כיצד נוצר חיסון נגד וירוס האם הוא יכול לעצור מגיפה
בריאות / / December 28, 2020
מדע פופולרי מַהֲדוּרָה על המתרחש במדע, הנדסה וטכנולוגיה כרגע.
עשרות חברות ביוטכנולוגיה ומכונים מדעיים רצים נגד המגפה כדי ליצור אפשרויות חיסון שונות עבור נגיף העטרה החדש SARS - CoV - 2. אנו מגלים אילו טכנולוגיות משמשות לפיתוחן, כמה זמן ייקח עד לרגע בו ניתן לחסן COVID-19 והאם החיסון העתידי יכול להיפסק. מגפה.
בכל פעם שהאנושות מתמודדת עם זיהום חדש, שלושה גזעים מתחילים בו זמנית: לתרופה, מערכת בדיקות וחיסון. השבוע הקודם ברוסיה החלהמרכז המדעי רוזפוטרבנדזור החל בבדיקת חיסון נגד נגיף כתר חדש ניסויים נגד חיידקים נגד קורונה בבעלי חיים ובארצות הברית - כבר בבני אדםמתחיל ניסוי קליני של NIH בחיסון חקירה ל- COVID-19. האם זה אומר שהניצחון על מגפה סגור?
על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, כ -40 מעבדות בעולם הכריזוטיוטת נוף של COVID - 19 חיסונים מועמדים - 20 במרץ 2020 שהם מפתחים חיסונים כנגד נגיף העטרה. ולמרות שיש מנהיגים ברורים ביניהם - למשל חברת CanSino Biologics הסינית שקיבלהחיסון קורונאווירוס נובלי (ADENOVIRUS סוג 5 וקטור) מאושר למבחן קליני ההיתר לניסויים בבני אדם, ולמודרנה האמריקאית, שכבר החלה אותם, קשה כעת לחזות איזו חברה תזכה במירוץ הזה, והכי חשוב, האם פיתוח חיסונים יעלה על התפשטות נגיף הקורונה. הצלחה במירוץ זה תלויה לא מעט בבחירת הנשק, כלומר בעקרון שעליו בנוי החיסון.
נגיף מת הוא וירוס רע
בספרי הלימוד בבית הספר הם בדרך כלל כותבים שמשתמש בפתוגן נהרג או מוחלש לחיסונים. אך מידע זה מיושן במקצת. "מושבת (" נהרג "). - משוער. N + 1.) ומוחלש (מוחלש. - משוער. N + 1.) החיסונים הומצאו והוצגו באמצע המאה הקודמת, וקשה להחשיב אותם כמודרניים, - מסביר בשיחה עם N + 1 אולגה קרפובה, ראש המחלקה לווירולוגיה, הפקולטה לביולוגיה, אוניברסיטת מוסקבה. לומונוסוב. - זה יקר. קשה להעביר ולאחסן, חיסונים רבים מגיעים למקומות בהם הם זקוקים (אם אנחנו מדברים, למשל, על אפריקה) במצב שבו הם כבר לא מגנים על אף אחד. "
יתר על כן, זה לא מאובטח. על מנת לקבל מינון גבוה של "ההרוגים" נגיף, ראשית יש צורך לרכוש כמויות גדולות של יצורים חיים, וזה מגדיל את הדרישות לציוד מעבדה. ואז צריך לנטרל את זה - בשביל זה הם משתמשים, למשל, באולטרה סגול או בפורמלין.
אך היכן ההבטחה שבין שלל החלקיקים הנגיפיים ה"מתים "לא יהיו יותר העלולים לגרום למחלות?
עם פתוגן מוחלש, זה קשה עוד יותר. כעת, על מנת להיחלש, הנגיף נאלץ להשתנות ואז נבחרים הזנים הפחות אגרסיביים. אך הדבר מביא לנגיף בעל תכונות חדשות, ולא ניתן לחזות מראש את כולן. שוב, היכן ההתחייבות שברגע שנמצא בתוך הגוף, הנגיף לא ימשיך להשתנות ולייצר "צאצאים" אפילו יותר "רע" מהמקור?
