно індукувати антитіла IgA слизової оболонки або TRM-клітини в легенях. І навпаки, вакцинація через слизову дихальних шляхів індукує продукування як антитіл, так і ТRM-клітин, а також активує тренований імунітет – відповідь макрофагів. Інактивовані вакцини на основі вірусів, білкових субодиниць і нуклеїнових кислот не можна вводити через слизову дихальних шляхів через присутність у них ад'ювантів. А ось рекомбінантні вакцини з вірусним вектором, особливо вакцини, що використовують аденовірус серотипу 5 людини (Ad5) або аденовірус шимпанзе (ChAd), високоефективні при вакцинації через респіраторну слизову оболонку. Дуже часто для підвищення ефективності слабо імуногенних вакцин на основі інактивованого вірусу, білкових субодиниць, нуклеїнових кислот або вірусних векторів, таких як Ad26, необхідна повторна схема гомологічної вакцинації. Найімовірніше, для COVID-19 теж буде потрібна гомологічна або гетерологічна схема первинної бустерної вакцинації (режим повторної імунізації, призначений для посилення і підтримки імунних відповідей, викликаних вакциною; він може включати повторне введення однієї і тієї ж вакцини – гомологічна схема, або послідовне введення різних вакцин – гетерологічна схема). При цьому для повторної вакцинації може бути використаний той же або інший шлях введення вакцини.

Тепер ви уявляєте, скільки потрібно часу для пошуку ефективної дози, оптимального шляху введення й оптимальної схеми введення вакцини? А що таке ефективність вакцини? Це не що інше, як здатність запобігати захворюванню COVID-19 – тобто вакцина мусить забезпечити специфічну профілактику коронавірусної хвороби. І як же це перевірити? За антитілами і Т-лімфоцитам? Ні!!! Учасники III фази клінічних випробувань повинні після вакцинації жити і працювати без будь-якого захисту в епідемічному вогнищі і при цьому не захворіти COVID-19 (оптимальний результат), інфікуватися безсимптомно (субоптимальний результат) або захворіти, але в легкій формі (сумнівний результат). Але ж ми знаємо, що до 40% людей і так без вакцини не хворіють на COVID-19, бо мають перехресний імунітет. Переважно це молоді люди. А хто бере участь у III фазі клінічних випробувань? Правильно, ті ж самі молоді люди – від 18 до 55 років... І як тут оцінити, де спрацювала вакцина, а де втрутився перехресний імунітет? Оцінити можна – треба лише перевірити учасників на наявність перехресних антитіл і перехресно активованих Т-клітин і при їхній наявності виключити таких людей з випробування. Але чи робиться це? Звичайно, ні! Не вірите –подивіться критерії виключення з клінічних випробувань вакцин проти COVID-19. Ось тому і виникли етичні дебати про те, що, мовляв, не треба чекати природного зараження вакцинованих учасників клінічних випробувань; простіше і швидше заразити їх SARS-CoV-2 після вакцинації – і подивитися, що буде. Так-так, вже ведуться і такі дискусії...

Ефективні дози вакцини, побічні явища, токсичність, канцерогенність, імуногенність, захисна ефективність, тератогенність (індукція вроджених каліцтв плоду) і ще багато чого встановлюють в експериментах на тваринах – це так звана доклінічна оцінка вакцин-кандидатів. Зазвичай її проводять до початку клінічних випробувань. Однак у разі розробки "пандемічної" вакцини доклінічну і клінічну стадії розробки скорочують і просувають вперед паралельно.

У доклінічних дослідженнях теж є проблеми. Лабораторні тварини мають різну сприйнятливість до SARS-CoV-2, що залежить від різного ступеня спорідненості коронавірусу до рецептора ангіотензинперетворювального ферменту 2 (ACE2) у різних тварин і від видової різниці в активності протеаз, що розщеплюють S-білок. Серед протестованих видів тварин, ACE2 макак-резусів має найбільшу зв'язну активність щодо SARS-CoV-2. Інфіковані макаки виділяють SARS-CoV-2 з верхніх і нижніх дихальних шляхів, але у них не розвиваються важкі, залежні від віку форми COVID-19. Коти, тхори і хом'яки теж сприйнятливі до SARS-CoV-2. Однак природна повітряна і контактна передача SARS-CoV-2 була зареєстрована у котів і хом'яків, але не у тхорів. При цьому тільки у хом'яків після зараження розвиваються важкі клінічні симптоми COVID-19. Певну надію дають всім відомі лабораторні мишки. Але ACE2 звичайних мишей погано зв'язується з S-білком коронавірусів. Тільки трансгенні миші, що експресують людський ACE2, підтримують реплікацію SARS-CoV-2 в легенях, й у цих мишей, як і в людей, розвивається інтерстиціальна пневмонія.

