В настоящее время проходят испытания более 50 вакцин против COVID-19. Компании-производители, которые уже сообщили о многообещающих результатах третьей фазы испытаний своих вакцин, подсчитали, что вместе они смогут произвести достаточное количество доз для более чем одной трети мирового населения к концу 2021 года. Сейчас уже во всем мире людей прививают вакцинами компаний Pfizer, Moderna, AstraZeneca, китайской Sinovac и российской Спутник V Национального центра эпидемиологии и микробиологии им. Гамалеи. При этом пока непонятно, насколько все эти вакцины эффективны от новых мутаций коронавируса. Поэтому вполне естественно, что общество задается вопросами: а стоит ли тогда делать прививку, и если да, то какая вакцина надежнее?
О разнице в технологиях производства вакцин, мутациях вируса и законах развития пандемии мы поговорили с доцентом Мэрилендского университета, кандидатом наук, вирусологом Георгием Беловым.
Куда вирусу податься
- Вирусологи утверждают, что мутации вирусов – это нормальное явление. Тогда почему такая паника в связи с появлением новых штаммов? И что вообще происходит с мутациями этого вируса?
- В этом случае специалисты правы. Любой вирус размножается, как и положено живой системе. С каждой своей новой версией он копирует свою инструкцию, свой генетический код, и естественно, что ни в одном из случаев это копирование не стопроцентное, всегда будут какие-то изменения – а это и есть мутации. Для РНК-содержащих вирусов этот процесс особенно быстрый, поэтому каждая новая версия не будет полностью соответствовать исходной. Иными словами, это естественный отбор: вирусные частицы вступают в соревнование, какие из них более жизнеспособные, менее чувствительные к антивирусному ответу – те и остаются и продолжают размножаться дальше. И естественно, что в следующих репликационных циклах вы получите больше копий, похожих уже на этот преимущественный вариант.
- То есть, с точки зрения эволюции всех вирусов, этот ничем не отличается?
- Абсолютно. Отбираются варианты, которые быстрее распространяются и замещают собой все предыдущие версии. Я помню, когда мы с вами беседовали летом, была распространена мутация коронавируса D614G, и все тоже по этому поводу очень волновались. Теперь - британский и южноафриканский варианты. Они сложнее. В отличие от предыдущих, в них уже не одна замена аминокислоты, а сразу несколько разных мутаций. Что тоже естественно – чем больше людей заражаются вирусом, тем больше площадка для его экспериментов, больше возможностей отобрать самые жизнеспособные и заразные варианты. Самое главное, что, как я и говорил раньше, вирусу никакого смысла нет вас убивать. Вирусу надо распространяться. Поэтому естественный ход эволюции - это появление более инфекционного, но менее летального варианта вируса.
С другой стороны, вот именно поэтому – из-за более высокой заразности – возникают определенные волнения. Допустим, у него летальность такая же, но распространяется он быстрее. И если инфицированный предыдущим штаммом заразит, допустим, двух человек, то заболевший новым вариантом вируса передаст его уже условно четырем. Соответственно, вы можете сами посчитать с помощью формулы суммы членов геометрической прогрессии, во сколько раз больше людей будет заражено новым вирусом за одно и то же количество циклов заражений. Соответственно, при одинаковой летальности во столько же раз вырастет и общая смертность.
- Возможно предсказать, как вирус поведет себя в дальнейшем?
- Чем больше людей болеют, тем больше так называемый «пул», «бассейн», где естественным путем отбираются штаммы, в которых комбинируются разные мутации. И, как всегда, способы предотвратить разрастание этого «пула» и не дать вирусу мутировать дальше, в потенциально более опасные формы – это вакцинация либо изоляция, полный карантин.
- Но статистика штата Калифорния, где введен наиболее жесткий карантин во всей Америке, к сожалению, растет ужасающими темпами. Там уже больше 3 миллионов инфицированных – в этом плане штат опережает Техас и Флориду, где ограничивающие меры не такие сильные. Получается, что карантин не работает?
- Факты налицо: не работает. Или, скажем так, не работает в том виде, в каком он есть у нас. Действительно жесткий карантин – это когда перекрыты все возможности контактов. Если можно выгуливать собак, ходить в магазины – все это смазывает эффект моментально, особенно если распространяется высокозаразный вирус, при котором достаточно и небольших контактов.
- Единственный вариант тогда – это вакцинация?
