Проблемы создания вакцин против коронавирусов

Проблемы создания иммунопрофилактических препаратов против коронавирусных инфекций

Антитело зависимое усиление инфекции (ADE) является серьезной проблемой для эпидемиологии, разработки вакцин и лекарственной терапии на основе антител.
Антителозависимое усиление — это явление, при котором уже существующие плохо нейтрализующие антитела в крови человека или животного приводят к усилению инфекции, заражению которой он подвергся.
Это достаточно распространенное явление, которое активно изучается в настоящее время. PubMed выдает в поиске более 2700 статей по такому запросу: Antibody-Dependent Enhancement.

Антителозависимое усиление наблюдается при заражении: различными штаммами коронавирусов, вирусом Эбола, вирусом Зика (Денге), RSV (респираторно-синцитиальный вирус человека) и некоторыми штаммами гриппа (H1N1, H2N2, H3N2 и др.).

Эффект ADE приводит, как правило, к тяжелым аутоиммунным патологиями, которые способны вызывать летальный исход.
В случаях RSV смертельные иммунопатологии могут быть индуцированы также клеточной памятью.

Также в ряде публикаций можно встретить описание вакцинозависимого усиления заболевания.

Наибольший страх среди вакцинологов вызывает вероятность создания вакцины, которая не только неэффективна, но ещё и усугубляет заболевание. К сожалению, это часто наблюдается в случае вакцин против коронавирусов [1 - 7].


Механизмы антитело зависимого усиления инфекции до конца не изучены.
В 2020 г. случился всплеск публикаций на тему антитело-зависимое усиление инфекции в сочетании с SARS-CoV-2. В частности, было отмечено, что именно этот эффект привел к полному провалу многих разработок вакцин против SARS-CoV-2.
Проблемы, связанные с этим эффектом и новым заболеванием, условно можно разделить на два типа:

1) усиление проникновения вируса внутрь клетки и его репликации;
2) образование иммунных комплексов, вызывающих усиленное воспаление (цитокиновый шторм) и иммунопатологии (аутоиммунные реакции Th2-типа).

Те самые иммунопатологии легких, которые наблюдались в тяжелых и смертельных случаях у пациентов, страдающих от COVID-19.
Было высказано предположение, что оба эти механизма возникают в случае, когда антитела связываются с вирусными антигенами, но не блокируют и не нейтрализуют их [8].

Это может происходить как из-за недостаточной концентрации специфических антител, так и из-за быстрой мутации вируса. По данным независимой организации GISAID [9] в период с декабря 2019 года по декабрь 2020 года было получено свыше 3568 геномных разновидностей hCoV-19 по всему миру из всех стран, включая Россию. Представляемые цифры не дают понимания, насколько они впечатляют, если не провести сравнения с данными по гриппу или по туберкулёзу, представленными той же независимой организацией. В частности, по туберкулёзу с января 1970 года по август 2018 года (за 48 лет!) получено 999 геномных разновидностей микобактерий туберкулёза [https://www.gisaid.org/epiflu-applications/phylodynamics/]. По гриппу А с декабря 2013 года по сентябрь 2020  года (за 7 лет) выделено 1611 геномных разновидностей
Возможно, поэтому ни к одному из видов ОРВИ (а, так называемый, COVID-19 это именно ОРВИ) при естественном протекании заболевания не вырабатывается устойчивый иммунитет. Организм вырабатывает антитела, для преодоления заболевания, а затем стремиться избавиться от них, чтобы не столкнуться с более серьезной проблемой.
Шиповидный белок (S-белок, спайк-белок) коронавируса опосредует проникновение вируса в клетки. Он связывается с рецептором на поверхности клетки-хозяина, а затем происходит слияние мембран вируса и хозяина.
На клеточном уровне было показано, что нейтрализующее моноклональное антитело (MAb), которое нацелено на рецептор-связывающий домен коронавируса ближневосточного респираторного синдрома (MERS), опосредует проникновение этого вируса в клетку человека. MAb связывается с поверхностным «шипом» вируса, вызывая, таким образом, конформационные изменения и облегчая его протеолитическую активацию. В тоже время MAb связывается с рецептором Fc IgG на поверхности клетки человека, увеличивая способность вируса проникать в клетку хозяина. Эти данные предполагают, что комплекс антитело / Fc-рецептор функционально имитирует вирусный рецептор, опосредуя проникновение вируса [10].

