Come viene creato un vaccino contro il coronavirus e può fermare una pandemia

2024 Autore: Malcolm Clapton | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 04:01

Inaspettatamente, non è necessario accelerare i lavori sul vaccino.

Decine di aziende biotecnologiche e istituzioni scientifiche stanno correndo contro la pandemia per creare diverse opzioni di vaccino per il nuovo coronavirus SARS - CoV - 2. Stiamo cercando di capire quali tecnologie vengono utilizzate per svilupparle, quanto tempo ci vorrà prima che il vaccino COVID-19 possa essere vaccinato e se il futuro vaccino sarà in grado di fermare la pandemia.

Ogni volta che l'umanità si trova di fronte a una nuova infezione, iniziano tre gare contemporaneamente: per un medicinale, un sistema di test e un vaccino. La scorsa settimana, il Centro scientifico di Rospotrebnadzor ha iniziato a testare un vaccino contro il nuovo coronavirus, testando un vaccino anti-coronavirus sugli animali e, negli Stati Uniti, inizia la sperimentazione clinica del NIH sul vaccino sperimentale per il COVID-19. Questo significa che la vittoria sull'epidemia è vicina?

Secondo l'OMS, circa 40 laboratori in tutto il mondo hanno annunciato la BOZZA del panorama dei vaccini candidati COVID-19 - 20 marzo 2020 che stanno sviluppando vaccini contro il coronavirus. E nonostante il fatto che ci siano leader chiari tra di loro - per esempio, l'azienda cinese CanSino Biologics, che ha ricevuto l'autorizzazione per la sperimentazione umana di un romanzo RICOMBINANTE CORONAVIRUS VACCINE (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) APPROVED FOR CLINICAL TRIAL, e l'americana Moderna, che ha già li hanno iniziati, - Ora è difficile prevedere quale delle aziende vincerà questa gara e, soprattutto, se lo sviluppo dei vaccini supererà la diffusione del coronavirus. Il successo in questa corsa dipende non da ultimo dalla scelta dell'arma, cioè dal principio su cui è costruito il vaccino.

Un virus morto è un virus cattivo

Nei libri di testo scolastici, di solito scrivono che un agente patogeno ucciso o indebolito viene utilizzato per le vaccinazioni. Ma queste informazioni sono un po' obsolete. "Inattivato (" ucciso ". - Ca. N + 1.) E attenuato (indebolito. - Ca. N + 1.) I vaccini sono stati inventati e introdotti a metà del secolo scorso, ed è difficile considerarli moderni, - spiega in una conversazione con N +1 Olga Karpova, Capo del Dipartimento di Virologia, Facoltà di Biologia, Lomonosov Moscow State University. - È costoso. È difficile da trasportare e immagazzinare, molti vaccini arrivano dove servono (se parliamo, per esempio, dell'Africa) in uno stato del genere quando non proteggono più nessuno».

Inoltre, non è sicuro. Per ottenere una dose elevata del virus "ucciso", è necessario prima acquisire grandi quantità di vita e questo aumenta i requisiti per le apparecchiature di laboratorio. Quindi deve essere neutralizzato - per questo usano, ad esempio, l'ultravioletto o la formalina.

Ma dov'è la garanzia che tra la moltitudine di particelle virali "morte" non ce ne saranno altre che possono causare malattie?

Con un agente patogeno indebolito, è ancora più difficile. Ora, per indebolirsi, il virus è costretto a mutare e quindi vengono selezionati i ceppi meno aggressivi. Ma questo produce un virus con nuove proprietà e non tutte possono essere previste in anticipo. Ancora, dov'è la garanzia che, una volta all'interno del corpo, il virus non continuerà a mutare ea produrre "figli" ancora più "cattivi" dell'originale?

Pertanto, i virus "uccisi" e "non uccisi" sono usati raramente oggi. Ad esempio, tra i moderni vaccini antinfluenzali, i "patogeni attenuati" sono in minoranza - Vaccini antinfluenzali di nuova generazione: opportunità e sfide sono in minoranza - solo 2 dei 18 vaccini approvati in Europa e negli Stati Uniti entro il 2020 sono organizzati. Di oltre 40 progetti di vaccini contro il coronavirus, solo uno è organizzato secondo questo principio: l'Indian Institute of Serum vi è impegnato.

