Один из главных (если не самый главный) способов борьбы с пандемией коронавируса — вакцинация. При этом в Беларуси этот процесс пока идет очень медленно — по проценту вакцинированных наша страна одна из худших в Европе. Причин множество: одни в целом не доверяют вакцинам, другие хотели бы найти китайскую, третьи — ждут поставок в Беларусь западных препаратов. Мы решили подробно рассказать о том, по каким принципам работают популярные существующие вакцины, есть ли среди них лучшие и худшие и почему не стоит бояться вакцинации.
Но начнем мы с конца. Что лучше выбрать для вакцинации?
Здесь ответ простой: любой препарат, доступный вам сейчас.
Ниже мы просто и подробно расскажем о том, как работает иммунитет и почему вакцина для него — первый помощник в борьбе с COVID-19. Опишем технологии, по которым прозводятся разные препараты, и как они взаимодействуют с нашим организмом. А пока же хотим донести простую мысль — прививайтесь, это спасает жизни. Вашу лично, ваших близких и совершенно незнакомых вам людей.
Но вернемся к делу. Все вакцины проходят весьма серьезные процедуры проверки, а большинство технологий, по которым они производятся, используются уже десятки лет. Все препараты, которые применяются против COVID-19, действительно относительно новые, однако за практически год использования каких-то действительно серьезных и массовых проблем после прививания выявлено не было. Возможные риски, связанные с применением вакцин, гораздо ниже рисков, связанных с тяжелым течением COVID-19. Не забывайте подробно сообщать врачу, имеются ли у вас какие-то проблемы со здоровьем (например, ослабленный иммунитет, аллергия или повышенная температура в момент прививки) — это поможет правильнее подобрать препарат или перенести вакцинацию на более безопасный срок.
В белорусских условиях, выбирая между вакцинами Sinopharm и «Спутник V», следует помнить, что эти вакцины сделаны по разным технологиям. Российская вызывает более мощный иммунный ответ, за счет чего сохраняет эффективность и против новых штаммов. Китайский же препарат, в свою очередь, сделан по проверенной временем технологии, но мутации вируса могут уже в скором времени сделать необходимой ревакцинацию. Однако главное — оба препарата показали высокую эффективность в борьбе с тяжелым течением болезни и госпитализациями.
Как работают вирусы и зачем вообще нужны вакцины?
Чтобы разобраться с вакцинами против COVID-19 и их принципом действия, сначала нужно вспомнить, как действуют вирусы и как им противостоит наш иммунитет.
Несмотря на частое отождествление вирусов с бактериями, первые устроены гораздо проще и никакой привычной живым организмам жизнедеятельности не ведут. По сути любой вирус — это просто белковая оболочка, внутри которой находится генетический код, зашифрованный в форме молекул ДНК или РНК. Это своеобразные «инструкции» в которых записано, как воспроизводить такой же вирус. Единственная задача вириона (одной частицы вируса) — попасть в живую клетку, чтобы размножиться.
Находя клетку для размножения, вирион к ней прикрепляется (вызывающий болезнь COVID-19 вирус SARS-CoV-2 делает это с помощью спайк-белков — тех самых «шипов» на поверхности оболочки вириона, которые часто можно увидеть на его схематичных изображениях), проникает внутрь и превращает клетку в фабрику по производству себе подобных. Только что созданные вирусы заражают соседние клетки — и так до бесконечности, пока ресурсы организма не будут истощены. К примеру, рассматриваемый SARS-CoV-2 поражает клетки эпителия в дыхательных путях и легких, а также клетки внутренней поверхности сосудов. После того, как ресурсы клетки израсходуются, она погибает, издавая «сигнал бедствия» в виде воспаления. Если организм не противостоит вирусу, он заражает и разрушает все больше клеток и приводит к атипичной пневмонии и ряду осложнений: недостаточности органов, септическому шоку, закупорке сосудов тромбами и другим. Все это в совокупности может привести к смерти.
Убить вирус, когда он уже попал в организм, непросто — антибиотики на него не действуют (так как, напомним, живым организмом он в полноценном смысле не является). Существуют противовирусные средства, однако эффективность существующих препаратов в борьбе с новым вирусом пока не доказана, а на создание нового нужно много времени (хотя о финальных испытаниях некоторых препаратов уже сообщается). Поэтому единственным оружием в борьбе с SARS-CoV-2 пока остается наш собственный организм.
