כיצד נוצר חיסון נגד קורונה והאם הוא יכול לעצור מגיפה

תוכן עניינים:

וירוס מת הוא וירוס רע
מחלקים ומחסנים
גנים עירומים
תהפוכות ותחבולות
האם צריך חיסון?

כיצד נוצר חיסון נגד קורונה והאם הוא יכול לעצור מגיפה

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

באופן בלתי צפוי, אין צורך להאיץ את העבודה על החיסון.

עשרות חברות ביוטכנולוגיה ומוסדות מדעיים דוהרים נגד המגיפה כדי ליצור אפשרויות חיסון שונות לנגיף הקורונה החדש של SARS - CoV - 2. אנו בודקים באילו טכנולוגיות משתמשים כדי לפתח אותם, כמה זמן ייקח עד שניתן יהיה לחסן את החיסון נגד COVID-19, והאם החיסון העתידי יוכל לעצור את המגיפה.

בכל פעם שהאנושות מתמודדת עם זיהום חדש, מתחילים שלושה מירוצים בו זמנית: לתרופה, למערכת בדיקות ולחיסון. בשבוע שעבר, המרכז המדעי של Rospotrebnadzor החל בבדיקת חיסון נגד נגיף הקורונה החדש, בדיקת חיסון נגד נגיף הקורונה על בעלי חיים, ובארצות הברית מתחיל הניסוי הקליני של NIH בחיסון ניסיוני ל-COVID-19. האם זה אומר שהניצחון על המגיפה קרוב?

על פי ארגון הבריאות העולמי, כ-40 מעבדות ברחבי העולם הכריזו על נוף ה-DRAFT של חיסונים מועמדים ל-COVID-19 - 20 במרץ 2020 שהם מפתחים חיסונים נגד נגיף הקורונה. ולמרות העובדה שיש ביניהם מנהיגים ברורים - למשל, חברת CanSino Biologics הסינית שקיבלה RECOMBINANT ROVEL CORONAVIRUS VACCINE (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) שאושרה לניסוי קליני לניסויים בבני אדם, ומודרנה האמריקאית שכבר עשתה התחילו אותם, - כעת קשה לחזות מי מהחברות תנצח במירוץ הזה, והכי חשוב, האם פיתוח החיסונים יעקוף את התפשטות נגיף הקורונה. ההצלחה במירוץ הזה תלויה לא מעט בבחירת הנשק, כלומר בעקרון שעליו בנוי החיסון.

וירוס מת הוא וירוס רע

בספרי הלימוד של בית הספר הם בדרך כלל כותבים כי פתוגן מומת או מוחלש משמש לחיסונים. אבל המידע הזה קצת מיושן. "מומתים ("הרוגים". - כ- N + 1.) ומוחלשים (מוחלשים. - כ- N + 1.) חיסונים הומצאו והוצגו באמצע המאה הקודמת, וקשה לראות אותם מודרניים, - מסבירה בשיחה עם N+1 אולגה קרפובה, ראש המחלקה לויולוגיה, הפקולטה לביולוגיה, אוניברסיטת לומונוסוב מוסקבה. - זה יקר. קשה לשינוע ולאחסן, חיסונים רבים מגיעים למקומות שבהם הם נחוצים (אם אנחנו מדברים למשל על אפריקה) במצב כזה כשהם כבר לא מגנים על אף אחד".

יתר על כן, זה לא מאובטח. כדי לקבל מינון גבוה של הנגיף ה"הרוג" יש לרכוש תחילה כמויות גדולות של חיים, וזה מגדיל את הדרישות לציוד מעבדה. אז צריך לנטרל אותו - בשביל זה הם משתמשים, למשל, באולטרה סגול או בפורמלין.

אבל איפה הערובה שבין שלל החלקיקים הנגיפים ה"מתים" לא יהיו עוד שיכולים לגרום למחלות?

עם פתוגן מוחלש, זה אפילו יותר קשה. כעת, כדי להיחלש, הנגיף נאלץ לעבור מוטציה, ואז נבחרים הזנים הפחות אגרסיביים. אבל זה מייצר וירוס עם תכונות חדשות, ולא ניתן לחזות את כולם מראש. שוב, איפה הערובה שברגע שהוא נכנס לגוף, הנגיף לא ימשיך לעבור מוטציה ולייצר "צאצאים" אפילו יותר "רוע" מהמקור?

