Как работают вакцины, почему их делают так долго и как Россия участвует в гонке стран из-за Covid-19

Краткий специальный экскурс.

14 октября Владимир Путин объявил о регистрации второй российской вакцины от коронавируса Covid-19, добавив, что и третья уже «на подходе». Это заявление — часть мировой гонки стран за создание готового препарата.

Именно после изобретения вакцины в 18-м веке человечество победило один из самых опасных вирусов, оспу, и с тех пор этот метод неоднократно спасал миллионы жизней. Всё благодаря свойствам организма, которые после взаимодействия с вакциной включаются в борьбу. На TJ – краткий исторический экскурс о том, как работают вакцины, и актуальное перечисление российских разработок от Covid-19.

Бактерии и вирусы преследуют человечество на протяжении всей истории. Микроорганизмы находятся в воздухе, почве, воде, на различных предметах, а также в организме и на поверхности человека. По отношению к людям микроорганизмы подразделяются на три категории: патогенные, условно-патогенные и непатогенные. Патогенность отражает способность каждого отдельного микроорганизма выделять токсические вещества, нарушая жизнедеятельность тканей и органов человека.

Если непатогенные микроорганизмы не опасны для человека, а условно-патогенные — только при определённых факторах, то патогенные микробы могут вызывать тяжёлые инфекционные заболевания. Они опасны не только способностью нарушать жизнедеятельность тканей, но и контагиозностью — способностью передаваться от больных к здоровым.

При попадании бактерий или вирусов в кровь активируются защитные клетки организма, которые называют белыми клетками крови. Такие клетки состоят в основном из различных макрофагов, В- и Т-лимфоцитов. Основная задача В- и Т-клеток — распознавать чужеродные объекты, подать сигнал макрофагом, запустив процесс образования антител.

В организме человека существует два уровня защиты от микроорганизмов. Первый слой физический – кожные покровы и слизистые оболочки. Эти части тела защищены слюной, потом, слизью и слезами, которые содержат различные ферменты, например лизоцим, способный разрушать стенки бактериальных клеток.

Если первый уровень защиты не справился, и микробы попали в кровь, то активизируется воспалительный процесс: кровеносные сосуды в инфицированной области расширяются, и лейкоциты проникают сквозь сосуды, чтобы оказаться в инфицированной ткани и запустить реакцию иммунного ответа.

Основные этапы иммунного ответа:

Если патогенный микроорганизм долго находится в крови, то иммунная система может начать выделять химические вещества, которые повышают температуру тела, вызывая лихорадку. Повышенная температура тела может замедлить или остановить рост патогенов, а также ускорить процессы обмена веществ и иммунный ответ.

Иммунитет подразделяется на естественный и искусственный. Первый передаётся от матери к ребёнку, поэтому в крови младенца уже содержится базовый набор необходимых антител. Такой иммунитет необходим в первые дни жизни ребёнка. Далее начнёт работать приобретённый иммунитет, который создаст необходимые антитела после того, как организм справится с инфекцией.

Ждать, когда иммунитет справится с инфекцией, часто слишком опасно. Чтобы ускорить образование иммунитета, создаются специальные антигены и антитела. Искусственный пассивный иммунитет применяется при экстренном введении необходимых антител, когда на образование новых нет времени. Сыворотки вырабатывают у животных, а после очищают и подготавливают для людей.

Иммунные сыворотки бывают:

В отличие от пассивного иммунитета, активный самостоятельно образует антитела. Такой процесс лежит в основе вакцины.

В 1796 году английский врач Эдвард Дженнер предположил, что защита от оспы может быть получена путём прививки родственным вирусом оспы коровы. Метод заключался в том, чтобы взять жидкость из волдыря человека, инфицированного коровьей оспой, и ввести его в кожу другого человека. Дженнер подтвердил свою теорию, проведя эксперимент над восьмилетнем мальчике: ребёнок переболел оспой в лёгкой форме.