На нападения вирусов тело человека умеет отвечать, используя для этого иммунитет. Его можно назвать своеобразным спецназом, вооруженным до зубов: он может травить возбудителей болезней токсинами или пожирать их с помощью клеток-фагоцитов. В случае с вирусами, прячущимися внутри клеток самого человека, иммунитет использует «ковровые бомбардировки», убивая зараженные клетки, а также антитела — белки, связывающие и нейтрализующие белки самого вируса. Например, те самые спайк-белки SARS-CoV-2, отвечающие за его проникновение в клетку.
Но как иммунитету отличить «плохие» частицы от «хороших» и не уничтожить собственный организм? Для того, чтобы иммунная реакция активировалась, нужны два «триггера». Во-первых, в организме должен найтись чужеродный белок — антиген. Он должен отличаться от белков самого организма и быть сложноустроенным. Во-вторых, организм должен получить «сигнал опасности», чтоб понять, что ему действительно что-то угрожает (иначе иммунитет может случайно активироваться на пищу, пыльцу растений, пыль или на безопасную микрофлору кожи, как это происходит при аутоиммунных расстройствах). Таких сигналов опасности может быть много, и их разделяют на две группы: PAMP и DAMP: патоген-ассоциированные молекулярные фрагменты и повреждение-ассоциированные молекулярные фрагменты.
«PAMP — это молекулы, которые часто встречаются у опасных микроорганизмов, и никогда не встречаются в здоровой внутренней среде. Например, мощным сигналом опасности является молекула „липополисахарид“, являющаяся важным компонентом стенки примерно половины всех бактерий в мире, начиная с кишечной палочки. Если эта молекула присутствует в кишечнике — не страшно. А если в тканях — иммунитет немедленно пойдет разбираться, кто приполз на огонек куда не следует», — объясняет лаборант-исследователь лаборатории генных и клеточных технологий ФФМ МГУ, лектор фонда «Эволюция» Максим Казарновский.
В свою очередь, DAMP — это уже белки самого организма, однако встречающиеся там, где их быть не должно, — своеобразные «следы преступления». Максим Казарновский приводит в пример молекулу ДНК человека. Это самая оберегаемая молекула организма, которая хранится внутри клеток и не должна свободно «плавать» за ее пределами. Когда клетки погибают из-за вируса, их ДНК могут оказаться в тканях — и организм поймет, что клетка была уничтожена внешней силой.
Итак, для начала иммунной операции нужны две вещи: собственно чужеродный белок и сигнал опасности, которым может быть молекула, о вредоносности которой иммунитету точно известно, либо «следы преступления» — белки самого организма в странных местах. SARS-CoV-2, как и большинство других возбудителей, дает эти сигналы в избытке. В чем же тогда проблема?
Трудность заключается в том, что иммунитет обычно активируется не сразу, а лишь через 1−2 недели с момента проникновения возбудителя в организм. Все это время патоген бесконтрольно развивается и может разрушить так много клеток, что ситуация станет необратимой, а иммунитет не только не спасет, но может еще и навредить — например, начиная «цитокиновый шторм», который массово добивает выжившие клетки.
Чтобы так не происходило, люди уже давно используют вакцины — своеобразные «имитаторы» заболевания, которые заранее обучают иммунитет бороться с конкретным возбудителем. Задача — «познакомить» организм с вирусом или бактерией и дать ему выработать антитела, которые исключат заражение в будущем, но при этом не могут вызвать саму болезнь. По сути, вакцины помогают выиграть те самые 1−2 недели, что в борьбе с быстроразмножающимися вирусами может иметь решающее значение. О том, какими они бывают и как действуют, — ниже.
Вакцины на основе цельных микроорганизмов
Первый тип вакцин использует для иммунизации цельный вирус или бактерию. В случае с SARS-CoV-2 к таким препаратам относят китайские Sinopharm и Sinovac, казахстанскую QazVac и российскую «Ковивак». Вероятнее всего, к этому типу будет относиться и вакцина, которую обещают разработать в Беларуси. Технология, по которой созданы эти препараты, наиболее старая и проверенная временем.
Использующийся в этих вакцинах вирус может быть инактивирован (проще говоря — убит) с помощью реагентов, тепла, радиации или просто ослаблен. Суть работы такого препарата в следующем: в организм вводится ослабленный или убитый вирус (это тот самый чужеродный белок, который даст первый сигнал опасности организму) вместе с адъювантом — веществом, исполняющим роль второго сигнала — PAMP или DAMP. В итоге иммунитет включается и вскоре формирует антитела к внедренному в организм агенту.
Плюсы данного типа вакцин очевидны: это апробированная временем и относительно простая технология производства, отсутствие риска спровоцировать заболевание (в случае с инактивированными вакцинами, так как живых вирусов в них нет).
