Какие бывают вакцины?

 
Принцип действия уже существующих и еще только разрабатываемых вакцин основывается на нескольких способах вызвать в организме иммунный ответ, причем у каждого способа есть свои преимущества и недостатки.
Предсказать, какой тип вакцин сработает лучше, до начала клинических испытаний на людях невозможно — так что фармацевтическим компаниям приходится действовать практически вслепую, пробуя разные способы.
Но, может быть, это и к лучшему: если вакцины одного типа окажутся неэффективными или небезопасными, всегда есть шанс, что вакцины другого типа сработают лучше.


ВИРУСНЫЕ ВАКЦИНЫ


1. Вакцины на основе ослабленного вируса

Что это?
Вакцина, в состав которой входит очень сильно ослабленный (иначе говоря, аттенуированный) в лаборатории вирус SARS-CoV-2. Вакцины такого типа известны с 1950-х годов: принцип лежит в основе прививок против кори, эпидемического паротита, краснухи (MMR) и ветряной оспы.
Каков механизм действия?
Для создания вакцины сотрудники лаборатории используют вирус, которым последовательно заражают лабораторных животных. Дело в том, что вирусы приспосабливаются к тому хозяину, в чьем организме оказались. Если насильно «переселить» человеческий вирус в клеточную культуру животных, вирус начнет мутировать. Таким образом, после каждого цикла заражения вирус будет все лучше приспосабливаться к новому хозяину — и одновременно становиться все менее опасным для человека. При этом мутировавший «под животное» вирус остается все еще достаточно похожим на исходный «человеческий», чтобы вызвать у привитого человека полноценный иммунный ответ. Если привитый человек заразится исходным «диким» вирусом, его иммунная система уже будет готова к встрече и быстро справится с болезнью.
Что хорошего в этой вакцине?
Иммунитет от такой прививки держится дольше всего. В случае COVID-19 это особенно важно, потому что к коронавирусным инфекциям не всегда формируется стойкий иммунитет.
В чем проблема с вакциной?
Мы очень мало знаем о том, как мутируют вирусы, так что процесс создания «живой» вакцины во многом непредсказуем. Всегда есть шанс, что ослабленный вирус «вернет себе силу» и снова «научится» вызывать болезнь. Чтобы этого не произошло, приходится очень тщательно исследовать вирусы и организовывать скрупулезные клинические испытания полученной вакцины, которые займут несколько лет. Если удастся создать «живую» вакцину, у нее будет много преимуществ — но такой препарат появится еще не скоро.


2. Инактивированные вакцины


Что это?
Вакцина, в состав которой входят инактивированные — то есть не способные заражать клетки — вирусы. Это тоже старый и проверенный тип вакцин: принцип лежит в основе прививок от полиомиелита и коклюша.
Каков механизм действия?
Чтобы создать вакцину, вирусы инактивируют — нагревают, обрабатывают ионизирующим излучением или дезинфектантами. Хотя белки «убитых» вирусов изменяют форму (то есть денатурируют), их химический состав остается прежним — а сами вирусные частицы отчасти сохраняют первоначальную форму. «Мертвые» вирусы тоже могут вызывать иммунный ответ.
Правда, у таких вакцин есть два недостатка.
Во-первых, такие вакцины обычно вызывают слишком слабый иммунный ответ, так что приходится применять вещества — «усилители иммунной реакции» — адъюванты. Задача адъювантов — помочь иммунным клеткам (В-лимфоцитам) выработать больше защитных белков-антител.
В качестве универсального адъюванта в большинстве вакцин используют соли алюминия — однако вакцины с алюминием не помогают предотвращать вирусную инфекцию.
Методом проб и ошибок ученые убедились, что противовирусные вакцины способны усиливать адьюванты-виросомы. Это «чучела вирусов» в виде липидных наночастиц — микроскопических капелек жиров-фосфолипидов, на поверхность которых «прицеплен» вирусный белок-антиген. Иммунные клетки принимают «чучела» за настоящие вирусы и реагируют на них более энергично, чем просто на вирусные белки-антигены.
Во-вторых, «учебный материал» для иммунной системы в конце концов заканчивается, так что полученный иммунитет не такой стойкий, как в случае вакцин на основе ослабленного вируса, способного некоторое время размножаться в организме. Чтобы поддержать иммунитет, приходится прибегать к повторной вакцинации.
Что хорошего в этой вакцине?
Инактивированные вакцины безопаснее «живых» — ведь в них нет ослабленного вируса, который может мутировать.
В чем проблема с вакциной?
Скорее всего, инактивированная вакцина к SARS-CoV-2 будет вызывать слабый иммунный ответ.
Чтобы она работала хорошо, для нее придется подбирать эффективный адъювант — то есть искать оптимальные параметры фосфолипидной капли-виросомы. Это потребует дополнительного времени и усилий.