- Ну, в общем, если вакцинация успешная, то да. Опять-таки, с этими мутациями возникает вопрос: а будет ли этот вирус покрываться той вакциной, которая сделана в расчете на предыдущие штаммы? Честный ученый должен сказать: не знаю. Шансы есть, что будет. Но есть и вероятность того, что мутации накопятся такие, что антитела, выработавшиеся к предыдущему варианту, будут недостаточны для того, чтобы нейтрализовать следующий вариант. Мы можем привести аргументы за обе возможные ситуации. Есть масса вирусов, которые мутируют, но тем не менее уже испробованные старые вакцины вполне успешно противостоят новым вариантам. А есть вполне родственные вирусы, которые существуют как разные серотипы. То есть антитела против одного штамма не нейтрализуют другой, настолько далеко эти мутации разошлись друг от друга. Через сколько времени этот конкретный вирус SARS-CoV-2 сможет так эволюционировать, что он разойдется в разные серотипы, да и разойдется ли он вообще – сейчас честно ответить на этот вопрос мы не можем. Но нельзя исключать и такое развитие ситуации, что накопление мутаций приведет к тому, что антитела, которые уже образовались к другим штаммам, будут недостаточны для того, чтобы нейтрализовать новые варианты. Другое дело, что более масштабная и более быстрая вакцинация, чем сейчас, поможет резко сократить «пул», где естественным путем отбираются возможные вирусные мутанты. Если люди привиты и вирус в них не размножается, то и история с мутациями будет не такой страшной. Конкретно этот вирус, как я уже и говорил, останется в природе, будет циркулировать в невакцинированной популяции, например, среди детей, но резко сократится возможность для его развития – ему просто некуда будет податься, негде разгуляться.
- Однако пока даже производители вакцин не могут уверенно сказать, что прививка не только защищает от вируса, но и предотвращает от заболевания. Наоборот, многие эксперты говорят, что вакцинированные могут заболеть, правда, к счастью, перенесут заболевание гораздо легче.
- Да, и такое бывает. Скажем, очень хорошая вакцина от полиомиелита, сделанная Джонасом Солком, отлично защищает человека от болезни, но при этом он все равно может быть инфицирован и заражать остальных. Понимаете, мы просто не знаем, насколько в действительности будут эффективны вакцины против коронавируса, потому что они применяются впервые. И мы живем в этом смысле в интересное время, потому что сразу несколько новых вакцин вводятся в популяцию практически одновременно и массово. Скажем, какая настоящая эффективность вакцин? То, что нам говорят о 95% — это не то что неправильно, но это ограниченные данные, скажем так. То есть на третьей стадии клинических испытаний тысячи людей получили вакцину, а тысячи – плацебо. И через несколько месяцев заболело меньше процента от всех участников испытаний. Конечно, то, что среди тех, кто получил плацебо, заболело больше, говорит об эффективности вакцины. Но это же не значит, что все получившие вакцину люди встретились с вирусом и не заразились. Вот теперь, когда началась масштабная вакцинация и при условии, что мы будем иметь достоверные данные о заболеваниях, можно будет сказать, насколько эти вакцины эффективны.
- Получается, что маски будут с нами надолго?
- Вакцинированные будут защищены от болезни. И даже если они останутся переносчиками вируса, но все вокруг привиты, то маски не нужны. Если же не будет массовой вакцинации, то да, придется носить маски.
- И что тут можно сделать? Ввести принудительную вакцинацию?
- Можно просто не пускать людей без вакцинации никуда, и вы сами побежите прививаться как миленькая. Думаю, по этому пути и пойдут в разных странах. Свободу вам никто не ограничивает - можете не вакцинироваться, но только вас никуда не пустят – ни в общественный транспорт, ни в театры, ни в кино, ни в школы, ни в гостиницы. Это вполне реальный вариант, который нельзя исключать.
- Судя по первым результатам вакцинации в Израиле, который сейчас на первом месте в мире по количеству получивших первую дозу прививки, заболеваемость там снижается.
- Это было бы замечательно. Но прошло не так много времени с начала вакцинации. Надо подождать, прежде чем делать выводы.
- Известно, что у каждого человека свой иммунный ответ на любую прививку и всегда есть так называемые невосприимчивые люди. Как понять, защитит ли их вакцина?
- Вот поэтому я и говорю, что теперь, с началом масштабной иммунизации, мы узнаем ее настоящую эффективность! Есть какие-то антигены, которые действительно дают высокий уровень антител и их можно десятилетиями потом выявлять, а есть какие-то, против которых антитела упадут почти до нуля, но защита все равно останется. То есть даже если у вас после прививки появились антитела, это не значит, что они обязательно останутся навсегда. Самое главное – это чтобы от вакцины остались так называемые «клетки памяти», которые могут быстро реактивироваться и дать точный и массивный иммунный ответ в случае повторной инфекции. То есть даже если после прививки через год вы сдадите тест на антитела и их не обнаружат, «клетки памяти» у вас все равно могут быть. По какому пути будут работать вакцины от коронавируса, мы не знаем. Мы ведь только начали их применять! Все происходящее – очень интересный толчок для иммунологии, для всей науки о вакцинах. В лабораториях десятилетиями изучались разные технологии, но на людях эти новые вакцины массово никогда не применялись.