Минусы следующие: вакцина с ослабленным вирусом может навредить людям с ослабленным иммунитетом, некоторые вакцины на основе ослабленного вируса требуют жесткого температурного режима, для формирования устойчивого иммунитета зачастую нужна вторая прививка, а затем — бустерные дозы. Кроме того, такие вакцины нужно долго «настраивать» на новые мутации, а сам процесс производства как инактивированного вируса, так и адъювантов к нему часто занимает много времени.
Но, конечно, ключевой вопрос — эффективность. Здесь и далее мы преимущественно будем говорить об успешности применения вакцин против «дикого» коронавируса, так как данных по эффективности против новых штаммов все еще немного. Вакцина Sinopharm в третьей фазе международных испытаний показала эффективность в 79% против симптоматического течения COVID-19 и аналогичную эффективность в борьбе с госпитализациями инфицированных. Sinovac во время третьей фазы испытаний в Бразилии продемонстрировала эффективность в 51% против симптоматического течения, 100% против тяжелого течения и 100% — против госпитализации. Производитель российской «Ковивак» заявлял о 80% эффективности вакцины. Создатели казахстанского препарата утверждали об эффективности в 96%.
Субъединичные вакцины
Весьма похожи по своей сути на предыдущий тип субъединичные вакцины. К ним относят американскую Novavax, российскую «ЭпиВакКорона» и еще одну разрабатываемую в России — «Бетувакс-КоВ-2». Другой известный пример, не касающийся коронавируса, — вакцина против коклюша, дифтерии и столбняка АКДС, которую все белорусы получают еще в детстве.
Это также довольно «классический» метод: в организм вводится не вирус целиком, а лишь его фрагменты — в случае с SARS-CoV-2 чаще всего речь о спайк-белках, помогающих вириону проникнуть в клетку. Для активации имунного ответа в качестве второго сигнала (PAMP или DAMP) здесь, как и в случае с предыдущим типом, применяются адъюванты. В итоге иммунитет вырабатывает антитела к введенным белкам, которые затем защитят и от самого вируса.
По характеристикам такие препараты очень похожи на предыдущий тип, а в чем-то даже превосходят его. Эти вакцины хорошо проверены, дешевы в производстве, более стабильны, чем инактивированные, вызывают меньше побочных эффектов, не могут привести к болезни (живого вируса нет), а потому не угрожают людям с ослабленным иммунитетом, просты в транспортировке и хранении.
В то же время нахождение необходимой комбинации вводимых белков занимает много времени, при том что производство этих белков и адъювантов к ним технологически непростое. Сам иммунный ответ зачастую заметно слабее, чем в случае с «цельным» вирусом, а новые мутации вируса еще больше снижают эффективность. Кроме того, для достижения заметного эффекта такие прививки обычно нужно делать несколько раз.
Эффективность — примерно на уровне предыдущей группы. У Novavax показатель во время исследований достигает 89,7% против заражения, 100% — против госпитализации. Правда, против новых штаммов эффективность падает уже до 60%, а потому вакцину сейчас «перенастраивают». Испытания «ЭпиВакКороны» пока не завершены, есть лишь промежуточный показатель иммунологической эффективности в 79% (он измеряется иначе, чем эпидемиологическая эффективность).
Векторные вакцины
Следующий тип вакцин против коронавируса — векторные. ВОЗ по своей классификации относит их к типу вакцин на основе цельных микроорганизмов, хотя принцип действия таких препаратов заметно отличается. Три известных примера: британско-шведская AstraZeneca, российский «Спутник V» и бельгийско-американская Johnson & Johnson. По сравнению с двумя предыдущими типами — это заметный технологический шаг вперед: первые векторные вакцины появились относительно недавно — в 1980-е.
Векторные вакцины весьма правдоподобно имитируют деятельность настоящего вируса. Делают они это за счет хитрой подмены: при производстве препарата берется какой-либо неопасный вирус (чаще всего, аденовирус, вызывающий простуду), после чего в нем заменяется «начинка» — ДНК. Вместо нее внедряется геном, ответственный за производство спайк-белка SARS-CoV-2. Вирион, в котором заменятся ДНК, и называется вектором.
При попадании в организм такой вирион ведет себя как настоящий вирус: проникает в клетку и заставляет ее производить в промышленных масштабах спайк-белки коронавируса, а также белки самого вектора — аденовируса (они выступают в роли PAMP-сигнала). Иммунитет видит врага — и атакует зараженные клетки, вырабатывая антитела к спайк-белкам.