Вакцину вводят в организм, обучая иммунную систему безопасно распознавать чужеродный антиген, и вырабатывать антитела. Это необходимо на случай, если бактерия или вирус со схожим антигеном попадёт в организм, то иммунная система распознает микроорганизм и начнёт атаку до того, как патоген вызовет инфекцию.

С точки зрения человеческого иммунитета, нет разницы, вакцина это или реальный вирус. В обоих случаях реакция схожая. При этом сейчас активно используют различные формы вакцин: в основном живые, инактивированные и анатотоксинные.

Слово «живая» означает, что вакцина содержит активную версию микроорганизма, но в очень слабой форме, которая не может вызывать заболевание. Лимфоциты могут узнать, как выглядит антиген, и вырабатывать необходимы антитела, и человек, получивший вакцину, приобретает необходимую защиту от враждебного микроорганизма.

Главное преимущество «живых» вакцин — ослабленные микроорганизмы. Многие из них — это активные вирусы, которые культивировались в условиях, лишающих их свойств размножения. Этот вид вакцин вызывает более стойкие иммунологические ответы, но небезопасен для людей с ослабленным иммунитетом, так как в редких случаях мутируют и вызывает заболевание.

При создании таких вакцин определённый вирус или бактерия уничтожается с помощью тепла или химикатов, а его мёртвые клетки попадают в организм. Метод помогает создать убитые или вовсе разрушенные микроорганизмы, которые гарантированно не могут вызвать инфекционное заболевание.

Несмотря на то, что патоген мёртв, иммунная система способна вырабатывать необходимый набор антител. Преимущество инактивированных вакцин в более высоком уровне безопасности, чем «живые» аналоги.

Вакцина имитирует токсин, который вырабатывает бактерия, но в отличие от натурального токсина, подвергается процессу химической или тепловой обработки. Так вакцина на основе анатоксина становится безопасной, поскольку не может вызвать болезнь, для профилактики которой используются. Применяется для создания вакцин от столбняка или дифтерии.

В конце 19 века разработали несколько вакцин, в том числе против оспы, бешенства, чумы, холеры и брюшного тифа. Однако никакого регулирования производства вакцин не существовало: уже спустя два века человечество произвело более чем миллиард доз разных вакцин, которые вводятся здоровым людям. Для предотвращения нежелательных осложнений вакцины проходят многоэтапный контроль качеств.

В среднем вакцина разрабатывается около десяти лет, но бывают и исключения. Например, вакцину против нового типа вируса гриппа могут разработать менее чем за 6 месяцев. Это возможно благодаря фундаментальным исследованиям и данным о вирусе гриппа.

Перед тем, как вакцина получит лицензию, и начнётся вакцинация населения, она должна пройти основные этапы исследования: от идентификация возбудителя инфекции до изучения эффекта при массовом использовании.

Один из самых сложных этапов. Необходимо изучить за максимально короткий срок всю информацию от первых образцов нового штамма вируса или бактерии до максимально точного изучения генома, белков и ферментов вируса. Чем раньше исследователи получат необходимую информацию, тем раньше начнут работать над новой фазой. Иногда учёные объединяют усилия для максимального ускорения исследовательской фазы.

Одно из главных исследований в доклинической фазе, необходимое для контроля качества новой вакцины, проводят только с животными. Для этого берут группу вакцинированных мышей или обезьян, а затем намерено заражают их новым штаммом микроорганизма. От результата зависит переход вакцины в клиническую фазу.

Доклиническая стадия длится около двух лет. Из-за сложности и нестабильности новых вакцин, большая часть так и остаются на этом этапе, так и не выйдя на новую фазу.

На этом этапе будут проводить исследования с участием людей. У неё три основные задачи:

Первая фаза оценивает вакцину-кандидат на людях, которые не имеют хронических заболеваний. Такая группа включает небольшое число взрослых волонтёров, обычно от 20 до 80 человек. Волонтёры подписывают документы, что не имеют претензий на проведение исследований, а также получают денежную компенсацию.

Первая фаза проходит под контролем врачей и исследователей. В кабинете, где проходит вакцинация, находятся необходимые противошоковые препараты, если случится аллергическая реакция. После вакцинации исследователи должны оценить не только безопасность вакцины, но и ступень иммунного ответа. Если испытания успешны, то объявляют о начале второй фазы исследования.