Именно явление антителозависимого усиления может объяснить, как одно и тоже заболевание для одних людей протекает «бессимптомно», а для других заканчивается смертью. Антителозависимое усиление модулирует иммунный ответ и может вызывать стойкое воспаление, лимфопению и / или цитокиновый шторм, что и было зарегистрировано в тяжелых и смертельных случаях пациентов с COVID-19 [11].

Повышенная заболеваемость и смертность наблюдались у котят, иммунизированных против вируса инфекционного перитонита кошек (FIPV), коронавируса типа I, когда они подвергались воздействию FIPV после прохождения вакцинации. Этот процесс опосредуется субнейтрализующими антителами, которые способствуют проникновению вируса в макрофаги по механизму формирования комплекса с Fc-рецептором [12].

Ещё в 1959 г, когда понятие антитело-зависимое усиление инфекции не существовало, исследователи обратили внимание, что добавление в кровь иммунизированных кроликов соответствующего специфического антигена или в кровь животных из контрольной группы, которых не вакцинировали, смеси антиген-антитело, влияет на механизм свертывания крови, вызывая заметное сокращение времени коагуляции в пробирке (in vitro). Тогда же и было сделано первое предположение, что взаимодействие антиген-антитело может быть вовлечено в повреждение тканей животных и людей (in vivo) [13].
Эффект ADE также был получен во время тестирования каждого из описанных в третьем разделе представленной экспертизы иммунопрофилактических препаратов против SARS-CoV на животных моделях. По результатом этих экспериментов авторы сделали следующие выводы: вакцины против SARS-CoV индуцируют антитела и теоретически защищают от заражения SARS-CoV. Однако повторное заражение животных, получивших любую из таких вакцин, приводит к возникновению иммунопатологий Th2-типа, что предполагает гиперчувствительность к компонентам SARS-CoV (во всех случаях наблюдались иммунопатологии легких, за исключением MVA вакцины, которая вызывала иммунопатологии печени).

Кроме того, эти же исследователи выразили свою обеспокоенность и указали на опасность использования таких вакцин для людей. Ученые ссылаются на неудачную попытку вакцинировать маленьких детей инактивированным препаратом против RSV (респираторно-синцитиального вируса). Вакцинированные дети впоследствии заразились этим вирусом и перенесли тяжелое заболевание, требующее госпитализации, двое из них умерли. Практически у всех наблюдались иммунопатологические реакции Th2-типа.

Вывод из этого опыта был очевиден: заболевание легких RSV было усилено предшествующей вакцинацией. Последующие исследования на животных моделях, показали, что инактивированная вакцина RSV индуцирует повышенный ответ CD4 + T-лимфоцитов, главным образом клеток Th2, и возникновение отложений иммунных комплексов в тканях легких. Такой тип тканевого ответа связан с увеличением цитокинов типа 2 (IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13), и притоком эозинофилов в инфицированное легкое. Иммунопатологические процессы, вызванные вакцинацией с последующим повторным заражением RSV, имеют значительное сходство с процессами, индуцированными вакцинами против SARS-CoV [14].

В более поздних исследованиях (2018 г) было показано, что такая летальная иммунопаталогия может быть индуцирована клеточной памятью CD8 T-клеток [15].

Каким образом разработчики иммунопрофилактических препаратов против SARS-CoV-2 хотя бы попытались обойти эффект ADE и/или вакцинозависимое усиление заболевание, нигде не сказано.

Дополнительная проблема создания иммунопрофилактических препаратов для предотвращения эпидемии COVID-19

В конце 2019 г. В Ухане произошла вспышка пневмонии неизвестной этиологии, о чем Китай, согласно международным правилам, сообщил в ВОЗ. В течение нескольких недель Всемирная организация здравоохранения объявила о новом коронавирусе, предварительно названном 2019-nCoV. Не было опубликовано никаких работ, посвященных выявлению возбудителя этой необычной пневмонии. Не было дано никаких официальных пояснений, почему отсеяны варианты бактериального, грибкового или иного происхождения этого заболевания. Не опубликовано данных, которые доказывали бы вирусную этиологию COVID-19.
То, что причиной нового заболевания является вирус, было объявлено ВОЗ, не установлено, не доказано, а именно объявлено. После чего все исследования были перенаправлены на изучение новой коронавирусной инфекции.
В настоящее время в научной литературе можно найти заявления, что вирус SARS-CoV-2 был исследован на соответствие классическим постулатам Коха. Следует отметить, что эти постулаты были разработаны для доказательства связи бактериального возбудителя с соответствующим заболеванием. Однако эти заявления ссылаются на результаты работ Института Вирусных Исследований в Китае [16].

