Прототипы белорусской вакцины выдерживают испытание по самым критичным показателям и вызывают сильный иммунный ответ

Осторожно, в боксе высокозаразный вирус! Лидия Казак занимается выделением SARS-CoV-2 на культуре клеток.

 

 

Дело в шипах

 

 

SARS-CoV-2 — классический пример зоонозного вируса, когда инфекция передалась человеку от больного животного. Коронавирус содержит около 20 белков. Среди них есть ферментные, которые обслуживают сам вирус, и поверхностные, составляющие его оболочку и рецепторный аппарат. Это то, что будет представлено иммунной системе человека в вакцине.

 

— В первую очередь нас интересуют поверхностные белки S, М, N, чужеродные для человека, — отмечает заведующий лабораторией биобезопасности с коллекцией патогенных микроорганизмов РНПЦ эпидемиологии и микробиологии Анатолий Красько. — В результате вакцинации на них вырабатываются антитела.

 

Самым значимым для защитного эффекта является спайковый S-белок-шип, отвечающий за связывание с клеткой человека. Он используется во всех вакцинных препаратах. Планируется создать цельновирионную вакцину, которая будет вызывать иммунный ответ на все белки вируса.

 

— В чем преимущества такой вакцины?

 

— Мы имеем полный репертуар вирусных антигенов. Она более мягкая за счет того, что концентрация белков в ней меньше, чем в векторной вакцине. Не содержит другие вирусы-векторы. Недостаток — работа с высокопатогенным материалом, которая должна проводиться в специальных защитных условиях. Все это сильно ограничивает производство такой вакцины. Наработать быстро ее сложно.

 

Специалисты выделяют сам вирус для размножения от пациентов. Собралась большая коллекция, в которой есть варианты с прошлого года. Она регулярно пополняется по мере исследования проб тяжелых больных.

 

Основная проблема в том, что произошли изменения в поверхностном S-белке, вызвав новые варианты вируса: нигерийский, британский, южноафриканский, индийский. Но цельновирионная вакцина, кроме гуморального ответа, обеспечивает еще и Т-клеточный ответ иммунитета.

 

— Какие предпосылки создания вакцины против COVID-19 у нас были?

 

— В нашей стране вакцины создаются для животных, то есть для сельского хозяйства. Для населения мы всегда закупали. С экономической точки зрения, считалось нерентабельным организация производства вакцин для внутреннего потребления в странах, где проживает до 30 миллионов человек. Но изменились технологии. Векторные вакцины в разработке и производстве дешевле. Сейчас нужно привить весь мир. И компании-монополисты по выпуску вакцинных препаратов не способны быстро обеспечить все человечество вакциной. Биотехнологии сегодня — один из основных трендов развития человечества. И если наша страна не займется этим сейчас, то отойдет к государствам, которые ждут препараты и сами себя обес­печить вакциной не могут. У нас есть хорошие наработки в этой области, достойная школа вирусологии, сохранившаяся с советских времен. В нашем институте реализованы две союзные программы по вирусологии. Мы ориентируемся в мировых трендах, обладаем достаточным уровнем знаний и можем себе позволить разработку вакцинного препарата. Это будет цельновирионная инактивированная вакцина, двухдозовая. По принципу китайского препарата Sinovac. На культуре клеток выращивается коронавирус. Затем он инактивируется химическим методом и уже нежизнеспособный вводится человеку в определенном количестве, вызывая в организме иммунный ответ.

 

На текущем этапе разработки создатели препарата интенсивно накапливают варианты вируса и изучают свойства прототипов вакцины.

 

 

Сжатые сроки

 

 

Белорусская вакцина от COVID-19 рождается в лабораторных условиях. Будущую разработку еще предстоит адаптировать к промышленному производству. А пока заглядываем в лабораторию биотехнологии и иммунодиагностики особо опасных инфекций РНПЦ эпидемиологии и микробиологии. Всего в создании иммунопрофилактического препарата участвует шесть лабораторий центра и около 60 человек.

 

Изолированные перчаточные боксы третьего класса используются для работы с высокопатогенными биологическими агентами четвертой группы риска: Ласса, Эбола, Марбург. Эти возбудители пострашнее SARS-CoV-2.

 

В одном из боксов — лаборант первой категории Лидия Казак, повидавшая в микроскоп разных возбудителей. Сейчас она занимается выделением пандемического коронавируса на культуре клеток. Система фильтров в боксах позволяет полностью обезопасить сотрудника. Для исследования отбираются назофарингеальные мазки и секционный материал — фрагменты, взятые у умершего.