Ну, а тепер коротко про кожен вид вакцин.

Живі атенуйовані (ослаблені) вірусні вакцини створюються шляхом мутації вірусу або видалення генів його вірулентності. Делеційні (кнопка "Delete" на вашому компютері – видалення) мутанти можуть обмежено розмножуватися (реплікуватися) в клітинах людини, але втрачають здатність викликати захворювання. Коронавіруси мають кілька генів, які можуть бути видалені, що призводить до їхнього ослаблення. Однак такий ослаблений вірус здатний до самовідновлення – реверсії, з усіма наслідками цього. Інший підхід до ослаблення вірусу відомий як деоптимізація кодонів, при якому послідовність нуклеїнової кислоти модифікується для використання субоптимальних кодонів для кодування амінокислотної послідовності дикого типу, що значно уповільнює трансляцію вірусного білка під час інфекції. Щоби всім було зрозуміло, що це означає, – уявімо собі швейну машинку з програмами, які кодують вид шва. Наприклад, оверлок. Ви собі строчите на ній, легко і швидко обробляючи край майбутньої сорочки. Тут приходить айтішник, колупається у вашій машинці і швиденько звалює. Тепер на один оверстібок у вас йде... година. Це і є деоптимізація. Довго ви на такій програмі не пропрацюєте. Головна проблема в створенні ослабленого штаму коронавірусу для використання в якості вакцини – це можливість його генетичної реверсії, після чого він знову стає патогенним. Але ж коронавіруси, як добре відомо, постійно рекомбінують у природі, й атенуйований вакцинний вірус запросто може рекомбінувати з дикими коронавірусами і відтворити новий патогенний штам. На наше щастя, наразі існує тільки три атенуйовані вакцини проти SARS-CoV-2, отримані шляхом деоптимізації кодонів, і вони перебувають на етапі доклінічних досліджень...

Рекомбінантні вакцини з вірусним вектором містять носій антигену (вектор) і сам білок-антиген коронавірусу. Найчастіше в якості вектора-носія використовують "шматки" аденовірусів людини (Ad5) або тварин (ChAd), а в якості антигену – білок S або RBD коронавірусу. Після введення таких вакцин розмноження вірусних частин в організмі людини не відбувається – це вакцини, що не реплікуються. Здатні до розмноження вірусні вектори засновані на вакцинних штамах інших патогенів людини (як-от віруси кору або грипу). Однак проти таких векторів у людей може бути імунітет, що порушить здатність вакцин правильно впливати на імунну систему. Цю проблему вирішує використання в якості вектора аденовірусу шимпанзе (ChAd), проти якого у людей імунітет практично відсутній. Це і є "Оксфордська вакцина". Китайська векторна вакцина Ad5-nCOV спрямована на індукцію нейтралізуючих антитіл до S-білка SARS-CoV-2 після внутрішньом'язової ін'єкції. У фазах I/II клінічних випробувань використовували три дози, які в 10–30 разів перевищували звичайні для вакцин із внутрішньом'язовим введенням. Найвища доза показала сильну токсичність і була виключена з дослідження на рівні II фази, а менші дози індукували специфічні нейтралізуючі антитіла до S-білка тільки у 50% реципієнтів. Виявилося, що хоча вакцина індукує як антитіла, так і Т-клітинні відповіді, її ефективність знижується вже існуючим імунітетом до аденовірусного вектора (Ad5), особливо у старших учасників. У різних регіонах світу від 35% до 95% людей мають значні циркулюючі рівні нейтралізуючих антитіл до Ad5, що наближає ефективність цієї вакцини до нуля. Розробка ще однієї векторної вакцини проти COVID-19 на основі аденовірусу людини (Ad26-S) вперлася в ту ж проблему – у 40% людей є антитіла проти Ad26. До зупинки клінічних випробувань найбільш просунутою вакциною вважалася ChAdOx1 nCoV-19 (AZD-1222), яку розробляли Оксфордський університет Великобританії і компанія AstraZeneca. Клінічні випробування I і II фаз показали прийнятні результати, але на фазі III в одного з учасників було виявлено "невідоме потенційно нове захворювання". Векторна аденовірусна російська вакцина "Sputnik 5" тільки входить у III фазу клінічних випробувань...

