В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

Грипп уносит жизни сотен тысяч человек каждый год. По оценкам ВОЗ, это число колеблется от 260 000 до 650 000 человек. Еще от 3 до 5 миллионов жителей земли серьезно больны этим заболеванием и сталкиваются с осложнениями, которые могут серьезно подорвать их здоровье.

Накануне очередной сезонной эпидемии и в разгар сезона вакцинации MedAboutMe пытается выяснить, зачем нужно делать прививку от гриппа каждый год? Какова надежда человечества на создание такой универсальной вакцины, которая раз и навсегда решит проблему защиты от гриппа?

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

Опасности общественных мест: как оставаться активным и не заражаться?

Лайфхаки для личной защиты от вирусов и бактерий в общественных и людных местах.

Вирус гриппа и его белки

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

Когда в организм попадает чужеродный антиген, наша иммунная система распознает, что это «чужой», и организует выработку антител. Антитела образуют комплексы с белками-антигенами, которые распознаются иммунными клетками и эффективно разрушаются.

Когда «знакомство» с антигенами происходит впервые, для запуска выработки антител требуется определенное время, в течение которого вирус, бактерия или другой возбудитель успевает нанести вред организму — человек заболевает. Но после выздоровления полученные им во время болезни антитела становятся частью огромной «базы данных террористов», текущей в нашей крови. При повторном контакте с одним и тем же возбудителем уже имеющиеся антитела сразу же завладевают им и препятствуют развитию болезни.

В настоящее время для вакцинации против гриппа используются субъединичные вакцины. То есть в организм вводятся только те компоненты вирусов и бактерий, которые являются антигенами и вызывают антителообразующую реакцию. Такими компонентами являются различные белки, распространяющие по поверхности патогенные микроорганизмы.

В вирусе гриппа это гемагглютинины (Н) и нейраминидаза (Н). Гемагглютинины используются в производстве вакцин. Их вводят в определенном количестве в организм прививаемого, и это вызывает процесс выработки антител. Вируса самого по себе нет, поэтому человек не болеет. А антитела тем временем получают.

Проблема в том, что поверхностные белки постоянно немного изменяются, а значит, могут не взаимодействовать с существующими антителами. Поэтому, несмотря на то, что человек привит от одного штамма вируса гриппа, он может заразиться другим штаммом.

Парадокс изменчивости вируса гриппа

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

Таким образом, самым большим препятствием для создания универсальной вакцины против гриппа является очень высокая степень изменчивости вируса. Каждый сезон появляются новые штаммы, с которыми человеческий иммунитет еще не знаком, что делает прошлогоднюю вакцину неэффективной и требует вакцинации новым препаратом согласно рекомендациям ВОЗ.

Однако наблюдения показывают, что существуют некоторые неявные ограничения разнообразия новых штаммов вируса. В действительности в разные эпидемические сезоны преобладают лишь несколько штаммов. Исследователи из Оксфордского университета в сентябрьской публикации 2018 года утверждают, что нашли ответ на этот парадокс изменчивости вируса гриппа — и, возможно, он станет ключом к разгадке секретов создания универсальной вакцины против гриппа.

По мнению исследователей, изменчивость компонентов вируса при контакте с иммунной системой ограничена, что и определяет пределы его развития. Так, белки штаммов вируса гриппа, доминировавших в 1977 и 2006 гг., защищали от заражения штаммом, циркулировавшим в 1934 г. Также показано, что антитела, выделенные из крови детей в возрасте от 6 до 12 лет, реагируют на штаммы вируса гриппа с которыми эти дети могут быть незнакомы из-за своего возраста.

Исследователи считают, что для создания универсальной вакцины следует использовать белки вируса, ответственные за так называемую перекрестную реактивность — так называется явление, когда антитела, специфичные к белку-антигену А, будут реагировать и на вирус белковый антиген. B, потому что у них есть сайты для взаимодействия с обоими белками. То есть ищите белки, максимально похожие у разных штаммов.

Почти универсальная вакцина против вируса гриппа А

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

В сентябре того же года другая группа исследователей из Института Каспара Вистара опубликовала данные о «почти универсальной» вакцине против гриппа. Наблюдения показывают, что в последние эпидемиологические сезоны (2013-2014, 2014-2015 и 2017-2018 гг.) доминировал вирус гриппа А (H3N2). В то же время в значительной части стран мира достаточно ожесточенно продолжались сезонные эпидемии. А в прошлом году эффективность вакцины, в состав которой входили, в том числе, антигенные белки А(H3N2), в некоторых штатах оказалась крайне низкой – смертность от гриппа и развившейся на его фоне пневмонии заметно возросла.

