Ключ к уничтожению противника

Как работают вакцины против COVID-19? Какие самые эффективные, какие — безопасные? Чем прививаться? Объясняет микробиолог Константин Северинов.

Константин Северинов. Фото: Влад Докшин / «Новая газета»

— Давайте начнем со «Спутника V», которым, видимо, предстоит прививаться всем в России. Каков механизм действия векторной вакцины?

— Давайте лучше начнем с того, как работают вакцины в принципе. Их используют, чтобы искусственно стимулировать нашу иммунную систему, заранее научить ее узнавать какой-то конкретный возбудитель или часть его. В идеале после этого инфекция не будет развиваться, потому что организм готов встретить и обезвредить возбудителя.

— Тогда давайте еще раньше: что такое иммунитет с точки зрения биолога, как работает эта машинка?

— При рождении человек в иммунологическом смысле tabula rasa: его иммунитет не умеет узнавать возбудителей просто потому, что они еще ни разу ему не встречались. В течение жизни разные люди сталкиваются с разными инфекциями, и большинство приобретает возможность с ними бороться, так как их иммунная система научается узнавать возбудителей и запоминает их.

В нашем теле есть специальные иммунные клетки-лимфоциты. Они производят антитела — белковые молекулы, способные прочно связываться с какими-то другими молекулами — антигенами.

Взаимодействие антитела с подходящим ему антигеном похоже на взаимодействие ключа с подходящим ему замком.

В результате сложных перестроек ДНК в организме образуется огромное количество лимфоцитов, способных производить самые разнообразные антитела-«ключи». Часть из этих «ключиков» будет взаимодействовать с белками-«замками» на поверхности наших собственных клеток, и это приведет к аутоиммунным реакциям.

— Аллергиям, например?

— Да-да, и к аутоиммунным заболеваниям. Чтобы такого не происходило, в организме есть специальная система, уничтожающая иммунные клетки, которые производят антитела, взаимодействующие с нашими собственными клетками или белками. Оставшиеся клетки производят «ключики», каждый из которых ни с чем в организме не взаимодействует, они просто плавают себе по кровотоку.

Информационная презентация на предприятии «Р-Фарм» в Москве по производству вакцины от COVID-19. Фото: РИА Новости

— Ждут жертву?

— Они как бы на изготовке. И вот в организм попадает вирус, бактерия, токсин, чужеродный белок, необязательно патогенный — в общем, какой-то микрообъект с характерной формой поверхности. Разнообразие антител в организме настолько велико, что там наверняка найдутся «ключики», которые смогут взаимодействовать с тем или другим участком поверхности чужеродного объекта как с подходящим замком.

— Клетка радуется: «Этот мой!»

— А дальше происходят совершенно удивительные вещи. Клетка, производящая антителo-«ключ», для которого нашелся антиген-«замок», получает сигнал: в организме появилось что-то чужеродное. Она начинает размножаться, ее потомство производит все больше и больше таких же антител. Те связываются с соответствующими «замками» на поверхности чужеродных объектов, и это в конце концов приводит к уничтожению противника.

После того как враг уничтожен, количество клеток, производящих конкретные «ключи», уменьшается. Но часть из них остается в организме в виде так называемых клеток памяти. Иммунная система запоминает объекты, с которыми человек встречается в течение жизни. Если в дальнейшем в организме еще раз появится запомненный супостат, ответ ему будет дан гораздо быстрее.

— Но супостат тоже размножается, и он может это делать быстрее, чем клетка с «ключом».

— Да, это соревнование: кто кого. Но обычно в начале инфекции количество патогена невелико. И если он будет быстро узнан клетками иммунной системы, то с большой вероятностью его победят.

— Прививка снабжает организм «ключиками», которых тот не выработал сам?

— Идея прививки в том, чтобы стимулировать в организме образование «ключиков», используя не сам патоген, который может вызвать инфекцию, а, например, патоген убитый. Так работает, к примеру, вакцина от полиомиелита. Мы берем возбудитель, скажем, вирус того же полиомиелита, и нарабатываем огромное количество таких же вирусов на каком-нибудь микробиологическом производстве. Потом мы убиваем вирус, но форма его частиц остается прежней.

— Объясните, пожалуйста, выражение «убить вирус». Ученые до сих пор не сошлись во мнении, считать ли вирус живым существом, у него нет собственного обмена веществ и других атрибутов, он умеет только размножаться, как кристалл. Как же его убить-то? И как его, дохленького, использовать?

— Вирусные частицы — это крохотные контейнеры с генетическим материалом. Они взаимодействуют с клетками, впрыскивают в них свой генетический материал и заставляют зараженные клетки производить новые вирусы. Убить вирус — это, например, обработать его какими-то химическими веществами так, чтобы он больше не мог инфицировать клетки.

— То есть убить вирус — это лишить его возможности размножаться в клетке?

— «Жизнь» вируса состоит в том, чтобы поражать наши клетки и заставлять их производить вирусное потомство. Убитый вирус не способен к размножению.

Когда вы вводите в организм убитые вирусы, иммунная система в какой-то степени оказывается в дураках: она реагирует на безвредный вирус так же, как на болезнетворный.

Ее ответ, естественно, заключается в том, чтобы найти антитела к каким-то детерминантам-антигенам на поверхности вирусной частицы. Как ключ к замку. Происходит узнавание — и лимфоциты, производящие такие антитела, начинают, как я уже говорил, размножаться, титр антител в крови быстро нарастает.

