Експерти по боротьбі з грипом хочуть вакцинувати генетичним матеріалом - DER SPIEGEL

H1N1 все ще є вірусом грипу без жодного жаху. Проте експерти поки що не хочуть давати все зрозуміле. Оскільки вірус все ще міг змінитися, стати ще більш небезпечним - і спровокувати пандемію.

З часів пташиного грипу світ усвідомлював загрозу пандемії. Статистично це давно назріло. Ми готові - але ми також готові?

Якщо найгірше доходить до найгіршого, існує лише три види зброї боротьби з пандемічним вірусом: противірусні засоби, засоби розповсюдження та відповідна вакцина. Створено запаси "Таміфлю" та "Реленца" та складено плани пандемії. Вакцина є найпотужнішою зброєю в цій боротьбі, але її виготовлення займає до шести місяців.

Якщо найгірше дойде до найгіршого, пройде занадто багато часу, поки вакцина не стане доступною, перша хвиля вірусу спустошила світ і забрала багато жертв. Скільки ніхто не знає - у Національному пандемічному плані Німеччини експерти використовують модельні розрахунки, щоб оцінити кількість постраждалих лише для Німеччини приблизно 100 000 протягом перших восьми тижнів; однак заходи щодо стримування хвороб, використання противірусних препаратів та щеплень не враховуються.

Шлях до вакцини в даний час зазвичай виглядає так:

Якщо пандемічний вірус відомий, лабораторії у всьому світі намагаються його виділити, ідентифікувати та проаналізувати.
Потім ВООЗ відбирає так званий насінний вірус, на основі якого розробляється вакцина, яка обіцяє максимальний захист навіть проти можливо циркулюючих мутантів вірусу.
Фармацевтичні компанії починають виробляти вакцини: зараз вірус широко вирощується в інкубованих яйцях.
У ослабленій або вбитій формі віруси є основою захисної вакцини. Кількість вірусу, вирощеного в яйці, не зовсім відповідає одній дозі. Додаючи імуностимулюючі добавки - так звані ад'юванти - кількість вірусного матеріалу, необхідного на дозу, можна зменшити.

Цей спосіб виробництва вакцини має численні недоліки:

Вирощування та очищення вірусів є нудним.
Приготування вакцини дороге.
Агресивні віруси, такі як пташиний грип, не можна вирощувати в яйцях, оскільки вони вбивають курячі ембріони.
Потужність виробництва вакцин розподілена нерівномірно: "Близько 80 відсотків виробляється в США та Європі", - говорить Майкл Пфлейдерер, керівник відділу вірусних вакцин Інституту Пола Ерліха, в інтерв'ю виданню SPIEGEL ONLINE.

Pfleiderer встановлює максимальну кількість вакцини, яку можна виробляти щорічно за допомогою методу яєць, приблизно в один мільярд доз. Слід зазначити, що для успішної імунізації потрібні дві вакцинації. Приблизно через шість місяців вакцинувати можна максимум 500 мільйонів людей - менше тринадцятої частини населення світу.

Однак цих кількостей можна досягти лише за умови використання всіх глобальних виробничих потужностей на вакцині проти пандемії. Але це також означає, що одночасно не виробляється нічого іншого - наприклад, вакцини проти щорічного нормального грипу. За оцінками, щорічно від цього помирає 500 000 людей у всьому світі. Тоді у вас нічого не залишилося б у вас проти цього вірусу - складного етичного рішення, яке потрібно зважити між очікуваною смертю від пандемічного вірусу та смертю від звичайного грипу. "З огляду на пандемічний ризик, це рішення має бути прийняте в даний момент", - говорить Пфлейдерер. "На щастя, діють сезонні квоти на вакцину проти грипу на 2009 рік".

Новий підхід полягає у вирощуванні вірусів у культурах клітин. Однак цей процес ще перебуває в початковій стадії. Фармацевтичні компанії Baxter та Novartis його вже використовують. За словами Бакстера, цей метод економить близько десяти тижнів часу - потужність становить 1,5 мільйона банок на тиждень. За словами Пфлейдерера, це на сьогодні мало впливає на кількість при виробництві пандемічної вакцини. "Більша частина вакцини виготовляється методом яєць", - говорить Пфлейдерер.

У 2005 році біохімік Гарет Форде написав у коментарі в журналі "Nature", що сьогоднішні стратегії виробництва вакцин є, як правило, занадто тривалими, занадто неефективними і занадто дорогими, критикують дослідники Біотехнологія "перед загрозою пташиного грипу.

Але чому за цей довгий час так мало сталося? В інтерв'ю виданню SPIEGEL ONLINE Форде сказав: "Вакцини не є особливо прибутковим ринком. Ви можете просто заробити більше за допомогою ліків, які люди можуть потребувати щодня, ніж за допомогою вакцин, які іноді доводиться вводити лише раз на десять років".