לכן, לעתים רחוקות משתמשים גם בנגיפים "נהרגים" וגם ב"לא נהרגים ". לדוגמא, בקרב חיסוני שפעת מודרניים "פתוגנים מוחלשים" הםהדור הבא של חיסוני שפעת: הזדמנויות ואתגרים במיעוט - רק 2 מתוך 18 חיסונים שאושרו באירופה ובארצות הברית עד שנת 2020 מתוכננים כך. מתוך יותר מ -40 פרויקטים של חיסונים כנגד נגיף העטרה, רק אחד מסודר על פי עיקרון זה - המכון ההודי לסרום עוסק בכך.
מחלקים ומחסנים
זה הרבה יותר בטוח להציג חֲסִין מערכת לא עם כל הנגיף, אלא עם חלק נפרד ממנו. לשם כך, עליך לבחור חלבון שבאמצעותו "המשטרה הפנימית" של האדם תוכל לזהות במדויק את הנגיף. ככלל, זהו חלבון עילי, בעזרתו הפתוגן חודר 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", אומרת קרפובה. יתר על כן, אלה חייבים להיות חיסונים על נשאים, כלומר, חלבוני הנגיף חייבים להיות על סוג כלשהו של נשא. העובדה היא שכשעצמם הם (חלבונים) אינם חיסוניים. אם משתמשים בחלבונים בעלי משקל מולקולרי נמוך כחיסון, הם לא יפתחו חסינות, הגוף לא יגיב אליהם ולכן חלקיקי נשא הם הכרחיים בהחלט.
חוקרים מאוניברסיטת מוסקבה ממליצים להשתמש בנגיף פסיפס הטבק כמוביל כזה.נגיף פסיפס הטבק - "ויקיפדיה" (אגב, זהו הנגיף הראשון שהתגלה על ידי בני אדם). זה בדרך כלל נראה כמו מקל דק, אבל כשמחממים אותו הוא מקבל צורה של כדור. "הוא יציב, יש לו תכונות ספיחה ייחודיות, הוא מושך אליו חלבונים", אומרת קרפובה. "על פניו אתה יכול להניח חלבונים קטנים, האנטיגנים ממש." אם אתה מכסה את נגיף פסיפס הטבק בחלבוני וירוס קורונה, אז עבור הגוף זה הופך לחיקוי של חלקיק נגיפי. SARS-CoV-2. "נגיף פסיפס הטבק", מציין קרפובה, "הוא חומר חיסון יעיל לגוף. יחד עם זאת, מכיוון שנגיפי הצמח אינם יכולים להדביק בעלי חיים, כולל בני אדם, אנו מייצרים מוצר בטוח לחלוטין. "
בטיחותן של שיטות שונות הקשורות לחלבונים רקומביננטיים הפכה אותם לפופולאריים ביותר - לפחות תריסר חברות מנסות כעת להשיג חלבון כזה עבור נגיף העטרה. בנוסף, רבים משתמשים בוירוסי נשא אחרים - למשל, וקטורים אדנו-ויראליים או אפילו שינויי חצבת "אבעבועות חיים" וירוסי אבעבועות שחורות המדביקים תאים אנושיים ומתרבים שם יחד עם חלבונים של נגיף הקורונה. עם זאת, שיטות אלה אינן המהירות ביותר, מכיוון שיש צורך לייצר ייצור רציף של חלבונים ווירוסים בתרביות תאים.
גנים עירומים
ניתן לקצר ולהאיץ את שלב ייצור החלבון בתרבית התאים בכך שהוא גורם לתאי הגוף לייצר חלבונים נגיפיים בכוחות עצמם. חיסונים לטיפול גנטי פועלים על פי עיקרון זה - ניתן להכניס לתאים אנושיים חומר גנטי "עירום" - DNA ויראלי או RNA. בדרך כלל מזריקים דנ"א לתאים באמצעות אלקטרופורציה, כלומר יחד עם ההזרקה, אדם מקבל פריקה קלה, כתוצאה מכך, חדירותם של קרומי התאים גדלה, וחוטי DNA נכנסים פנימה. RNA מועבר באמצעות שלפוחית שומנים בדם. כך או אחרת, תאים מתחילים לייצר חלבון נגיפי ולהדגים אותו למערכת החיסון, המגוללת תגובה חיסונית גם בהיעדר וירוס.
