Cómo se está creando una vacuna contra el coronavirus y puede detener una pandemia

Decenas de empresas de biotecnología e institutos científicos están compitiendo contra la pandemia para crear diferentes opciones de vacunas para el nuevo coronavirus SARS-CoV-2. Averiguamos qué tecnologías se utilizan para desarrollarlos, cuánto tiempo pasará hasta el momento en que se pueda vacunar COVID-19 y si la futura vacuna puede detenerse. pandemia.

Cada vez que la humanidad se enfrenta a una nueva infección, comienzan tres carreras simultáneamente: por un medicamento, un sistema de prueba y una vacuna. La semana anterior en Rusia comenzóEl Centro Científico Rospotrebnadzor comenzó a probar una vacuna contra un nuevo coronavirus ensayos de vacunas contra el coronavirus en animales y en los EE. UU., ya en humanosComienza el ensayo clínico de los NIH de la vacuna en investigación para COVID-19. ¿Significa esto que la victoria sobre epidemia ¿cerca?

Según la OMS, unos 40 laboratorios en el mundo declararon

BORRADOR de panorama de COVID - 19 vacunas candidatas - 20 de marzo de 2020 que están desarrollando vacunas contra el coronavirus. Y a pesar de que hay líderes claros entre ellos, por ejemplo, la empresa china CanSino Biologics, que recibióNOVELA RECOMBINANTE VACUNA CORONAVIRUS (VECTOR ADENOVIRUS TIPO 5) APROBADA PARA ENSAYO CLÍNICO permiso para ensayos en humanos, y el American Moderna, que ya los ha iniciado, ahora es difícil predecir qué empresa ganará esta carrera y, lo que es más importante, si el desarrollo de vacunas superará la proliferación coronavirus. El éxito en esta carrera depende sobre todo de la elección del arma, es decir, del principio sobre el que se basa la vacuna.

Un virus muerto es un virus malo

En los libros de texto escolares, generalmente escriben que un patógeno muerto o debilitado se usa para las vacunas. Pero esta información está algo desactualizada. “Inactivado (“ asesinado ”. - Aprox. N + 1.) Y atenuado (atenuado. - Aprox. N + 1.) Las vacunas se inventaron e introdujeron a mediados del siglo pasado, y es difícil considerarlas modernas, - explica en conversación con N + 1 Olga Karpova, jefa del Departamento de Virología, Facultad de Biología, Universidad Estatal de Moscú Lomonosov. - Es caro. Es difícil de transportar y almacenar, muchas vacunas llegan a los lugares donde se necesitan (si hablamos, por ejemplo, de África) en un estado donde ya no protegen a nadie ”.

Además, no es seguro. Para obtener una dosis alta de los "muertos" virus, primero debe adquirir grandes cantidades de seres vivos, y esto aumenta los requisitos de equipo de laboratorio. Luego, debe ser neutralizado; para esto usan, por ejemplo, luz ultravioleta o formalina.

Pero, ¿dónde está la garantía de que entre la multitud de partículas virales “muertas” no habrá más que puedan causar enfermedades?

Con un patógeno debilitado, es aún más difícil. Ahora, para debilitarse, el virus se ve obligado a mutar y luego se seleccionan las cepas menos agresivas. Pero esto da como resultado un virus con nuevas propiedades, y no todas se pueden predecir de antemano. Nuevamente, ¿dónde está la garantía de que, una vez dentro del cuerpo, el virus no seguirá mutando y no producirá "descendencia" aún más "malvada" que el original?

Por lo tanto, tanto los virus "muertos" como los "no muertos" rara vez se utilizan en la actualidad. Por ejemplo, entre las vacunas contra la influenza modernas, los "patógenos atenuados" sonVacunas contra la influenza de próxima generación: oportunidades y desafíos en minoría: solo 2 de las 18 vacunas aprobadas en Europa y Estados Unidos para 2020 están diseñadas de esta manera. De más de 40 proyectos de vacunas contra el coronavirus, solo uno está organizado de acuerdo con este principio: el Instituto Indio del Suero está involucrado en él.

Dividir y vacunar

Es mucho más seguro introducir inmune sistema no con todo el virus, sino con una parte separada del mismo. Para hacer esto, debe seleccionar una proteína mediante la cual la "policía interna" de una persona podrá reconocer con precisión el virus. Como regla general, es una proteína de superficie, con la ayuda de la cual el patógeno penetra en las células. Luego, necesita obtener un cultivo celular para producir esta proteína a escala industrial. Esto se hace con la ayuda de la ingeniería genética, razón por la cual dichas proteínas se denominan modificadas genéticamente o recombinantes.