Водночас правила виробництва вакцин ставали дедалі жорсткішими, що збільшувало виробничі витрати. Коротше кажучи: За словами Форде, стимули для виробників фармацевтичних препаратів на ринку вакцин є низькими. "Ось чому університетські дослідження та дослідження інших наукових організацій так важливі для подальшого розвитку та відкриття нових вакцин", - говорить Форде.

Тому вчені покладають великі надії на абсолютно нові стратегії вакцинації. SPIEGEL ONLINE представляє найбільш перспективні.

Вакцинація вірусною ДНК

Щеплення застосовуються з кінця 18 століття. Принцип незмінний і сьогодні: організм вакцинують у ослабленому вигляді, клітини імунної системи розпізнають зловмисника, утворюють відповідні антитіла та створюють клітини пам'яті. Якщо в якийсь момент після вакцинації відбувається справжнє зараження, організм готовий: броньові клітини пам'яті можуть негайно генерувати відповідні антитіла та знищувати збудника.

Однак для того, щоб отримати ослаблені збудники хвороб, спочатку їх потрібно розводити. Це займає деякий час. А у випадку пандемії час має важливе значення.

То чому б не дозволити тілу самому створити ослабленого ворога, щоб він міг займатися на ньому? Це ідея щеплення ДНК.

Детально, це виглядає так: Як тільки стають відомими послідовності генів пандемічного вірусу - аналіз не становить великої праці, багато вірусів грипу мають лише вісім генів - гени вірусу відтворюються штучно. Потім утворені шматочки ДНК вставляються в плазміду - кругову молекулу ДНК, що міститься в бактеріях. Інженери-генетики використовують плазміди як пороми, коли хочуть ввести гени в клітини.

Після того, як ви побудували плазміду, яка містить деякі гени вірусу, ви спочатку вставляєте її в бактерію. Бактерії розмножуються у великих біореакторах - це набагато швидше, ніж зростаючі віруси в яйцях. Потім плазміди знову виділяють від бактерій та очищають. ДНК-вакцина готова.

Вірус свинячого грипу

Збудник стрілки вгору

Збудник стрілка вниз

Це вірус грипу А, який називається H1N1, і який може передаватися від людини до людини - в першу чергу шляхом рукостискань, чхання та кашлю. Вірус H1N1 також спричинив іспанський грип, який вбив щонайменше 25 мільйонів людей у всьому світі між 1918 і 1920 роками.

Симптоми стрілка вгору

Симптоми стрілка вниз

Свинячий грип викликає симптоми, подібні до звичайного грипу: раптова лихоманка, біль у м’язах, сухий кашель та сухість у горлі. Однак супроводжуюча діарея та нудота більш виражені.

Стрілка вгору

Стрілка "Небезпека вниз"

Нові штами вірусу можуть швидко поширюватися, оскільки немає природного імунітету, і на розробку та виробництво поточної вакцини потрібні місяці. Новий штам вірусу свинячого грипу відрізняється від старшого вірусу H1N1, від якого захищають сучасні вакцини проти грипу. Щорічний грип щорічно вбиває від 250 000 до 500 000 людей, переважно людей похилого віку. Більшість помирають від пневмонії. Здорові люди також можуть смертельно захворіти.

Противірусні засоби вгору стрілка

Противірусні агенти стрілка вниз

Відповідно до сучасного рівня знань, активні інгредієнти осельтамівір (торгова назва Таміфлю) та занамівір (торгова назва Реленза) забезпечують захист від вірусу свинячого грипу. Ці активні речовини перешкоджають неспецифічному розмноженню вірусів грипу А та грипу В в організмі.

Універсальність вірусів грипу Стрілка вгору

Універсальність вірусів грипу Стрілка вниз

Віруси грипу є одними з найбільш універсальних відомих патогенів. Розвиток абсолютно нових типів трапляється рідко, але надзвичайно небезпечно. Зазвичай віруси перескакують від птахів чи свиней до людей десь у світі. Якщо вони стикаються з іншими, старими вірусами грипу в клітинах організму, генетична інформація може змішуватися і виробляти нові патогени.

Це можна вводити в м’яз, як звичайну вакцину. Частина плазмід, завантажених генами штучного вірусу, потім поглинається імунними клітинами організму. Потрапляючи всередину клітини, гени перетворюються на білки, які потім - як при звичайній вакцинації - запускають механізм захисту організму антитіл.

Послідовності генів вірусу можна надсилати електронною поштою

Принцип вакцинації ДНК схожий на справжню інфекцію. Віруси не роблять нічого іншого, як доручити фабриці білків клітин будувати нові патогени. Єдина різниця полягає в тому, що при вакцинації ДНК в клітини потрапляють лише окремі гени вірусів. Це призводить не до функціонування вірусів, а лише до окремих компонентів збудника.

