Вакцины: прошлое и будущее

Эффективно, но очень опасно
Первые попытки защитить человека от опасных инфекций предпринимались ещё в средневековых Индии и Китае. Именно в этих странах заметили, что если намеренно заразить здорового человека небольшой дозой инфекции, в дальнейшем заболевание станет для него неопасным. Правда, сразу после искусственного заражения придётся переболеть в лёгкой, а иногда и тяжёлой форме. В середине 18 века метод, получивший название вариоляция, взяли на вооружение английские доктора для защиты от оспы. Узнав об этом, российская императрица Екатерина II пригласила к себе одного из преуспевших в вариоляции докторов – Томаса Димсдейла.

Она решила показать народу пример и привить от оспы себя и малолетнего сына Павла. В качестве «вирусного донора» выступил привитый оспой крепостной мальчик Саша Макаров. На 5-ый день у императрицы поднялась температура, на теле появились оспенные пузырьки. В какой-то момент ситуация стала неопределённой, даже вызывали священника, но вскоре организм справился, в месте введения вакцины появился рубчик, свидетельствующий о формировании стойкого иммунитета. Павел и вовсе перенёс вакцинацию легко. На прививку к Димсдейлу выстроилась очередь дворян, первым 140 посчастливилось привиться оспой из «пузырька» самой императрицы. Земства проявили большой интерес к вакцинации от оспы и начали активно приглашать к себе обученных Димсдейлом русских докторов, процесс локальной вакцинации продолжался многие годы, сохранив десятки тысяч жизней.

Первые вакцины относились к живым неослабленным. Они наиболее эффективные, но слишком опасные с точки зрения развития заболевания и осложнений, поэтому давно не используются.

Крайне неприличная смерть

В то время как в Англии и России вариоляция от оспы уже активно проводилась, во Франции была категорически запрещена. Екатерина Великая писала королю Франции Людовику XV о своём положительном опыте и необходимости вакцинирования себя и подданных, но монарх на это так и не решился. И в 1774 году умер от натуральной оспы, заразившись от одной из своих любовниц. На смерть монарха Екатерина написала: «Неприлично умирать от оспы в прогрессивном 18 веке!».

Новый путь – опасность меньше
В конце 18 века другой английский врач Эдвард Дженнер обратил внимание, что работающие с коровами крестьяне не болеют натуральной оспой, но иногда в лёгкой форме переносят коровью. Он провёл смелый эксперимент — ввёл содержимое пузырька на руке одной крестьянки, инфицированной вирусом коровьей оспы, восьмилетнему мальчику. После чего все контакты мальчика с больными натуральной оспой не привели к заболеванию. Так на свет появились метод, сохранивший миллиарды жизней и слово, вакцинация, корень которого «vacca» в переводе с греческого означает корова. В отличие от вариоляции, риск смерти от оспы в этом случае практически отсутствовал.

В 1801 году известный русский врач Яков Мудров по указу Александра I провёл публичную вакцинацию волонтёра Андрея Петрова, использовав на это раз опыт Дженнера и коровью оспу. Результат оказался положительным и император издал указ о проведении в России массовой вакцинации. Первыми были практически полностью вакцинированы военные. Считается, что именно это позволило защитить от вспышек оспы армию во время Отечественной войны 1812 года и полностью победить натуральную оспу в России.

Бешеный успех
Следующий виток в создании вакцин произошёл благодаря работам Луи Пастера, который почти через сто лет начал использовать не только живые, но ослабленные и убитые культуры инфекционных агентов. В 1885 году Пастер завершил разработку вакцины против смертельно опасного заболевания – бешенства. Работа учёного сопровождалась критическими отзывами в прессе, доходило до протестных митингов под окнами лаборатории. Но, после первых удачных вакцинаций, газеты стали наперебой расхваливать вакцинацию. Используют её и сегодня, трудно найти самого отъявленного антипрививочника, который, будучи укушенным незнакомой собакой, не пошёл бы делать «уколы от бешенства».

Начав свой путь с бешенства, живые ослабленные вакцины получили широкое распространение в 50-х годах 20-го века. К ним относятся вакцины от кори, эпидемического паротита, краснухи, ветряной оспы.

