Вирусолог Сергей Нетёсов: как создаются вакцины и проверяется их эффективность

Как вирусологам удалось так быстро создать вакцины от коронавируса? Из чего и как делают вакцины? Кто первым додумался вакцинировать человека? Может ли прививка изменить геном человека и превратить его в монстра? Какая вакцина лучше – векторная или сделанная по МРНК-технологии? Как проверяют эффективность и безопасность вакцин? Грозит ли вакцинированным тромбоз? Почему Россия замыкает сотню стран по количеству вакцинированных? Спасает ли «Спутник» от индийского штамма?
Об этом в интервью главному редактору «Аргументов недели» Андрею УГЛАНОВУ рассказывает член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией биотехнологии и вирусологии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Сергей НЕТЁСОВ. Сегодня публикуем первую часть беседы.

По заветам Дженнера и Пастера

– На Прямой линии с Президентом главной проблемой была названа низкая активность россиян на вакцинации от коронавируса. И главное, что тормозит россиян, это массовое непонимание сути вакцинации – что это такое, как и из чего делают вакцины, как они воздействуют на вирус и человека. Почему в здорового человека вводят субстанцию, в которой содержится вирус. В СМИ и Интернете масса интервью и выступлений людей, которые называют себя специалистами и при этом несут в эфир чудовищную ахинею. А реальным специалистам, которые могли бы осветить вопрос просто и доступно, а главное – авторитетно, слова не дают. Давайте восполним пробелы в нашем образовании. И начнём с простого. Из чего делают вакцины?

– Существует как минимум пять видов вакцин. Часть из них делают из исходного возбудителя – из его фрагментов или ослабленного варианта. Кроме того, есть новые технологии – хотя они и не новые для специалистов. Та же МРНК-вакцина (вакцина на основе рибонуклеиновой кислоты, действующая часть которой кодирует белок, характерный для патогена. – «АН»), которую сейчас производят и компания Moderna, и компания Pfizer, на самом деле начала разрабатываться ещё 11 лет назад.

– Некоторые люди говорят, что нам нужны только традиционные технологии, зачем нам все эти новые непроверенные препараты.

– В этих разговорах нет ничего нового, они ведутся со времён изобретателя первой в мире вакцины Эдварда Дженнера, то есть с конца XVIII века. У него хватало противников, и оппонировали ему очень жёстко. Не говоря уже об общественном неприятии. Но ничего, его методика вакцинирования завоевала мир. По одной простой причине – прекратились или стали незначительными эпидемии, против которых он боролся. Через сто лет после него Луи Пастер разработал вакцины для защиты кур от пастереллёза, потом придумал вакцину для коров против сибирской язвы и, наконец, разработал вакцину от бешенства. И надо сказать, что вакцина от бешенства была встречена не менее в штыки, чем нынешняя вакцина от COVID-19.

– Почему?

– По нескольким причинам. Во-первых, тогда в медицине было очень сильно религиозное влияние. Если Бог послал смертельную болезнь, значит, так тому и быть, нельзя противиться Божьему наказанию. Пастер же решил иначе. Он сказал – нет, будем лечить. И он реально спасал 9 из 10 пациентов. Ведь смертность от бешенства практически стопроцентная.

– В чём особенность вакцины Пастера?

– Вакцина Эдварда Дженнера была на основе вируса от коров, родственного натуральному вирусу оспы. Фактически для человека использовался ослабленный вариант вируса натуральной оспы. Это не совсем точная формулировка, но для популярного рассказа годится. Луи Пастер придумал другое. Он выделил инфекционные начала, даже не понимая, что это такое. И эти начала он инактивировал (инактивация – потеря или уменьшение активности чего-либо. – «АН»). Методика инактивации, которую применял Пастер, заключалась в прогревании вируса при 56–60 градусах в течение нескольких часов. Шутят, что он действовал так, будто варил яйцо. Сырое и варёное яйцо – оба яйца, но выглядят по-разному и по-разному усваиваются. Так же поступил и Пастер. Такая вакцина называется инактивированной.

