Bagaimana vaksin coronavirus dibuat dan dapatkah itu menghentikan pandemi

2024 Pengarang: Malcolm Clapton | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 04:00

Di luar dugaan, tidak perlu mempercepat pengerjaan vaksin.

Lusinan perusahaan bioteknologi dan lembaga ilmiah berlomba melawan pandemi untuk menciptakan opsi vaksin yang berbeda untuk virus corona baru SARS CoV 2. Kami sedang mencari tahu teknologi apa yang digunakan untuk mengembangkannya, berapa lama waktu yang dibutuhkan hingga vaksin COVID-19 dapat divaksinasi, dan apakah vaksin masa depan akan mampu menghentikan pandemi.

Setiap kali umat manusia dihadapkan pada infeksi baru, tiga ras dimulai secara bersamaan: untuk obat, sistem pengujian, dan vaksin. Pekan lalu, Pusat Ilmiah Rospotrebnadzor mulai menguji vaksin terhadap virus corona baru, menguji vaksin anti-coronavirus pada hewan, dan di Amerika Serikat, uji klinis NIH vaksin investigasi untuk COVID-19 dimulai. Apakah ini berarti bahwa kemenangan atas epidemi sudah dekat?

Menurut WHO, sekitar 40 laboratorium di seluruh dunia telah mengumumkan lanskap DRAFT vaksin kandidat COVID-19 - 20 Maret 2020 bahwa mereka sedang mengembangkan vaksin melawan virus corona. Dan terlepas dari kenyataan bahwa ada pemimpin yang jelas di antara mereka - misalnya, perusahaan Cina CanSino Biologics, yang menerima izin RECOMBINANT NOVEL CORONAVIRUS VACCINE (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) DISETUJUI UNTUK UJI COBA KLINIS untuk uji coba pada manusia, dan American Moderna, yang telah memulainya, - Sekarang sulit untuk memprediksi perusahaan mana yang akan memenangkan perlombaan ini, dan yang paling penting, apakah pengembangan vaksin akan menyusul penyebaran virus corona. Keberhasilan dalam perlombaan ini paling tidak tergantung pada pilihan senjata, yaitu pada prinsip pembuatan vaksin.

Virus mati adalah virus jahat

Dalam buku pelajaran sekolah, mereka biasanya menulis bahwa patogen yang dibunuh atau dilemahkan digunakan untuk vaksinasi. Tetapi informasi ini agak ketinggalan jaman. "Tidak aktif (" terbunuh ". - Sekitar N + 1.) Dan dilemahkan (dilemahkan. - Sekitar N + 1.) Vaksin ditemukan dan diperkenalkan pada pertengahan abad terakhir, dan sulit untuk menganggapnya modern, - menjelaskan dalam percakapan dengan N +1 Olga Karpova, Kepala Departemen Virologi, Fakultas Biologi, Universitas Negeri Lomonosov Moskow. - Itu mahal. Sulit untuk diangkut dan disimpan, banyak vaksin mencapai tempat-tempat di mana mereka dibutuhkan (jika kita berbicara, misalnya, tentang Afrika) dalam keadaan seperti itu ketika mereka tidak lagi melindungi siapa pun.

Apalagi tidak aman. Untuk mendapatkan dosis tinggi dari virus "mati", Anda harus terlebih dahulu memperoleh sejumlah besar virus hidup, dan ini meningkatkan persyaratan untuk peralatan laboratorium. Maka perlu dinetralkan - untuk ini mereka menggunakan, misalnya, ultraviolet atau formalin.

Tetapi di mana jaminan bahwa di antara sekian banyak partikel virus "mati" tidak akan ada lagi yang dapat menyebabkan penyakit?

Dengan patogen yang lemah, itu bahkan lebih sulit. Sekarang, untuk melemahkan, virus dipaksa untuk bermutasi, dan kemudian strain yang paling tidak agresif dipilih. Tapi ini menghasilkan virus dengan sifat baru, dan tidak semuanya bisa diprediksi sebelumnya. Lagi-lagi, di mana jaminan bahwa begitu masuk ke dalam tubuh, virus tidak akan terus bermutasi dan menghasilkan "keturunan" bahkan lebih "jahat" dari aslinya?

