Матричная РНК в вакцинах от COVID-19: что собой представляет эта новая для медицины технология и опасна ли она

Во всем мире стремительно начинается вакцинация от COVID-19. Несколько стран и компаний создали свои вакцины от вируса, причем разными способами. ForumDaily попытался выяснить, что же такого сокрыто в вакцинах и почему некоторые из них стали революционными в медицине.

Фото: Shutterstock

Типы вакцин

Существует три направления, в которых ученые обычно пытаются создать вакцину: инактивированные вакцины с вирусными белками, живые рекомбинантные (векторные) вакцины и генные вакцины (мРНК-вакцины).

В первом случае речь идет о вакцинах, содержащих белки «убитых» вирусов, которые для этого нагревают или обрабатывают ионизирующим излучением или дезинфектантами. Организм распознает «мертвые» вирусы и реагирует на них, создавая антитела, но не вызывая заболевания. С помощью этой технологии были созданы, например, вакцины против полиомиелита, гепатита В, дифтерии, коклюша, столбняка или гриппа.

Живые векторные вакцины создаются на основе безобидных, ослабленных вирусов (векторов), в состав которых встроен ген – небольшой участок генома SARS-CoV-2. Векторы служат своего рода транспортировщиками патогенных организмов для доставки в клетки. Оказавшись там, генетически модифицированные вирусы размножаются внутри клеток и вызывают иммунный ответ на белки SARS-CoV-2. Таким способом были созданы вакцины против кори, ветряной оспы, свинки и краснухи. Это самый распространенный вид вакцин, и по этому типу работает российская вакцина «Спутник».

Если патогенные организмы имеют способность к быстрым генетическим изменениям или создают угрозу новых инфекционных заболеваний, как это было в случае с лихорадкой Зика или атипичной пневмонией SARS, классические антивирусные вакцины не особо эффективны. Поэтому большие надежды возлагаются на так называемые мРНК-вакцины.

По теме: Аллергии и смерти, связанные с вакцинацией от COVID-19: что мы об этом знаем

Принцип действия этих вакцин состоит в том, что они содержат вирусную молекулу – матричную РНК (мРНК), заключенную в липидную наночастицу. Оказавшись в организме, мРНК попадает в клетку и начинает синтезировать патогенно-специфические антигены, провоцирующие иммунную реакцию.

Технология хороша тем, что мРНК – довольно простая молекула, поэтому ее можно производить сравнительно быстро и в очень больших количествах. Однако этот способ вызывает и наибольшие опасения. Проблема заключается в том, что старых, проверенных временем вакцин подобного типа попросту не существует, поэтому неизвестно, как она будет вести себя в человеческом организме.

Революция в медицине

Именно создание вакцины третьего типа стало прорывом в медицине.

Ее сделала компания Moderna, работающая на рынке биотехнологий всего 10 лет и не зарегистрировавшая ни одного препарата.

С одной стороны, это не то чтобы удивительно: разработки этой фирмы основаны исключительно на использовании матричной РНК, а для вакцинации людей не был одобрен еще ни один препарат, созданный по такой технологии.

С другой – тем больше впечатляет то, что эффективность инновационной вакцины mRNA-1273 близка к 100% как для легких, так и для тяжелых случаев.

Вакцину на основе матричной РНК сделала и компания Pfizer – американский фармацевтический гигант с полуторавековой историей, заработавший миллионы долларов еще в годы Второй мировой на производстве пенициллина.

Мнение эксперта

Микробиолог Константин Северинов поговорил с журналистами издания «Новая газета» и рассказал интересные факты о вакцинах от COVID-19.

«Вакцины от Pfizer и Moderna действительно революционные. Основаны они на новом подходе, который наконец довели до ума после почти 20 лет исследований. В принципе, он позволяет варить кандидатные вакцины в очень короткий срок против почти любого возбудителя и любого нового патогена. При условии, что известен его геном, известна его генетическая последовательность», – считает Константин.

Он также рассказал о принципе работы такого метода.

Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблоке – читайте все это на ForumDaily New York

«Центральная догма молекулярной биологии утверждает, что гены в ДНК кодируют белки через промежуточную молекулу, которая называется РНК. С ДНК снимается копия матричной РНК, а с нее, как по матрице, специальные клеточные машины-рибосомы делают закодированный в ней белок. То есть фактически это инструкция для клетки, какой сделать белок. С одной молекулы РНК может быть сделано много копий белка, – поясняет эксперт. – Но РНК работает только внутри клетки. При этом она очень нестабильна сама по себе, легко разваливается на части. Поэтому для доставки в клетки организма ее помещают в специальную стабилизирующую капсулу с помощью сложных и интересных манипуляций. Получив матричную РНК, клетки организма начнут производить S-белок. То есть в организме возникнут человеческие клетки, которые некоторое время, пока РНК не развалится, будут производить S-белок, при этом самого коронавируса в теле человека не будет».