Как устроены вакцины
- Тогда давайте поговорим о разных подходах. В чем разница между вакцинами? На рынке уже есть мРНК-вакцины производства Pfizer и Moderna, векторные (это AstraZeneca, которую уже начали применять в Великобритании, российский «Спутник» Центра им. Гамалеи и Johnson & Johnson, которая сейчас заканчивает третью стадию испытаний), белковая рекомбинантная (Novavax, тоже проходит третью стадию), инактивированная китайская.
- Традиционные вирусные вакцины – это, прежде всего, так называемые «живые» аттенуированные. В их основе лежит вирус, который имеет такую же антигенную структуру, как и болезнетворный вирус. Но этот вирус ослабленный и саму болезнь он, по идее, не вызывает. То есть вы заражаете человека таким вирусом, вирус реплицируется в его организме, все вирусные белки, которые есть, «показываются» его иммунной системе, и она вырабатывает антитела. Это, в общем-то, самый лучший подход, потому что он воспроизводит наиболее точно ситуацию, которая возникла бы при столкновении с настоящей инфекцией. Например, против оспы, живая полиовирусная – это одни из самых лучших известных вакцин. Кроме того, известно, что такие вакцины «подстегивают» иммунитет в более широком плане, то есть он может защитить не только от этих конкретных вирусов, особенно пока после вакцинации прошло не очень много времени. Но! С любой «живой» вакциной есть шанс, что, во-первых, вирус мутирует к своему болезнетворному варианту, а кроме того, ее нельзя колоть людям с заболеваниями иммунной системы, потому что у них даже ослабленный вирус может вызвать тяжелые осложнения и даже летальный исход. Поэтому такие вакцины сейчас не очень популярны. Есть экспериментальные «живые» вакцины от коронавируса, но я не думаю, что их разрешат применять.
Второй простой способ - это инактивировать, то есть убить вирус, при этом все равно остается его антигенная структура. Для такой вакцины нужен адъювант, то есть соединение или комплекс веществ для усиления иммунного ответа. Чтобы ваш организм начал распознавать этот антиген как чужеродный и начал вырабатывать антитела к нему, должны активироваться несколько сигнальных путей. Именно так это происходит естественным способом при заражении. Если же вы просто вколете «убитый» вирусный белок, то иммунный ответ на него будет неэффективный. Адъюванты нужны для того, чтобы запустить вот эту предварительную цепь реакций, которая приведет к тому, что на белок начнут вырабатываться антитела. Существенный минус: такие вакцины могут не давать так называемый стерилизующий иммунитет. То есть антитела у вас появятся и вы будете защищены от симптомов болезни, но они не предотвратят размножение и, соответственно, распространение вируса. По такому принципу разработана китайская вакцина Sinovac, которая вскорости может захватить весь мир, потому что это будет одна из самых дешевых и поэтому наиболее доступных вакцин.
Это два самых простых способа. А дальше начинается более утонченная игра. Мы знаем, например, что если организм выработает антитела даже к одному вирусному белку, как, например, спайк-протеин в коронавирусе, этого будет достаточно для защиты. И тогда можно рекомбинантным способом, то есть генно-инженерным, воссоздать этот белок или его кусочек, нарастить его в бактериях например. Потом опять смешать его с адъювантом, поскольку это инактивированная вакцина. Естественно, вы уменьшаете спектр выработанных антител по сравнению с тем, сколько могло бы образоваться в том случае, если бы взяли вирус целиком, а не только его часть, но во многих случаях этого все равно достаточно. По такой технологии разрабатываются американская Novavax и российская EpiVacCorona, сделанная Научно-исследовательским центром вирусологии и биотехнологии «Вектор» в Новосибирске. Надо сказать, что технология эта уже испытана, такого рода вакцины применяются от других вирусов.
- мРНК-вакцины Pfizer и Moderna ведь тоже используют только один белок, а не вирус целиком?
