Современные вакцины шагнули далеко вперед и способны помочь организму и справиться с болезнями, и отказаться от многих вредных привычек. Однако все ли «угрозы здоровью» подвластны им?

Уже более 200 лет прошло с момента изобретения вакцины, и сегодня эта эффективная методика профилактики заболеваний является без преувеличения основой человеческой цивилизации. Без препаратов, создающих иммунитет к опаснейшим инфекционным заболеваниям, стали бы невозможными и жизнь современных городов, и межконтинентальные перелеты. Во многом благодаря вакцинации остались в прошлом страшные эпидемии вроде чумы XIV века (погибла четверть населения Европы) или «испанки» (1918—1919 годы, погибли 2,5–5,2% населения Земли), полиомиелита (сотни тысяч умерших и инвалидов только за 1950–1955 годы). При этом история в основном хранит только страшные описания городов, заваленных трупами, опустевших деревень и братских могил на тысячи человек. А ведь и в периоды между массовым заражением от инфекций умерли миллионы человек…

К счастью, современная медицина успешно справляется со многими заболеваниями. Например, полиомиелит, который еще 60 лет назад ежегодно убивал и калечил десятки тысяч детей, сегодня распространен только в трех странах, которые игнорируют вакцинацию: Афганистан, Нигерия и Пакистан.

При этом в 1988 году таких стран было 125. Вакцинация очень важна для окончательного уничтожения патогенного возбудителя. Стоит напомнить, что

в 2009–2010 гг. 23 страны, ранее полностью победившие полиомиелит, были вновь инфицированы из-за отказа многих людей от вакцинации.

Рис. 1. Эпидемия чумы оставила страшные следы в истории человечества. Во многом благодаря вакцинам мы защищены от повторения таких катастроф.

В настоящее время учеными по всему миру разрабатываются совершенно новые уникальные вакцины, способные справится с множеством болезней и даже вредных привычек.

Прививка от ВИЧ?

Борьба с вирусами остается самой сложной и важной проблемой для разработчиков вакцин. Фактически других надежных способов остановить распространение вирусов пока не существует. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) является одной их самых опасных неизлечимых инфекций, которая очень быстро распространяется.

Есть некоторые успехи в разработке противовирусной терапии ВИЧ, например, год назад Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID, США) были проведены так называемые клинические испытания «052», в ходе которых антивирусная терапия продемонстрировала риск снижения заражения ВИЧ на 96%.

До этого в 2009 году специалисты NIAID и армии США в рамках испытаний RV144 проверяли эффективность очень перспективной вакцины от ВИЧ, которая, тем не менее, показала скромные результаты, снижая риск заражения всего лишь на 31,2%. И только в апреле 2012 года ученые, наконец, выяснили, почему вакцина не оправдала ожиданий. Оказывается, люди, у которых относительно высокий уровень специфических антител иммуноглобулинов G или IgG, после вакцинации реже заражаются вирусом. Новая информация поможет резко повысить эффективность вакцины от ВИЧ.

Вакцина RV144 – это препарат, состоящий из двух частей, созданных с помощью новейших методов генной инженерии. По отдельности обе части вакцины недееспособны, однако вместе они могут препятствовать заражению ВИЧ. Одна часть вакцины под названием Alvac распознает и блокирует действие трех уникальных генов ВИЧ. Другая, Aidsvax, направлена против специфического белка вируса иммунодефицита. Возможно, уже через несколько лет вакцина RV144 достигнет приемлемой эффективности в 70–90 % и начнет применяться по всему миру.

Защита от биооружия

Вирус Эбола не так распространен, как ВИЧ и тем более грипп, однако он исключительно опасен и может стать страшным оружием биотеррористов. Геморрагическая лихорадка Эбола имеет исключительно высокую летальность (50–90 %) и может поражать людей, обезьян и свиней. При этом индекс контагиозности, т.е. способности вируса передаваться от одного носителя к другому, достигает 95%. Таким образом,

вирус Эбола потенциально может вызвать масштабную эпидемию с большим количеством смертей.

Осенью 2011 года ученый Чарльз Арнтзен из Университет штата Аризона представил результаты испытания новейшей вакцины от вируса Эбола. В ходе тестов 80% привитых мышей выжили после заражения, что можно считать успехом. В настоящее время идет подготовка к клиническим испытаниям на людях, и они будут весьма непростыми, учитывая высокую летальность вируса. Новая вакцина выполнена с помощью современнейшей технологии, пригодной для разработки других лекарственных препаратов с уникальными свойствами.

В частности, ученые изготовили вирусный поверхностный гликопротеин, который выступает в роли моноклонального антитела и распознает эпитоп (маркер опасности) вируса Эбола. Другими словами, ученые создали частичку вируса, которая распознается иммунной системой и заставляет ее вырабатывать соответствующие антитела, защищающие организм в случае реального заражения. Это старая концепция создания иммунитета, она известна со времен применения первых примитивных вакцин, изготовленных из живых вирусов. Однако новая технология использует не опасные вирусы, а лишь их общую для разных штаммов часть, что делает вакцину абсолютно безопасной и надежной. Кроме того, такую вакцину можно хранить практически неограниченное время – это очень важно для создания запасов на случай угрозы эпидемии.