– Вы сказали, что недоверие к работе Пастера имело несколько причин.

– Да. Второй причиной недоверия было то, что Луи Пастер был по специальности не врач. Он был химиком. И его особенностью был глубоко материалистический подход. «Если эта штука живая, давайте попробуем её убить».

– Сейчас инактивированные вакцины делают по методу Пастера?

– По его принципу, но другими способами. Есть более щадящие и эффективные методы. Например, химическая инактивация при помощи двух основных реагентов – формальдегида и бета-пропиолактона. Оказалось, что с помощью методики инактивации можно делать множество вакцин. А главное, эта методика – воспроизводимая и позволяет делать вакцины почти против любого заболевания. Но, как потом выяснилось, к сожалению, не против всех. Некоторые заболевания таким вакцинам не поддаются. Долгое время вот эти две технологии и оставались традиционными.

– Но противники у Дженнера и Пастера всё равно были?

– Да. И их аргументы по степени обоснованности и серьёзности немногим отличались от того, что мы видим сейчас. Сейчас это вышки 5g, геномное редактирование, а тогда просто опасались превращения человека в монстра.

Из чего же, из чего же, из чего же сделаны наши вакцины

– Вы когда-нибудь видели коронавирус на самом деле?

– В электронном микроскопе его видели уже тысячи людей. У меня на компьютере сейчас открыт учебник, фактически библия вирусологии, называется «Вирусология Филдса». В его последнем издании 2020 года штук пять фотографий этого вируса. Более того, в отличие от многих других, этот вирус очень хорошо нарабатывается на культурах клеток. Его титры просто бешеные, до миллиардов на миллилитр. Так что этот вирус не то что видели, его держали в руках в пробирке миллиардами вирусных частиц.

– Чтобы получить вакцину, вирусная субстанция на что-то высевается. В народе ходят слухи. Кто говорит, что вирус высевается на куриные яйца, другие – что на человеческие эмбрионы. А как на самом деле?

– Размножают вирусы на модифицированных культурах человеческих клеток. Обычная человеческая клетка переживает всего 50–60 циклов и после этого вырождается. Для разработки вакцин используются специальные прививаемые культуры. Сейчас для этого в мире разрешено примерно с десяток таких культур. Раньше использовали первичные культуры. Для этого просто срезают кусочек кожи, кидают в пробирку, обрабатывают протеолитическим ферментом (протеолитические ферменты расщепляют в белках преимущественно внутренние пептидные связи. – «АН»). Материал распадается на клетки, и эти клетки продолжают культивировать в культуральной среде.

– Из чего состоит культуральная среда?

– Это все 20 аминокислот, мономеры нуклеотидов – то есть кирпичиков, из которых построены ДНК – и ещё целый ряд витаминов и буферных веществ. Но большинство культур на такой среде расти не будет. Им надо ещё добавлять специальные белки. Эти белки содержатся в сыворотке коров. Причём больше их в так называемой фетальной сыворотке или сыворотке плодов коровы. Для того чтобы эту сыворотку безопасно использовать для производства вакцин, берутся не просто какие-то коровы с поля или с фермы, а коровы, которые аттестованы. И даже после аттестации стада, каждая сыворотка от каждого плода проверяется на 60 возбудителей – и тех, что характерны для человека, и тех, которые присущи только коровам, но при определённых обстоятельствах могут перекинуться на человека. Сейчас учёные пытаются нужные компоненты получить не из коровьих плодов, а методом генной инженерии. Чтобы это были мономерные белки и чтобы они были максимально чистыми.

– И как успехи?

– Получается. Но они пока раз в 20 дороже натуральных коровьих.

– А как подсаживают вирус?