Плюсов у такой технологии очень много. Главное — иммунный ответ, формируемый векторными вакцинами, очень мощный — причем как гуморальный (выработка антител, блокирующих вирус за пределами клеток), так и клеточный (выработка частиц-киллеров, убивающих вирусы внутри клеток). Векторные вакцины легко и оперативно модифицируются под новые штаммы, сам процесс производства очень быстрый. Как и «классические» вакцины, их чаще всего легко транспортировать и хранить, а способ производства также хорошо «обкатан».
Но есть и минусы. Главный из них заключается в возможном иммунитете к самому способу доставки — вектору. К примеру, если человек уже болел тем типом аденовируса, который использовался при создании вакцины, то иммунитет может уничтожить вирусы из вакцины еще на подходе к клеткам, и прививка банально не успеет сработать. По этой же причине менее эффективной становится ревакцинация — организм опять-таки реагирует на средство доставки, которое уже «видел», и уничтожает его слишком быстро. Проблему решают, заменяя используемые типы векторов: так, в случае со «Спутник V» в первой дозе это аденовирус человека 26-го серотипа, во второй — 5-го серотипа. Либо используют в качестве вектора нечеловеческие вирусы — у AstraZeneca это аденовирус шимпанзе.
Векторные вакцины показывают эффективность выше, чем «классические» препараты. Так, Johnson & Johnson защищает от тяжелого течения болезни и госпитализации на 93,1%. У AstraZeneca этот показатель ниже — 63,09%, однако при увеличении междозового интервала и других условий может достигать 90%. Создатели «Спутник V» сообщали об эффективности в 91,6%, а затем — 97,6%. Также центр эпидемиологии и микробиологии имени Гамалеи заявляет о 90% эффективности «Спутника V» против наиболее опасного сейчас дельта-штамма.
Вакцины на основе генетического материала (нуклеиновых кислот)
Наиболее современный тип вакцины, использующийся в борьбе с COVID-19, — это вакцины на основе генетического материала. Их еще называют мРНК-вакцинами (вакцинами на основе матричной РНК). До этого такой тип вакцин фактически не применялся, однако пандемия внесла свои коррективы — и первыми массово примененными мРНК-вакцинами в истории стали немецко-американский препарат Pfizer-BioNTech и американский Moderna.
По своей сути такие вакцины похожи на векторные. В лаборатории выделяется генетический код вируса в виде матричной РНК, отвечающей за производство спайк-белка. После чего его так же, как и в случае с векторными вакцинами, «запаковывают», только уже не в оболочку другого патогена, а в липидную наночастицу. По сути — в очень маленький пузырек жира. Снаружи пузырек покрывают специальным веществом (например, полиэтиленгликолем). При попадании в организм клетки начинают поглощать жировые пузырики, так как жир — одно их необходимых им питательных веществ. Но благодаря полиэтиленгликолю РНК сохраняется, попадает внутрь — и клетка начинает производить спайк-белки. В то же время полиэтиленгликоль работает как адъювант — проделывает в клетках «отверстия», чтобы в межклеточное пространство попали DAMP-сигналы.
В итоге запускается иммунная реакция, причем, как и в случае с векторными вакцинами, очень сильная, включающая как гуморальный, так и клеточный ответ. Вообще, мРНК-вакцины имеют все преимущества векторных вакцин, но не имеют их главного минуса — возможного иммунитета на средство доставки. Вакцины на основе генетического материала также относительно легко «настраивать» на новые штаммы, а процесс производства очень быстрый, хоть и технологически непростой. В самой вакцине нет живого вируса, а поэтому возможность инфицирования исключена — препараты можно применять у людей с ослабленным иммунитетом, а, например, вакциной Pfizer-BioNTech прививают даже детей.
Минусы — это новая и практически неизученная технология, хотя безвредность самих составляющих вакцины давно доказана (мРНК распадается в организме за пару часов, жиры — это и есть источник питания клеток, а полиэтиленгликоль выводится почками и давно признан как пищевая добавка). Еще один момент связан с использованием нестабильной мРНК: так как она очень «хрупкая», подобные вакцины обычно приходится хранить и транспортировать при крайне низких температурах. Например, препарат Pfizer-BioNTech — при минус 70 градусах по Цельсию.
Зато с эффективностью здесь все отлично: у препарата Pfizer-BioNTech клинически доказанная эффективность составляет 95%, у Moderna этот показатель находится на уровне 92%. Причем оба препарата сохраняют высокую эффективность и против новых штаммов.