3. ВЕКТОРНЫЕ ВАКЦИНЫ

 
Что это?
Вакцины на основе совершенно иных вирусов (например, аденовирусов), в которые встроен небольшой ген — участок генома SARS-CoV-2. В результате в составе оболочек безобидных вирусов (их называют «вектором», то есть транспортом для доставки в клетки) появляются белки-антигены SARS-CoV-2.
Каков механизм действия?
Попав в организм вместе с вакциной, генетически модифицированные вспомогательные вирусы провоцируют иммунный ответ на белки SARS-CoV-2 — то есть работают примерно как «живые» вирусные вакцины.
Теоретически можно попытаться создать векторные вакцины двух типов — на основе способных и не способных размножаться в организме вирусных частиц. Скорее всего, вакцины на основе вирусных частиц, способных к размножению внутри клеток организма-хозяина, будут дольше защищать от коронавируса. Однако до стадии клинических испытаний на людях пока дошли только вакцины с вирусами, к размножению не способными.
Что хорошего в этой вакцине?
Согласно замыслу разработчиков, векторные вакцины должны работать так же хорошо, как живые, — но при этом не смогут мутировать.
В чем проблема с вакциной?
Векторные вакцины на основе ослабленного генно-модифицированных аденовирусов недостаточно изучены. Попытки разработать векторные вакцины для борьбы с раком, вирусами ВИЧ, гриппа и Эболы уже предпринимались, но пока ни одна не была одобрена для людей.



ВАКЦИНЫ НА ОСНОВЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ


4. ДНК-вакцины


Что это?
Вакцина, которая содержит кольцевую молекулу ДНК (плазмиду), в которой записаны «инструкции» по созданию вирусного белка.
Каков механизм действия?
Попав в клетки привитого человека, кольцевая ДНК станет частью их генома. В результате клетки организма-хозяина получат новую инструкцию, по которой начнут «штамповать» вирусные белки-антигены — и на них будет формироваться иммунный ответ.
Чтобы кусочек ДНК с информацией о вирусных белках наверняка проник в клетки, его можно встроить в геном безобидного вируса-носителя. Этот вирус работает как «внутриклеточный шприц» — забрасывает в клетку свой модифицированный геном, который потом встраивается в ядро (в отличие от векторных вакцин, здесь от безобидного вируса используется только оболочка).
Что хорошего в этой вакцине?
Преимущества такие же, как у векторных вакцин: иммунитет такой же стойкий, как у «живых» вирусных вакцин, но без присущих им недостатков. Поскольку в качестве «вируса-носителя» для плазмиды берется совсем не SARS-CoV-2, нет опасности, что ослабленный вирус мутирует и снова будет вызывать болезнь.
В чем проблема с вакциной?
ДНК-вакцины плохо изучены. Пока применяется всего одна вакцина такого типа — прививка от вируса Зика для лошадей. Ни одна ДНК-вакцина пока не получила разрешения для использования на людях.



5. РНК-вакцины


Что это?
Вакцина, которая содержит вирусную молекулу, по структуре похожую на ДНК — матричную РНК (мРНК). Эта молекула — «шаблон», с которого напрямую считывается вирусный белок. В клеточный геном мРНК не встраивается.
Каков механизм действия?
Заключенная в липидную наночастицу мРНК попадает в организм вместе с вакциной. Затем липидная частица сольется с мембраной клетки-мишени, а ее содержимое попадет в клетку и превратится в «шаблон» для синтеза вирусных белков-антигенов. В результате собственные клетки организма начнут синтезировать вирусные белки — притом что вирусная ДНК в клеточный геном встраиваться не будет.
Что хорошего в этой вакцине?
Помимо преимуществ, общих с ДНК-вакцинами, липидные частицы с мРНК внутри похожи на вирус, так что сами по себе могут вызывать иммунный ответ. Есть шанс, что из-за «двойного действия» иммунитет от РНК-вакцин будет возникать раньше и держаться крепче. Кроме того, короткая мРНК — очень простая молекула, поэтому создать ее можно относительно быстро и недорого — с помощью специальных синтезаторов.
В чем проблема с вакциной?
Это абсолютно новая вакцина — так что мы понятия не имеем, как она будет себя вести в человеческом организме. Более старых вакцин подобного типа в принципе не существует.


6. БЕЛКОВЫЕ ВАКЦИНЫ


Что это?
Вакцина на основе белков-антигенов, то есть «кусочков» вируса.
Каков механизм действия?
Попадая в организм вместе с вакциной, смесь вирусных белков-антигенов провоцирует иммунный ответ.
Что хорошего в этой вакцине?
Такая вакцина безопасна для организма — поэтому ее можно быстро протестировать и пустить в дело.
В чем проблема с вакциной?
Очень сложно получить достаточно вирусных белков, чтобы хватило на вакцину.
Кроме того, иммунитет к таким вакцинам, скорее всего, будет нестойким — примерно как в случае инактивированных вакцин.





ИСТОЧНИК:
https://meduza.io