“Creo que las vacunas deben ser recombinantes y nada más”, dice Karpova. - Además, deben ser vacunas en portadores, es decir, las proteínas del virus deben estar en algún tipo de portador. El hecho es que por sí mismas (proteínas) no son inmunogénicas. Si se usan proteínas de bajo peso molecular como vacuna, no desarrollarán inmunidad, el cuerpo no reaccionará a ellas, por lo que las partículas portadoras son absolutamente necesarias.

Investigadores de la Universidad Estatal de Moscú sugieren utilizar el virus del mosaico del tabaco como portador.Virus del mosaico del tabaco - "Wikipedia" (por cierto, este es el primer virus descubierto por humanos). Por lo general, parece un palo delgado, pero cuando se calienta, toma la forma de una bola. "Es estable, tiene propiedades de adsorción únicas, atrae proteínas", dice Karpova. "En su superficie se pueden colocar pequeñas proteínas, los mismos antígenos". Si cubre el virus del mosaico del tabaco con proteínas del coronavirus, entonces para el cuerpo se convierte en una imitación de una partícula viral. SARS-CoV-2. “El virus del mosaico del tabaco”, señala Karpova, “es un inmunoestimulante eficaz para el cuerpo. Al mismo tiempo, dado que los virus de las plantas no pueden infectar a los animales, incluidos los humanos, fabricamos un producto absolutamente seguro ".

La seguridad de varios métodos asociados con proteínas recombinantes los ha convertido en los más populares: al menos una docena de empresas están tratando de obtener dicha proteína para el coronavirus. Además, muchos usan otros virus portadores, por ejemplo, vectores adenovirales o incluso virus modificados "vivos" del sarampión y la viruela que infectan células humanas y se multiplican allí junto con proteínas del coronavirus. Sin embargo, estos métodos no son los más rápidos, porque es necesario establecer una producción continua de proteínas y virus en cultivos celulares.

Genes desnudos

La producción de proteínas en cultivo celular se puede acortar y acelerar haciendo que las células del cuerpo produzcan proteínas virales por sí mismas. Las vacunas de terapia génica funcionan de acuerdo con este principio: el material genético "desnudo" (ADN o ARN viral) se puede insertar en las células humanas. El ADN generalmente se inyecta en las células mediante electroporación, es decir, junto con la inyección, una persona recibe una descarga ligera, como resultado, la permeabilidad de las membranas celulares aumenta y las hebras de ADN ingresan. El ARN se administra mediante vesículas lipídicas. De una forma u otra, las células comienzan a producir una proteína viral y se la demuestran al sistema inmunológico, que desarrolla una respuesta inmunitaria incluso en ausencia de un virus.

Este método es bastante nuevo, no hay vacunas en el mundo que funcionen con este principio.

Sin embargo, según la OMS, siete empresas a la vez están intentando fabricar una vacuna contra coronavirus basado en él. Este es el camino tomado por Moderna Therapeutics, el líder estadounidense en la carrera de vacunas. También fue elegido para ellos mismos por tres participantes más en la carrera de Rusia: el centro científico "Vector" en Novosibirsk (según Rospotrebnadzor, comprueba tantos diseños de vacunas al mismo tiempo, y uno de ellos está basado en ARN), Biocad y el Centro Científico y Clínico de Medicina de Precisión y Regenerativa en Kazán.

“En principio, no es tan difícil crear una vacuna”, dice Albert Rizvanov, director del Centro, profesor del Departamento de Genética del Instituto de Medicina y Biología Fundamental de la Universidad Federal de Kazán. "Las vacunas genoterapéuticas son las más rápidas en términos de desarrollo, porque es suficiente para crear una construcción genética". La vacuna, en la que se está trabajando en el Centro, debería dispararse contra varios objetivos a la vez: una hebra de ADN con varios genes virales se inyecta en las células al mismo tiempo. Como resultado, las células producirán no una proteína viral, sino varias a la vez.

Además, según Rizvanov, las vacunas de ADN pueden ser más baratas que otras en producción. “Somos esencialmente como Space X”, bromea el científico. - El desarrollo de nuestro prototipo cuesta solo unos pocos millones de rublos. Sin embargo, la creación de prototipos es solo la punta del iceberg y la prueba con un virus vivo es un orden completamente diferente ".

