Уже несколько месяцев ученые всего мира бьются над разработкой вакцины от нового коронавируса и обещают выпустить ее к концу года. Сейчас, в условиях пандемии, нам кажется, что это долго, но на самом деле, с учетом того, что прежде от коронавируса людей никогда не прививали, этот срок — очень короткий. После изобретения учеными вакцина должна пройти ряд исследований. О том, как разрабатывают и испытывают вакцины, мы поговорили с вирусологом Людмилой Алимбаровой — ведущим научным сотрудником Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи Минздрава России, где, собственно, и разрабатывают новую вакцину от коронавируса.

Как работают вакцины

Прежде чем говорить о том, как вакцины разрабатывают, давайте разберемся, как они работают. Любая вакцина содержит специфический антиген — белок, который воспринимается организмом «в штыки» и провоцирует выработку антител — иммунный ответ. Активация иммунной системы происходит поэтапно. Сначала антиген встречают специально приспособленные для этого клетки — макрофаги. Они знакомятся с антигеном и «считывают» с него информацию. Полученную информацию они передают Т-лимфоцитам, те в свою очередь начинают изменяться, и среди них появляются клетки, которые также будут участвовать в иммунном процессе. Т-клетки передают информацию В-лимфоцитам, которые превращаются в плазматические клетки, способные продуцировать антитела. Благодаря им мы переносим болезнь легче или вообще не заражаемся. Часть В-лимфоцитов превращается в «клетки памяти». Они хранят информацию об антигене и при повторной встрече с аналогичным антигеном запускают иммунный ответ (образование антител) в более короткие сроки.

Благодаря полученному иммунитету организм разрабатывает тактику борьбы с вирусом и учится узнавать его при встрече. Он не включает какой-либо блокатор вируса, поэтому подхватить болезнь всё еще можно. Но вот справится организм с ней проще и быстрее, это поможет избежать осложнений и летальных исходов.

Собирают, как конструктор

Теперь о вакцине. Ее разработка — длительное мероприятие. Первый этап — изучение патогена, то есть возбудителя заболевания.

— Мы изучаем его морфологию, генетику, антигены, механизмы взаимодействия с иммунной системой. Процесс изучения проводится как в культуре клеток, так и на лабораторных животных, — рассказывает Людмила Алимбарова.

На втором этапе встает вопрос о разработке конструкции вакцинного препарата. Она зависит от тех особенностей, которые были выявлены на первом этапе.

— Определяя конструкцию, мы понимаем, какой будет вакцина: живой ослабленной, инактивированной или векторной. Первая, как понятно из названия, содержит ослабленный живой вирус, вторая — убитый. Векторная вакцина содержит безопасный для человека вирус, в который встроены антигенные структуры другого вируса-возбудителя, — объясняет Алимбарова.

Вакцина от коронавируса будет именно векторной. Она основана на использовании безвредного для человека аденовируса, в ДНК которого встроен ген коронавируса — в данном случае это как специальный контейнер для доставки.

Главный компонент в составе вакцины — иммуноген, который приводит в итоге к формированию невосприимчивости к вирусу. Кроме того, в ее состав входят стабилизаторы и консерванты, которые защищают вакцину от внешних факторов, и вещества, которые усиливают ее действие.

— Помимо них, вакцина может содержать балластные вещества — остатки питательных сред, антибиотиков и т.д. Но нужно понимать, что вакцина подвергается очистке от этих лишних веществ и их остаточное количество регламентируется нормативной документацией. Поэтому, когда мы получаем конечный продукт, он представляет собой высокоочищенный препарат, — говорит вирусолог.

Когда вакцина получена, ученые решают, каким образом она будет вводиться: в виде инъекции или перорально (через рот). Например, оральная вакцина применяется для профилактики ротавируса, а живую вакцину против гриппа вводят через нос. Способ введения должен обеспечить не только оптимальное воздействие, но и быть удобен для применения как для медработника, так и для человека.

— Длительность разработки вакцины зависит от того, что нам известно о вирусе и какая есть платформа. Если уже есть какие-то знания и имеются какие-то наработки — процесс пойдет по ускоренному пути. Что, собственно, и происходит с вакциной от коронавируса. Прототипные векторные вакцины были разработаны для профилактики инфицирования вирусом Эбола и были испытаны в Гвинее. На этой же базе была разработана вакцина для профилактики инфицирования коронавирусом (MERS), который близкородственен к новому коронавирусу, — рассказывает Алимбарова.

