РНК-вакцини можуть перемогти COVID-19. А як щодо вірусу Зіка, грипу, ВІЛ та інших інфекцій?
Коротка відповідь: теоретично за допомогою РНК—вакцин можна здолати будь—які інфекційні хвороби. Як створення вакцин проти COVID—19 може відкрити нові можливості в боротьбі з іншими захворюваннями, hromadske з’ясувало разом з Олексієм Болдирєвим, кандидатом біологічних наук і науковим редактором порталу «Моя наука».
Перші у своєму роді
Ефективність обох вакцин проти SARS-CoV-2, розроблених компанією Moderna та Pfizer/BioNTech, перевищує 90%, якщо вірити попереднім даним випробувань. Це чудовий показник, тим паче, що рік тому американський регулятор FDA вважав достатньою ефективність майбутньої вакцини на рівні 50%. Мовляв, якщо вона захистить хоча б кожного другого — це вже добре (але водночас критично важливо, щоб вона не нашкодила нікому).
Обидва препарати за принципом своєї дії належать до так званих РНК-вакцин. Хоча раніше такі вакцини розроблялися та випробовувалися проти інших хвороб, жодна з них досі не була схвалена для використання і, відповідно, не застосовувалася в клінічній практиці.
З погляду пересічної людини принцип дії конкретної вакцини може не мати великого значення. Найголовніше, щоб вона захищала від хвороби й не викликала серйозних побічних ефектів. Але поява на ринку перших РНК-вакцин для багатьох людей може мати значно більші наслідки, які виходять за межі боротьби з COVID-19.
Чим препарати відрізняються між собою
Будь-яка вакцина виконує одне й те ж завдання: знайомить наш організм зі збудником хвороби в такий спосіб, щоб імунна система виробила захисну відповідь, а організм водночас не захворів.
Але кожен тип вакцин розв’язує це завдання по-своєму. Наприклад, як головний компонент може використовуватися цілий збудник хвороби — бактерія або вірус. При цьому він може бути інактивований (нежиттєздатний) або атенуйований (тобто ослаблений, але все ще життєздатний). Так роблять вакцини проти поліомієліту, кору, краснухи та деяких інших хвороб.
Бувають вакцини з вірусним вектором: до вірусу, який не становить небезпеки для людини (його називають вектором), «чіпляють» ген шкідливого мікроорганізму, проти якого треба отримати імунітет. Така «конструкція» потрапляє всередину клітини, де синтезується білок, записаний у гені шкідливого мікроорганізму, і на цей білок наш організм виробляє імунну реакцію. За таким принципом, наприклад, працює вакцина проти SARS-CoV-2 від AstraZeneca
Зрештою, можна ввести в організм не самого збудника і не його ген, що кодує певний білок, а сам цей білок чи його особливий фрагмент. Так працюють зокрема вакцини проти гепатиту B.
Різні типи вакцин мають свої недоліки та переваги як із медичного погляду, так і з економічного. Наприклад, препарати з ослаблених мікробів викликають хорошу імунну відповідь, проте можуть самі стати причиною хвороби, від якої мали б урятувати. Таке може трапитися з вакциною проти поліомієліту, але вкрай рідко — один випадок на 2,7 мільйона доз. Іншими словами, імовірність шкоди вакцини незрівнянно менша, якщо порівняти з тією небезпекою, на яку наражається нещеплена від поліомієліту дитина.
Деякі вакцини були створені давно і є дуже простими з огляду на сучасні технології. Проте вони надійні й дешеві, тому використовуються досі. Такою є вакцина від дифтерії, яку застосовують майже сто років.
Чим особлива РНК-вакцина
Перші кроки до створення РНК-вакцин дослідники почали робити ще три десятиліття тому. В основі таких препаратів лежить дуже проста, на перший погляд, ідея. Будь-який білок, який утворюється в наших клітинах, записаний у молекулі ДНК як послідовність певних «літер» — нуклеотидних основ. Але для того, щоб цей білок був синтезований, інформація з ДНК спочатку записується у формі так званої матричної РНК.
Це інша нуклеїнова кислота, яка, на відміну від ДНК, складається не з двох ланцюжків, а з одного. Матрична РНК, або мРНК, з’єднується з рибосомами — спеціальними органелами всередині клітини, де відбувається збірка білкового ланцюжка згідно з «інструкцією», записаною в мРНК.
Ідея РНК-вакцини полягає в тому, що в організм людини вводять молекули мРНК, у яких закодований той самий білок збудника хвороби, проти якого треба виробити імунітет. Після цього в організмі синтезується чужорідний білок і виробляється імунітет.
Переваги та недоліки
Зроблена за таким принципом вакцина буде мати суттєві переваги перед іншими.
«РНК-вакцини круті, тому що є безпечнішими за всі інші. Наприклад, вакцини з фрагментів зруйнованого віруса-збудника іноді можуть містити його генетичну інформацію й викликати хворобу. А ДНК-вакцини чисто гіпотетично можуть вбудуватися в нашу ДНК і щось там пошкодити. РНК з цього погляду саме те, що треба: потрапляє в клітину, клітина за її інструкцією виробляє чужий білок, “знайомить” імунну систему з ним, а потім і РНК, і білок руйнуються — зникають, ніби їх і не було. Лишається тільки імунна пам’ять», — пояснює Олексій Болдирєв.