Получается, что вместо традиционных вакцин, где в организм вводится кусочек вируса, который нужен иммунной системе для производства антител, теперь в организм вводят «инструкцию по изготовлению таких кусочков».

«Происходить это будет недолго, потому что жизнь РНК в клетке короткая. Но какое-то время некоторые наши клетки будут производить S-белок коронавируса. Иммунная система эти клетки станет узнавать: мол, что это за безобразие, нормальная вроде клетка, а производит какую-то ерунду. Начнут возникать антитела. Клетки сами по себе будут уничтожены, чтобы не производили чего не надо, но иммунная система запомнит S-белок. И если он в будущем попадет в организм уже как часть вируса, иммунный ответ разовьется быстро», – детализирует Северинов.

«При этом никакой инфекции в организме нет, а есть просто информация о том, из чего он состоит. В любом случае иммунная система сработает так, как задумано природой», – уточняет микробиолог.

Он также объяснил, почему на основе стратегии с мРНК можно быстро разработать вакцину против любого антигена.

«Молекулярная биология сейчас очень развита, многие технологические решения известны и поставлены на поток. Нужно только знать генетическую последовательность возбудителя. В случае с коронавирусом она была определена ровно год назад, через несколько недель после того, как появились первые случаи заболевания, – поведал Константин. – Дальше — дело техники: используется биоинформатический анализ, методы компьютерной биологии для выявления генов, кодирующих те или иные белки. А сделать матричную РНК, кодирующую тот или иной белок, несложно. Методы введения такой молекулы РНК в клетки человека теперь тоже разработаны. Поэтому кандидатные вакцины на основе мРНК можно будет печь как пирожки».

Вместе с тем эксперт отмечает: это не значит, что испытания больше не будут нужны, преимущество в том, что на изобретения самой вакцины понадобится намного меньше времени.

«Испытания, конечно, нужны. Но кандидатные вакцины можно делать очень быстро. Не нужно адаптировать вирус, чтобы он стал менее злобным. Не нужно наращивать огромное количество вирусов, как в случае с убитыми и ослабленными. Не нужны огромные ферментеры. Все делается в стандартных лабораторных условиях. Не все осознали это до конца, но наука, безусловно, прошла новый рубеж, и это замечательно», – контстатирует Северинов.

Но революционные вакцины трудны в транспортировке и хранении. Вакцина Pfizer требует температуры минус 70 градусов, иначе разрушится та самая липидная капсула, в которой сидит молекула, и РНК развалится. Для той же Moderna нужно минус 20.

«В инфраструктурно развитых или маленьких странах проблема вполне решаема. В Израиле вакциной Pfizer привиты 20 человек на сотню, сделано это было очень быстро», – поведал эксперт.

Такое быстрое решение проблемы, над которой ученые работали 20 лет, микробиолог объясняет резким увеличением финансирования в отрасль.

«Люди действительно работали над этим достаточно долго, просто не были решены какие-то технологические проблемы. Ощущение такое, что очень большим количеством денег, которые были в это разом вброшены, удалось целый ряд проблем решить, – подчеркнул Константин. – Когда говорят, что времени было мало, это не совсем так. На разработку мРНК-вакцин в США времени потребовалось гораздо меньше, чем обычно, прежде всего потому, что наука очень сильно продвинулась, и это позволило произвести кандидатные вакцины очень быстро».

По теме: Украинцы, живущие за границей, рассказали о своем опыте вакцинации от COVID-19

«Государство дало Moderna и Pfizer гарантии, что в любом случае, даже если вакцина окажется неэффективна, оно компенсирует затраты на получение продукта. Поэтому компании фактически нарабатывали вакцину до регистрации параллельно с клиническими испытаниями. И когда выяснилось, что клинические испытания подтверждают безопасность и эффективность, то оказалось, что обе вакцины уже есть в наличии, можно подавать на получение разрешения использовать их. При этом клинические испытания и решение о регистрации проводили и принимали люди, независимые от государства. Если бы вакцины оказались нерабочими, потеряло бы деньги государство, но не разработчики и производители», – объясняет эксперт.