- Если вы знаете, что для защиты достаточно одного белка, то логичный ход следующий: вместо того, чтобы заморачиваться с его производством, где-то там его выращивать, очищать, сушить, хранить – весь этот процесс можно переложить на собственную клетку хозяина, то есть заставить все это делать организм вакцинируемого человека. И в таком случае вам достаточно сделать молекулу РНК, которая будет кодировать этот белок, и каким-то образом доставлять его в клетку. Затем ваша собственная клетка прочитает эту инструкцию, воссоздаст сама этот образ болезнетворного вирусного белка – и вот, пожалуйста, ваш организм уже с ним знаком и начал вырабатывать к нему антитела. Проблема с такой вакциной в том, что РНК сама по себе молекула нестабильная, сделать ее так, чтобы она не развалилась, стоит довольно дорого. Кроме того, нужно как-то доставить ее в клетку человека, потому что естественным образом просто так РНК в наши клетки не попадают. Отсюда возникает эта жировая липидная оболочка, на компоненты которой у людей, как сейчас оказалось, могут возникнуть непредсказуемые аллергические реакции. Но при этом конкретно от мРНК-вакцин невозможно заболеть COVID-19, они не содержат вирус ни в какой форме. В них нет ни «живого», ни ослабленного, ни «убитого» кусочка вируса.
Изучают эту технологию довольно давно, еще с 1990-х, естественно, что они были проверены на животных, но долговременный их эффект пока непонятен. Вы же понимаете, что никто не будет смотреть, что там произошло с вакцинированной подопытной обезьяной через 50 лет, да и не прошло еще столько времени. Поэтому, конечно, интересный вопрос, что произойдет с организмом человека. Масштабных кратковременных побочных эффектов, к счастью, нет.
Мое личное мнение, что самые перспективные – это векторные вакцины. У них есть преимущества «живой» вакцины, потому что вектор - это вирус, который может размножаться и запускать все те предварительные сигнальные системы, которые включают выработку антител и эффективного клеточного ответа. Для векторной вакцины вы берете вирус, который, как вы уже наверняка знаете, для человека совершенно безопасен, и вставляете в его геном участок, кодирующий антиген болезнетворного вируса. И этот безопасный вирус – «вектор», который при этом «живой», реплицируется, запускает иммунные реакции организма и при этом экспрессирует и тот антиген, к которому и нужно вызвать защитный иммунный ответ. То есть, если при других технологиях вы «доставляли» в организм или готовый белок вируса и запускали иммунный ответ с помощью адъюванта, или РНК, которая будет кодировать этот белок, то здесь все эти задачи переложены на «вектор». По этой системе разработаны британская вакцина AstraZeneca, бельгийско-американская Jannsen/Johnson & Johnson и российская Спутник V. В чем их преимущество? Они основаны на аденовирусных векторах. Мы все болели этими простудными (ОРВИ), кишечными вирусами, поэтому выбор аденовируса как вектора, чтобы доставить белок коронавируса, вполне себе оправдан, так как они безопасны. Кроме того, в диких аденовирусах есть участок, который отвечает за активацию синтеза ДНК в клетках, в которых его не должно быть. И хотя и при инфекции дикими аденовирусами никаких осложнений, связанных с этой способностью, не отмечено, в векторах этот участок убран, то есть эти аденовирусы еще более безопасны, чем природные. С другой стороны, мы никогда не встречались с такими большими дозами аденовирусов, которые сейчас нам будут вкалывать. И поэтому, как и в случае с прививками, созданными по другим технологиям, мы тоже не знаем, что произойдет в долгосрочной перспективе с вакцинированными.
- Каждая компания ведь производит свои векторные вакцины на основе разных аденовирусов.
- Да, Спутник V и Jannsen (Johnson & Johnson) основаны на человеческих аденовирусах. И поскольку многие ими болели, то у нас уже есть к нему антитела, поэтому есть шанс, что вектор будет инактивирован быстрее, чем он сможет обеспечить высокий уровень антител. Поэтому, например, Спутник содержит две дозы и два разных аденовируса - 26 и 5, чтобы иммунный ответ против одного вектора не помешал второму. У AstraZeneca схема иммунизации похожа на российскую: два укола, но с одним и тем же обезьяним аденовирусом.
- Интересно, почему выбрали обезьян? Разве не свинья наиболее родственное человеку животное?
- Ну это смотря по какому параметру. По поведению может быть. Конечно, можно было бы взять и свиной, но аденовирусы обезьян гораздо больше и шире описаны и охарактеризованы. Аденовирусы других животных мало изучены. Самое главное из того, что я говорю, - аденовирус один из самых безопасных выборов.
- А почему другие векторные вакцины рассчитаны на два укола, а Jannsen/Johnson & Johnson – на один?