שיטה זו חדשה למדי, אין חיסונים בעולם שיפעלו על עיקרון זה.
עם זאת, שבע חברות בבת אחת, על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, מנסות ליצור חיסון נגד נגיף הקורונה על בסיס זה. זה הדרך שעברה Moderna Therapeutics, המנהיגה האמריקאית במירוץ החיסונים. הוא נבחר לעצמם גם על ידי שלושה משתתפים נוספים במרוץ מרוסיה: המרכז המדעי "וקטור" בנובוסיבירסק (על פי רוזפוטרבנדזור, הוא בודק כמה שיותר תכנון חיסונים בו זמנית, ואחד מהם מבוסס על RNA), ביוקאד והמרכז המדעי והקליני לרפואה מדויקת ומחדשת ב קאזאן.
"באופן עקרוני, לא כל כך קשה ליצור חיסון", אומר אלברט ריזוונוב, מנהל המרכז, פרופסור המחלקה לגנטיקה במכון לרפואה וביולוגיה בסיסית של האוניברסיטה הפדרלית של קאזאן. "חיסונים גנטיים-טיפוליים הם המהירים ביותר מבחינת התפתחות, מכיוון שמספיק ליצור מבנה גנטי." על החיסון, שעובדים עליו במרכז, לירות לעבר כמה מטרות בבת אחת: גדיל DNA עם כמה גנים נגיפיים מוזרק לתאים במקביל. כתוצאה מכך, תאים ייצרו לא חלבון נגיפי אחד, אלא כמה בבת אחת.
בנוסף, לדברי ריזוונוב, חיסוני DNA עשויים להיות זולים יותר מאחרים בייצור. "אנחנו בעצם כמו שטח X", מתבדח המדען. - פיתוח האב-טיפוס שלנו עולה כמה מיליוני רובל בלבד. עם זאת, אבות טיפוס הם רק קצה הקרחון, ובדיקה בנגיף חי היא סדר אחר לגמרי. "
תקלות וטריקים
ברגע שהחיסונים הופכים מהתפתחויות תיאורטיות לאובייקטים מחקריים, מכשולים והגבלות מתחילים לצמוח כמו פטריות. ומימון הוא רק אחת הבעיות. על פי קרפובה, באוניברסיטת מדינת מוסקבה כבר יש מדגם של החיסון, אך בדיקות נוספות ידרשו שיתוף פעולה עם ארגונים אחרים. בשלב הבא הם מתכננים לבדוק בטיחות ואימונוגניות, וניתן לעשות זאת בין כותלי האוניברסיטה. אך ברגע שתצטרך להעריך את יעילות החיסון, תצטרך לעבוד עם הפתוגן וזה אסור במוסד החינוכי.
בנוסף, יידרשו חיות מיוחדות. העובדה היא שעכברי מעבדה רגילים אינם חולים בכל הנגיפים האנושיים, וגם תמונת המחלה יכולה להיות שונה מאוד. לכן, חיסונים נבדקים לעתים קרובות בחמוסים. אם המטרה היא לעבוד עם עכברים, אז יש צורך בעכברים מהונדסים גנטית, אשר נושאים על תאיהם בדיוק את אותם קולטנים אליהם "נצמד" נגיף העטרה בגוף המטופל. עכברים אלה אינם זוליםנוק-אאוט מכונן Ace2 (עשרה או שניים עשרות אלפי דולרים לשורה). נכון, לפעמים אתה יכול לחסוך כסף - לקנות רק כמה אנשים ולגדל אותם במעבדה - אבל זה מאריך את שלב הבדיקות הפרה-קליניות.
ואם בכל זאת אנו מצליחים לפתור את בעיית המימון, אז הזמן נותר קושי שלא ניתן להתגבר עליו. ריזוונוב אמר כי בדרך כלל לוקח חודשים ושנים להתפתח לחיסונים. "לעתים רחוקות פחות משנה, בדרך כלל יותר", הוא אומר. ראש הסוכנות הרפואית והביולוגית הפדרלית (הם מפתחים חיסון על בסיס חלבון רקומביננטי) הציעה ורוניקה ספורצובה.FMBA מרוסיה תקבל את תוצאות הבדיקה הראשונות של חיסונים נגד וירוס אב-טיפוס ביוני 2020שהחיסון המוגמר עשוי להופיע בעוד 11 חודשים.