Oleh karena itu, baik virus "terbunuh" dan "tidak terbunuh" jarang digunakan saat ini. Misalnya, di antara vaksin influenza modern, "patogen yang dilemahkan" adalah minoritas - Vaksin influenza generasi berikutnya: peluang dan tantangan adalah minoritas - hanya 2 dari 18 vaksin yang disetujui di Eropa dan Amerika Serikat pada tahun 2020 yang disusun. Dari lebih dari 40 proyek vaksin melawan virus corona, hanya satu yang diatur sesuai dengan prinsip ini - Institut Serum India terlibat di dalamnya.

Membagi dan memvaksinasi

Jauh lebih aman untuk memperkenalkan sistem kekebalan bukan ke seluruh virus, tetapi ke bagian yang terpisah darinya. Untuk melakukan ini, Anda perlu memilih protein yang dengannya "polisi internal" seseorang dapat mengenali virus secara akurat. Sebagai aturan, ini adalah protein permukaan, yang dengannya patogen menembus ke dalam sel. Maka Anda perlu mendapatkan beberapa kultur sel untuk menghasilkan protein ini dalam skala industri. Ini dilakukan dengan bantuan rekayasa genetika, itulah sebabnya protein semacam itu disebut rekayasa genetika, atau rekombinan.

“Saya percaya bahwa vaksin harus rekombinan, dan tidak ada yang lain,” kata Karpova. - Selain itu, ini harus vaksin pada pembawa, yaitu protein virus harus pada beberapa jenis pembawa. Faktanya adalah bahwa mereka sendiri (protein) tidak imunogenik. Jika protein dengan berat molekul rendah digunakan sebagai vaksin, mereka tidak akan mengembangkan kekebalan, tubuh tidak akan bereaksi terhadapnya, sehingga partikel pembawa mutlak diperlukan.”

Sebagai pembawa seperti itu, para peneliti dari Universitas Negeri Moskow mengusulkan untuk menggunakan virus mosaik tembakau Virus mosaik tembakau - "Wikipedia" (omong-omong, ini adalah virus pertama yang ditemukan oleh manusia). Biasanya terlihat seperti tongkat tipis, tetapi ketika dipanaskan, bentuknya seperti bola. “Ini stabil, memiliki sifat adsorpsi yang unik, menarik protein ke dirinya sendiri,” kata Karpova. "Di permukaannya, Anda dapat menempatkan protein kecil, antigen yang sangat." Jika Anda menutupi virus mosaik tembakau dengan protein coronavirus, maka bagi tubuh itu berubah menjadi tiruan dari partikel virus SARS CoV 2. “Virus mosaik tembakau,” catat Karpova, “adalah imunostimulan yang efektif bagi tubuh. Pada saat yang sama, karena virus tumbuhan tidak dapat menginfeksi hewan, termasuk manusia, kami membuat produk yang benar-benar aman."

Keamanan berbagai metode yang terkait dengan protein rekombinan telah menjadikannya yang paling populer - setidaknya selusin perusahaan sekarang berusaha mendapatkan protein semacam itu untuk virus corona. Selain itu, banyak yang menggunakan virus pembawa lain - misalnya, vektor adenoviral atau bahkan virus campak dan cacar hidup yang dimodifikasi yang menginfeksi sel manusia dan berkembang biak di sana bersama dengan protein virus corona. Namun, metode ini bukan yang tercepat, karena itu diperlukan untuk membangun produksi protein dan virus in-line dalam kultur sel.

gen telanjang

Langkah produksi protein dalam kultur sel dapat dipersingkat dan dipercepat dengan membuat sel-sel tubuh memproduksi protein virus sendiri. Vaksin terapi gen bekerja sesuai dengan prinsip ini - materi genetik "telanjang" - DNA atau RNA virus - dapat dimasukkan ke dalam sel manusia. DNA biasanya disuntikkan ke dalam sel menggunakan elektroporasi, yaitu, bersama dengan injeksi, seseorang menerima pelepasan cahaya, akibatnya, permeabilitas membran sel meningkat, dan untaian DNA masuk ke dalam. RNA disampaikan menggunakan vesikel lipid. Dengan satu atau lain cara, sel-sel mulai memproduksi protein virus dan menunjukkannya ke sistem kekebalan, dan itu membuka respons kekebalan bahkan tanpa adanya virus.