Несмотря на это Институт Вирусных Исследований сообщает в апреле 2020, что «загадка данного заболевания полностью не раскрыта». Более того, исследователи этого института отмечают, что собранных данных недостаточно, чтобы подтвердить причинно-следственную связь между коронавирусом нового типа и респираторным заболеванием согласно классическим или модифицированным (предложены Фредриксом и Релманом) постулатам Коха [17].

Было заявлено, что секвенирование метагеномной РНК образца жидкости бронхоальвеолярного лаважа, полученного от пациента, выявило новый штамм РНК-вируса из семейства коронавирусов. Однако в действительности была проведена следующая работа: секвенировано 56 565 928 последовательностей, которые были собраны de novo и проверены на потенциальные этиологические агенты. Всего было получено 384096 таких контигов (искусственно созданных последовательностей в процессе сборки). Самый длинный из них, 30 474 нуклеотидов, был обнаружен в наиболее высокой концентрации, и его нуклеотидная последовательность на 89,1% совпадала с последовательностями группы SARS-подобных коронавирусов (род Betacoronavirus, подрод Sarbecovirus), которые ранее были обнаружены у летучих мышей в Китае [18].

Таким образом, новый штамм коронавируса (геном, окруженный мембраной с S-белками) не был выделен из легочной жидкости пациентов, страдающих от предположительно нового заболевания. Бала получена лишь некая искусственно собранная последовательность, напоминающая SARS-подобные вирусы. Это означает, что причинно-следственная связь между новыми вирусом и заболеванием до сих пор не доказана.
Возникает очень серьезный вопрос, каким образом можно было разработать вакцины и провести тестирование на антитела в отсутствии самого патогена?


1. Jason A Tetro. Is COVID-19 receiving ADE from other coronaviruses? Microbes Infect. 2020 Mar;22(2):72-73. [PMID: 32092539]
2. Natalia A Kuzmina, Patrick Younan, Pavlo Gilchuk, Rodrigo I Santos, Andrew I Flyak, Philipp A Ilinykh, Kai Huang, Ndongala M Lubaki, Palaniappan Ramanathan, James E Crowe Jr, Alexander Bukreyev. Antibody-Dependent Enhancement of Ebola Virus Infection by Human Antibodies Isolated from Survivors. Cell Rep. 2018 Aug 14;24(7):1802-1815.e5. [PMID: 30110637]
3. Ayato Takada, Heinz Feldmann, Thomas G Ksiazek, Yoshihiro Kawaoka. Antibody-dependent enhancement of Ebola virus infection. J Virol. 2003 Jul;77(13):7539-44. [PMID: 12805454]
4. Rekha Khandia, Ashok Munjal, Kuldeep Dhama, Kumaragurubaran Karthik, Ruchi Tiwari, Yashpal Singh Malik, Raj Kumar Singh, Wanpen Chaicumpa. Modulation of Dengue/Zika Virus Pathogenicity by Antibody-Dependent Enhancement and Strategies to Protect Against Enhancement in Zika Virus Infection. Front Immunol. 2018 Apr 23;9:597. [PMID: 29740424]
5. Chien-Te Tseng , Elena Sbrana, Naoko Iwata-Yoshikawa, Patrick C Newman, Tania Garron, Robert L Atmar, Clarence J Peters, Robert B Couch. Immunization With SARS Coronavirus Vaccines Leads to Pulmonary Immunopathology on Challenge With the SARS Virus. PLoS One. 2012;7(4):e35421. doi: 10.1371/journal.pone.0035421. Epub 2012 Apr 20. [PMID: 22536382]
6. Schmidt ME, Knudson CJ, Hartwig SM, Pewe LL, Meyerholz DK, Langlois RA, Harty JT, Varga SM. Memory CD8 T cells mediate severe immunopathology following respiratory syncytial virus infection. PLoS Pathog. 2018 Jan 2;14(1):e1006810. [PMID: 29293660]
7. M Tamura, R G Webster, F A Ennis. Subtype cross-reactive, infection-enhancing antibody responses to influenza A viruses. J Virol. 1994 Jun;68(6):3499-504. [PMID: 8189489]
8. Wen Shi Lee, Adam K Wheatley, Stephen J Kent, Brandon J DeKosky. Antibody-dependent enhancement and SARS-CoV-2 vaccines and therapies. Nat Microbiol. 2020 Oct;5(10):1185-1191. doi: 10.1038/s41564-020-00789-5. Epub 2020 Sep 9.  DOI: 10.1038/s41564-020-00789-5 [PMID: 32908214]