– Когда клетки почти достигли зрелости, добавляется вирусная затравка. В течение от 24 до 72 часов там нарабатывается большое количество вируса, и он размножается примерно в тысячу раз. Полученный вирус не просто выделяют, а очищают от белков клеток, остатков аминокислот, нуклеотидов и так далее. Дальше этот вирус можно превратить в несколько вариантов вакцин. Первый – это инактивированная вакцина. К очищенному вирусу добавляют одно из двух инактивирующих веществ. После этого выясняют, всё ли инактивировалось. И третьим этапом добавляют к нему специальные добавки, которые нужны для того, чтобы он вызывал наибольший иммунитет. Никакой генетический материал из инактивированного вируса не может превратиться в материал, который встроится в геном человека.

Генная инженерия

– Есть другой путь?

– Да, он заключается в том, чтобы попробовать сделать этот вирус безвредным для человека. Но чтобы у него внешние белки и оболочки остались теми же самыми. Это очень долгий путь. Для некоторых вакцин на это ушло 20 лет. Для борьбы с вновь возникающими инфекциями этот путь не подходит. Против стремительно нанесённых ударов нужна и защита соответствующая, стремительная. Поэтому за последние 40 лет ударными темпами развивались генно-инженерные технологии. Первая такая технология была реализована ещё в 1980 году. Три американских профессора попытались сделать вакцину против вирусного гепатита B. К тому времени уже существовала вакцина, сделанная из крови хронически инфицированных доноров. Путь опасный, потому что у этих людей могли быть и другие вирусы. Требуемый вирус приходилось сохранять в том же виде, в котором он был, максимум инактивировать. А значит, и «побочные» вирусы не уничтожались. В процессе создания вакцины выяснилась ещё одна неожиданная проблема. Количество доноров стало стремительно убывать. Они с такой болезнью очень недолго живут. А новых заболевших стало мало из-за вакцинации. Такой вот казус – нечем лечить, потому что людей стало меньше болеть. Потребовался новый путь. Ведь болезнь не исчезла. Эти три профессора сделали генно-инженерные продуцент главного белка этого вируса в дрожжах. Сначала попробовали создать его в бактериях, но не получилось, потому что белок должен быть модифицирован так же, как он модифицируется у человека. Они сделали штаммы-продуценты, научились очищать белок. Им повезло. Дело в том, что белок вируса гепатита В сам, самопроизвольно, складывается в вирусоподобные частицы, которые не содержат геномы этого вируса. Вот именно этой вакциной, созданной методом генной инженерии, и пользуется весь мир. Россия как минимум с 2000 года, а за рубежом массовая вакцинация этой вакциной идёт с 1986 года.

– И каковы её результаты?

– Вакцинация уменьшила число хронических носителей вируса гепатита B в отдельных странах в 10–20 раз, а некоторые страны уже практически чисты от этого возбудителя. Сейчас вирусный гепатит В входит в число заболеваний, которые можно искоренить полностью, как, например, натуральную оспу. Этот вирус характерен только для человека и передаётся только от человека к человеку через кровь, половой контакт или материнское молоко. Вмешательство посторонних природных сил исключено. Поэтому он может быть взят под контроль полностью. Вот таким способом была создана первая рекомбинантная вакцина.

– Первая, но не единственная?

– Разумеется. Второй рекомбинантной вакциной стала вакцина против папиллома-вируса. Её сделали на той же основе, но тут получилось труднее, потому что он не культивируется на культурах клеток. Поэтому можно работать только с его генетическим материалом. Сделали такой же продуцент на дрожжах. Он не содержит никакой ДНК, а только белок. И самое главное, что этот белок тоже может складываться вирусоподобные частицы.

– А против коронавируса такие вакцины есть?