- Johnson & Johnson использует аденовирус 26, это как первый компонент в российской прививке, то есть вакцина J&J – как первый укол Спутника. Аденовирус 26 выбран потому, что против него у людей антител меньше, чем против аденовируса 5. По результатам исследований Спутника известно, что уже первая доза вызывает иммунный ответ, не стопроцентный, конечно, для этого нужна вторая доза. Я думаю, две дозы все равно лучше, но одна доза тоже будет работать с какой-то эффективностью.
Сейчас ведутся исследования, когда смешивают разные векторные вакцины. Например, одну дозу Спутника, а вторую дозу AstraZeneca. Или можно взять одну дозу J&J, а вторую AstraZeneca, тоже хорошая комбинация. Результаты этих исследований еще неизвестны, но это решение выглядит интересным.
- Как быть людям с болезнями иммунной системы? Какую вакцину им выбрать, если будет такая возможность?
- Наверное, им не стоит прививаться векторными вакцинами, так как они содержат частично «живой» вирус, который может вызвать негативные реакции в ослабленном организме. Для них, наверное, наиболее безопасными будут мРНК-вакцины или инактивированные.
- Есть ли какая-то взаимосвязь, через какое время надо делать вторую прививку? Это очень обсуждаемый сейчас вопрос. Вакцин не хватает, производство не так быстро налаживается, и вот уже британское правительство, а вслед за ним и американское заявляют, что нужно как можно скорее привить всех хотя бы одной дозой, а вторую уже повторить потом. С научной точки зрения это оправдано?
- Конечно, и после одной дозы вакцина будет работать, но после двух будет работать еще лучше. Смотрите: после первого укола у вас произошел первичный иммунный ответ, какие-то антитела выработались, какие-то «клетки памяти» сформировались. После второго иммунная система активируется гораздо быстрее. Понимаете, само развитие антител - многоступенчатый процесс, во время которого постепенно отбираются именно те антитела, которые все лучше и лучше будут узнавать этот антиген. И если вы вколете этот антиген второй раз, то процесс будет более продвинутым и надежным. Антитела после второй иммунизации будут существенно лучше, чем после первой.
- То есть если мы хотим наверняка остановить пандемию, то лучше все-таки сделать рекомендованные два укола?
- Всегда лучше быть здоровым и богатым, но иногда приходится выбирать. И одна доза должна существенно помочь. И если приходится выбирать, то, наверное, целесообразно пойти по пути массовой вакцинации, пусть даже это вызовет не самый лучший иммунный ответ. Если больше людей будут этим затронуты, то тем самым сократится рост заболеваний. А второй укол уже сделают тогда, когда будет такая возможность; такой поддерживающий «толчок» для иммунитета всегда полезен. Но, опять-таки, мы не знаем, как все это будет при массовой вакцинации. Таких данных нет, все происходит на наших глазах, прямо сейчас мы узнаем много нового.
- То есть мы все - участники эксперимента?
- Да.
- Эту пандемию принято сравнивать с испанкой.
- Тогда люди знали о вирусах достаточно мало, и необходимого количества научных записей нет, поэтому параллели мы можем проводить только умозрительно. С позиций современной науки, мы впервые следим за такой пандемией и анализируем, что происходит. Собственно, совсем недавно человечество перешло к ситуации, когда главные факторы смертности - это инфаркт и злокачественные заболевания. До этого самая высокая смертность была именно от инфекционных заболеваний. И победили их чистая вода, то есть массовое распространение водопровода и канализации, прививки и антибиотики.
Постоянно сидеть на карантине – не выход. Человек не может жить в стерильном окружении. Мы эволюционировали, живя в грязи и успешно противостоя всем вирусам, которые встречали. Есть даже гипотеза, что у детей, которые растут в полнейшей чистоте и стерильности, шанс получить аллергии и астму гораздо выше, чем у их сверстников, которые ковырялись в песке и целовались с собаками. Поэтому нельзя сидеть на карантине постоянно, иммунная система нуждается в стимулах. Всегда надо помнить, что вакцины спасли миллионы людей и изменили жизнь человечества, это одно из главных наших достижений. Но при этом, конечно, за массовыми вакцинациями стоят фармацевтические компании, у которых есть свои финансовые интересы. Поэтому нужно следить за информацией, изучать различные данные, связанные с вакцинацией, и советоваться с врачом, которому вы доверяете, прежде чем выбрать для себя вакцину. Помните, что нельзя прививаться – от любой болезни, это общее правило! – в том случае, если вы плохо себя чувствуете.
Я лично думаю, что до весны ситуация будет только усугубляться. Должно пройти время, пока вакцины будут действительно массово внедрены, пока разовьется иммунитет. Надеюсь, что к лету все начнет меняться в лучшую сторону.
