Поскольку число случаев заболевания COVID-19 продолжает расти по всему миру, исследователи разрабатывают вакцину с рекордной скоростью. На слушаниях 23 июня в Комитете по энергетике и торговле США Энтони Фаучи, директор Национального института аллергии и инфекционных заболеваний, сказал, что он «с осторожным оптимизмом» относится к возможности выпуска вакцины от коронавируса к началу 2021 года. «Разработка вакцины для нового возбудителя обычно занимает много лет, а иногда и десятилетий», — говорит Дэн Баруш, директор Центра вирусологических исследований в Бостоне. «Попытка разработать вакцину от COVID-19 за один год поистине беспрецедентна в истории вакцинологии».
Однако прежде чем любая вакцина будет одобрена управляющими органами по контролю за лекарствами в различных странах, ее создатели должны продемонстрировать, что она безопасна и фактически защищает людей от предполагаемой болезни — и многие потенциальные вакцины терпят неудачу где-то на этом пути. И сегодня мы поговорим, как исследователи надеются упростить этот сложный и дорогостоящий процесс.
«Цель разработки вакцины от COVID-19 состоит в том, чтобы проводить этапы тестирования как можно быстрее, пока безопасность и научная целостность не будут поставлены под угрозу», — говорит Баруш. «Что неприемлемо, так это любое срезание углов, которое может подвергнуть риску безопасность пациентов, потому что безопасность является самой важной частью любой вакцины, включая вакцину от коронавируса, даже во время пандемии».
Каждый кандидат на вакцину должен быть сначала протестирован на животных, а затем пройти три этапа клинических испытаний на людях. Эти тесты исследуют, может ли потенциальная вакцина иметь какие-либо вредные побочные эффекты, какая доза необходима, какой иммунный ответ она вызывает и насколько она эффективна для большого количества людей. Затем, после того как вакцина будет лицензирована, исследователи продолжат следить за ней, чтобы увидеть, насколько хорошо она действует в общей популяции, дабы убедиться, что нет никаких чрезвычайно редких побочных эффектов, которые не были замечены до тех пор, пока не было введено большое количество доз, говорит Брюс Геллин, вирусолог из Института вакцин в Вашингтоне.
«Мы постоянно делаем это с вакцинами: даже после того, как они были лицензированы, даже если они рекомендованы, существуют системы, которые продолжают следить как за их безопасностью, так и за эффективностью», — говорит он. «Хорошим знаком здесь является то, что возможный негативный побочный эффект проявился не сразу: это означает, что он действительно редок».
Одна гипотетическая проблема, которая может возникнуть во время тестирования, заключается в том, что если вакцина содержит ингредиенты, которые похожи на наши собственные белки, она может вызвать аутоиммунную реакцию, говорит Патриция Винокур, исполнительный декан Медицинского колледжа Айовы. Например, производитель лекарств GlaxoSmithKline прекратил выпуск своей одобренной в США вакцины против болезни Лайма из-за редких сообщений в начале 2000-х годов о том, что она, возможно, вызывает артрит. На сегодняшний день исследователи не нашли доказательств этому утверждению, но распространение вакцины все равно пришлось свернуть.
На текущий момент исследователи секвенировали как геном человека, так и геном коронавируса, который вызывает COVID-19, официально известный как SARS-CoV-2. «Мы можем видеть, есть ли в его белках что-то похожее на что-либо в организме человека», — говорит Винокур. «Это помогает нам делать довольно точные научные оценки того, будет ли вакцина безопасной в течение длительного времени».
Кроме того, те виды вакцин-кандидатов, которые чаще всего вызывают побочные эффекты, как правило, включают в себя адъюванты — ингредиенты, предназначенные для того, чтобы помочь вакцине вызвать более сильный иммунный ответ на вирус. Хотя многие утвержденные вакцины включают в себя адъюванты, проверка их безопасности добавляет дополнительное время к процессу разработки. «Но ранние вакцины [от COVID-19], которые, по-видимому, находятся на ускоренном пути разработки, не имеют адъювантов, поэтому велик шанс того, что мы избежим этой проблемы», — говорит Винокур.
Модель поперечного сечения коронавируса.
Ученые также активно изучают возможность того, что кандидат на вакцину от COVID-19 может, в очень редких случаях, создать иммунный ответ, который фактически увеличит тяжесть заболевания, если человек позже подвергнется воздействию реального вируса. Так было, например, при разработке вакцины от другого коронавирус, SARS. «Это тот сценарий, который мы должны очень внимательно изучить при разработке таких быстрых вакцин», — говорит Винокур. Однако здесь есть хорошие новости: до сих пор у обезьян, получивших вакцину с инактивированной версией SARS-CoV-2, разработанную командой из Оксфорда и пекинской компанией Sinovac Biotech, не развилось обострения заболевания после воздействия вируса.
