كيف يتم صنع لقاح لفيروس كورونا وهل يمكن أن يوقف الجائحة

تتسابق العشرات من شركات التكنولوجيا الحيوية والمعاهد العلمية ضد الوباء لإنشاء خيارات لقاح مختلفة لفيروس كورونا الجديد SARS - CoV - 2. نحدد التقنيات المستخدمة لتطويرها ، وكم من الوقت سيستغرق حتى اللحظة التي يمكن فيها تطعيم COVID-19 ، وما إذا كان اللقاح المستقبلي يمكن أن يتوقف وباء.

في كل مرة تواجه البشرية عدوى جديدة ، تبدأ ثلاثة أجناس في وقت واحد: من أجل دواء ونظام اختبار ولقاح. بدأ الأسبوع السابق في روسيابدأ مركز Rospotrebnadzor العلمي باختبار لقاح ضد فيروس كورونا الجديد تجارب لقاح مضاد لفيروس كورونا على الحيوانات ، وفي الولايات المتحدة - بالفعل في البشربدء التجربة السريرية للمعاهد الوطنية للصحة للقاح التجريبي لـ COVID-19. هل هذا يعني الانتصار على وبائي أغلق؟

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، أعلن حوالي 40 مختبرًا في العالممسودة مشهد COVID - 19 لقاحًا مرشحًا - 20 مارس 2020 أنهم يطورون لقاحات ضد فيروس كورونا. وعلى الرغم من حقيقة وجود قادة واضحين بينهم - على سبيل المثال ، الشركة الصينية CanSino Biologics التي تلقت

لقاح فيروس كورونا المستجد الجديد (ناقل من النوع 5 أدينوفيروس) معتمد للتجربة السريرية إذن لإجراء التجارب على البشر ، والآن أصبح إصدار American Moderna الذي بدأها بالفعل صعبًا توقع الشركة التي ستفوز في هذا السباق ، والأهم من ذلك ، ما إذا كان تطوير اللقاح سيتجاوز الانتشار فيروس كورونا. يعتمد النجاح في هذا السباق ليس أقله على اختيار السلاح ، أي على المبدأ الذي يُبنى عليه اللقاح.

الفيروس الميت هو فيروس سيء

في الكتب المدرسية ، يكتبون عادة أن الممرض المقتول أو الضعيف يستخدم في التطعيم. لكن هذه المعلومات قديمة إلى حد ما. "معطل (" قتل ". - تقريبا. N + 1.) ومضعف (موهن. - تقريبا. N + 1.) تم اختراع اللقاحات وإدخالها في منتصف القرن الماضي ، ومن الصعب اعتبارها حديثة ، - يوضح في محادثة مع N + 1 Olga Karpova ، رئيس قسم علم الفيروسات ، كلية الأحياء ، جامعة موسكو الحكومية لومونوسوف. - انه غالي. من الصعب نقلها وتخزينها ، فالعديد من اللقاحات تصل إلى الأماكن التي تحتاج إليها (إذا كنا نتحدث ، على سبيل المثال ، عن إفريقيا) في دولة لم تعد تحمي فيها أي شخص ".

علاوة على ذلك ، فهو غير آمن. من أجل الحصول على جرعة عالية من "القتلى" الفيروس، يجب عليك أولاً الحصول على كميات كبيرة من الكائنات الحية ، وهذا يزيد من متطلبات الأجهزة المعملية. ثم يجب تحييده - لهذا يستخدمون ، على سبيل المثال ، الضوء فوق البنفسجي أو الفورمالين.