Інактивовані вірусні вакцини можна швидко створити в умовах пандемії, у них мало проблем з безпекою, і вони експресують широкий спектр нативних вірусних антигенів, включаючи поверхневі антигени зі збереженими конформаціями епітопу, які можуть викликати залежні від конформації відповіді антитіл. Серед них найбільш просунутим кандидатом є вакцина PiCoVacc. Вона виявилася ефективною проти SARS-CoV-2 в експериментах на мавпах. Однак такі вакцини містять ад'ювант і потребують повторного введення. Використання галунів в якості ад'юванта робить їх непридатними для доставки через слизову дихальних шляхів. Крім того, інактивовані вірусні вакцини є слабкими індукторами цитотоксичних CD8+ Т-клітин, які необхідні для ефективної вакцинації проти COVID-19. Нарешті, неприємним фактом є те, що галун викликає імунні відповіді, опосередковані клітинами Th2, що є дуже небажаним при коронавірусній інфекції.

Білкові субодиничні вакцини індукують вірус-специфічні CD4 + Tһ клітини і стимулюють гуморальну імунну відповідь з виробленням антитіл. Більшість цих вакцин містять повнорозмірний S-білок SARS-CoV-2 або його частини з метою індукції, передусім, нейтралізуючих антитіл. Субодиничні вакцини повинні бути сконструйовані так, щоб індукувати продукцію тільки нейтралізуючих антитіл і не викликати генерацію не нейтралізуючих антитіл, здатних викликати антитілозалежне посилення інфекції. Небезпека субодиничних вакцин у тому, що рекомбінантні S-білки можуть мати неправильну конформацію і, відповідно, індукувати вироблення неповноцінних антитіл. Крім того, рекомбінантні білки або пептиди слабо імуногенні і зазвичай потребують не тільки ад'юванта, а й багаторазового введення, будучи при цьому слабкими активаторами CD8+ Т-клітинних відповідей, і не підходять для вакцинації респіраторних слизових оболонок.

Вірусоподібні частинки (VLP) – це спонтанно утворювані частинки, що складаються з декількох структурних вірусних білків. VLP-и коронавірусів формуються, коли вірусні білки S, M і E (з або без N), продукуються у спеціальних клітинах. Цей механізм по суті такий же, як і утворення екзосом, про які якось уже писав. Від мембран клітин-продуцентів відбруньковуються мікровезікули, що містять білки коронавірусу. Далі відбувається їх самозбірка і вихід S-білка на поверхню мікровезікули (експресія). Всі білки ідентичні таким же у коронавірусу, але вірусний геном при цьому відсутній – отже, VLP не є інфекційними агентами. Присутність S-білка на поверхні VLP дозволяє їм зв'язуватися і проникати в ACE2+ клітини так само, як проникає і SARS-CoV-2. Крім того, S-білок на поверхні VLP перехресно зв'язує рецептор B-клітин і безпосередньо активує B-лімфоцити. Однак VLP-и також потребують ад'юванта та повторного введення. Однак технологія VLP-вакцин добре зарекомендувала себе, біологія та безпека коронавірусних VLP зрозумілі, а їхнє масштабне виробництво відповідно до стандартів належної виробничої практики (GMP) відносно нескладне.