В настоящее время разрабатывается много различных видов вакцин-кандидатов от COVID-19. Одна из стратегий, которая может позволить исследователям разработать вакцину особенно быстро, заключается в использовании кусочков ДНК или РНК, кодирующих спайкообразный белок на поверхности вируса. Этот белок помогает вирусу проникать и заражать клетки человека и, по-видимому, является компонентом, на который наша иммунная система реагирует наиболее сильно. Такие кусочки генетического материала могут побудить наши собственные клетки создавать копии спайкового белка, который сам по себе не может вызвать заболевание, но может научить иммунную систему распознавать настоящий вирус в будущем.
Поскольку ДНК и РНК-вакцины содержат только фрагменты генетического материала, они потенциально могут быть разработаны и проверены на безопасность быстрее, чем традиционные вакцины, для которых необходимо выращивать ослабленную или инактивированную форму вируса. Тем не менее, исследователи все еще должны определить, насколько эффективной будет эта новая вакцина, так как она будет первой в своем роде.
Хотя COVID-19 является новым заболеванием, исследователи также получили преимущество в разработке кандидатов на вакцины благодаря предыдущим работам над вакцинами для других коронавирусов, таких как те, которые вызывают SARS и ближневосточный респираторный синдром (MERS). Кандидат на вакцину, созданный исследователями Оксфордского университета, смог быстро перейти к испытаниям на людях, поскольку команда использовала аналогичную технику для разработки кандидата на вакцину от MERS и уже показала, что она безопасна для людей.
Некоторые характеристики нового вируса также могут служить хорошим предзнаменованием для наших шансов быстро разработать вакцину. Вирусы часто менее сложны, чем бактерии или паразиты, которые, например, вызывают малярию, говорит Винокур. Это облегчает ученым выяснение того, какие части вируса могут быть компонентами, которые заставляют организм усиливать иммунный ответ и создавать антитела, которые защитят нас от будущего инфицирования. Предварительные исследования также указывают на то, что организм может создать устойчивый иммунный ответ после воздействия нового коронавируса или его белковых фрагментов, что дает производителям вакцин план по разработке эффективного профилактического препарата.
Хорошо видно, как коронавирус мутировал за эти полгода.
Однако ученые до сих пор не определили, как выглядит иммунный ответ, который успешно защитит человека от COVID-19, говорит Винокур. Из-за этого демонстрация того, что кандидат на вакцину от COVID-19 действительно может предотвратить заболевание в будущем, может оказаться сложной задачей. «Это будет еще труднее оценить в быстро разрабатываемой вакцине», — говорит она.
Чтобы выяснить, эффективна ли вакцина-кандидат, исследователи должны сделать прививку большому количеству людей, а затем подождать и посмотреть на уровень заражаемости среди них по сравнению с контрольной группой, получившей плацебо. «Чем активнее болезнь, тем быстрее можно оценить эффективность вакцины», — говорит Геллин. По своей природе пандемия предоставит участникам этих испытаний много потенциальных возможностей для заражения вирусом.
Существуют также способы сократить время, необходимое для прохождения кандидатом на вакцину клинических испытаний. Поскольку COVID-19 представляет серьезную угрозу для общественного здравоохранения, ученые планируют начать крупные клинические испытания сразу после получения положительных результатов от более мелких ранних стадий испытаний кандидата на вакцину, говорит Баруш.
«Чтобы снизить возможный дополнительный риск для пациентов, более масштабное исследование не начинается до тех пор, пока не будут получены данные от более мелких исследований, но временной интервал между этими фазами можно сократить до порядка нескольких дней, а не нескольких лет как раньше», — говорит он.
Процесс производства вакцин в больших масштабах также может быть ускорен в ответ на пандемию. «Многие компании уже начинают массово производить вакцины, до того, как появятся какие-либо признаки того, что они действительно эффективны», — говорит Баруш. «Благодаря готовности взять на себя [такой] финансовый риск, компании могут ускорить процесс выхода вакцины на рынок как никогда прежде».
Генетический материал коронавирусов состоит из одноцепочечной РНК (изображена желтым цветом).
Несмотря на то, что исследователи работают с головокружительной скоростью над разработкой и оценкой кандидатов на вакцину от COVID-19, их усилия могут не принести немедленных результатов. «Теоретически возможно, что вакцина может стать доступной для применения в чрезвычайных ситуациях этой зимой, но это никоим образом не гарантировано», — говорит Баруш. «Для этого нужно, чтобы многие вещи работали как надо с первого раза, а, как мы знаем из науки и медицины, далеко не все удается с первого раза».
И даже если вакцина от COVID-19 появится в продаже в рекордные сроки, маловероятно, что на старте будет достаточно доз, чтобы удовлетворить огромный мировой спрос на нее. В конечном счете, нам, вероятно, понадобится широко доступная вакцина, чтобы положить конец пандемии COVID-19. Но пока мы ждем, когда эта вакцина материализуется, мы можем, по крайней мере, использовать такие меры, как ношение масок и социальное дистанцирование, когда это возможно, чтобы предотвратить передачу COVID-19.
«Мы хотим, чтобы с помощью вакцины люди были защищены как можно быстрее», — говорит Геллин. «Но если нам придется ждать, у нас все еще есть достаточно эффективные методы защиты».