ישנם מספר שלבים בהם ניתן להאיץ את התהליך. הברורה ביותר היא התפתחות. חברת Moderna האמריקאית לקחה את ההובלה מכיוון שהיא עוסקת זה מכבר ביצירת חיסוני mRNA. וכדי ליצור עוד אחד, היה להם מספיק מהגנום המפוענח של הנגיף החדש. צוותים רוסים ממוסקבה וקאזאן עובדים גם על הטכנולוגיה שלהם כבר כמה שנים וסומכים על תוצאות בדיקות החיסונים הקודמים שלהם כנגד מחלות אחרות.
האידיאל יהיה פלטפורמה המאפשרת לך ליצור במהירות חיסון חדש מתבנית. חוקרים מאוניברסיטת מדינת מוסקבה בוקעים תוכניות כאלה.
"על פני החלקיק שלנו", אומרת קרפובה, "אנו יכולים למקם את החלבונים של מספר נגיפים ולהגן מפני COVID-19, SARS ו- MERS בו זמנית. אנחנו אפילו חושבים שנוכל למנוע התפרצויות כאלה בעתיד. ישנם 39 קורונווירוסים, חלקם קרובים לקורונוירוסים אנושיים, וברור לחלוטין מה זה להתגבר על מחסום המינים (הקפצת נגיף מעטלפים לבני אדם. - משוער. N + 1.). אבל אם יש חיסון כמו לגו, אנחנו יכולים לשים עליו חלבון של נגיף כלשהו שמקורו אי שם. אנו נעשה זאת תוך חודשיים - נחליף או נוסיף חלבונים אלה. אם חיסון כזה היה זמין בדצמבר 2019, ואנשים היו מחוסנים לפחות בסין, זה לא היה מתפשט עוד יותר. "
השלב הבא הוא בדיקה פרה-קלינית, כלומר עבודה עם חיות מעבדה. זה לא התהליך הארוך ביותר, אך ניתן לנצח על חשבונו בשילוב עם ניסויים קליניים בבני אדם. זה בדיוק מה שעשתה מודרנה - החברה הגבילה את עצמה לבדיקת בטיחות מהירה ופנתה ישר למחקר אנושי. עם זאת, כדאי לזכור שהתרופה שהיא מנסה היא מהבטוחות ביותר. מכיוון שמודרנה אינה משתמשת בווירוסים או בחלבונים רקומביננטיים, יש מעט מאוד סיכוי שלמתנדבים יהיו תופעות לוואי - למערכת החיסון פשוט אין על מה להגיב באגרסיביות. הגרוע ביותר שיכול לקרות הוא שהחיסון אינו יעיל. אבל זה נותר לאמת.
אך ייצור חיסונים, ככל הנראה, אינו שלב מגביל. "זה לא מסובך יותר מהייצור הביוטכנולוגי הרגיל של חלבונים רקומביננטיים", מסביר ריזוונוב. לדבריו, הצמח יכול לייצר מיליון מנות של חיסון כזה תוך מספר חודשים. אולגה קרפובה נותנת הערכה דומה: שלושה חודשים למיליון מנות.
האם אתה זקוק לחיסון?
האם כדאי לקצץ בניסויים קליניים זו נקודה מרכזית. ראשית, זהו תהליך איטי כשלעצמו. במקרים רבים יש לתת את החיסון בכמה שלבים: אם הנגיף אינו מתרבה בעצמו בתוך הגוף, אז הוא מופרש במהירות, וריכוזו אינו מספיק.שפעת העופות מוכנות למגיפת וירוסים ופיתוח חיסוניםלגרום לתגובה חיסונית קשה. לכן, אפילו בדיקת יעילות פשוטה תארך לפחות מספר חודשים, והרופאים הולכים לפקח על בטיחות החיסון לבריאות המתנדבים במשך שנה שלמה.