Dividere e vaccinare

È molto più sicuro introdurre il sistema immunitario non per l'intero virus, ma per una parte separata di esso. Per fare ciò, è necessario selezionare una proteina con cui la "polizia interna" di una persona sarà in grado di riconoscere con precisione il virus. Di norma, questa è una proteina di superficie, con l'aiuto della quale l'agente patogeno penetra nelle cellule. Quindi è necessario ottenere una coltura cellulare per produrre questa proteina su scala industriale. Questo viene fatto con l'aiuto dell'ingegneria genetica, motivo per cui tali proteine sono chiamate geneticamente ingegnerizzate o ricombinanti.

"Credo che i vaccini debbano essere ricombinanti e nient'altro", afferma Karpova. - Inoltre, questi devono essere vaccini su portatori, cioè le proteine del virus devono essere su qualche tipo di portatore. Il fatto è che di per sé (proteine) non sono immunogeniche. Se le proteine a basso peso molecolare vengono utilizzate come vaccino, non svilupperanno l'immunità, il corpo non reagirà ad esse, quindi le particelle portatrici sono assolutamente necessarie.”

Come tale vettore, i ricercatori dell'Università statale di Mosca propongono di utilizzare il virus del mosaico del tabacco Virus del mosaico del tabacco - "Wikipedia" (questo, tra l'altro, è il primissimo virus scoperto dall'uomo). Di solito ha l'aspetto di un bastoncino sottile, ma una volta riscaldato assume la forma di una palla. "È stabile, ha proprietà di adsorbimento uniche, attrae le proteine a se stesso", afferma Karpova. "Sulla sua superficie, puoi posizionare piccole proteine, gli stessi antigeni". Se copri il virus del mosaico del tabacco con le proteine del coronavirus, per il corpo si trasforma in un'imitazione della particella virale SARS - CoV - 2. “Il virus del mosaico del tabacco”, osserva Karpova, “è un efficace immunostimolante per l'organismo. Allo stesso tempo, poiché i virus delle piante non possono infettare gli animali, compreso l'uomo, realizziamo un prodotto assolutamente sicuro".

La sicurezza di vari metodi associati alle proteine ricombinanti li ha resi i più popolari: almeno una dozzina di aziende stanno ora cercando di ottenere una tale proteina per il coronavirus. Inoltre, molti usano altri virus portatori, ad esempio vettori adenovirali o persino virus vivi modificati del morbillo e del vaiolo che infettano le cellule umane e si moltiplicano lì insieme alle proteine del coronavirus. Tuttavia, questi metodi non sono i più veloci, perché è necessario stabilire la produzione in linea di proteine e virus nelle colture cellulari.

Geni nudi

La fase di produzione delle proteine nella coltura cellulare può essere abbreviata e accelerata facendo in modo che le cellule del corpo producano da sole proteine virali. I vaccini di terapia genica funzionano secondo questo principio: il materiale genetico "nudo" - DNA o RNA virale - può essere inserito nelle cellule umane. Il DNA viene solitamente iniettato nelle cellule mediante elettroporazione, ovvero, insieme all'iniezione, una persona riceve una scarica leggera, di conseguenza la permeabilità delle membrane cellulari aumenta e i filamenti di DNA entrano. L'RNA viene consegnato utilizzando vescicole lipidiche. In un modo o nell'altro, le cellule iniziano a produrre proteine virali e le dimostrano al sistema immunitario, che sviluppa una risposta immunitaria anche in assenza di un virus.

Questo metodo è abbastanza nuovo, non ci sono vaccini al mondo che funzionerebbero su questo principio.

Tuttavia, secondo l'OMS, sette aziende contemporaneamente stanno cercando di creare un vaccino contro il coronavirus basato su di esso. Questa è la strada intrapresa da Moderna Therapeutics, leader americano nella corsa ai vaccini. È stato anche scelto per se stessi da altri tre partecipanti alla gara dalla Russia: il Vector Scientific Center di Novosibirsk (secondo Rospotrebnadzor, testa fino a sei modelli di vaccini contemporaneamente e uno di questi è basato sull'RNA), Biocad e il Centro scientifico e clinico per la medicina di precisione e rigenerativa prezzo Kazan.

"In linea di principio, non è così difficile creare un vaccino", afferma Albert Rizvanov, direttore del Centro, professore del Dipartimento di genetica presso l'Istituto di medicina fondamentale e biologia dell'Università federale di Kazan. "I vaccini di terapia genica sono i più veloci in termini di sviluppo, perché è sufficiente creare un costrutto genetico". Il vaccino, su cui si sta lavorando al Centro, dovrebbe sparare su più bersagli contemporaneamente: un filamento di DNA con diversi geni virali viene iniettato nelle cellule contemporaneamente. Di conseguenza, le cellule produrranno non una proteina virale, ma diverse contemporaneamente.