Metode ini cukup baru, tidak ada vaksin di dunia yang akan bekerja berdasarkan prinsip ini.

Meski demikian, menurut WHO, tujuh perusahaan sekaligus berusaha membuat vaksin melawan virus corona berdasarkan itu. Ini adalah jalan yang diambil oleh Moderna Therapeutics, pemimpin Amerika dalam perlombaan vaksin. Dia juga dipilih sendiri oleh tiga peserta lagi dalam perlombaan dari Rusia: Pusat Ilmiah Vektor di Novosibirsk (menurut Rospotrebnadzor, dia menguji sebanyak enam desain vaksin pada saat yang sama, dan salah satunya didasarkan pada RNA), Biocad dan Pusat Ilmiah dan Klinis untuk Presisi dan harga obat regeneratif Kazan.

“Pada prinsipnya, tidak begitu sulit untuk membuat vaksin,” kata Albert Rizvanov, direktur Pusat, profesor Departemen Genetika di Institut Kedokteran Dasar dan Biologi Universitas Federal Kazan. "Vaksin terapi gen adalah yang tercepat dalam hal pengembangan, karena cukup untuk membuat konstruksi genetik." Vaksin, yang sedang dikerjakan di Center, harus menembak beberapa target sekaligus: untai DNA dengan beberapa gen virus disuntikkan ke dalam sel pada saat yang bersamaan. Akibatnya, sel tidak akan menghasilkan satu protein virus, tetapi beberapa sekaligus.

Selain itu, menurut Rizvanov, vaksin DNA mungkin lebih murah daripada vaksin lain yang diproduksi. “Kami pada dasarnya seperti Space X,” canda ilmuwan itu. - Biaya pengembangan prototipe kami hanya beberapa juta rubel. Namun, pembuatan prototipe hanyalah puncak gunung es, dan pengujian dengan virus hidup adalah urutan yang sama sekali berbeda.”

Perubahan dan trik

Begitu vaksin diubah dari perkembangan teoretis menjadi objek penelitian, hambatan dan batasan mulai tumbuh seperti jamur. Dan pembiayaan hanyalah salah satu masalah. Menurut Karpova, Universitas Negeri Moskow sudah memiliki sampel vaksin, tetapi pengujian lebih lanjut akan membutuhkan kerja sama dengan organisasi lain. Pada langkah selanjutnya, mereka berencana untuk menguji keamanan dan imunogenisitas, dan ini dapat dilakukan di dalam dinding universitas. Tetapi segera setelah Anda perlu mengevaluasi keefektifan vaksin, Anda harus bekerja dengan patogen, dan ini dilarang di lembaga pendidikan.

Selain itu, hewan khusus akan diperlukan. Faktanya adalah tikus laboratorium biasa tidak sakit dengan semua virus manusia, dan gambaran penyakitnya juga bisa sangat berbeda. Oleh karena itu, vaksin sering diuji pada musang. Jika tujuannya adalah untuk bekerja dengan tikus, maka tikus yang dimodifikasi secara genetik diperlukan, yang membawa reseptor yang sama persis dengan yang "menempel" virus corona di tubuh pasien. Tikus ini tidak murah Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (puluhan atau dua puluh ribu dolar per baris). Benar, terkadang Anda dapat menghemat uang - membeli hanya beberapa individu dan membiakkannya di laboratorium - tetapi ini memperpanjang tahap pengujian praklinis.