לכן, גם וירוסים "הרוגים" וגם "לא נהרגים" נמצאים בשימוש נדיר כיום. לדוגמה, בקרב חיסוני שפעת מודרניים, "פתוגניים מוחלשים" נמצאים במיעוט - חיסוני שפעת מהדור הבא: הזדמנויות ואתגרים נמצאים במיעוט - רק 2 מתוך 18 חיסונים שאושרו באירופה ובארצות הברית עד 2020 מסודרים. מתוך יותר מ-40 פרויקטים של חיסונים נגד נגיף הקורונה, רק אחד מאורגן על פי העיקרון הזה - המכון ההודי לסרום עוסק בכך.

מחלקים ומחסנים

הרבה יותר בטוח להכניס את מערכת החיסון לא לכל הנגיף, אלא לחלק נפרד ממנו. לשם כך, עליך לבחור חלבון שבאמצעותו "המשטרה הפנימית" של אדם תוכל לזהות במדויק את הנגיף. ככלל, מדובר בחלבון משטח, בעזרתו חודר הפתוגן לתאים. אז אתה צריך לקבל קצת תרבית תאים כדי לייצר חלבון זה בקנה מידה תעשייתי. זה נעשה בעזרת הנדסה גנטית, ולכן חלבונים כאלה נקראים מהונדסים גנטית, או רקומביננטיים.

"אני מאמין שחיסונים חייבים להיות רקומביננטיים, ולא שום דבר אחר", אומר קרפובה. - יתרה מכך, אלה חייבים להיות חיסונים על נשאים, כלומר, החלבונים של הנגיף חייבים להיות על סוג של נשאים. העובדה היא שלעצמם הם (חלבונים) אינם אימונוגניים. אם משתמשים בחלבונים בעלי משקל מולקולרי נמוך כחיסון, הם לא יפתחו חסינות, הגוף לא יגיב אליהם, כך שחלקיקי נשא הם נחוצים לחלוטין".

בתור נשא כזה, חוקרים מאוניברסיטת מוסקבה סטייט מציעים להשתמש בנגיף פסיפס הטבק וירוס פסיפס טבק - "ויקיפדיה" (זה, אגב, הנגיף הראשון שהתגלה על ידי בני אדם). בדרך כלל זה נראה כמו מקל דק, אבל כשהוא מחומם הוא מקבל צורה של כדור. "הוא יציב, יש לו תכונות ספיחה ייחודיות, הוא מושך אליו חלבונים", אומר קרפובה. "על פני השטח שלו, אתה יכול להניח חלבונים קטנים, אותם אנטיגנים". אם אתה מכסה את נגיף פסיפס הטבק בחלבוני קורונה, אז עבור הגוף הוא הופך לחיקוי של החלקיק הנגיפי של SARS - CoV - 2. "וירוס פסיפס הטבק", מציין קרפובה, "הוא ממריץ חיסון יעיל לגוף. יחד עם זאת, מכיוון שווירוסים צמחיים אינם יכולים להדביק בעלי חיים, כולל בני אדם, אנו מייצרים מוצר בטוח לחלוטין".

הבטיחות של שיטות שונות הקשורות לחלבונים רקומביננטיים הפכה אותם לפופולריים ביותר - לפחות תריסר חברות מנסות כעת להשיג חלבון כזה עבור נגיף הקורונה. בנוסף, רבים משתמשים בנגיפים נשאים אחרים - למשל בוקטורים אדנו-ויראליים או אפילו נגיפים של חצבת ואבעבועות שחורות חיים, שמדביקים תאים אנושיים ומתרבים שם יחד עם חלבוני קורונה. עם זאת, שיטות אלו אינן המהירות ביותר, מכיוון שיש צורך לבסס ייצור מקוון של חלבונים ווירוסים בתרביות תאים.

