В XXI веке многие до сих пор боятся вакцинации. Противники прививок говорят о риске возникновения аллергии, аутизма и рака. Какими бывают вакцины, почему они безвредны, как их разрабатывают и испытывают? Разбираемся в вопросе вместе с руководителем отдела экспериментального моделирования и патогенеза инфекционных заболеваний Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины профессором, доктором биологических наук Александром Михайловичем Шестопаловым.
Вакцина — единственное эффективное профилактическое средство против инфекционных заболеваний как вирусной, так и бактериальной природы. Александр Михайлович сравнивает их разработку с военным делом, где важны хорошая броня и снаряд. «Точно так же ученые и медики постоянно создают что-то новое, чтобы противостоять инфекциям. А может быть, случится так, что мы вернемся к старым вариантам вакцин, если патогены эволюционируют и все имеющиеся средства станут бессильными. Возьмем, к примеру, антибиотики. Не исключено, что настанет время, когда мы опять вспомним о старом пенициллине, который будет уничтожать микроорганизмы. Медицина и наука развиваются, а микроорганизмы с вирусами стараются обмануть эту систему, потому что мы для них — среда обитания», — говорит ученый.
Какими они бывают?
Разработка и производство вакцин прошли большой путь развития. Всё начиналось с живых и инактивированных вакцин. Первые изготавливаются на основе ослабленных штаммов микроорганизмов: бактерий или вирусов, при этом закреплена их безвредность. Они содержат самый настоящий вирус, который может заражать клетки, делиться, но по некоторым причинам не вызывает заболевания. Он может делиться очень медленно, и собственная иммунная система человека успевает его убить, или проникать в клетку настолько неэффективно, что из тысячи вирусных частиц только одна достигает успеха. При таком ослаблении получается, что в организме незаметно протекает инфекция, иммунная система активно реагирует, и тяжелого заболевания нет. Антигенный набор тот же, что и у патогенных штаммов, поэтому нарабатывается хороший иммунитет. Примеры живых вакцин: от чумы плотоядных, сибирской язвы, бруцеллеза, бешенства. Они очень эффективны, но имеют один недостаток: их нужно хранить и транспортировать в холодовой цепочке, потому что живые организмы могут утратить свои свойства при повышении температуры. Поэтому при их производстве используют специальные протекторы, чтобы продлить срок хранения.
«Таких проблем меньше у инактивированных вакцин, формально они могут храниться бесконечно, то есть с экономической точки зрения они лучше. Они представляют собой препарат живого вируса, который подавляется каким-либо химическим веществом, чаще всего — формалином. Попадая в организм, инфекционный агент вызывает полноценный иммунный ответ, но более короткий, чем в первом случае, когда ослабленный вирус атакует организм в течение долгого времени. Поэтому инактивированную вакцину вводят, как правило, один раз, второй же тип требует повторной вакцинации», — поясняет Александр Шестопалов.
К сожалению, до сих пор не найдены ослабленные штаммы для всех патогенов. Инактивированные вакцины, грубо говоря, представляют из себя наработанные убитые вирусы или микроорганизмы, к которым добавляется формалин. Это делается для того, чтобы, с одной стороны, убить этот патоген, а с другой — не нарушить его антигенность. Иначе иммунного ответа просто не будет. Самые распространенные из таких вакцин в нашем регионе — против клещевого энцефалита, коклюша и холеры.
В результате развития технологий появились субъединичные вакцины — конкретные очищенные антигены, взятые с поверхности бактерии или вируса. Их преимущество в том, что в сравнении с инактивированными они практически нереактогенны (не вызывают таких побочных эффектов, как повышение температуры, отеки). От инактивированных иногда бывает болезненное покраснение или аллергия, от субъединичных — нет.
Еще одно новое направление — вирусомальные вакцины. Вирусома — это ткань вируса, из которого извлекли ДНК и РНК. То есть оставляют только оболочку вируса, он не может размножаться, но может поступать как антиген. Расщепленные вакцины изготавливают из разрушенных вирусов, они содержат только липиды и поверхностные белки. Химические вакцины создаются из антигенных компонентов, извлеченных из микробной клетки. Выделяют те антигены, которые определяют генные характеристики.
Рекомбинантные вакцины создаются методом генной инженерии. Это направление особенно важно для таких инфекций, как Эбола. Берется ген, который кодирует какой-нибудь иммуногенный белок Эболы, и вставляется в геном живой клетки, которая начинает в большом количестве продуцировать антиген. Его и используют в качестве вакцины. Самая известная из таких — прививка против гепатита В. Практически все вакцины против гепатита В рекомбинантные.
Для создания ДНК- и РНК-вакцин используется сама ДНК или РНК вируса или бактерии с удаленными участками, которые отвечают за патогенные свойства. Эта конструкция в организме запускает выработку иммуногенного белка, против вируса вырабатывается иммунитет.
Также вакцины делятся на моновалентные (в которых представлены антигены только одного вируса, прививка от КЭ — это моновалентная вакцина) и поливалентные (против вируса гриппа, туда входит уже несколько различных штаммов вируса гриппа: H1N1, H3N2, вирус гриппа типа Б).
А что там с алюминием?
Гидроокись алюминия — самый распространенный и давно используемый адъювант (вспомогательное средство, усиливающее иммунный ответ). «Безопасность алюминия в составе вакцин оценивается уже более семидесяти лет. Количество алюминия в вакцинах так мало, и организм выводит его так быстро, что после вакцинации этот элемент невозможно обнаружить. Сегодня существует много других, еще более безопасных адъювантов. Вместо алюминия сегодня часто используется полиоксидоний», — рассказывает Александр Михайлович.
