Расшифровано: как на самом деле работают вакцины?
Вакцины - это лекарства, которые тренируют организм защищаться от будущих болезней.
В отличие от других лекарств, которые мы даем некоторым людям, когда они больны, мы делаем вакцины огромному количеству людей, пока они здоровы. Это одна из причин, по которой вакцины проходят столь обширные испытания.
Вакцины действуют, моделируя инфекцию в организме. Это не настоящая инфекция, но она учит иммунную систему распознавать и нейтрализовать подобные патогены позже. Если иммунная система может остановить размножение вирусов, они больше не представляют опасности для здоровья вакцинированного человека.
Мы использовали эту стратегию для разработки десятков вакцин за сотни лет.
Люди делали иммунизацию на протяжении веков, начиная с Индии и Китая. К началу 1600-х годов люди намеренно заражали детей крошечными дозами оспы в процессе, называемом «вариоляцией». Вариация была фатальной примерно в 2-3% случаев. Но это сделало детей невосприимчивыми к болезни, которая обычно была смертельной примерно в 30% случаев.
В 1717 году леди Мэри Монтегю, жена британского посла в Турции, представила эту технику британскому медицинскому истеблишменту. Она узнала о вариоляции от османских практикующих, а затем использовала ее для иммунизации собственных детей.
Спустя десятилетия врач Эдвард Дженнер узнал, что британские работники молочной фермы открыли еще более безопасный способ защиты от оспы: вводили людям коровью оспу - родственное, но менее смертоносное заболевание, которое, как оказалось, дает иммунитет. Дженнер проверила теорию, введя восьмилетнему мальчику соскоб с волдырей коровьей оспы и к удивлению, это сработало.
Когда иммунная система обнаруживает вирус, она вырабатывает антитела для его нейтрализации. Цель состоит в том, чтобы заблокировать связывание вируса со здоровыми клетками, чтобы он не мог реплицироваться.
Поскольку вирусы оспы связаны между собой и используют аналогичные связывающие белки, антитела коровьей оспы также защищают пациентов от обычной оспы. И было гораздо безопаснее вводить инъекции коровьей оспой, чем обычной оспы.
Мы больше не иммунизируем людей, заражая их болезнями. Вместо этого мы используем вакцины, которые действуют аналогично, но намного безопаснее.
В 1930-х годах исследователи обнаружили, что можно инактивировать вирусы сезонного гриппа с помощью раствора формальдегида. Сам по себе формальдегид токсичен. Но люди, которым вводили инактивированные вирусные частицы, в конечном итоге выработали защиту от гриппа.
Чтобы сделать вакцину против гриппа для широких слоев населения, исследователям просто нужен был контролируемый способ генерации большого количества вирусных частиц, их инактивации и последующего сбора.
Основываясь на некоторых ранних экспериментах, исследователи обратились к оплодотворенным куриным яйцам, в которых вирусы размножаются исключительно быстро.
Первые вакцины против гриппа были выпущены в 1940-х годах. Даже с учетом последних достижений в технологии клеточных культур около 80% вакцин против гриппа по-прежнему производятся с использованием куриных яиц - сотни миллионов из них поступают с ферм, которые правительства держат в секрете, чтобы защитить их от подделки.
Мы также можем делать вакцины с использованием живых вирусов, достаточно ослабленных, чтобы они фактически не вызывали болезнь. В качестве альтернативы мы можем использовать неинфекционные части вирусов или частицы, созданные так, чтобы они напоминали патогены.
Последняя стратегия ученых по борьбе с вирусами заключается в использовании РНК-мессенджера, которая впервые применяется для борьбы с SARS CoV-2, вирусом, вызывающим Covid-19.
Чтобы создать вакцину на основе мРНК, специалисты начинают с секвенирования вирусного генома и поиска инструкций о том, как он связывается со здоровыми клетками. Оказывается, что SARS CoV-2 связывается с помощью белков-шипов, которые исследуют поверхность вируса.
Затем ученые копируют и упаковывают эти генетические инструкции и вводят их здоровым добровольцам, чтобы клетки их тела начали производить свои собственные белки-шипы (но не прикрепленные к какому-либо вирусу). Таким образом, пациенты создают свой собственный план критически важной части вируса, чтобы их иммунная система научилась определять и нейтрализовать.
Раньше мРНК-вакцины не использовались широко, в основном потому, что искусственную РНК-мессенджер сложно поддерживать в неприкосновенности достаточно долго, чтобы она достигла клеток-хозяев. Но ученые преодолели это препятствие с помощью новой технологии (в частности, синтезируя более совершенные ферменты, фланкирующие последовательности планов), и теперь они могут создавать вакцины невероятно быстро. Что касается SARS-CoV-2, они также внесли изменения в РНК, так что она произвела очень стабильную версию белка-шипа, который иммунная система могла легко распознать - естественный шип вируса как бы колеблется, сбивая с толку ...
Исследователи смогли синтезировать РНК для вакцины SARS-CoV-2 в течение недели после секвенирования генома вируса еще в январе 2020 года. Это позволило им начать первую фазу испытаний препарата к марту прошлого года.
Вакцины - не чудодейственные лекарства: они не делают каждого человека невосприимчивым к болезням. Но важно то, что они работают на уровне населения.
Ключом к успешной программе вакцинации является иммунизация достаточного количества людей для развития так называемого «коллективного иммунитета», при котором большинство инфицированных не может передать его кому-либо еще. Таким образом, со временем все меньше и меньше людей заражаются, в идеале до тех пор, пока болезнь не будет полностью уничтожена.
Болезни по-прежнему представляют опасность, пока где-то есть случаи заражения.
В этом году мы стали свидетелями крупнейшей в истории международной разработки вакцин. SARS-CoV-2 показал, как быстро болезни могут распространяться в нашем глобализированном мире. Теперь мы собираемся выяснить, достаточны ли методы вакцинации, которые мы разрабатывали на протяжении веков, для решения этой задачи: сможем ли мы развить глобальный коллективный иммунитет или многие страны будут продолжать бороться.
Речь идет не только о выходе из этой пандемии, но и о создании быстрой и эффективной стратегии борьбы с будущими инфекциями. Они могут быть неизбежными, учитывая, сколько вирусов, похоже, готовы перейти от животных к человеку.
На данный момент и в ближайшие десятилетия вакцины, вероятно, будут ключом к обеспечению нашего коллективного благополучия и, возможно, нашего выживания.
Перевел: Бадалов Кәрим Искандарұлы, ПД(312)