Как работает «коронавирусная» вакцина Pfizer
9 ноября 2020 г. компании Pfizer и BioNTech представили ранние результаты последней (III) фазы клинических испытаний своей вакцины от SARS-CoV-2. Судя по этим данным, препарат предотвращает заражение COVID-19 в 90 процентах случаев.
В тестах участвовали около 40 тыс. человек, получивших две инъекции вакцины либо плацебо. В течение недели после получения второй дозы болезнь развилась у 94 добровольцев, причем лишь у девяти получавших реальный препарат. Известие это произвело такой громкий эффект, что отозвалось и в далеких от медицины областях. Акции Zoom и некоторых других компаний, сильно поднявшиеся на фоне пандемии коронавируса, рухнули; зато взлетели котировки сетей кинотеатров.
На этом фоне из виду почти ускользнул тот важный факт, что разработка Pfizer стала уникальной, первой в истории подобных препаратов вакциной, полученной на основе новой технологии, с использованием РНК. Этим путем еще никто не ходил; отсюда — не только ее достоинства, но и недостатки. Возможно, эти недостатки окажутся настолько серьезными, что не позволят решить «коронавирусную проблему» именно этим препаратом.
pixabay.com
Проторенные дорожки
Задача вакцины — безопасно вызвать реакцию иммунной системы и появление антител, способных отразить ту или иную вирусную инфекцию. Это всегда баланс между максимальным сходством с патогеном (иначе появившиеся после вакцинации антитела его не распознают) и безопасностью (иначе болезнь может вызвать сама вакцина). Организм должен чувствовать угрозу, но реальной угрозы быть не должно.
Для этого можно ввести живые, но ослабленные частицы вируса. Исторически такие вакцины появились первыми — от оспы, полиомиелита, кори. Кроме того, препарат может содержать полностью инактивированные (иногда простым нагреванием) вирусы — как в некоторых вакцинах от гриппа или бешенства. И те, и другие создают исключительно эффективный приобретенный иммунитет, поскольку организм сталкивается точно с теми же «образцами», с которыми впоследствии приходится бороться.
Однако такие вакцины могут быть небезопасны, пока разработчики не научатся точно контролировать степень инактивации того или иного вируса. Встречая новые, плохо понятные угрозы, такие как SARS-CoV-2, к этому способу стараются не прибегать. Поэтому почти все разработчики препаратов от коронавируса (включая создателей Sputnik V) воспользовались третьим вариантом — вакцинами, которые предъявляют организму отдельные белки, детали оболочки, характерные именно для этого вируса, чтобы он научился их распознавать и мог атаковать.
Такой способ намного безопаснее, однако антитела, «обученные» на частях вируса, не всегда достаточно эффективны. Поиск оптмимальных белков или их фрагментов может занять годы и даже десятилетия. Новый тип РНК-вакцин обещает и быструю разработку, и высокую безопасность препарата. Именно к нему и обратились в Pfizer и BioNTech.
Путь генов
Идея состоит в том, чтобы внести в организм фрагменты генома вируса, с тем, чтобы тот сам синтезировал соответствующие молекулы, —, а иммунитет мог выработать на них нужную реакцию. В 2019 г. американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) уже одобрило первый такой препарат против лихорадки Эбола. Он содержит рекомбинантную ДНК, которая, попадая в клетки, превращается в матричную РНК (мРНК), на основе которой уже синтезируются белки.
wikipedia.org
Электронная микрофотография вириона вируса Эбола
В отличие от нее, вакцина от коронавируса использует готовые молекулы мРНК, доставить которые в клетку легче: им не требуется попадать в ядро, где происходит трансляция ДНК. Доставка — ключевая проблема таких препаратов, для этого пробовали даже извлекать дендритные клетки пациента, вносить РНК «в пробирке» и снова помещать в организм. Новый вариант — помещать вакцину в липидную оболочку, благодаря которой она сравнительно легко проникает сквозь мембраны клеток.
Липидные наночастицы вносят внутривенно или инъецируют в лимфатическую систему. Оказавшись внутри клетки, оболочка быстро распадается, выпуская содержимое. За мРНК берутся рибосомы, начинающие производство пептидов — фрагментов S-белка, которым усеяны настоящие частицы живых вирсов SARS-CoV-2. Так работает вакцина Pfizer, а также их конкурентов из Moderna, которые также движутся весьма впечатляющими темпами и обещают сообщить результаты своей работы в ближайшие недели.
Морозные трассы
Пока что разработчики Pfizer идут на шаг впереди, но похоже, что дальше они могут поменяться местами. Проблема в том, что мРНК-вакцины требуют особо холодных условий хранения и транспортировки. Большинство вакцин выдерживают и комнатную температуру, другие нуждаются в холоде — обычно от 2 до 8 °C —, но заморозку переносят лишь немногие. Для массовой вакцинации по всему миру прорабатываются сложные логистические «холодовые цепи». Препарат остается при оптимальной температуре на всем пути от производства и до применения, перевозится в рефрижераторах и хранится в холодильниках.
pixabay.com
Однако все эти системы недостаточны для работы с мРНК-вакцинами. По сообщению Moderna, их препарат требует поддержания температуры чуть ниже, чем у стандартного морозильника, — минус 20 °C. Но вот у Pfizer все куда сложнее: для сохранения стабильности липидных оболочек вакцины требуется аж минус 70 °C. Подобных прецедентов в истории не было, и нигде в мире нет ни оборудования, ни отработанных схем, которые позволили бы проводить вакцинацию миллионов граждан, сохраняя препарат на таком холоде.
Возможно, это станет непреодолимым препятствием перед массовым применением препарата Pfizer и BioNTech. Но возможно, что преимущества инновационных РНК-вакцин окажутся слишком важны, особенно по итогам нынешней пандемии. Если государства и медики смогут модернизировать «холодовые цепочки» для работы с такими препаратами, то следующую пандемию мы встретим куда более подготовленными.