Dan jika kita masih mampu menyelesaikan masalah pembiayaan, maka waktu tetap menjadi kesulitan yang tidak dapat diatasi. Menurut Rizvanov, vaksin biasanya membutuhkan waktu berbulan-bulan dan bertahun-tahun untuk dikembangkan. “Jarang kurang dari setahun, biasanya lebih,” katanya. Kepala Badan Biomedis Federal (mereka sedang mengembangkan vaksin berdasarkan protein rekombinan) Veronika Skvortsova menyarankan agar FMBA Rusia akan menerima hasil tes pertama dari prototipe vaksin virus corona pada Juni 2020, di mana vaksin yang sudah jadi dapat muncul di 11 bulan.

Ada beberapa tahapan yang prosesnya bisa dipercepat. Yang paling jelas adalah pembangunan. Perusahaan Amerika Moderna telah memimpin karena telah lama mengembangkan vaksin mRNA. Dan untuk membuat yang lain, mereka memiliki cukup banyak genom virus baru yang didekodekan. Tim Rusia dari Moskow dan Kazan juga telah mengerjakan teknologi mereka selama beberapa tahun dan mengandalkan hasil tes vaksin mereka sebelumnya terhadap penyakit lain.

Idealnya adalah platform yang memungkinkan Anda membuat vaksin baru dengan cepat dari template. Para peneliti dari Universitas Negeri Moskow sedang menyusun rencana semacam itu.

“Di permukaan partikel kita,” kata Karpova, “kita dapat menempatkan protein dari beberapa virus dan secara bersamaan melindungi dari COVID-19, SARS, dan MERS. Kami bahkan berpikir bahwa kami dapat mencegah wabah seperti itu di masa depan. Ada 39 virus corona, beberapa di antaranya mirip dengan virus corona manusia, dan sangat jelas untuk mengatasi penghalang spesies ("melompat" virus dari kelelawar ke manusia. - Catatan N + 1.). Tetapi jika ada vaksin seperti Lego, kita dapat memasukkan protein dari beberapa virus yang berasal dari suatu tempat ke dalamnya. Kami akan melakukan ini dalam dua bulan - kami akan mengganti atau menambahkan protein ini. Jika vaksin semacam itu telah tersedia pada Desember 2019, dan orang-orang telah divaksinasi setidaknya di China, ini tidak akan menyebar lebih jauh.”

Tahap selanjutnya adalah uji praklinis, yaitu bekerja dengan hewan laboratorium. Ini bukan proses yang paling lama, tetapi dapat dimenangkan dengan mengorbankannya jika dikombinasikan dengan uji klinis pada manusia. Moderna melakukan hal itu - perusahaan membatasi diri pada pemeriksaan keamanan cepat dan langsung melakukan penelitian manusia. Namun, perlu diingat bahwa obat yang dia coba adalah salah satu yang paling aman. Karena Moderna tidak menggunakan virus atau protein rekombinan, sangat kecil kemungkinan para sukarelawan akan memiliki efek samping - sistem kekebalan tidak memiliki apa pun untuk bereaksi secara agresif. Hal terburuk yang bisa terjadi adalah vaksin tidak efektif. Tapi ini masih harus diverifikasi.

Namun produksi vaksin, rupanya, bukanlah tahap pembatas. “Ini tidak lebih rumit dari produksi bioteknologi biasa dari protein rekombinan,” Rizvanov menjelaskan. Menurut dia, tanaman tersebut bisa memproduksi sejuta dosis vaksin semacam itu dalam hitungan bulan. Olga Karpova memberikan perkiraan serupa: tiga bulan untuk satu juta dosis.

Apakah Anda memerlukan vaksin?

Apakah layak untuk mengurangi uji klinis adalah poin yang bisa diperdebatkan. Pertama, itu adalah proses yang lambat itu sendiri. Dalam banyak kasus, vaksin harus diberikan dalam beberapa tahap: jika virus tidak berkembang biak dengan sendirinya di dalam tubuh, maka virus tersebut dengan cepat dihilangkan, dan konsentrasinya tidak mencukupi. tanggapan. Oleh karena itu, bahkan uji efektivitas sederhana akan memakan waktu setidaknya beberapa bulan, dan dokter akan memantau keamanan vaksin untuk kesehatan sukarelawan selama satu tahun penuh.