Вторая фаза отличается увеличением количества добровольцев и добавлением плацебо из солевого раствора. Группу из более чем сотни участников делят на две части, а после вводят вакцину и плацебо. Исследователи и волонтёры не знают, кому введут вакцину, а кому плацебо. Такой метод необходим для беспристрастного исследования.

После вакцинации, через определённый промежуток времени, волонтёров тестируют на количество антител в крови, а также наличие осложнений и побочных эффектов.

Третья фаза переходит к более крупным испытаниям, в которых участвует от тысяч до десятков тысяч человекдля поиска нежелательных осложнений. Предположим, что осложнение из-за вакцины-кандидата может произойти у одного из 10 тысяч человек. Чтобы обнаружить значительную разницу для маловероятного события, в испытание необходимо включить около 60 тысяч волонтёров, половина из которых будет в контрольной группе или группе без вакцины.

Перед регистрацией, в конце третьей фазы, исследователи вакцины должны ответить на три основных вопроса:

После этого начинается процесс регистрации и налаживания производства.

Перед тем, как вакцину начнут выпускать для массового применения, производителю необходимо пройти регистрацию или лицензирование. Этап регистрации отличается в разных странах как необходимым пакетом документов, так и организацией по контролю.

В России это длительный и многоэтапный процесс, который проходит под контролем Минздрава. После всех проверок производителю разрешают производить и продавать вакцину.

После выпуска вакцины на массовый рынок начинается контроль за побочными эффектами и осложнениями Все данные о нежелательных эффектах регистрируются и вносятся в статистику «Фармаконадзор 2.0» — реестр сообщений о нежелательных побочных реакциях лекарств в России.

Например, через специальную форму врачи обязаны уведомлять о нежелательных реакциях на вакцину от Covid-19 «Спутник V». Даже после регистрации вакцина должна получить одобрение профессиональными врачами, а также зарекомендовать себя как безопасное средство.

Вакцина, как и любой другой медицинский препарат имеет побочные эффекты и разную степень риска появления осложнений. Эти термины не стоит путать.

Побочные эффекты — это непродолжительная реакция организма на введение вакцины. Они встречаются намного чаще, чем осложнения, но не вызывают большой опасности для организма. К ним относят боль, отёк и покраснение в месте инъекции, озноб, головная боль и повышение температуры.

Самый опасный период, особенно для людей с повышенной иммунной реакцией, около 30 минут, после вакцинации. За этот период может случиться тяжёлая аллергическая реакция, в том числе анафилактический шок. Шанс такой реакции маловероятен, но в первые полчаса после прививки врачи не рекомендуют покидать поликлинику.

Осложнение — это тяжёлые нарушения здоровья из-за вакцинации. Они длительные и могут привести к развитию хронических заболеваний и даже смерти. Частыми осложнениями могут быть тяжёлые аллергические реакции, энцефалит, токсический шок и тромбоцитопения. Предсказать осложнения очень сложно, зачастую такая реакция протекает у людей с нарушением иммунитета. Например, если человек с хронической аллергией, или с врождённым или приобретённым иммунодефицитом.

Благодаря длительным клиническим испытаниям риск осложнений приближается к минимальным значениям. Например, «лидером» по развитию поствакцинальных осложнений считается прививка против коклюша, дифтерии и столбняка – частота осложнений составляет 0,2 — 0,6 случаев на 100 тысяч привитых. При вакцинации против полиомиелита, кори и паротита нежелательные последствия наступают в 1 и менее случае на миллион вакцинированных.

С начала пандемии исследователи во всём мире круглосуточно работают над созданием вакцины против SARS-CoV-2, вируса, который вызывает Covid-19. Знания о структуре и функции коронавирусов, полученных при исследованиях схожих вирусных инфекция, позволило ускорить разработку вакцины.