גנים עירומים

ניתן לקצר ולהאיץ את שלב ייצור החלבון בתרבית תאים על ידי גורם לתאי הגוף לייצר חלבונים ויראליים בעצמם. חיסונים בריפוי גנטי פועלים על פי העיקרון הזה - ניתן להחדיר חומר גנטי "עירום" - DNA ויראלי או RNA - לתאי אדם. בדרך כלל מוזרק DNA לתאים באמצעות אלקטרופורציה, כלומר, יחד עם ההזרקה, אדם מקבל פריקה קלה, כתוצאה מכך, חדירות קרומי התא עולה, וגדילי DNA נכנסים פנימה. RNA מועבר באמצעות שלפוחיות שומנים. כך או אחרת, תאים מתחילים לייצר חלבון ויראלי ולהפגין אותו למערכת החיסון, והוא מגולל תגובה חיסונית גם בהיעדר וירוס.

שיטה זו די חדשה, אין חיסונים בעולם שיעבדו על העיקרון הזה.

למרות זאת, לפי ארגון הבריאות העולמי, שבע חברות מנסות בבת אחת לייצר חיסון נגד נגיף הקורונה על בסיסו. זו הדרך שעברה Moderna Therapeutics, המובילה האמריקאית במירוץ החיסונים. הוא גם נבחר לעצמם על ידי שלושה משתתפים נוספים במירוץ מרוסיה: המרכז המדעי של וקטור בנובוסיבירסק (לפי רוספוטרבנדזור, הוא בודק עד שישה עיצובי חיסונים בו זמנית, ואחד מהם מבוסס על RNA). ביוקאד והמרכז המדעי והקליני לרפואה מדויקת ורפואה רגנרטיבית מתמחרים את קאזאן.

"באופן עקרוני, זה לא כל כך קשה ליצור חיסון", אומר אלברט ריזבנוב, מנהל המרכז, פרופסור של המחלקה לגנטיקה במכון לרפואה וביולוגיה בסיסית של האוניברסיטה הפדרלית של קאזאן. "חיסונים בריפוי גנטי הם המהירים ביותר מבחינת התפתחות, כי זה מספיק כדי ליצור מבנה גנטי". החיסון, עליו עובדים במרכז, אמור לירות בכמה מטרות בו-זמנית: גדיל DNA עם מספר גנים ויראליים מוזרק לתאים בו-זמנית. כתוצאה מכך, תאים יפיקו לא חלבון ויראלי אחד, אלא כמה בבת אחת.

בנוסף, לפי ריזבנוב, חיסוני DNA עשויים להיות זולים יותר מאחרים בייצור. "אנחנו בעצם כמו Space X", מתבדח המדען. - פיתוח אב הטיפוס שלנו עולה רק כמה מיליוני רובל.עם זאת, אב טיפוס הוא רק קצה הקרחון, ובדיקה עם וירוס חי היא סדר אחר לגמרי."

תהפוכות ותחבולות

ברגע שחיסונים הופכים מפיתוחים תיאורטיים לאובייקטי מחקר, מכשולים והגבלות מתחילים לצמוח כמו פטריות. ומימון הוא רק אחת הבעיות. לפי קרפובה, לאוניברסיטת מוסקבה כבר יש דגימה של החיסון, אך בדיקות נוספות ידרשו שיתוף פעולה עם ארגונים אחרים. בשלב הבא הם מתכננים לבדוק בטיחות ואימונוגניות, וניתן לעשות זאת בין כותלי האוניברסיטה. אבל ברגע שתצטרכו להעריך את יעילות החיסון, תצטרכו לעבוד עם הפתוגן, והדבר אסור במוסד החינוכי.

בנוסף, יידרשו בעלי חיים מיוחדים. העובדה היא שעכברי מעבדה רגילים אינם חולים בכל הנגיפים האנושיים, ותמונת המחלה יכולה להיות שונה מאוד. לכן, חיסונים נבדקים לעתים קרובות בחמוסים. אם המטרה היא לעבוד עם עכברים, אז יש צורך בעכברים מהונדסים גנטית, הנושאים על התאים שלהם בדיוק את אותם קולטנים אליהם "נאחז" הקורונה בגופו של החולה. עכברים אלה אינם זולים Ace2 CONSTITUTIVE NNOCKOUT (עשרות או עשרים אלף דולר לשורה). נכון, לפעמים אפשר לחסוך כסף - לקנות רק כמה פרטים ולהרבות אותם במעבדה - אבל זה מאריך את שלב הבדיקות הפרה-קליניות.