Kedua, COVID-19 adalah kasus di mana mempercepat uji coba manusia tampaknya tidak praktis bagi banyak orang.

Kematian akibat penyakit saat ini diperkirakan hanya beberapa persen, dan nilai ini kemungkinan akan terus berkurang begitu menjadi jelas berapa banyak orang yang menderita penyakit tanpa gejala. Tetapi vaksin, jika ditemukan sekarang, harus diberikan kepada jutaan orang, dan bahkan efek samping yang kecil dapat mengakibatkan jumlah penyakit dan kematian yang sebanding dengan infeksi itu sendiri. Dan virus corona baru masih jauh dari kata "marah" untuk, dalam kata-kata Rizvanov, "mengesampingkan sepenuhnya semua pertimbangan keamanan." Ilmuwan percaya bahwa dalam situasi saat ini, karantina adalah yang paling efektif.

Namun, menurut Karpova, belum ada kebutuhan mendesak akan vaksin dalam waktu dekat. “Tidak perlu memvaksinasi orang selama pandemi, ini tidak sesuai dengan aturan epidemi,” jelasnya.

Galina Kozhevnikova, kepala Departemen Penyakit Menular Universitas RUDN, sependapat dengannya. “Pada saat epidemi, tidak dianjurkan vaksinasi sama sekali, bahkan yang rutin, yang termasuk dalam jadwal vaksinasi. Karena tidak ada jaminan bahwa seseorang tidak dalam masa inkubasi, dan jika vaksin diterapkan pada saat ini, efek samping dan pengurangan efisiensi vaksinasi mungkin terjadi,”kata Kozhevnikova, menjawab pertanyaan N + 1.

Ada kasus, tambahnya, ketika vaksinasi darurat diperlukan untuk alasan kesehatan, dalam situasi hidup dan mati. Misalnya, selama wabah antraks di Sverdlovsk pada tahun 1979, semua orang divaksinasi, ribuan orang segera divaksinasi, dan pada tahun 1959 di Moskow selama wabah cacar yang dibawa oleh Kokorekin, Alexei Alekseevich - "Wikipedia" dari India oleh seniman Alexei Kokorekin.

“Tetapi virus corona sama sekali bukan cerita seperti itu. Dari apa yang terjadi, kami melihat bahwa epidemi ini berkembang sesuai dengan hukum klasik penyakit pernapasan akut,”kata Kozhevnikova.

Dengan demikian, pengembang vaksin selalu berada dalam situasi yang canggung. Selama tidak ada virus, hampir tidak mungkin untuk membuat vaksin. Begitu virus muncul, ternyata seharusnya sudah dilakukan lusa kemarin. Dan ketika mundur, produsen kehilangan pelanggan mereka.

Namun, vaksin harus diberikan. Ini tidak terjadi selama wabah infeksi coronavirus sebelumnya - baik MERS dan SARS berakhir terlalu cepat, dan penelitian kehilangan dana. Tetapi jika tidak ada kasus SARS di dunia sejak 2004, maka kasus terakhir MERS terjadi pada 2019, dan tidak ada yang bisa menjamin bahwa wabah itu tidak akan terjadi lagi. Selain itu, vaksin terhadap infeksi sebelumnya dapat menyediakan platform strategis untuk pengembangan vaksin masa depan.

Karpova mencatat bahwa bahkan setelah wabah COVID-19 ini mereda, wabah lain mungkin terjadi. Dan dalam hal ini, negara harus menyiapkan vaksin.“Ini bukan jenis vaksin yang akan divaksinasi semua orang seperti flu,” katanya. "Tetapi dalam keadaan darurat dengan wabah baru, negara harus memiliki vaksin seperti itu, serta sistem pengujian."

Virus corona. Jumlah yang terinfeksi:

243 093 598

Di dalam dunia

8 131 164

di Rusia Lihat peta