Vicisitudes y trucos

Una vez que las vacunas se transforman de desarrollos teóricos en objetos de investigación, los obstáculos y restricciones comienzan a crecer como hongos. Y la financiación es solo uno de los problemas. Según Karpova, la Universidad Estatal de Moscú ya tiene una muestra de la vacuna, pero las pruebas adicionales requerirán la cooperación con otras organizaciones. En el siguiente paso, planean probar la seguridad y la inmunogenicidad, y esto se puede hacer dentro de las paredes de la universidad. Pero tan pronto como necesite evaluar la efectividad de la vacuna, tendrá que trabajar con el patógeno, y esto está prohibido en la institución educativa.

Además, se requerirán animales especiales. El hecho es que los ratones de laboratorio ordinarios no se enferman con todos los virus humanos, y el cuadro de la enfermedad también puede ser muy diferente. Por lo tanto, las vacunas a menudo se prueban en hurones. Si el objetivo es trabajar con ratones, entonces se necesitan ratones modificados genéticamente, que transportan en sus células exactamente los mismos receptores a los que el coronavirus "se adhiere" en el cuerpo el paciente. Estos ratones no son baratosAce2 CONSTITUTIVO KNOCKOUT (diez o dos decenas de miles de dólares por línea). Es cierto que a veces puede ahorrar dinero, comprar solo unos pocos individuos y criarlos en el laboratorio, pero esto alarga la etapa de prueba preclínica.

Y si todavía somos capaces de resolver el problema de la financiación, el tiempo sigue siendo una dificultad insuperable. Rizvanov dijo que las vacunas suelen tardar meses y años en desarrollarse. “Rara vez menos de un año, generalmente más”, dice. La directora de la Agencia Federal Médica y Biológica (están desarrollando una vacuna basada en una proteína recombinante), sugirió Veronika SkvortsovaLa FMBA de Rusia recibirá los primeros resultados de las pruebas de prototipos de vacunas contra el coronavirus en junio de 2020que una vacuna terminada puede aparecer en 11 meses.

Hay varias etapas en las que se puede acelerar el proceso. El más obvio es el desarrollo. La empresa estadounidense Moderna ha tomado la iniciativa porque durante mucho tiempo se ha dedicado a la creación de vacunas de ARNm. Y para hacer otro, tenían suficiente del genoma decodificado del nuevo virus. Los equipos rusos de Moscú y Kazán también han estado trabajando en su tecnología durante varios años y confían en los resultados de las pruebas de sus vacunas anteriores contra otras enfermedades.

Lo ideal sería una plataforma que le permita crear rápidamente una nueva vacuna a partir de una plantilla. Investigadores de la Universidad Estatal de Moscú están tramando tales planes.

“En la superficie de nuestra partícula”, dice Karpova, “podemos colocar las proteínas de varios virus y proteger simultáneamente contra COVID-19, SARS y MERS. Incluso pensamos que podemos prevenir este tipo de brotes en el futuro. Hay 39 coronavirus, algunos de ellos están cerca de los coronavirus humanos, y está completamente claro qué es superar la barrera de las especies (saltar un virus de los murciélagos a los humanos. - Aprox. N + 1.). Pero si hay una vacuna como Lego, podemos ponerle la proteína de algún virus que se originó en alguna parte. Haremos esto dentro de dos meses: reemplazaremos o agregaremos estas proteínas. Si dicha vacuna hubiera estado disponible en diciembre de 2019, y la gente hubiera sido vacunada al menos en China, esto no se habría extendido más ".

La siguiente etapa son las pruebas preclínicas, es decir, el trabajo con animales de laboratorio. No es el proceso más largo, pero se puede ganar a su costa cuando se combina con ensayos clínicos en humanos. Moderna hizo precisamente eso: la empresa se limitó a realizar un rápido control de seguridad y pasó directamente a la investigación en humanos. Sin embargo, vale la pena recordar que el medicamento que está probando es uno de los más seguros. Dado que Moderna no usa virus o proteínas recombinantes, hay muy pocas posibilidades de que los voluntarios tengan efectos secundarios: el sistema inmunológico simplemente no tiene nada a lo que reaccionar agresivamente. Lo peor que puede pasar es que la vacuna sea ineficaz. Pero esto queda por verificar.