В основе синтеза этой группы иммунобиологических препаратов лежит метод аттенуирования (сильного ослабления) вируса, которое достигается путём многочисленного повторного заражения вирусом лабораторных животных. С каждым новым циклом вирус всё больше приспосабливается к организму млекопитающего, и становится для человека практически безопасным. В то же время, сохраняет свою антигенную структуру и способность вызвать иммунитет.

В итоге, встретившись с «диким» штаммом иммунитет узнает его и быстро побеждает. Минус таких вакцин в том, что новый, малоизученный вирус может внезапно восстановить свои патогенные свойства и тогда вакцина неожиданно станет заразной. Поэтому, разработка ослабленных вакцин – очень кропотливый процесс, а их внедрение требует длительных клинических испытаний.

Неактивный, но полезный
Вакцины, которые содержат незаразные вирусы называются инактивированными. При подготовке такой вакцины вирусную взвесь инактивируют с помощью высокой температуры, химикатов или ионизирующего излучения. В результате вирусные белки частично расплавляются (денатурируются), но сохраняют свои антигенные свойства и могут вызывать иммунный ответ. Однако он может оказаться не таким сильным, поэтому в инактивированных вакцинах используются своего рода усилители – адъюванты. Их задача помочь лимфоцитам выработать как можно больше противовирусных антител. Самый известный адъювант – соли алюминия. В последние десятилетия стали использоваться фосфолипидные наночастицы, полностью повторяющие строение вируса.

Наиболее известные вакцины из этой группы — от полиомиелита и коклюша. Они безопаснее ослабленных, но требуют длительной разработки качественного адъюванта, поэтому их внедрение нередко растягивается на годы. Через некоторое время, как правило, требуется ревакцинация.

Не повторить ошибок

В начале пятидесятых годов 20-го веках Джонас Солк создал инактивированную вакцину против полиомиелита. Для американцев это было событие равное окончанию войны. Однако эйфория продлилась недолго. Одна из компаний-производителей не смогла полностью дезактивировать вирус и изготовила некачественную вакцину. В результате 120 000 детей по трагической случайности были привиты вакциной, которая содержала потенциально смертельный полиовирус; 70 000 переболели полиомиелитом в легкой форме, 200 оказались необратимо и тяжело парализованы, десять умерли. Это была одна из самых страшных биологических катастроф в истории Америки, которая привела к беспрецедентному усилению контроля за производством вакцинных препаратов во всем мире.

Правильный вектор
Векторные или рекомбинантные вакцины как бы сочетают в себе положительные качества живых и инактивированных вакцин.

Их основу составляют безопасные вирусы (например, аденовирус), в геном которого встроена небольшая генетическая последовательность опасного возбудителя. Её недостаточно, чтобы вакцина приобрела даже минимальные патогенные свойства, но вполне хватает для выработки стойкого иммунитета. Большой плюс векторных вакцин состоит в том, что иммунная система реагирует на них, как на «живые», при этом вирус даже теоретически не способен к размножению, значит ни при каких условиях не вызовет заболевание. Но есть и существенный минус – хотя векторные вакцины разрабатывались от ВИЧ и лихорадки Эбола, пока не одна из них не была одобрена для массового применения.

Развитие генной инженерии и полная расшифровка генома большинства живых существ позволила получить принципиально новое поколение – нуклеиновые вакцины (ДНК-вакцины и РНК-вакцины) Их основа – ДНК или РНК, первая нуклеиновая кислота является основой генома человека, вторая – многих вирусов. Суть ДНК-вакцины – встроить в наш геном новую информацию, после чего организм сам начнёт синтезировать вирусные белки. Вред они не нанесут, зато помогут сформировать устойчивый иммунитет. В случае использования вирусной РНК механизм немного другой – полноценного встраивания в геном не происходит, но РНК, взаимодействуя с клеткой, вызывает синтез части вирусных белков также, как это делает вирус. Результат от потенциального использования обеих нуклеиновых вакцин один: в ответ на синтез белков начинается выработка антител. Потенциально, потому что на данный момент ни одна из этих вакцин не одобрена к применению на людях. Единственная разрешённая ДНК-вакцина используется в ветеринарии для вакцинации лошадей от вируса Зика.