Звісно, недоліки такі вакцини теж мають. Ми вже знаємо на прикладі двох вакцин від коронавірусу, що їх потрібно зберігати за дуже низьких температур, і це може бути проблемою для бідних країн, де бракує потрібного устаткування. Низькі температури потрібні тому, що молекула РНК дуже ламка — вона швидко руйнується і перетворюється на «беззмістовні фрагменти».
За словами Олексія Болдирєва, створити РНК-вакцину, яка зберігатиметься за порівняно високих температур, досить складно. Адже її стійкості до пошкоджень можна досягти двома шляхами: або спеціальними хімічними «надбудовами», або складним упакуванням молекул. Але «надбудови» можуть уплинути на розпізнавання РНК клітиною: не всі хімічні модифікації вона сприйме як свої, а тому може не виробляти потрібний білок.
Щоправда, зараз німецька компанія CureVac працює над створенням своєї РНК-вакцини проти коронавірусної інфекції, яка має зберігатися за температури вище нуля. Представники компанії не розкривають деталі технології, але стверджують, що пішли другим шляхом, тобто змогли правильно «упакувати» молекули РНК. Та випробування цієї вакцини ще далекі від завершення, тому говорити про її ефективність і безпеку поки зарано.
Зелене світло для РНК-вакцин?
На практиці створення РНК-вакцин виявилося завданням значно складнішим, ніж може здатися на перший погляд. Наприклад, молекула РНК сприймається як антиген, тобто чужорідна речовина, з якою має боротися імунітет. Це означає, що вона просто не доживе до того моменту, коли в клітині утвориться «записаний» у ній білок.
Але тепер принаймні двом компаніям вдалося подолати ці труднощі й випустити свої вакцини на ринок. Важливо зазначити, що клінічні дослідження обох препаратів поки що тривають. Лише згодом, після їхнього завершення, ми будемо знати точно, наскільки вони ефективні й чи не мають серйозних побічних ефектів.
Якщо остаточні результати випробувань будуть такими ж оптимістичними, як попередні, то нас може чекати справжній бум нових РНК-вакцин проти різних захворювань. Різні компанії розробляють їх уже не один рік, але тепер вони матимуть більше впевненості в технології і зможуть легше залучати кошти інвесторів.
Віруси Ніпах, Зіка та «збудник ікс»
Зокрема, кілька різних РНК-вакцин розробляє Moderna. Найдалі просунулася розробка вакцини проти цитомегаловірусної інфекції. Вона дуже поширена — більшість із нас упродовж життя заразяться нею, але навіть не знатимуть про це, оскільки ця інфекція зазвичай ніяк не проявляється і не шкодить людині.
Але вірус може передатися від вагітної матері плоду. Трапляється це досить часто, і тут уже виникають проблеми. Деякі діти після зараження цитомегаловірусною інфекцією можуть мати вади слуху, зору й навіть наражаються на небезпеку для життя.
Вакцина, яку розробляє Moderna, призначена для жінок і зараз перебуває на другій фазі досліджень. Чи справді вона працює і наскільки є безпечною, ми дізнаємося лише після завершення третьої стадії.
Крім того, компанія розробляє вакцину такого ж типу проти вірусу Зіка. Заразитися ним можна від укусу комара, що належить до роду Aedes.
Для більшості людей хвороба, яку викликають ці віруси, теж не становить загрози. У них вона минає безсимптомно, а в решти впродовж кількох днів може підвищитися температура, болітимуть м’язи та суглоби, вони почуватимуться слабкими. Проблема в тому, що вагітна жінка, яка заразилася вірусом Зіка, ризикує народити дитину із серйозними вадами розвитку. Або ж у неї можуть виникнути ускладнення вагітності.
Вакцина проти цього вірусу, яку розробляє Moderna, зараз проходить першу фазу дослідження, у якій беруть участь 120 людей. Про її результати ми зможемо дізнатися цього року, але після першої стадії не можна сказати, чи є препарат ефективним.
На ранніх етапах клінічного дослідження перебуває і РНК-вакцина проти респіраторно-синцитіальної інфекції. Вона також дуже поширена і в переважної більшості проходить у формі звичайної застуди. Але в деяких людей, особливо в дітей, ця інфекція може призводити до ускладнень і навіть стає причиною смерті.
Крім того, Moderna працює над вакцинами проти ВІЛ, вірусу Епштейна-Барр і небезпечного вірусу Ніпах, що поширений у деяких регіонах Азії та викликає хворобу з високою летальністю. Але всі ці розробки перебувають на доклінічних стадіях, тобто поки не проходять дослідження на людях.
Є ще одне поле, де РНК-вакцини можуть виявитися надзвичайно корисними. Це — невідомі нам сьогодні інфекції, що викликають спалахи, епідемії та пандемії. З ними людство обов’язково буде зустрічатися так, як усього рік тому зіткнулося з новим коронавірусом. Адже саме РНК-вакцини тепер є абсолютними лідерами за швидкістю, з якою вони проходять довгий шлях від перших розрахунків і дослідів у пробірці до широкого застосування на мільйонах людей. Отже, саме вони стануть зброєю швидкого реагування на нові інфекції.