Непосредственно Константин Северинов хотел бы вакцинироваться Moderna, но поскольку у него нет доступа к этой прививке, то он сделает это «Спутником».

«Все эти вакцины, судя по всему, работают. Если бы у меня был выбор, то прививался бы американской, но в США сейчас очень жесткая система доступа к вакцине, университетских профессоров пока не вакцинируют, – говорит Северинов. – Поэтому я, видимо, буду вакцинироваться «Спутником». По нему, хоть и со скандалом, но все-таки была статья в «Ланцете», престижном медицинском журнале, о результатах комбинированных I и II стадий».

Пять интересных фактов о мРНК-вакцине

Технология вакцины мРНК не совсем нова

Вакцины, такие как инактивированная вакцина против полиомиелита или большинство вакцин против гриппа, используют инактивированные вирусы, чтобы заставить иммунную систему человека реагировать на этот болезнетворный организм. В других же, таких как вакцина против гепатита В, вместо этого вводится отдельный белок, вырабатываемый этим организмом, чтобы вызвать подобный ответ, пишет Horizon Magazine.

Однако мРНК-вакцины обманом заставляют организм вырабатывать сам вирусный белок, который, в свою очередь, вызывает иммунный ответ.

Хотя вакцины против COVID-19, произведенные Pfizer/BioNTech и Moderna, являются первыми мРНК-вакцинами, прошедшими все стадии клинических испытаний и получившими лицензию на использование, технология эта уже не нова.

Испытания противораковых вакцин на людях с использованием той же технологии мРНК проводятся по крайней мере с 2011 года. «Если бы с технологией существовала реальная проблема, мы бы наверняка увидели ее раньше», – сказал профессор иммунологии Мишель Гольдман.

Поскольку технология может быть развернута чрезвычайно быстро, а клинические испытания стали настолько успешными, платформы мРНК, по словам иммунолога, послужат важным средством подготовки к будущим эпидемиям.

мРНК-вакцины не изменяют ДНК

Некоторые опасаются, что вакцины с мРНК могут изменить ДНК людей. Но эта идея «совершенно ложна» и «не имеет научной основы, считает профессор Гольдман и поясняет: «Вакцинальная мРНК не попадет в ядро ​​клеток, где находится наша ДНК».

Как только введенная мРНК попадает в человеческую клетку, она быстро разлагается и остается в организме всего пару дней. Поэтому, поясняет он, людям и нужно две инъекции, чтобы развить лучший иммунный ответ.

мРНК-вакцины очень специфичны

Новый коронавирус, или SARS-CoV-2, имеет сложную структуру, и разные части вируса заставляют иммунную систему производить разные антитела для нейтрализации вируса.

Если непривитый человек заразится вирусом, он вырабатывает антитела, препятствующие проникновению вируса в клетки человека. Они также могут генерировать антитела, которые не оказывают большого воздействия. А в некоторых случаях человеческий организм способен вырабатывать антитела, действительно помогающие вирусу проникать в клетки.

По теме: Не только вакцина: удивительные научные открытия 2020 года

мРНК-вакцины гораздо более специфичны. Они предназначены только для того, чтобы вызывать иммунный ответ на вирусный белок, который является лишь одним из компонентов вирусной мембраны и позволяет вирусу проникать в наши клетки.

Чтобы быть уверенным, что это так, исследователи внимательно следят за тем, чтобы вакцина не вызывала нежелательный иммунный ответ.

«Пока это не было продемонстрировано для вакцин против COWID-19. Но по-прежнему важно обеспечить, чтобы иммунный ответ, вызванный вакциной, был сфокусирован на вирусном белке», – заверил профессор Голдман.

В процессе клинических испытаний и согласований не срезались углы

Испытания вакцин проходят поэтапно – от опробирования на животных до 3-фазных испытаний на людях: Фаза-1, Фаза-2 и Фаза-3.

В третьей фазе испытаний вакцины Pfizer/BioNTech приняли участие более 40 000 человек. Она началась в июле и сбор данных об эффективности и безопасности будет происходить еще два года.

По словам профессора Гольдмана, проблемы с безопасностью, которые могут повлиять на значительное количество вакцин, чаще всего возникают в течение двух месяцев.

Но новизна технологии пугает многих медиков. Медсестра из Нью-Йорка, к примеру, отказалась вакцинироваться от COVID-19, поскольку, по ее словам, долгосрочное влияние технологии мРНК на человеческий организм пока не оценено.