Ещё один продукт современной вакцинологии – так называемые белковые вакцины. В её основе – фрагменты вирусных белков, это те самые антигены, на которые реагирует наш иммунитет. У белковой вакцины много плюсов, например она не может вызвать заболевание и считается одной из самых безопасных, а, значит, процесс доклинических и клинических испытаний может быть максимально коротким. Но есть минусы, полностью перекрывающие даже такие значимые достоинства. Разработчикам трудно получить достаточное количество вирусных белков для необходимого количества вакцины. Кроме того, иммунитет после вакцинации временный и нестойкий, через некоторое время потребуется ревакцинация.

Вакцина от пневмонии

В конце 20 века учёные поняли, что грозные инфекционные болезни прошлого либо побеждены, либо больше не представляют серьёзной опасности. Новой угрозой оказались обычные респираторные заболевания. Грипп и осложняющая его пневмония ежегодно забирают сотни тысяч жизней по всему миру. Несмотря на то, что вирус гриппа сезонный и постоянно мутирует, учёные научились предугадывать появление следующего штамма и каждый раз модифицировать под него вакцину. Если от сезонного гриппа вакцинировано не менее 70% населения региона, число случаев госпитализации с осложнениями гриппа снижается на 75%, а летальность уменьшается не менее чем в 2 раза. Ещё одна важная «респираторная» вакцина – пневмококковая. Поливалентные пневмококковые вакцины содержат антигены 23 серотипов, вызывающих до 90 % заболеваний пневмококковой этиологии, среди которых не только воспаление лёгких, но и не менее опасные менингит и эндокардит. Особую актуальность вакцинация «от пневмонии» приобретает из-за устойчивости пневмококков к самым современным антибиотикам, в том числе при вирусном поражение лёгких при COVID-19 осложненном вторичной бактериальной пневмонией, возбудитель которой – пневмококк.

Когда ждать вакцину от COVID-19?
Разработать новую вакцину против большинства инфекций не так сложно, для этого достаточно использовать одну из имеющихся, ранее перечисленных нами «платформ». Другое дело – досконально соблюсти протокол доклинических и клинических испытаний, чтобы не повторить печальный опыт ранней полиомиелитной вакцины. Нередко на саму разработку и получение экспериментальной партии уходит всего несколько месяцев, остальное время занимают лабораторные и клинические испытания эффективности, и, самое главное, безопасности вакцины. По мнению учёных, сегодня можно сократить этот срок до 12-18 месяцев после начала разработки, но возможно, учёные придумают способ ещё больше ужать сроки и начать массовую вакцинацию намного раньше. Ведь к середине июня во всём мире десятки разработчиков не только создали, но и приступили в первой фазе клинических испытаний вакцины на добровольцах. 13 февраля стартовала разработка совместной американо-индийской ослабленной вакцины.

Два китайских разработчика делают успехи в создании инактивированной вакцины: на начало мая они провели первую фазу клинических испытаний и даже получили положительный результат в виде стойкого повышение антител к 10 вариантам штамма SARS-CoV-2 у грызунов.

Наибольшего прорыва удалось добиться в создании векторных вакцин, китайский и английский разработчики в мае приступили к испытанию на добровольцах. Как и в нашей стране – тестирование на добровольцах векторной вакцины, совместно разработанной специалистами НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Гамалеи и Вирусологического центра Минобороны, стартовало в начале июня.

Цель – коллективный иммунитет

Именно создание устойчивого популяционного иммунитета является одной из основных задач массовой вакцинации от любого заболевания, в том числе и от COVID-19. Kогда количество имеющих иммунитет становится подавляющим, прерываются пути распространения инфекции, снижается её заразность. Ждать, пока коллективный иммунитет от новой инфекции сформируется самостоятельно можно далеко не всегда: так, при коронавирусе нового типа это может привести к неоправданно большим жертвам. Кроме того, не ясно, насколько устойчивым окажется натуральный иммунитет. Поэтому врачи всего мира возлагают на скорейшее появление вакцины большие надежды.

Американский разработчик создаёт нуклеиновую ДНК-вакцину от COVID-19. Первые результаты клинических испытаний должны появиться в конце июня.

Участвующих в испытании вакцины волонтёров на несколько месяцев полностью изолируют от общества, чтобы не было риска заразиться и заразить.

Первые русские прививочные волонтёры – крепостные дети Макаров и Петров получили от благодарных монархов дворянские фамилии Оспенный и Вакцинов, поместье и неплохие «подъёмные».