Чем уникальны вакцины от коронавируса, и как они могут привести к технологическому прорыву
Чем отличаются современные вакцины
Инактивированные вакцины – это самая старая из технологий, которая массово используется с 50-х годов прошлого века. Это вовсе не означает, что инактивированные вакцины должны быть менее эффективны или менее безопасны, но у них есть ряд минусов. В частности, разработка и производство таких вакцин — это довольно опасный процесс, который требует серьезнейших мер безопасности. Синтез вакцины происходит на основе реального вируса SARS, причем в ходе этого процесса необходимо нарастить высокий титр вируса, после чего следует инактивация и очистка раствора.
Векторные вакцины – это относительно новая и сложная технология, требующая вовлечения молекулярных биологов и биотехнологов. Работа с векторной технологией подразумевает использование настоящих вирусов, правда, не имеющих отношения к Covid-19. Вместо этого используют аденовирусы, в которые встроен нужный участок генома SARS-CoV2. Аденовирус при этом служит своего рода носителем, который «приручен» разработчиками – все его ненужные функции «отключены», то есть он не размножается и не может беспорядочно встраиваться в клетки организма, выполняя лишь задачу, заданную разработчиками, то есть находит нужное направление и позволяет действовать белкам, которые способствуют формированию иммунитета. На сегодняшний день это одна из основных технологий, и вакцины на ее основе активно используются по всему миру.
мРНК – это принципиально новая технология, иными словами, до появления мРНК вакцины от Covid-19 других подобных не существовало. Тем не менее, эта технология безопасна, хотя и очень сложна. Ее суть заключается в том, что молекулярные биологи берут ДНК безопасной клетки и встраивают часть, специфичную для коронавируса. Затем эта клетка делится на несколько миллиардов и снова выделяется ДНК, но теперь из этой ДНК берут только терапевтическую часть в виде последовательности нуклеиновых кислот, что и называется РНК.
Как можно увидеть, во всех процессах используются клетки и белки, которые требуют выделения и огромного количества технологий очистки.
Как производят вакцины
- Все начинается с подготовки продуцента – клетки, подходящей для синтеза белка, который будет «тренировать» наш иммунитет. Сейчас в качестве таких клеток используют человеческие клетки НЕК или бактериальные E. Coli.
- Клетка-продуцент помещается в биореакторы, заполняемые питательной средой – смесью аминокислот, витаминов, углеводов. Это помогает клетке расти и размножаться, и через несколько дней биореактор заполняется ими. Как только клеточная плотность достигнута, в биореактор вносят модифицированный аденовирус, и он распространяется по клеткам.
- Далее из этой массы нужно получить только то, что нам необходимо, а именно - модифицированный аденовирус. Остатки питательных веществ, соли, компоненты среды отфильтровываются, остается только необходимый материал.
- Теперь мы переходим к долгому и трудоемкому процессу, для которого нужна работа высококвалифицированных специалистов. На этом этапе материал снова проходит фильтрацию, хроматографию – сложная технология выделения и разделения веществ, а также удаления сторонних ДНК, которые всегда присутствуют при производстве вакцин. Это очень важный процесс, напрямую влияющий на эффективность и безопасность конечного продукта. Существуют разные методы, например, мы в Merck разработали специальный энзим, который целенаправленно уничтожает сторонние ДНК, очищая вакцину от всех генетических примесей.
- Наконец, создается финальная рецептура, после чего раствор проходит стерилизацию и отправляется на розлив в ампулы. Может показаться, что этот этап проще остальных, но именно здесь крайне важно соблюдение строгих мер безопасности, ведь любое нарушение стерильности приводит к порче всей партии.
Почему удалось так быстро разработать вакцины
Некоторые люди задают резонный вопрос, почему на создание вакцин от коронавируса потребовалось относительно немного времени, если раньше на этот процесс уходило несколько лет?
В первую очередь, это связано с тем, что на борьбу с пандемией COVID-19 брошены огромные человеческие и финансовые ресурсы, поэтому работы велись в ускоренном режиме. Но дело не только в этом: современные вакцины сделаны с использованием совершенно новых технологий. При производстве знакомых всем нам вакцин, например, от гриппа, кори или БЦЖ, используют традиционные технологии, которые требуют больше времени и проверок безопасности. Молекулярные технологии, которые используются в современных вакцинах, уже достаточно давно применяются для разработки генной терапии. Сам принцип работы с вирусами и создание векторов для переноса белков хорошо изучены. Поэтому разработчикам требовалось лишь найти действующий белок, на который отзывается иммунитет – шип-белок, он же S-белок. Таким образом, все наработки уже существовали, требовалось только изучить сам вирус и реакцию иммунной системы. Ну и, конечно, гораздо больше времени занимают необходимые клинические исследования. Это трудоемкий и долговременный процесс, однако крайне важный для подтверждения безопасности.
Как борьба с коронавирусом движет науку вперед
Борьба с Covid-19 стала стимулом для ученых и исследователей по всему миру, но самое главное, что они получили поддержку. Безусловно, сейчас главная задача – полная победа над коронавирусной инфекцией, но массивы информации, полученные в ходе пандемии, и использованные технологические разработки, принесут пользу не только вирусологии. Осталось всего несколько шагов до общедоступной генной терапии, когда удастся не только бороться с болезнями при помощи лекарственных препаратов, но и обучать наш иммунитет самостоятельно сопротивляться инфекциям, атаковать вредоносные вирусы, блокировать врожденные заболевания и аутоиммунные отклонения. Во многом это происходит благодаря изучению вирусов и их свойств — это очень интересные субъединицы, с одной стороны пугающие, но, с другой стороны, удивляющие своими возможностями. Изучая их, можно не только научиться справляться с пандемиями за короткие сроки, но и открыть новые перспективы развития медицины. Возможно, что мы находимся на пороге технологического прорыва.
Авторы: Артем Харченко, директор Merck Life Science в России и странах СНГ; Павел Савкин, руководитель отдела Биопроцесс, Активные Субстанции и Фармацевтические Ингредиенты компании Merk
На сегодняшний день при производстве вакцин от COVID-19 применяются сразу несколько технологий, которые достаточно сильно отличаются друг от друга.