שנית, COVID-19 הוא המקרה כאשר נראה שזה לא מעשי להאיץ ניסויים בבני אדם לרבים.
התמותה מהמחלה כיום נאמדת בכמה אחוזים, וסביר להניח כי ערך זה יופחת עוד ברגע שיתברר כמה אנשים סבלו מהמחלה ללא תסמינים. אך אם הוא יומצא כעת, החיסון יצטרך להינתן למיליוני אנשים, ואפילו תופעות לוואי קטנות עלולות לגרום למספר המחלות והמוות בהשוואה לזיהום עצמו. וירוס העטרה החדש רחוק מלהיות "כועס" מספיק בכדי, כלשונו של ריזוונוב, "לזרוק לחלוטין את כל שיקולי הביטחון." המדען מאמין שבמצב הנוכחי, היעיל ביותר בידוד.
עם זאת, לטענת קרפובה, בעתיד הקרוב אין צורך דחוף בחיסון. "אין צורך לחסן אנשים במהלך מגיפה, זה לא עולה בקנה אחד עם כללי המגיפה", היא מסבירה.
גלינה קוז'בניקובה, ראש המחלקה למחלות זיהומיות באוניברסיטת RUDN, מסכימה איתה. "במהלך מגיפה לא מומלץ בכלל לבצע חיסון, אפילו לא המתוכנן, שנכלל בלוח הזמנים לחיסונים. כי אין שום ערובה לכך שאדם לא נמצא בתקופת הדגירה, ואם ברגע זה יחול חיסון, תופעות לוואי ויעילות מופחתת של החיסון אפשריים ", אמרה קוז'בניקובה בתשובה לשאלה N + 1.
ישנם מקרים, הוסיפה, כאשר יש צורך בחיסון חירום מסיבות בריאותיות, במצב כשמדובר בחיים ובמוות. לדוגמא, במהלך פרוץ האנתרקס בסוורדלובסק בשנת 1979 כולם התחסנו, אלפי אנשים התחסנו בדחיפות ובשנת 1959 במוסקבה במהלך התפרצות אבעבועות שחורות שהובאוקוקורקין, אלכסיי אלכסייביץ '- "ויקיפדיה" מהודו מאת האמן אלכסיי קוקורקין.
"אבל וירוס הקורונה הוא ממש לא סיפור כזה. לפי מה שקורה, אנו רואים שמגיפה זו מתפתחת על פי החוקים הקלאסיים של מחלות נשימה חריפות ", אומר קוז'בניקובה.
לפיכך, מפתחי חיסונים נמצאים תמיד במצב מביך. אמנם אין וירוס, אך כמעט בלתי אפשרי ליצור חיסון. ברגע שהנגיף הופיע, מתברר שהיה צריך לעשות אתמול. וכאשר זה נסוג, היצרנים מאבדים את לקוחותיהם.
עם זאת, יש לתת חיסון. זה לא קרה במהלך התפרצויות קודמות של זיהומי נגיף כורון - הן MERS והן SARS הסתיימו מהר מדי והמחקר איבד מימון. אך אם לא נצפו מקרי SARS בעולם מאז 2004, אז המקרה האחרון של MERS הוא מתוארך לשנת 2019, ואף אחד לא יכול להבטיח כי ההתפרצות לא תחזור על עצמה. בנוסף, חיסון נגד זיהומים קודמים יכול להוות במה אסטרטגית להתפתחות חיסונים עתידית.
קרפובה מציין כי גם לאחר ריקבון התלקחות זו COVID-19 אחד אחר אפשרי. ובמקרה זה, על המדינה להכין חיסון. "זה לא סוג החיסון שכל האנשים יחוסנו כמו נגד שפעת", היא אומרת. "אבל במקרה חירום עם התפרצות חדשה, על המדינה לקבל חיסון כזה, כמו גם מערכת בדיקות."
קרא גם🧐
- כיצד תתפתח מגיפת הנגיף הכלילי ואיך היא תסתיים
- מדוע השמועה כי נגיף העטרה החדש הופק במעבדה שגויה
- 5 שאלות חשובות על החיים במהלך מגיפת הנגיף הכלילי