9. https://www.gisaid.org/epiflu-applications/phylodynamics/

10. Yushun Wan, Jian Shang, Shihui Sun, Wanbo Tai, Jing Chen, Qibin Geng, Lei He, Yuehong Chen, Jianming Wu, Zhengli Shi, Yusen Zhou, Lanying Du, Fang Li. Molecular Mechanism for Antibody-Dependent Enhancement of Coronavirus Entry. J Virol. 2020 Feb 14;94(5):e02015-19. [PMID: 31826992]

11. Jason A Tetro. Is COVID-19 receiving ADE from other coronaviruses? Microbes Infect. 2020 Mar;22(2):72-73. [PMID: 32092539]

12. Anjeanette Roberts, Elaine W. Lamirande, Leatrice Vogel, Jadon P. Jackson, Christopher D. Paddock, Jeannette Guarner, Sherif R. Zaki, Timothy Sheahan, Ralph Baric, and Kanta Subbaraoa. Animal models and vaccines for SARS-CoV infection. Virus Res. 2008 Apr; 133(1): 20–32. doi: 10.1016/j.virusres.2007.03.025 [PMID: 17499378]

13. J ROBBINS, C A STETSON JrAn effect of antigen-antibody interaction on blood coagulation. J Exp Med. 1959 Jan 1;109(1):1-8. doi: 10.1084/jem.109.1.1. DOI: 10.1084/jem.109.1.1 [PMID: 13611160]

14. Chien-Te Tseng , Elena Sbrana, Naoko Iwata-Yoshikawa, Patrick C Newman, Tania Garron, Robert L Atmar, Clarence J Peters, Robert B Couch. Immunization With SARS Coronavirus Vaccines Leads to Pulmonary Immunopathology on Challenge With the SARS Virus. PLoS One. 2012;7(4):e35421. doi: 10.1371/journal.pone.0035421. Epub 2012 Apr 20. [PMID: 22536382]

15. Schmidt ME, Knudson CJ, Hartwig SM, Pewe LL, Meyerholz DK, Langlois RA, Harty JT, Varga SM. Memory CD8 T cells mediate severe immunopathology following respiratory syncytial virus infection. PLoS Pathog. 2018 Jan 2;14(1):e1006810. [PMID: 29293660]

16. Guo Y.R., Cao Q.D., Hong Z.S., Tan Y.Y., Chen S.D., Jin H.J., Tan K.S., Wang D.Y., Yan Y. The origin, transmission and clinical therapies on coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak — an update on the status. //Mil Med Res. 2020. Mar. Т. 13. №7(1).Р.11. [PMID: 32169119]

17. Hongzhou Lu, Charles W Stratton, Yi-Wei Tang. Outbreak of pneumonia of unknown etiology in Wuhan, China: The mystery and the miracle.//J Med Virol. 2020. Apr. Т.92. №4. Р. 401-402. doi: 10.1002/jmv.25678. Epub 2020 Feb 12. [PMID: 31950516]

18. Wu F., Zhao S., Yu B., Yan-Mei Chen, Wang W., Zhi-Gang Song, Hu Y., Zhao-Wu Tao, Jun-Hua Tian, Yuan-Yuan Pei, Ming-Li Yuan, Yu-Ling Zhang, Fa-Hui Dai, Yi Liu, Qi-Min Wang, Jiao-Jiao Zheng, Lin Xu, Edward C Holmes, Yong-Zhen Zhang. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. // Nature. 2020. Mar. T. 579. №7798. P. 265-269. DOI: 10.1038/s41586-020-2008-3. [PMID: 32015508]