Inoltre, secondo Rizvanov, i vaccini a DNA potrebbero essere più economici di altri in produzione. "Siamo essenzialmente come Space X", scherza lo scienziato. - Lo sviluppo del nostro prototipo costa solo pochi milioni di rubli. Tuttavia, la prototipazione è solo la punta dell'iceberg e il test con un virus vivo è un ordine completamente diverso.”

Vicissitudini e trucchi

Una volta che i vaccini si sono trasformati da sviluppi teorici in oggetti di ricerca, ostacoli e restrizioni iniziano a crescere come funghi. E il finanziamento è solo uno dei problemi. Secondo Karpova, l'Università statale di Mosca ha già un campione del vaccino, ma ulteriori test richiederanno la cooperazione con altre organizzazioni. Nella fase successiva, hanno in programma di testare la sicurezza e l'immunogenicità, e questo può essere fatto all'interno delle mura dell'università. Ma non appena avrai bisogno di valutare l'efficacia del vaccino, dovrai lavorare con l'agente patogeno, e questo è vietato nell'istituto di istruzione.

Inoltre, saranno richiesti animali speciali. Il fatto è che i normali topi di laboratorio non si ammalano di tutti i virus umani e anche l'immagine della malattia può essere molto diversa. Pertanto, i vaccini vengono spesso testati sui furetti. Se l'obiettivo è lavorare con i topi, sono necessari topi geneticamente modificati, che trasportano sulle loro cellule esattamente gli stessi recettori a cui il coronavirus "si aggrappa" nel corpo del paziente. Questi mouse non sono economici Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (decine o ventimila dollari per linea). È vero, a volte puoi risparmiare denaro - acquistare solo pochi individui e allevarli in laboratorio - ma questo allunga la fase dei test preclinici.

E se riusciamo ancora a risolvere il problema del finanziamento, allora il tempo resta una difficoltà insormontabile. Secondo Rizvanov, i vaccini di solito impiegano mesi e anni per svilupparsi. "Raramente meno di un anno, di solito di più", dice. Il capo dell'Agenzia biomedica federale (stanno sviluppando un vaccino basato su una proteina ricombinante) Veronika Skvortsova ha suggerito che l'FMBA della Russia riceverà i primi risultati dei test dei prototipi di un vaccino contro il coronavirus nel giugno 2020, che un vaccino finito potrebbe apparire in 11 mesi.

Ci sono diverse fasi in cui il processo può essere accelerato. La più ovvia è lo sviluppo. La società americana Moderna ha preso l'iniziativa perché da molto tempo sviluppa vaccini mRNA. E per farne un altro, ne avevano abbastanza del genoma decodificato del nuovo virus. Anche le squadre russe di Mosca e Kazan stanno lavorando alla loro tecnologia da diversi anni e si affidano ai risultati dei test dei loro precedenti vaccini contro altre malattie.

L'ideale sarebbe una piattaforma che ti permetta di creare rapidamente un nuovo vaccino da un modello. I ricercatori dell'Università statale di Mosca stanno covando tali piani.

“Sulla superficie della nostra particella”, afferma Karpova, “possiamo posizionare le proteine di diversi virus e contemporaneamente proteggerci da COVID-19, SARS e MERS. Pensiamo persino di poter prevenire tali focolai in futuro. Ci sono 39 coronavirus, alcuni dei quali sono vicini ai coronavirus umani, ed è completamente chiaro cosa significhi superare la barriera di specie ("saltare" un virus dai pipistrelli all'uomo. - Nota N + 1.). Ma se c'è un vaccino come i Lego, possiamo metterci sopra la proteina di qualche virus che ha avuto origine da qualche parte. Lo faremo entro due mesi: sostituiremo o aggiungeremo queste proteine. Se un tale vaccino fosse stato disponibile a dicembre 2019 e le persone fossero state vaccinate almeno in Cina, questo non si sarebbe diffuso ulteriormente".

La fase successiva sono i test preclinici, ovvero il lavoro con animali da laboratorio. Non è il processo più lungo, ma può essere vinto a sue spese se combinato con studi clinici sull'uomo. Moderna ha fatto proprio questo: l'azienda si è limitata a un rapido controllo di sicurezza ed è passata direttamente alla ricerca umana. Tuttavia, vale la pena ricordare che il farmaco che sta provando è uno dei più sicuri. Poiché Moderna non utilizza virus o proteine ricombinanti, ci sono pochissime possibilità che i volontari abbiano effetti collaterali: il sistema immunitario semplicemente non ha nulla a cui reagire in modo aggressivo. Il peggio che può succedere è che il vaccino sia inefficace. Ma questo resta da verificare.