– Есть. Две зарубежные. Одна называется, кажется, «Новивак». Вторая аналогична той, которую сейчас выпускает государственный научный центр «Вектор». Это пептидная вакцина, в ней даже не весь белок коронавируса, а только его фрагмент. Но наиболее продвинутые технологии на сегодня – это технологии векторные и технологии на основе матричных РНК (МРНК). Здесь всё и сложнее, и одновременно проще. МРНК-вакцины устроены просто до примитивности. Это липидный пузырёк, сделанный из липидов, которые входят состав клеток человека, только тут они выделены так, чтобы не было ничего лишнего. А внутри такого пузырька находится матричная РНК для синтеза поверхностного белка коронавируса. Когда такой пузырёк путём инъекции попадает в организм, он поглощается клеткой, и матричная РНК контактирует с рибосомами, которые синтезируют тот белок. Далее этот белок встраивается в оболочку клетки и имитирует клетку, инфицированную вирусом. Организм воспринимает её как чужеродную и начинает вырабатывать к ней антитела. У МРНК очень небольшой срок службы. День, максимум два. Более того, в клетке она не способна превратиться ни в какую субстанцию, которая может как-то загрязнить человеческий геном. Она просто не попадает обратно в клеточное ядро, остаётся в цитоплазме и там живёт. Поэтому речи о том, что из-за таких вакцин в организме произойдёт что-то странное, лишены малейшего смысла.

– А с векторными вакцинами такая опасность есть?

– Векторные вакцины вызывают наибольшее число вопросов у людей, которые с этим не знакомы. Дело в том, что векторные вакцины в принципе устроены почти так же, как и МРНК-вакцины, но там используется не липидный пузырёк, а сам вирус. Это людей пугает. Ведь им вкалывают то, что убивает. Но есть нюанс. В вакцине, естественно, содержится не вирус-оригинал, а сильно модифицированный. Происходит это так – берётся аденовирус, у него удаляются гены, ответственные за его размножение, вставляется ген коронавируса, с которого потом считывается такая же МРНК, как в предыдущем случае, и вынужденно синтезируется часть белков аденовируса.

– А разве аденовирус не опасен?

– Вот и многие люди так думают и боятся. На самом деле первый раз человек заражается аденовирусом в один-два года. Существует штук сто разновидностей аденовируса. И живёт человек с этими аденовирусами ещё с тех пор, когда на мамонтов охотился, если не раньше. За свою жизнь человек накапливает огромный опыт сосуществования с аденовирусами. Аденовирусы есть у всех живых существ. При введении аденовируса организм не узнаёт ничего нового. Да к тому же введённый аденовирус не способен размножаться, поскольку у него удалён соответствующий ген. Зато он производит аденовирусные белки в дополнение к С-белку коронавируса. Именно они вызывают так называемые поствакцинальные реакции, которые могут проявляться два-три дня после укола. Но надо сказать, что и МРНК-вакцины и векторные вакцины – это платформенные вакцины. Их не нужно каждый раз делать с нуля. Вы сделали один раз всю цепочку, подготовили платформу. И после этого на этой платформе можете делать любую вакцину. Просто берёте ген вируса, вставляете на платформу, а дальше технология та же самая.

– Это объясняет, почему так быстро были сделали вакцины от ковида?

– Конечно! Потому что технология понятная, отработанная и давно поставлена на поток. Например, фирма Moderna сделала первый вариант вакцины против коронавируса за 63 дня. Сразу после этого испытали на животных и через месяц начали проводить испытание на людях в 1 и 2 фазах.

«Ланцет» подтверждает

– А как проверяют эффективность вакцин? Многие говорят, что для испытаний должен пройти год, два, а кто-то настаивает и на 10 годах. А тут уложились в несколько месяцев. Почему результаты этих испытаний можно считать достоверными?

– Начнём с того, что первый этап испытаний вакцины – это доклинические испытания. То есть испытание на культурах клеток и животных. Мы должны проверить, что у нас нужные гены функционируют, а ненужные гены удалены. И отработать технологию наработки. Но эти технологии давно известны, и там обычно ничего менять не требуется. Но надо понимать, что, поскольку аденовирусы для вакцины дефектные, с убранными генами, то их нарабатывают на специальных клетках, которые имеют эти дополняющие гены. Наиболее часто, уже лет 40, применяется культура клеток HEK 293. Она изучена вдоль и поперёк до малейших деталей. Там известны последовательность генома, все белки, и известно, что ничего вредного в этой культуре нет.