Сейчас стало много людей, страдающих аллергией, поэтому и существует большой набор адъювантов, инактиваторов, чтобы преодолеть проблему аллергенности. «В современной науке нет случаев, когда вакцина вызывала бы серьезные побочные эффекты. Те, кто отказываются от вакцин, любят говорить, что прививки якобы не помогают. Это философский вопрос. Откуда вы знаете, что бы с вами было без вакцинации?» — добавляет исследователь.
Как их разрабатывают и тестируют?
Для любой вакцины на первом этапе нужно выделить вирус, который вызывает ту или иную инфекцию, как сейчас с коронавирусом, изучить его антигенные свойства, секвенировать геном, чтобы знать, какой ген за что отвечает, — это самый начальный этап. В классической вирусологии выделяется сам патоген, исследуются его антигенные свойства, и потом уже в зависимости от того, что это за вирус или бактерия, ученые думают над созданием эффективного и экономически выгодного средства защиты. Иногда бывает дешевле и эффективнее сделать инактивированную вакцину, а иногда — живую или рекомбинантную. Но начальный этап всегда одинаков — изучение патогена.
Разница между разработкой вакцины от бактериальной инфекции и вирусной, конечно же, есть. Во-первых, это разные системы: в случае с вирусом — это изоляция и выделение его культуры клеток, для бактерий есть свои технологии наработки (как правило, выделение на различных агаровых средах). На мой взгляд, бактериальные разрабатывать легче, потому что ими занимаются уже практически полтора столетия, технологии давно отработаны. Это чаще всего инактивированные вакцины с тем или иным адъювантом.
За последнее время не известно случаев, когда на рынок попадали бы вакцины с ужасными побочными эффектами. Такое было на начальном этапе, в 1930-е и 1940-е годы. В Советском Союзе была установка на создание вакцин от клещевого энцефалита. Нашли ослабленный штамм. Это была живая вакцина против КЭ. Но оказалось, что на большой статистической выборке (100 000 человек), у 99 000 всё в порядке, у 900 поднялась температура, а 100 и вовсе заболели.
При испытании вакцин есть определенная схема. «Сначала, так же как и лекарства, они проходят доклинические испытания на животных. Рекомендациями определены животные (мыши, кролики, свиньи). Смотрят на температурную реакцию, токсичность и многое другое. Если вакцина проходит этот этап, а все животные живы и здоровы, начинается испытание на добровольцах. Вначале выборка небольшая (100—300 человек), далее делают более расширенный эксперимент — за 10 000. Испытывают вакцины, конечно, на здоровых людях, смотрят на побочные эффекты, такие как температура и озноб. Эффективность оценивается наличием антител к патогену. Потом уже запускают массовое производство. Этот процесс регламентирован специальными медицинскими документами», — объясняет Александр Шестопалов.
С вакцинами не бывает так, как с препаратами, когда путь до потребителя может занимать годы и десятилетия. Она либо нужна, либо не нужна. Максимальный срок — два года, минимальный определяется экономическими, академическими и другими причинами. Иногда в истории были случаи, когда вакцину запускали в массы достаточно быстро. Например, так было с КЭ в Советском Союзе. На Дальнем Востоке была массовая гибель вновь прибывшего неместного населения из центральной части страны без иммунитета. Тогда на все стадии ушло, кажется, всего полгода. Это было политическое решение. В ветеринарии очень часто пропускается доклиника, когда нет времени на это — умрут все животные, хозяйство понесет экономический ущерб. В таких случаях от начала разработки до применения может быть полгода-год. Для людей все-таки опасаются дальнейших последствий.
«Прививаться нужно однозначно, но важно делать это не как попало. Существует календарь прививок, который создан знающими людьми, он учитывает многие факторы, в том числе то, как развивается иммунитет и нарабатываются антитела. Нужно ему следовать», — утверждает Александр Михайлович.
«Причины аллергий у людей (особенно у детей) я бы поискал в чем-то другом, — отмечает специалист. — У меня есть внуки, и среди них есть аллергики. Я бы пересмотрел питание и обратил внимание на то, что современный человек ест каждый день, не задумываясь. Раз в год вакцинироваться — страшно, а есть что попало ежедневно — нет. Есть множество всего, вакцины — это настолько ничтожный фактор, могут быть лишь единичные случаи возникновения аллергических реакций. Я бы рекомендовал всем живущим в Сибири людям вакцинироваться от КЭ, хотя бы проходить первичный курс. Особенно важно прививать детей, чтобы не паниковать, увидев на них клеща».
Какие есть сложности с разработкой вакцины от SARS-CoV-2?
В ФИЦ ФТМ сейчас ведутся два типа работ. Первое — создание инактивированной интраназальной вакцины. Создан лабораторный образец, и он проверяется на животных. И второе направление — это эпидемиологические работы, мы участвуем в диагностике и наблюдении за процентом зараженных коронавирусом.
Но есть один вирус, против которого очень трудно пока создать вакцину — африканская чума свиней. Определенные белки вируса влияют на иммунитет так, что он не создается. То есть классические схемы здесь не работают. Также были определенные сложности с созданием вакцин от вируса Эбола, потому что там схемы создания простых инактивированных вакцин опасны. Всегда остается риск не стопроцентной инактивации вируса, поэтому там пошли по пути создания рекомбинантных вакцин — выделение гена, который кодирует иммуногенные участки. Самое сложное — определить, какой участок обладает оптимальной и самой лучшей иммуногенностью. Создать вакцину против коронавируса реально, нет ни одной научной работы, которая бы это опровергала.
Беседовала Мария Фёдорова
Фото из открытых источников