Медсестра делает пациентке прививку вакцины Sputnik V в одной из московских поликлиник. Фото: Anadolu Agency / Getty Images

— Если вирус в инактивированной вакцине не может вызвать болезнь, то как, например, произошла грустная история в самом начале вакцинации от полиомиелита, когда огромное количество привитых людей заболело именно из-за вакцины?

— Просто вирус был убит не до конца. Это проблема технологий и контроля качества. Доза вакцины может содержать огромное количество вирусных частиц, и если не все были убиты, то какие-то инфекционные частицы попадут в организм при вакцинации.

— Это может повториться с любой «убитой» вакциной?

— Теоретически может, хотя при надлежащих технологиях и контроле качества вероятность исчезающе мала. Ситуация не очень отличается от той, когда вы идете по улице: теоретически каждое из зданий может на вас обрушиться. Именно поэтому эффективная система государственного регулирования, лицензирования, регистрации в медицине так же важна, как в строительстве, транспорте и так далее.

— Китай разработал живую вакцину от СOVID-19. Насколько опасны живые — аттенуированные — вакцины?

— Во время долгой культивации, то есть многократного пересевания в лаборатории, многие штаммы бактерий и вирусов теряют патогенность. Например, у бактерии, вызывающей сибирскую язву, после достаточно долгой ее жизни в лаборатории патогенность исчезает за счет определенных генетических перестроек. Живая вакцина Стерна, которую используют в ветеринарии, это тот же возбудитель сибирской язвы, потерявший несколько генов и больше не токсичный.

Живыми были первые вакцины, которые применялись еще в конце XVIII века. Для прививки людей фактически использовали вирус оспы, но не человеческой, а коровьей: из оспин у коров брали материал и вносили его в разрез кожи человека, это приводило к образованию антител. Вирус коровьей оспы родствен тому, который вызывает оспу у нас, примерно так же, как коровы родственны нам. Поэтому коровий вирус у нас не очень размножается, он аттенуирован, то есть ослаблен, но наша иммунная система узнает на нем достаточно антигенов, похожих на антигены вируса оспы человека. Такая же ситуация с вакциной БЦЖ: она основана на живой туберкулезной палочке, но не человека, а коровы.

— Может ли организм оказаться слабее аттенуированной вакцины?

— Как и с любой другой вакциной, это может привести к нежелательным последствиям за счет технологических проблем или аллергической реакции у конкретного человека. Теоретически можно представить, что аттенуированный возбудитель каким-то образом вернется к исходному патогенному состоянию. Но это очень маловероятно, клинические и пострегистрационные испытания для того и предназначены, чтобы выявить эти проблемы.

— И вот появились совершенно новые вакцины, с которыми вроде бы не должно быть таких проблем: рекомбинантные, векторные, мРНК. Каким способом, по какому механизму они «дрессируют» иммунную систему?

— В 1970-е годы человек научился клонировать ДНК, была разработана технология рекомбинантных ДНК. Мы можем взять какой-то участок ДНК, ген, кодирующий определенный белок, и перенести его из естественного положения в какое-то другое.

На поверхности вирусных частиц есть определенные белки. Например, шип коронавируса, который сейчас так любят рисовать, образован S-белком. Поскольку он находится на поверхности, иммунная система с большой вероятностью узнает именно его. У коронавируса есть собственный геном, и один из его генов кодирует S-белок. Ученые переносят ген S-белка в какой-нибудь другой организм, например — в клетку бактерии, дрожжи, человека, не важно. Получается новая клетка, которая в больших количествах производит этот S-белок.

Дальше, очистив этот белок, вы можете получить высокоочищенный препарат S-белка вируса. Не сам вирус, а часть его. Очевидно, что эта штука не инфекционна. Можно ввести человеку такой белок — и получить на него иммунный ответ. Антитела, выработанные на чистый S-белок, будут узнавать этот белок на поверхности вирусной частицы и могут предотвратить инфекцию. Вакцина, которую делает новосибирский институт «Вектор», работает по похожему принципу: она состоит из нескольких кусочков S-белка, которые химически «пришиты» к белку-носителю под названием альбумин, он есть у нас в крови в большом количестве.

Правда, такие белковые вакцины часто бывают не очень иммуногенны. Чтобы усилить эффективность иммунного ответа, используют так называемые адъюванты.

— Вещества-помощники?

— Набор веществ, вызывающих локальную воспалительную реакцию в месте введения вакцины. А воспаление — способ активизации иммунной системы. Вы вкалываете эту вакцину вместе с адъювантом человеку в расчете на то, что в результате общей воспалительной реакции, вызванной адъювантом, и специфической реакции на антиген возникнет сильный иммунный ответ.

— Давайте, чтобы не было путаницы, уточним, что вы говорите о рекомбинантной вакцине «ЭпиВакКорона», которую разрабатывает новосибирский институт под названием «Вектор». Почему она не рекламируется так, как векторная вакцина «Спутник V» от московского НИИ Гамалеи?

— В отличие от «Спутника», никаких опубликованных результатов по «ЭпиВакКороне» пока нет. Можно ожидать, что иммунный ответ на фрагменты S-белка, используемые в «ЭпиВакКороне», будет слабее, чем на полный S-белок, который используется в «Спутнике».

Препарат от Pfizer во время вакцинации медицинских работников в Нидерландах. Фото: BSR Agency / Getty Images

ПРОДОЛЖЕНИЕ

—

Источник: Новая газета