Вакцинировать от MERS в итоге население не стали, но не потому, что вакцина плохая, — просто вирус перестал циркулировать.

Первые испытания — на мышах

После того как ученые создали вакцину, начинаются ее испытания. Сначала это доклинические исследования. Их могут проводить как на мышах, крысах, морских свинках, так и на высших приматах. На них проверяют способность иммуногена в разных концентрациях вызывать образование антител.

— Часто используют трансгенных мышей, имеющих ген человека. Благодаря этому модель инфекции больше похожа на то, как протекает этот процесс у человека. Не полностью, но эти данные можно экстраполировать, — объясняет Людмила Алимбарова.

На данном этапе ученые также исследуют острую и хроническую токсичность, определяют максимальную дозу препарата, его способность вызывать аллергию или образование опухоли, влиять на репродуктивную функцию. Доклинические исследования проводят как минимум на двух видах лабораторных животных, потому что это позволяет лучше прогнозировать минимальную и максимальную дозировку препарата.

— Все полученные результаты должны соответствовать требованиям, которые предъявляются к иммунобиологическим препаратам. Они регламентируются не только в стране, но и на международном уровне. Только после этого можно подать документы в Минздрав, чтобы получить разрешение на проведение клинических исследований — на людях, — говорит вирусолог.

Сколько займет этот этап испытаний, сказать сложно. В любой момент вакцину могут отправить на доработку, если окажется, что она недостаточно эффективна или безопасна. Поэтому дать точный прогноз невозможно.

Три этапа для людей

Первые испытания проходят исключительно на взрослых здоровых добровольцах. Их совсем немного — один-два десятка человек. Задача первой фазы — определить первичную безопасность и переносимость препарата, а также скорость развития и выраженность иммунного ответа. Вакцину вводят не всем одновременно, а с некоторым интервалом, чтобы можно было прервать эксперимент, если будут обнаружены проблемы. На этом этапе могут быть внесены изменения в конструкцию препарата.

Если первая фаза проходит удачно, то препарат изучают в целевой группе людей (например, у взрослых, детей или пожилых людей). На этой фазе участников испытаний могут быть сотни. Здесь определяют иммуногенность и спектр нежелательных явлений после введения вакцины, если он не был определен ранее.

— Если и тут всё хорошо, то переходят к третьей фазе — оценке профилактической эффективности и влияния вакцинации на клинические исходы. На этом этапе могут участвовать уже тысячи человек. Обычно это плацебо-контролируемые исследования, но в текущей ситуации плацебо могут исключить — из-за того, что у ряда пациентов коронавирусная инфекция развивается достаточно быстро с развитием острой дыхательной недостаточности, поражением разных органов и систем и может привести к неблагоприятному исходу, — считает Алимбарова. — Эффективность вакцинации в данном случае можно оценить по таким показателям, как переносимость препарата и выраженность иммунного ответа, длительность сохранения иммунитета к вирусу после применения вакцины.

Все клинические исследования будут проходить в соответствии с протоколами, которые получают одобрение комитета по этике.

Клинические исследования должны подтвердить данные доклинических не только в отношении ее эффективности, но и безопасности, и реактогенности (свойство вызывать побочные эффекты. — Прим. ред.). Безопасность вакцины оценивается по показателям общего анализа крови и мочи, биохимического анализа крови, по содержанию иммуноглобулина класса «Е» в сыворотке крови. Все показатели должны соответствовать показателям, которые определяются нормативными документами. Реактогенность вакцины оценивают по наличию местных и общих реакций, возникающих у людей после применения вакцины, степени их выраженности и продолжительности.

После окончания клинических испытаний все данные подвергают анализу, после чего формируют пакет документов и подают его в Минздрав на одобрение и получение разрешения на использование вакцины у населения.

Но даже если вакцина получит добро — исследования не заканчиваются. После регистрации вакцины вместе с государственным надзором за ее применением проводят исследования вакцины у людей, у которых заболевание протекает наиболее тяжело, например, у пациентов с хроническими заболеваниями легких, сахарным диабетом и так далее. Также оценивают эффективность вакцинации, например, по таким показателям, как динамика заболеваемости с начала применения вакцины или анализ исходов заболевания у вакцинируемых по сравнению с людьми, не получившими вакцину.