קיומו של נגיף השפעת הוכח דווקא בניסויים על חמוסים, והם עדיין משמשים מודל למחלות ויראליות רבות

ואם בכל זאת נצליח לפתור את בעיית המימון, הרי שהזמן נותר בגדר קושי בלתי עביר. לפי ריזבנוב, לרוב לוקח לחיסונים חודשים ושנים להתפתח. "לעיתים רחוקות פחות משנה, בדרך כלל יותר", הוא אומר. ראש הסוכנות הפדרלית הביו-רפואית (הם מפתחים חיסון המבוסס על חלבון רקומביננטי) ורוניקה Skvortsova הציעה שה-FMBA של רוסיה תקבל את תוצאות הבדיקה הראשונות של אבות-טיפוס של חיסון נגד וירוס קורונה ביוני 2020, שייתכן שיופיע חיסון מוגמר ב- 11 חודשים.

ישנם מספר שלבים בהם ניתן להאיץ את התהליך. הדבר הברור ביותר הוא התפתחות. חברת Moderna האמריקאית לקחה את ההובלה מכיוון שהיא מפתחת חיסוני mRNA מזה זמן רב. וכדי ליצור עוד אחד, היה להם מספיק מהגנום המפוענח של הנגיף החדש. גם צוותים רוסיים ממוסקבה ומקאזאן עובדים על הטכנולוגיה שלהם כבר כמה שנים ומסתמכים על תוצאות הבדיקות של החיסונים הקודמים שלהם נגד מחלות אחרות.

האידיאל תהיה פלטפורמה המאפשרת ליצור במהירות חיסון חדש מתבנית. חוקרים מאוניברסיטת מוסקבה רוקמים תוכניות כאלה.

"על פני החלקיק שלנו", אומר קרפובה, "אנו יכולים למקם את החלבונים של מספר וירוסים ובו זמנית להגן מפני COVID-19, SARS ו-MERS. אנחנו אפילו חושבים שנוכל למנוע התפרצויות כאלה בעתיד. ישנם 39 נגיפים, חלקם קרובים לנגיף הקורונה האנושי, וברור לחלוטין מה זה להתגבר על מחסום המין ("קפיצה" של וירוס מעטלפים לבני אדם. - הערה N + 1.). אבל אם יש חיסון כמו לגו, נוכל לשים עליו חלבון של וירוס כלשהו שמקורו איפשהו. נעשה זאת תוך חודשיים – נחליף או נוסיף את החלבונים הללו. אם חיסון כזה היה זמין בדצמבר 2019, ואנשים היו מחוסנים לפחות בסין, זה לא היה מתפשט יותר".

השלב הבא הוא בדיקה פרה-קלינית, כלומר עבודה עם חיות מעבדה. זה לא התהליך הארוך ביותר, אבל אפשר לזכות בו על חשבונו בשילוב עם ניסויים קליניים בבני אדם. Moderna עשתה בדיוק את זה - החברה הגבילה את עצמה לבדיקת בטיחות מהירה וניגשה ישר למחקר אנושי. עם זאת, כדאי לזכור שהתרופה שהיא מנסה היא אחת הבטוחות. מכיוון שמודרנה לא משתמשת בווירוסים או בחלבונים רקומביננטיים, יש סיכוי קטן מאוד שלמתנדבים יהיו תופעות לוואי – למערכת החיסון פשוט אין למה להגיב באגרסיביות.הגרוע ביותר שיכול לקרות הוא שהחיסון אינו יעיל. אבל זה נותר לאמת.

אבל ייצור החיסונים, ככל הנראה, אינו שלב מגביל. "זה לא יותר מסובך מהייצור הביוטכנולוגי הרגיל של חלבונים רקומביננטיים", מסביר ריזבנוב. לדבריו, הצמח יכול לייצר מיליון מנות של חיסון כזה תוך חודשים ספורים. אולגה קרפובה נותנת הערכה דומה: שלושה חודשים למיליון מנות.

האם צריך חיסון?