Pero la producción de vacunas, aparentemente, no es una etapa limitante. “Esto no es más complicado que la producción biotecnológica habitual de proteínas recombinantes”, explica Rizvanov. Según él, la planta puede producir un millón de dosis de dicha vacuna en unos pocos meses. Olga Karpova da una estimación similar: tres meses por un millón de dosis.

¿Necesitas una vacuna?

Si vale la pena reducir los ensayos clínicos es un punto discutible. Primero, es un proceso lento en sí mismo. En muchos casos, la vacuna debe administrarse en varias etapas: si el virus no se multiplica por sí solo dentro del cuerpo, entonces se excreta rápidamente y su concentración es insuficiente.Preparación y desarrollo de vacunas para el virus de la influenza aviar A pandémicapara inducir una respuesta inmune severa. Por lo tanto, incluso una simple prueba de efectividad tomará al menos varios meses, y los médicos monitorearán la seguridad de la vacuna para la salud de los voluntarios durante todo un año.

En segundo lugar, COVID-19 es el caso en el que parece poco práctico acelerar los ensayos en humanos para muchos.

Hoy en día, la mortalidad por la enfermedad se estima en un pequeño porcentaje, y es probable que este valor se reduzca aún más tan pronto como sea evidente cuántas personas han padecido la enfermedad de forma asintomática. Pero la vacuna, si se inventa ahora, tendrá que administrarse a millones de personas, e incluso los efectos secundarios pequeños pueden resultar en un número de enfermedades y muertes comparables a la infección en sí. Y el nuevo coronavirus está lejos de ser lo suficientemente "enojado" como para, en palabras de Rizvanov, "dejar de lado por completo todas las consideraciones de seguridad". El científico cree que en la situación actual, el más efectivo cuarentena.

Sin embargo, según Karpova, en un futuro próximo no hay necesidad urgente de una vacuna. “No es necesario vacunar a las personas durante una pandemia, esto no se ajusta a las reglas de la epidemia”, explica.

Galina Kozhevnikova, jefa del Departamento de Enfermedades Infecciosas de la Universidad RUDN, está de acuerdo con ella. “Durante una epidemia, no se recomienda ninguna vacuna, ni siquiera la planificada, que está incluida en el calendario de vacunación. Porque no hay garantía de que una persona no esté en período de incubación, y si en este momento aplica vacuna, los eventos adversos y la efectividad reducida de la vacuna son posibles ", dijo Kozhevnikova, respondiendo a la pregunta N + 1.

Hay casos, agregó, en los que es necesaria una vacunación de emergencia por razones de salud, en una situación de vida o muerte. Por ejemplo, durante el brote de ántrax en Sverdlovsk en 1979, todos fueron vacunados, miles de personas fueron vacunadas con urgencia y en 1959 en Moscú durante un brote de viruelaKokorekin, Alexey Alekseevich - "Wikipedia" de la India por el artista Alexey Kokorekin.

“Pero el coronavirus no es en absoluto una historia así. Por lo que está sucediendo, vemos que esta epidemia se desarrolla de acuerdo con las leyes clásicas de la enfermedad respiratoria aguda ”, dice Kozhevnikova.

Por lo tanto, los desarrolladores de vacunas siempre se encuentran en una situación incómoda. Si bien no hay virus, es casi imposible crear una vacuna. Tan pronto como apareció el virus, resulta que debería haberse hecho anteayer. Y cuando retrocede, los fabricantes pierden a sus clientes.

Sin embargo, se debe administrar una vacuna. Esto no ha sucedido durante brotes anteriores de infecciones por coronavirus: tanto el MERS como el SARS terminaron demasiado rápido y la investigación perdió fondos. Pero si no se han observado casos de SARS en el mundo desde 2004, entonces el último caso de MERS data de 2019 y nadie puede garantizar que el brote no se repita. Además, una vacuna contra infecciones previas podría proporcionar una plataforma estratégica para el desarrollo de vacunas en el futuro.

Karpova señala que incluso después de la descomposición de esta llamarada COVID-19 otro es posible. Y en este caso, el estado debería tener lista una vacuna. "Este no es el tipo de vacuna con la que se vacunará a todas las personas como la gripe", dice. "Pero en una emergencia con un nuevo brote, el estado debería tener una vacuna de este tipo, así como un sistema de prueba".