Ma la produzione di vaccini, a quanto pare, non è una fase limitante. "Questo non è più complicato della solita produzione biotecnologica di proteine ricombinanti", spiega Rizvanov. Secondo lui, la pianta può produrre un milione di dosi di un tale vaccino in pochi mesi. Olga Karpova fa una stima simile: tre mesi per un milione di dosi.

Hai bisogno di un vaccino?

Se valga la pena ridurre gli studi clinici è un punto controverso. Innanzitutto, è di per sé un processo lento. In molti casi, il vaccino deve essere somministrato in più fasi: se il virus non si moltiplica da solo all'interno dell'organismo, viene rapidamente eliminato e la sua concentrazione è insufficiente risposta. Pertanto, anche un semplice test di efficacia richiederà almeno diversi mesi e i medici monitoreranno la sicurezza del vaccino per la salute dei volontari per un anno intero.

In secondo luogo, il COVID-19 è proprio il caso in cui l'accelerazione delle sperimentazioni umane sembra impraticabile per molti.

La mortalità per la malattia oggi è stimata in qualche punto percentuale, e questo valore rischia di essere ulteriormente ridotto non appena sarà chiaro quante persone hanno sofferto la malattia in modo asintomatico. Ma il vaccino, se inventato adesso, dovrà essere somministrato a milioni di persone, e anche piccoli effetti collaterali possono portare a un numero di malattie e morti paragonabile all'infezione stessa. E il nuovo coronavirus è tutt'altro che "arrabbiato" abbastanza da, nelle parole di Rizvanov, "mettere completamente da parte tutte le considerazioni sulla sicurezza". Lo scienziato ritiene che nella situazione attuale la quarantena sia la più efficace.

Tuttavia, secondo Karpova, non c'è bisogno urgente di un vaccino nel prossimo futuro. "Non è necessario vaccinare le persone durante una pandemia, questo non è in linea con le regole epidemiche", spiega.

Galina Kozhevnikova, capo del Dipartimento di malattie infettive dell'Università RUDN, è d'accordo con lei. “Durante un'epidemia, non è raccomandata alcuna vaccinazione, nemmeno di routine, che è inclusa nel programma di vaccinazione. Perché non vi è alcuna garanzia che una persona non sia nel periodo di incubazione e, se in questo momento viene applicato un vaccino, sono possibili eventi avversi e una ridotta efficienza della vaccinazione , ha affermato Kozhevnikova, rispondendo alla domanda N + 1.

Ci sono casi, ha aggiunto, in cui è necessaria una vaccinazione di emergenza per motivi di salute, in una situazione in cui si tratta di vita o di morte. Ad esempio, durante l'epidemia di antrace a Sverdlovsk nel 1979, tutti furono vaccinati, migliaia di persone furono vaccinate urgentemente e nel 1959 a Mosca durante un'epidemia di vaiolo portata da Kokorekin, Alexei Alekseevich - "Wikipedia" dall'India dell'artista Alexei Kokorekin.

“Ma il coronavirus non è assolutamente una storia del genere. Da ciò che sta accadendo, vediamo che questa epidemia si sta sviluppando secondo le leggi classiche delle malattie respiratorie acute , afferma Kozhevnikova.

Pertanto, gli sviluppatori di vaccini sono sempre in una situazione imbarazzante. Finché non c'è virus, è quasi impossibile creare un vaccino. Non appena è apparso il virus, si scopre che avrebbe dovuto essere fatto l'altro ieri. E quando fa marcia indietro, i produttori perdono i loro clienti.

Tuttavia, deve essere somministrato un vaccino. Ciò non è accaduto durante le precedenti epidemie di infezioni da coronavirus: sia la MERS che la SARS si sono concluse troppo rapidamente e la ricerca ha perso fondi. Ma se non ci sono stati casi di SARS nel mondo dal 2004, allora l'ultimo caso di MERS risale al 2019 e nessuno può garantire che l'epidemia non si ripresenti. Inoltre, un vaccino contro le infezioni precedenti potrebbe fornire una piattaforma strategica per lo sviluppo di futuri vaccini.

Karpova osserva che anche dopo che questo focolaio di COVID-19 è svanito, è possibile un altro focolaio. E in questo caso, lo Stato dovrebbe avere pronto un vaccino."Questo non è il tipo di vaccino con cui tutte le persone saranno vaccinate come l'influenza", dice. "Ma in caso di emergenza con un nuovo focolaio, lo stato dovrebbe avere un tale vaccino, oltre a un sistema di test".

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