– Дальше – это исследования на животных?

– Верно. Берутся животные, у которых схема размножения коронавируса похожа на схему размножения его у человека. Конечным животным является, как правило, обезьяна.

– Человекообразная?

– Нет. Это слишком дорого. Животное иммунизируется кандидатной вакциной, ждут 21 день. После чего ему вводят обычный коронавирус. Капают в нос, имитируя аэрозольное заражение. И смотрят, развивается болезнь у животного или нет. Кроме того, оценивается доза коронавируса, которая прошибает этот иммунитет. Проверка проходит, как правило, на двух видах животных. Потому что человек всё-таки сложный объект, и необязательно он будет реагировать на вакцину точно так же, как подопытная обезьяна. Поэтому надо проверить на двух видах – не будет ли большой разницы в реакции. Эксперименты проводятся параллельно, а не последовательно, как раньше, что ещё больше сокращает срок работы. Это можно сделать за три месяца.

После этого документы предоставляются в фарм-комитет. Рассматривает их очень авторитетная комиссия, которая даёт или не даёт разрешение на испытания на добровольцах первой и второй фаз.

– Испытания проходят последовательно?

– Обычно да. Но, поскольку на этот раз всё происходило в условиях грандиозной пандемии, сопровождающейся высокой смертностью – в Италии на тот момент смертность достигала 6%, это очень много, – было принято решение об ускоренных испытаниях, и фазы совместили.

– Чем характеризуются эти фазы?

– Это испытания на безопасность и выработку антител. Много времени для этого не требуется. Антитела вырабатываются у нас на 21-й день. С безопасностью то же самое – уже через неделю понятно, какие есть побочные эффекты, поствакцинальные реакции. По результатам испытаний снова делается детальный отчёт, он тоже рассматривается фарм-комитетом, который даёт разрешение на третью фазу испытаний. Это ключевая фаза.

– Почему?

– Потому что там в реальных условиях эпидемии оценивается защитный эффект. Добровольцы, которые участвуют в этой фазе, – это не те люди, которые весь период испытаний живут в санатории или лаборатории. Это обычные люди, которые ходят по улицам и заражаются. Обязательно нужна невакцинированная контрольная группа, по которой сверяется действие вакцины – насколько меньше людей заболело в опытной группе вакцинированных, чем в контрольной группе. Такие испытания вакцины «Спутник-V» начались в начале сентября прошлого года, и первые этапы закончились где-то в конце декабря. Отчёт был опубликован 4 февраля в авторитетнейшем журнале «Lancet».

– И всё равно нашлись те, кто не верит даже «Ланцету».

– Страна у нас непростая. Недоверчивая. Нашлась группа таких неверующих добровольцев, которые начали проводить независимые анализы после вакцинации. У них даже была группа плацебо, как и полагается. Этих неверующих набралось около 800 человек. Результаты своих исследований они опубликовали в своём телеграм-канале. И внезапно выяснилось, что их результаты и результаты создателей вакцины, опубликованные в «Ланцете», практически совпали. Тогда «неверующим» пришлось признать – да, вакцина получилась хорошая, хотя и со значительной поствакцинальной реакцией. После вакцинации у половины людей наблюдалось повышение температуры до 38 градусов, что неприятно, но абсолютно не сравнимо с последствиями болезни, которая возникает в результате коронавирусной инфекции. Так что у нас в стране сейчас есть вакцина, по которой опубликованы результаты испытания первой фазы и результаты первых этапов третьей фазы. Точно такие же этапы опубликованы создателями вакцин «Moderna», «Pfiser», двух китайских вакцин, векторных вакцин «Astrazeneca», «Johnson & Johnson». То есть все в абсолютно равных условиях.

Продолжение следует

Смотрите интервью с Сергеем Нетёсовым на YouTube-канале главного редактора «Аргументов недели» #ЗаУглом