Регулирующие органы рассмотрели данные испытаний вакцины против COVID-19 быстрее, чем обычно. И сделали это до окончания последней фазы испытаний. Но при рассмотрении данных они не изменяли свои требования, что не сказалось на безопасности вакцины. «Я действительно не думаю, что с точки зрения безопасности срезаны углы», – сказал профессор Гольдман.

Процесс шел быстрее, чем обычно, потому что исследователи уже создали платформу мРНК (способ доставки вирусной мРНК в организм) для вакцины против рака и прочих. То есть это можно было бы применить, как только геномная последовательность вируса станет общедоступной.

Компании и правительства также рискнули произвести большое количество вакцин еще до того, как были завершены первые этапы экспериментов, а это означало, что они были готовы начать крупные испытания на людях, как только будут получены результаты.

«Это финансовый риск, ведь если вы ошиблись, все это потеряно. Вот почему риск делится между частными компаниями и правительством», – заключил профессор Гольдман.

Вакцина вызывает воспалительную реакцию

Работая, вакцина частично вызывает местные воспалительные реакции, запускающие иммунную систему. Это означает, что для многих людей нормально испытывать боль в месте укола, а иногда жар и дискомфорт в течение одного или двух дней после вакцинации.

Опрос, проведенный в ноябре в 15 странах, показал, что 54% ​​людей обеспокоены возможными побочными эффектами вакцины.

Один нежелательный ответ на мРНК-вакцину Pfizer-BioNTech обнаружился в первый день массовой вакцинации в Великобритании после того, как два человека с историей значительной аллергии отреагировали на инъекцию. Регулирующий орган Великобритании обновил свои рекомендации, чтобы указать, что люди, у которых в анамнезе была анафилаксия на лекарства или продукты питания, не должны делать прививку.

В клинических испытаниях аллергические реакции возникли у 0,63% людей, получавших вакцину Pfizer-BioNTech, и у 0,5% – получавших плацебо.

«Меня больше всего беспокоит то, что люди будут использовать возможные побочные эффекты в качестве аргумента против вакцинации, – предположил профессор Гольдман. – Но самый высокий риск сейчас, особенно для уязвимых людей – это отказ от вакцинации».

Перспективы технологии

Технология матричной РНК может помочь и в предотвращении других сложных заболеваний, например рака или ВИЧ. Если мРНК пройдет испытание пандемией, это откроет совершенно новую область в медицине, пишет Forbes.

Сразу несколько компаний работают над тем, чтобы адаптировать мРНК для вакцин от гриппа, сердечной недостаточности, муковисцидоза (наследственное заболевание), цитомегаловаируса (вирусное заболевание) и даже ВИЧ. Вакцину против гриппа можно скомбинировать с другими вакцинами и буквально одним уколом справиться со всеми зимними сезонными заболеваниями, заявил гендиректор Moderna Стефан Бансель.

По теме: Как вакцины изменили мир: история прививок от XVIII века и до наших дней

«Мы вступаем в эпоху мРНК-терапии. В этом направлении будет больше инвестиций и больше ресурсов», — прогнозирует бывший биолог Гарвардского университета и акционер Moderna Деррик Росси. Он полагает, что через 10-20 лет все вакцины от инфекционных заболеваний будут основаны на мРНК. По прогнозу сооснователя BioNTech Угура Сахина, уже через два-три года одобрение могут получить первые лекарства от рака с применением этой технологии.

Над вакциной от рака на основе мРНК работают в том числе Moderna, AstraZeneca и крупнейший в мире производитель лекарств против онкологии Roche — вместе с BioNTech. Немецкий стартап вместе с благотворительным фондом Билла Гейтса и его жены Мелинды занимается вакциной от ВИЧ.

Но гарантий, что прогнозы специалистов и руководителей компаний насчет мРНК-вакцин окажутся правы, пока нет. Все вакцины, кроме от COVID-19, еще на ранних стадиях испытаний. И если с инфекционными заболеваниями, такими как коронавирус, вещества могут сработать, то с раком будет сложнее, поскольку он научился обходить защиту иммунитета.

Читайте также на ForumDaily:

Аллергии и смерти, связанные с вакцинацией от COVID-19: что мы об этом знаем

Нужно ли носить маски и соблюдать дистанцию после прививки от COVID-19

Мутации коронавируса: что известно об основных штаммах SARS-CoV-2

Не только вакцина: удивительные научные открытия 2020 года

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.