По данным ВОЗ, к началу октября в разработке находится 321 вакцина, но только 42 вакцины проходят клинические испытания на людях, а 92 исследуются на животных. Пять вакцин зарегистрировали для ограниченного использования: из них три разработали и зарегистрировали в Китае, а две другие — в России.

«Спутник V» — это первая официально зарегистрированная двухкомпонентная векторная вакцина против Covid-19. Так как вакцина пропустила третий этап исследований, который проводится на увеличенном числе добровольцев, многие специалисты поставили под вопрос её эффективность и безопасность. На момент написания статьи неизвестно, какие реакции будут при массовом применении вакцины, но Россия уже заключила соглашения о поставках в Бразилию, Мексику и Индию.

Из-за сомнений международного сообщества в эффективности вакцины её разработчики изменили подход к третьей фазе испытания, увеличив число добровольцев с 2000 до 40 тысяч человек. В сентябре они опубликовали результаты первой и второй фазы испытаний — небольшие исследования доказали, что вакцина способна создавать необходимые антитела к коронавирусу, оставаясь безопасной. Судьба вакцины будет зависеть от положительных результатов испытаний третьей фазы.

Вторая в России зарегистрированная вакцина против Covid-19. На данный момент о вакцине мало что известно: она построена на основе искусственно созданных и синтезированных кусочков структуры вируса. После введения, иммунитет создаёт необходимые антитела, но так как основой становятся синтезированные белки, вакцина несёт меньший риск развития осложнений, чем «Спутник V».

С июля по сентябрь вакцину проверили на 100 добровольцах. Третья фаза клинических испытаний пройдёт с ноября 2020 года, в ней задействуют около 3000 человек.

Китайская вакцина Ad5-nCoV использует платформу аденовирусного вектора, как и «Спутник V». Первая фаза завершилась в мае, а в июле объявили об успешном прохождении второй фазы. Вакцина показала себя как безопасная и дающая иммунный ответ.

25 июня, в обход третьей фазы испытаний, разработчики объявили о регистрации вакцины на один год. Третий этап испытаний пройдёт в Саудовской Аравии, Пакистане и России. В общей сложности будет вакцинировано более 40 тысяч человек.

21 сентября первая группа добровольцев в России привилась китайской вакциной. За участниками исследования будут наблюдать первые 28 дней после введения препарата. За этот период получившие прививку должны сформировать «гуморальный и клеточный иммунный ответ на Covid-19».

Две схожие инактивированные вакцины от института в Ухани прошли две фазы испытаний и перешли к третьему этапу. Вакцины проявили небольшие побочные эффекты, но и высокую выработку антител. 3 июля начался третья фаза испытаний в Объединённых Арабских Эмиратах, Перу, Мексике и Мароко. 14 сентября ОАЭ дали экстренное разрешение на вакцину Sinopharm для вакцинирования медработников.

В июне завершилась первая и вторая фаза клинических испытаний ещё одной китайской вакцины. По окончанию второй фазы в общец сложности привили 743 добровольца. Так как первая и вторая фаза не выявила серьёзных побочных эффектов, в июле Sinovac начал исследование третьей фазы в Бразилии, Индонезии и Турции. 16 сентября Sinovac зарегистрировал испытание первой и второй фазы для детей. Несмотря на то, что результаты третьей фазы испытаний не известны, к марту 2021 года планируется, поставить в Индонезию не менее 40 миллионов доз вакцины.

Главным результатом массовой вакцинации становится коллективный иммунитет, когда большинство людей вакцинируются от определённой болезни, значительно снижая риск её распространения.

По данным на конец лета 2020 года, антитела от Covid-19 обнаружили только у 10% населения Земли. Ни одна страна пока не приблизилась к необходимому 60% порогу. Более того, неизвестно как долго будут сохраняться антитела после выздоровления или вакцинации. Например, если они кратковременные, пандемия будет продолжаться ещё полтора-два года, а затем перейдёт в фазу сезонных вспышек.

Статья создана участником Лиги авторов. О том, как она работает и как туда вступить, рассказано в этом материале.

#лигаавторов #иммунитет #пандемия #вакцина #вакцинаотcovid19