Страховка для каждого

Грипп – знакомое каждому заболевание. Эпидемия гриппа может вызвать гибель множества людей, что уже случалось в истории. Разработка вакцины от гриппа осложняется большим количеством штаммов этого вируса, и поэтому создать одну универсальную вакцину очень сложно. К тому же, современные технологии производства вакцин с помощью куриных эмбрионов безнадежно устарели и не обеспечивают быстрый массовый выпуск необходимого препарата. Другими словами,

современная вакцина от нового типа гриппа поступает в клиники, когда эпидемия уже в разгаре.

К счастью, активно разрабатываются новые методики производства вакцин. Так, компания Novavax в мае 2012 года представила вакцину A/H5N1 против птичьего гриппа, созданную с помощью технологии вирус-подобных частиц (virus-like particle technology или VLP). Данная технология основана на создании копий белковых антигенов, которые имитируют структуру реального вируса. Эта искусственно созданная внешняя белковая оболочка вируса (капсида) является важным компонентом вакцины и активизирует иммунный ответ организма. Таким образом,

организм вырабатывает иммунитет к вирусу не благодаря применению опасных живых вирусов, а с помощью совершенно безвредного препарата. К тому же, такая вакцина может содержать искусственные капсиды множества вирусов, что позволяет одной прививкой защитить человека от нескольких инфекций.

Рис. 2. Вирус-подобные частицы лишь копируют внешнюю структуру живых вирусов. Заразиться от таких вакцин невозможно.

Вирус-подобные частицы, имитирующие внешнюю структуру вируса, не содержат генетический материал (ДНК или РНК), который необходим для репликации (размножения) вируса. Таким образом, иммунная система человека реагирует на вакцину VLP, как на настоящий вирус, но риска инфицирования нет.

«Собранные» из белков вакцины, подобные Novavax A/H5N1, можно будет использовать для профилактики самых различных типов гриппа, причем без риска побочных эффектов. Пример новой VLP-вакцины – это недавно лицензированные вакцины против вируса папилломы человека, который вызывает рак.

Вакцины от всего

В настоящее время ученые создали вакцины не только от вирусных заболеваний, таких как грипп, или бактериальных, например, менингита, но и от других болезней и даже зависимостей.

Рис. 3. Потенциально технология Synthetic Vaccine Particle позволяет создавать вакцины практически от любых болезней и зависимостей.*

• На рисунке видно, как синтетическая наночастица использует ключевые компоненты иммунной системы, чтобы вызвать максимальный иммунный ответ. Сюда входят: антиген взаимодействующий с В-лимфоцитами, адъювант (вещество используемое для усиления иммунного ответа), антиген взаимодействующий с T-лимфоцитами. Наночастицы полностью биоразлагаемы и после выполнения своей работы разрушаются.

В мае 2012 года американская компания Selecta Biosciences представила первую вакцину, созданную по уникальной технологии синтетических вакцинных частиц (Synthetic Vaccine Particle или SVP). Суть технологии заключается в сборке наночастиц, способных имитировать различные антигены и вызывать тем самым иммунный ответ организма. Благодаря полностью настраиваемому процессу сборки наночастицы, можно активировать иммунную реакцию на широкий спектр соответствующих антигенов, в том числе на малые молекулы, пептиды, олигосахариды, белки и т.д. Наночастицы могут ориентироваться на гуморальный и клеточный пути иммунной системы.

Простыми словами, технология SVP потенциально позволяет создать вакцины не только от инфекций, но и от рака, аллергии и зависимостей. Примером последнего является вакцина Selecta Biosciences, вызывающая образование специализированных антител, атакующих молекулы никотина.

После введения такой вакцины в течение года никотин не будет оказывать на курильщика «поощрительного» воздействия, а сигарета будет оставлять после себя только неприятные вкус и запах. Антиникотиновая вакцина препятствует проникновению никотина сквозь гематоэнцефалический барьер, защищающий мозг от токсинов.

Точно таким же образом специально созданные наночастицы могут помочь в лечении, например, героиновой и алкогольной зависимостей.

Более того, вакцина Selecta Biosciences имеет и другую строну – позволяет создавать синтетические наночастицы, вызывающие иммунологическую толерантность (t2SVP). В отличие от обычных вакцин, t2SVP заставляет иммунную систему «привыкнуть» к определенным антигенам и не атаковать их. Это означает, что можно навсегда избавиться от «неадекватной» реакции иммунной системы на пыльцу, определенные продукты – в общем, вылечить аллергию, аутоиммунные заболевания и отторжения трансплантата. В 2011 году опытная антималярийная вакцина tSVP уже начала прохождение первого этапа клинических испытаний.

Подобные вакцины представляют собой передний край науки. Благодаря сложным компьютерным моделями, сканирующим микроскопам, позволяющим увидеть структуру вирусов и других микроскопических объектов, а также прочим технологическим достижениям, уже в ближайшем будущем человечество навсегда забудет о своих «детских» болезнях.

Автор: Михаил Левкевич.