 

Здесь же происходит заражение здоровой клеточной культуры, концентрирование вируса и его очищение от останков пораженных им клеток.

 

Заведующий лабораторией Павел Семижон достает из холодильника культуральный флакон с оранжевой жидкостью. В ней, закрепляясь на дне сосуда, прирастают клетки почки зеленой африканской мартышки, которые впоследствии ученые применяют для накопления вируса SARS-CoV-2.

 

 

Павел Семижон предлагает сравнить два образца.

 

— После заражения клеток вирус репродуцируется в течение трех суток, — замечает Павел Анатоль­евич. — Потом он дает эффект цитопатического действия, вызывая дегенеративные изменения в клеточных культурах. После чего мы можем собрать вирус в чистом виде для дальнейшего исследования. И этот процесс мы ускорить не можем.

 

 

Клеточная катастрофа

 

 

Чтобы оценить масштаб бедствия, который наносит COVID-19 клеткам, Павел Семижон предлагает сравнить два образца — до и после заражения.

 

 

Здоровые клетки.

 

В микроскоп вижу четкую, правильную, чистую и прозрачную структуру. Поразительно гармоничный узор нарисовала природа. А теперь Павел Анатольевич выводит на экран компьютера картинку клеток, зараженных вирусом SARS-CoV-2, содержащимся в суспензии трахеи и легкого пациента, умершего после заражения пандемическим коронавирусом. Кстати, впервые в центре SARS-CoV-2 выделили из секционного материала. На изображении уже кл

 

еточная катастрофа. То же происходит и с лабораторной культурой спустя три дня после ее инфицирования.

Эффект разрушающего действия коронавируса на клетки, в которых он размножается.

 

— На пике разрушительного действия SARS-CoV-2 морфология клеток меняется: они округляются, чернеют, начинают открепляться от стенок флакона. Тут мы освобождаем вирус от того, что остается от клеток. Важно подобрать такой момент, когда вирусные вирионы еще не начали разрушаться. Так получаем высокоочищенный препарат инфекционного агента.

 

Вирус проходит около девяти пассажей. Максимальное количество вируса удается получить на пятом-шестом пассаже, то есть это пятое-шестое заражение. Для создания вакцины используется оболочка инактивированного вируса.

 

Еще до начала проекта у нас был задел, который позволил интенсифицировать всю деятельность и получить раньше кандидатные варианты вакцины. Их выделено больше 20, но ведется только семь. Мы работаем с вариантами вируса, которые хорошо накапливаются и вызывают сильное поражающее действие.

 

 

Местные черты коронавируса

 

 

Вирус мутирует. Появляются новые варианты, которые могут обладать большей инфекционностью. В РНПЦ эпидемиологии и микробиологии постоянно ведется работа над выделением новых штаммов. Недавно был выделен индийский вариант. Штаммы приобретают местные черты. Все семь прототипов вакцины близки к уханьскому варианту. Скорее всего, в разработке будет использован и индийский штамм либо смесь двух наиболее распространенных у нас вариантов.

 

— Создаваемый препарат должен быть эффективным в отношении всех вариантов. И точечные мутации не особо влияют на общую антигенную структуру, — считает заведующий лабораторией биотехнологии и иммунодиагностики особо опасных инфекций. — Прививаться нужно, особенно если речь идет о людях с сопутствующими заболеваниями, чтобы снизить риск заражения либо тяжесть течения инфекции. Антитела сохраняются индивидуально у каждого, и срок их нахождения в организме короткий. Сама технология разработки цельновирионной инактивированной вакцины предполагает некую лабильность. Систему можно легко адаптировать при появлении нового штамма.

 

Лаборатория диагностики ВИЧ и сопутствующих инфекций в числе тех, что участвуют в разработке вакцины. Задача сотрудников — получить максимальное количество штаммов, что позволяет выбрать самый эффективный кандидатный вариант. Каким критериям он должен отвечать?

 

— Это должен быть наиболее иммуногенный, вызывающий хороший иммунный ответ против всех циркулирующих штаммов, — поясняет заведующая лабораторией Елена Гасич. — Участие в разработке вакцины для нас очень важно. Мы занимаемся выделением штаммов. Но основная работа — это молекулярно-генетический мониторинг. Осуществляем скрининг лиц с подтвержденным диагнозом COVID-19. Мы должны понимать, какие генетические варианты циркулируют в стране, против каких вакцина должна быть эффективна. Отслеживаем все разновидности вируса из-за рубежа. Определяем нуклеотидные последовательности, чтобы посмотреть структуру, изучить возможные мутации и замены вируса.