Метод не тільки елегантний, він також має величезні переваги: "ДНК-вакцини виробляються набагато швидше, ніж звичайні вакцини", - говорить Гарет Форде. "Як тільки ви дізнаєтеся послідовність генів вірусу, ви зможете надіслати інформацію по всьому світу", - сказав Форде. "Тоді протягом двох тижнів у вас з'явиться виробнича мережа з виробництва ДНК-вакцини".

Джим Вільямс - віце-президент з наукових досліджень корпорації Nature Technology у штаті Небраска. Його біотехнологічна компанія виробляє плазміди та ДНК-вакцини. Він підтверджує: "Цей швидкий спосіб виробництва є великою перевагою ДНК-вакцин. У разі пандемії вони були б найшвидшими вакцинами для розповсюдження".

Генетична вакцинація все ще перебуває на експериментальній стадії. В експериментах на тваринах можна було імунізувати мишей щепленнями ДНК проти різних вірусів. Однак у мавп та людей ефективність імунізації була низькою.

"Велика проблема полягає в тому, як це застосовується", - говорить Джим Вільямс. Традиційне введення оголеної ДНК у м’язи не забезпечує адекватної імунізації у людей, сказав Вільямс. Оскільки лише невелика частка молекул ДНК потрапляє в ядра клітини таким чином.

Електричний удар при вакцинації

"Вам потрібен електропоратор, пристрій, який створює електричне поле на кілька секунд у місці нанесення вакцини". В результаті клітинні мембрани на короткий час стають пористими, а раніше введені плазміди з ДНК вірусу краще засвоюються. За допомогою цього методу, говорить Вільямс, можна отримати ефективну імунну відповідь у мавп. Отже, щось подібне можна очікувати у людей.

Однак недоліком цієї ін’єкції є те, що пацієнт отримує електричний удар. І це, вважає Вільямс, багато хто не хотів би страждати - якщо є більш приємна альтернатива. Однак під час надзвичайних ситуацій з пандемією, підозрює він, схоже, інакше.

Майкл Пфлейдерер не поділяє оптимізму Форде та Вільямса щодо щеплень ДНК: "На мій погляд, ДНК-вакцини - це фантастичні продукти". В даний час неможливо виготовити необхідну кількість ДНК-вакцин для світового населення. Існують також високі ризики: можуть виникнути мутації, активувати онкогени, що спричиняють рак. "Я взагалі не бачу майбутнього у цих вакцин".

Насправді ДНК-вакцини все ще повинні заявити про себе під час клінічних випробувань. Перші результати досліджень I фази показали хорошу переносимість, як повідомляли вчені у березні 2008 року в спеціалізованому журналі "Expert Reviews Of Vaccines". Тим не менше, новий препарат повинен пройти три клінічні фази до його затвердження. А це може зайняти роки.

RNAi - паралізуючі гени вірусу

Кілька років тому вчені виявили в клітині механізм, який ініціював справжню революцію в генній інженерії: РНК-інтерференція (RNAi). Принцип виглядає так: якщо ви знаєте послідовність гена, ви можете покалічити його спеціально виготовленими короткими шматочками РНК. Ці штучно вироблені молекули геному перешкоджають перетворенню гена у білок.

З тих пір дослідники використовують цей природний механізм у клітині для вивчення функції генів - вимикаючи їх і спостерігаючи, що відбувається. За допомогою RNAi можна також запобігти трансляції генів вірусу в заражені клітини. Це не запобігало б зараженню, але заважало вірусу поширюватися в організмі. Таким чином, RNAi є альтернативою таким противірусним засобам, як Таміфлю, говорить Бен Беркхоут, вірусолог з Амстердамського університету, в інтерв'ю виданню SPIEGEL ONLINE.

Вчені вже випробували метод на ВІЛ, гепатиті та грипі у тварин та людей - з різним ступенем успіху.

На думку Берхоута, РНК-інфекція найбільш підходить для вірусів, які інфікують дихальні шляхи - за допомогою інгаляційних пристроїв РНК може місцево і легко потрапляти в легені. Мишей можна ефективно захистити від пташиного грипу, а мавп - від сару, пише Берхут. У разі пандемії, на думку дослідника, РНК - застосована в короткий термін - може бути ефективною допомогою.

Однак існують також можливі побічні ефекти, які не слід недооцінювати: трансляція інших життєво важливих генів у клітині може бути порушена шматочками РНК. В експериментах на тваринах також спостерігалася імунна відповідь проти самих молекул РНК. Тому використання РНК, застерігає Берхоут, повинно бути короткочасним, місцевим та малими дозами.