Вакцини на основі нуклеїнових кислот містять кодуючу S-білок коронавірусів РНК і носій – ліпідні наночастинки, які ефективно доставляють мРНК в цитоплазму клітин-господарів з подальшим синтезом S-білка і посттрансляційною його модифікацією. Ці вакцини не інфекційні і синтезуються шляхом транскрипції in vitro, без мікробних молекул. Це вигідно відрізняє мРНК-вакцини від живих атенуйованих вірусних вакцин, інактивованих вірусних вакцин, субодиничних вакцин і рекомбінантних вірусно-векторних вакцин з точки зору безпеки, ефективності та проблем протизапального імунітету, що дозволяє їхнє швидке і недороге виробництво. До них належить вакцина мРНК-1273, вироблена відомою компанією Moderna. Нещодавно опубліковані дані клінічного дослідження Iфази показують, що низькі і середні дози двох повторних парентеральних ін'єкцій безпечні і викликають сильні відповіді антитіл, специфічних до S-білка, а також індукують відповідь CD4+ Т-клітин у більшості учасників дослідження. Але до цих пір жодна мРНК вакцина ще не була ліцензована для її використання у людини. Хоча вакцини проти COVID-19 на основі мРНК показують багатообіцяючі результати після ранніх фаз клінічних випробувань, залишаються питання про їхню ефективність. Також неясно, чи надаються мРНК-вакцини для доставки через слизову дихальних шляхів. Плазмідні ДНК-вакцини мають кілька загальних характеристик з мРНК-вакцинами, включаючи безпеку, простоту виробництва і масштабованість. Однак вони слабо імуногенні, потребують багаторазових доз і додавання ад'юванта. Та все ж плазмідна ДНК-вакцина, що експресує S-білок SARS-CoV-2, після двох повторних ін'єкцій індукувала стійкий захисний імунітет у макак-резусів...

Ну ось, тепер ви маєте повніше уявлення про ситуацію з вакцинами проти COVID-19. Зазвичай на розробку ефективної та безпечної вакцини потрібно 10–15 років. Прийнята сьогодні концепція "пандемічної вакцини" теоретично скорочує цей час до 1,5–2 років. При цьому доклінічні дослідження, клінічні випробування і навіть масштабне виробництво вакцин відбуваються паралельно. Недоліків і прихованих загроз при цьому ціла купа: відсутня інформація про тривалість і якість захисного імунітету, вплив вакцинації на дітей і літніх людей, безпеки та імуногенності численних вакцин-кандидатів. Сумний приклад з оксфордською вакциною свідчить про те, що вакцини-кандидати будуть продовжувати проходити доклінічну та клінічну оцінку відповідно до традиційних та/або раціоналізованих процесів розробки вакцин протягом наступних кількох років.

Якщо ви вважаєте, що для того, щоб отримати вакцину, буде достатньо вашої згоди або рішення Верховної Ради про обов'язкову вакцинацію, то глибоко помиляєтеся. Досі нічого незрозуміло в питанні про те, кого вакцинувати в першу чергу. Групи високого ризику – як-от медичних працівників, літніх людей, людей із супутніми захворюваннями та представників етнічних меншин, які непропорційно сильно постраждали від COVID-19? А як бути з безсимптомними носіями, пацієнтами, які одужали від COVID-19, але все одно мають низький і швидко зникаючий імунітет? Чи потрібно і чи безпечно вакцинувати дітей? Що робити з людьми, в тому числі і з учасниками клінічних випробувань, які не отримали жодного захисту, бо їм ввели неефективну "пандемічну" вакцину? Як часто нам доведеться проводити повторну вакцинацію для забезпечення достатнього рівня захисту населення і створення стійкого колективного імунітету? Цілком ймовірно, що населення, яке отримало вакцину на першому етапі, матиме ослаблений імунітет і потребуватиме його посилення за допомогою поліпшених вакцин проти COVID-19 другого покоління.

І ще один, останній важливий момент. Створення вакцини в лабораторії – це лише початок. Треба ще налагодити її якісне масштабне виробництво. Ручна і конвеєрна збірка – це абсолютно різні речі. Багаті країни вже забезпечили собі пріоритетну закупівлю відразу декількох вакцин-кандидатів, не знаючи при цьому, яка саме з них стане ефективною. Поставки вакцин будуть обмежені, і це будуть різні вакцини в різних країнах. Тобто вакцинація в усьому світі буде нерівномірною, асинхронною та варіативною. Правда, ВООЗ намагається мобілізувати ресурси й об'єднати країни з високим і низьким рівнем доходів для скоординованого і швидкого, прозорого і рівноправного доступу до вакцин проти COVID-19 у всьому світі. Але хто тепер цю ВООЗ буде слухати?

Бережіть себе і своїх близьких!