 

Накопление вируса в центре будет происходить еще до конца года. Не из всего материала удается получить инфекционный агент. Иногда приходят пробы с более поздними сроками. Порой вирус уже поврежден или его количества недостаточно.

 

 

Критичные показатели

 

 

Специалисты РНПЦ эпидемиологии и микробиологии в рамках совместного научно-исследовательского проекта по созданию оте­чественной вакцины от коронавируса сотрудничают с коллегами из Института биофизики Национальной академии наук Беларуси.

 

— Классическое вирусологическое направление всегда интересно, поскольку позволяет визуально оценивать свою работу, репродукцию вируса, его поведение. Цельная вакцина как конечный продукт представляет собой очищенный препарат вируса с адъювантом, который усиливает иммунный ответ. Фронт работы разделен. Наша часть касается накопления изолятов, получения сырого кандидатного варианта вакцины, а в Институте биофизики проводят оценку in vitro (что означает «в пробирке») токсических и иммуногенных свойств прототипов, которые мы передаем коллегам, — рассказывает Павел Семижон. — Иммуногенность и токсичность — наиболее критичные показатели. По тому, как реагируют клетки в пробирке, можно предполагать, как отзовутся на вакцину клетки человека. По предварительным данным, все семь потенциальных кандидатных вариантов вакцины обладают иммуногенностью и не токсичны. Какой из них наиболее иммуногенный, то есть способный вызывать наиболее активный иммунный ответ, будет установлено позже, поскольку эксперимент еще продолжается.

 

Пассирование вируса и культивирование клеток — сложный и затратный процесс.

 

— Чтобы получить концентрированный препарат вируса, нужно большое количество лабораторных клеток, — поясняет Павел Анатольевич. — Закупаются реагенты и расходные материалы. Все оборудование находится в жестком режиме эксплуатации, поэтому с ним тоже периодически возникают трудности. Проект начался с середины апреля, а до конца нынешнего года мы должны выдать всю технологическую цепочку получения вакцинного препарата в лабораторных условиях. В рамках данного проекта по распоряжению Президента мы получаем широкий перечень высокоспециализированного современного оборудования, которое позволит максимально адаптировать нашу методику к промышленному производству.

 

Испытания на животных ученые планируют начать в следующем году, что потребует нескольких месяцев работы, затем последуют первая и вторая фазы клинических исследований на добровольцах. До конца 2022 года вакцина должна быть зарегистрирована.

 

— Поскольку в нашей стране отсутствует производство таких препаратов для человека, то эту платформу, которую мы сейчас создаем, можно будет использовать для разработки классических цельновирионных, инактивированных вакцин в отношении других инфекций, — говорит Павел Семижон.

 

Эффективность будущей вакцины против SARS-CoV-2 специалисты пока не берутся прогнозировать. До изучения этого показателя еще далеко. Но ученые надеются на высокий результат.

 

КОМПЕТЕНТНО

Владимир ГОРБУНОВ, директор РНПЦ эпидемиологии и микробиологии:

— В Беларуси только наш центр имеет возможность проводить работы с возбудителями любого уровня риска, в том числе и с коронавирусом. Имеется в виду весь спектр деятельности, а не только диагностика. В БССР вакцины разрабатывались и производились более 80 лет назад. Но затем в СССР был сделан акцент на другие центры. У нас сменились поколения вирусологов. Нужно начинать практически с нуля. Мы работаем с возбудителями, технологии известны в мире. Пытаемся их воспроизвести. Конечно, нюансы будут. Для нас важно приобрести навыки и компетенции, чтобы и дальше эффективно действовать в этом направлении. Государство нам выделило финансирование на масштабное обновление оборудования, улучшение материально-технической базы центра.

 

Выбрали препарат, технологию которого можно относительно быстро разработать и внедрить. Уверен, будет получена вакцина достойного качества. Инактивированные вакцины хорошо известны и применяются давно.

Уровень квалификации наших сотрудников высокий. Центр занимается биотехнологиями, в том числе и в сфере вирусологии, мы создавали и создаем различные диагностические препараты. Технология создания вакцины схожая. Условия безопасности позволяют. При этом работаем с другими центрами Министерства здравоохранения, медицинскими университетами, а также учреждениями Национальной академии наук Беларуси. Мы горды, что решаем эту задачу, понимаем ответственность за эффективное завершение проекта.

 

kosiykova@sb.by