השאלה אם כדאי לצמצם את הניסויים הקליניים. ראשית, זהו תהליך איטי בפני עצמו. במקרים רבים, החיסון חייב להינתן במספר שלבים: אם הנגיף אינו מתרבה מעצמו בתוך הגוף, אז הוא מחוסל במהירות, וריכוזו אינו מספיק מוכנות ופיתוח חיסונים למגפת שפעת העופות A כדי לגרום למערכת חיסונית רצינית. תְגוּבָה. לכן, אפילו בדיקה פשוטה של היעילות תיקח לפחות מספר חודשים, והרופאים הולכים לפקח על בטיחות החיסון לבריאות המתנדבים במשך שנה שלמה.

שנית, COVID-19 הוא בדיוק המקרה שבו האצת ניסויים בבני אדם נראית בלתי מעשית עבור רבים.

התמותה מהמחלה כיום מוערכת באחוזים בודדים, וסביר להניח שערך זה ירד עוד יותר ברגע שיתברר כמה אנשים סבלו מהמחלה באופן א-סימפטומטי. אבל החיסון, אם יומצא כעת, יצטרך להינתן למיליוני אנשים, ואפילו תופעות לוואי קטנות עלולות לגרום למספר המחלות והמקרי מוות הדומה לזיהום עצמו. והקורונה החדשה רחוקה מלהיות "כועסת" מספיק כדי, במילותיו של ריזבנוב, "לזרוק לגמרי הצידה את כל שיקולי הביטחון". המדען מאמין שבמצב הנוכחי, הסגר הוא היעיל ביותר.

עם זאת, לדברי קרפובה, אין צורך דחוף בחיסון בזמן הקרוב. "אין צורך לחסן אנשים בזמן מגיפה, זה לא עולה בקנה אחד עם כללי המגיפה", היא מסבירה.

גלינה קוז'בניקובה, ראש המחלקה למחלות זיהומיות באוניברסיטת RUDN, מסכימה איתה. "בזמן מגיפה לא מומלץ כלל חיסון, אפילו שגרתי, הנכלל בלוח החיסונים. מכיוון שאין ערובה שאדם אינו בתקופת הדגירה, ואם חיסון מוחל ברגע זה, יתכנו תופעות לוואי ויעילות חיסון מופחתת", אמרה קוז'בניקובה, וענה על השאלה N + 1.

ישנם מקרים, הוסיפה, שבהם יש צורך בחיסון חירום מסיבות בריאותיות, במצב של חיים ומוות. לדוגמה, במהלך התפרצות האנתרקס בסברדלובסק בשנת 1979, כולם חוסנו, אלפי אנשים חוסנו בדחיפות, וב-1959 במוסקבה במהלך התפרצות של אבעבועות שחורות שהביא קוקורקין, אלכסיי אלכסייביץ' - "ויקיפדיה" מהודו של האמן אלכסיי קוקוריקין.

"אבל נגיף הקורונה הוא ממש לא סיפור כזה. ממה שקורה, אנו רואים שהמגיפה הזו מתפתחת על פי החוקים הקלאסיים של מחלות נשימה חריפות", אומרת קוז'בניקובה.

לפיכך, מפתחי חיסונים נמצאים תמיד במצב לא נוח. כל עוד אין וירוס, כמעט בלתי אפשרי ליצור חיסון. מיד עם הופעת הנגיף, מתברר שהיה צריך לעשות את זה שלשום. וכשהיא נסוגה, היצרנים מאבדים את הלקוחות שלהם.

עם זאת, יש לתת חיסון. זה לא קרה במהלך התפרצויות קודמות של זיהומי נגיף הקורונה - גם MERS וגם SARS הסתיימו מהר מדי, והמחקר איבד מימון. אבל אם לא היו מקרים של SARS בעולם מאז 2004, אז המקרה האחרון של MERS הוא ב-2019, ואף אחד לא יכול להבטיח שההתפרצות לא תחזור על עצמה. בנוסף, חיסון נגד זיהומים קודמים יכול לספק פלטפורמה אסטרטגית לפיתוח חיסונים עתידיים.

קרפובה מציינת כי גם לאחר התפוגגות התפרצות זו של COVID-19, התפרצות נוספת אפשרית. ובמקרה הזה, המדינה צריכה להיות עם חיסון מוכן."זה לא סוג החיסון שכל האנשים יתחסנו איתו כמו שפעת", היא אומרת. "אבל במקרה חירום עם התפרצות חדשה, המדינה צריכה לקבל חיסון כזה, כמו גם מערכת בדיקות".