Чтобы решить проблему антигенного разнообразия вируса H3N2, исследователи проанализировали штаммы этого вируса с 1968 года по сегодняшний день. Используя полученную базу данных, они выделили 4 области вирусного генома, кодирующие одинаковые для всех штаммов гемагглютинины — те самые поверхностные белки, на которые реагирует иммунная система. Полученные последовательности были использованы для создания четырех ДНК-вакцин, которые в конечном итоге были смешаны в своего рода вакцинный коктейль.

Готовый продукт испытывали на мышах. Оказалось, что мыши, привитые «универсальной вакциной против гриппа А», выжили даже после введения количества вируса, в 10 раз превышающего среднюю летальную дозу. Контрольные мыши, получавшие плацебо, умерли через 6 дней после заражения.

В данном случае был использован аналогичный подход, описанный нами ранее, только в отношении генома вируса: найти гены, кодирующие наиболее сходные антигенные белки для разных штаммов.

От белков вируса гриппа — к РНК, кодирующей их

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

В августе 2018 года исследователи из Пенсильванского университета рассказали о своем комбинированном подходе к созданию универсальной вакцины. Как мы уже говорили ранее, одним из основных направлений в этой области является поиск общих антигенных белков для значительного числа штаммов вирусов и создание на их основе вакцин.

Американские исследователи в основном пошли по тому же пути. В качестве источников антигенов они также выбрали гемагглютинины. Эти белки, грибовидные и распределенные по поверхности вируса, состоят из «шапочки» и «ножки», причем именно в последнюю входят наиболее распространенные антигенные белки для гемагглютининов разных штаммов вируса.

Однако, в отличие от своих коллег, исследователи предложили вводить в организм человека не набор антигенных белков из «ножек» гемагглютининов, а кодирующую их информационную РНК (мРНК.

Факт!

мРНК, также известная как информационная РНК, представляет собой матрицу для производства белка. Он кодирует информацию о своей первичной структуре.

Если молекулы мРНК ввести в организм, дендритные клетки иммунной системы поглотят их и начнут производить белки, кодирующие эти мРНК. Получается, что антигенные белки вируса гриппа не будут поступать извне, а вырабатываются в самом организме, что даст гораздо более сильный и эффективный ответ иммунной системы в виде выработки антител.

Наблюдения за вакцинированными животными показали:

  • Иммунный ответ сохранялся через 30 недель после вакцинации, а в конце этого периода иммунитет против вируса гриппа был более сильным через 4 недели после введения вакцины.
  • Но самое главное, полученная таким «почти естественным» путем иммунная защита оказалась эффективной против нескольких подтипов вируса гриппа одновременно: штамма Н1 и подобного штамма, а также штамма Н5.

Молекулы мРНК, используемые в этих вакцинах, были модифицированы таким образом, что организм не распознает в них чужеродную РНК. Кроме того, они спрятаны в миниатюрных сферах с оболочкой из липидных наночастиц, которые помогают им проникать в клетки-мишени после инъекции.

То есть в данном случае также были взяты некоторые общие для разных штаммов белки, но выработка антител происходила более естественным путем и обеспечивала более эффективную защиту.

Выводы

  • Идея использования поверхностных белков вирусов гриппа в качестве антигенов не нова. Таким образом, мир уже давно производит вакцины. Сегодня цель состоит в том, чтобы найти белки, которые можно найти в любом штамме вируса гриппа (в идеале) или, по крайней мере, в большинстве из них. Более того, эти белки должны быть доступны клеткам иммунной системы, поэтому внутренние белки вируса не подходят для изготовления вакцины.
  • Параллельно исследователи ищут способы улучшить иммунный ответ. Известно, что иммунитет, полученный «естественным путем», сильнее иммунитета, полученного в результате классической вакцинации. Использование мРНК, кодирующей антигенные белки, является эффективным способом создания надежной иммунной системы.
  • Все эти методы хороши и обязательно приведут к появлению в больницах и поликлиниках новых современных более эффективных вакцин. Но назвать их полностью универсальными все равно нельзя будет – пока это усовершенствование существующих методов профилактики. Итак, поиск продолжается. И вполне возможно, что в ближайшие годы ученые найдут ту самую универсальную вакцину, которая сотрет грипп с лица земли.

Скачайте приложение от гриппа и вакцинации

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

В поисках универсальной вакцины: грипп и его белки

Похожие статьи

Похожие публикации