ولكن أين هو الضمان أنه من بين العديد من الجزيئات الفيروسية "الميتة" لن يكون هناك المزيد من الأمراض التي يمكن أن تسبب المرض؟

مع وجود عامل ممرض ضعيف ، يكون الأمر أكثر صعوبة. الآن ، من أجل إضعاف الفيروس ، يُجبر على التحور ، ثم يتم اختيار السلالات الأقل عدوانية. لكن ينتج عن هذا فيروس بخصائص جديدة ، ولا يمكن التنبؤ بها جميعًا مسبقًا. مرة أخرى ، أين هو الضمان أن الفيروس ، بمجرد دخوله الجسم ، لن يستمر في التحور وينتج "ذرية" أكثر "شرًا" من الأصل؟

لذلك ، نادرًا ما يتم استخدام الفيروسات "المقتولة" و "غير المقتولة" اليوم. على سبيل المثال ، من بين لقاحات الأنفلونزا الحديثة "مسببات الأمراض الموهنة"لقاحات الأنفلونزا من الجيل التالي: الفرص والتحديات في الأقلية - تم تصميم 2 فقط من أصل 18 لقاحًا معتمدًا في أوروبا والولايات المتحدة بحلول عام 2020 بهذه الطريقة. من بين أكثر من 40 مشروعًا للقاحات ضد الفيروس التاجي ، يتم ترتيب مشروع واحد فقط وفقًا لهذا المبدأ - يشارك المعهد الهندي للمصل فيه.

قسّم ولقّح

إنه أكثر أمانًا لتقديمه مناعة ليس مع الفيروس بأكمله ، ولكن مع جزء منفصل منه. للقيام بذلك ، تحتاج إلى تحديد بروتين تستطيع من خلاله "الشرطة الداخلية" للشخص التعرف على الفيروس بدقة. كقاعدة عامة ، هذا بروتين سطحي يساعده العامل الممرض على اختراق الخلايا. ثم تحتاج إلى الحصول على بعض زراعة الخلايا لإنتاج هذا البروتين على نطاق صناعي. يتم ذلك بمساعدة الهندسة الوراثية ، لذلك تسمى هذه البروتينات المهندسة وراثيًا أو المؤتلف.

تقول كاربوفا: "أعتقد أن اللقاحات يجب أن تكون مؤتلفة ، ولا شيء آخر". - علاوة على ذلك ، يجب أن تكون هذه لقاحات على ناقلات ، أي يجب أن تكون بروتينات الفيروس على نوع من الناقل. الحقيقة هي أنها (البروتينات) بحد ذاتها ليست مناعة. إذا تم استخدام البروتينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض كلقاح ، فلن تطور مناعة ، ولن يتفاعل الجسم معها ، لذا فإن الجزيئات الحاملة ضرورية للغاية.

يقترح باحثون من جامعة موسكو الحكومية استخدام فيروس موزاييك التبغ باعتباره ناقلًا.فيروس موزاييك التبغ - "ويكيبيديا" (بالمناسبة ، هذا هو أول فيروس يكتشفه البشر). عادة ما تبدو مثل عصا رفيعة ، ولكن عند تسخينها ، تأخذ شكل كرة. تقول كاربوفا: "إنه مستقر ، وله خصائص امتصاص فريدة ، ويجذب البروتينات إلى نفسه". "على سطحه ، يمكنك وضع البروتينات الصغيرة ، المستضدات ذاتها." إذا قمت بتغطية فيروس موزاييك التبغ ببروتينات فيروس كورونا ، فإنه يتحول بالنسبة للجسم إلى تقليد لجسيم فيروسي السارس - CoV - 2. تشير كاربوفا إلى أن "فيروس موزاييك التبغ هو محفز مناعي فعال للجسم. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن فيروسات النباتات لا يمكنها إصابة الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، فإننا نصنع منتجًا آمنًا تمامًا ".

جعلتها سلامة الطرق المختلفة المرتبطة بالبروتينات المؤتلفة الأكثر شيوعًا - تحاول عشرات الشركات على الأقل الآن الحصول على مثل هذا البروتين لفيروس كورونا. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الكثيرون فيروسات حاملة أخرى - على سبيل المثال ، ناقلات الفيروس الغدي أو حتى تعديل فيروسات الحصبة والجدري "الحية" التي تصيب الخلايا البشرية وتتكاثر معها بروتينات فيروس كورونا. ومع ذلك ، فإن هذه الطرق ليست الأسرع ، لأنه من الضروري إنشاء إنتاج مستمر للبروتينات والفيروسات في مزارع الخلايا.

جينات عارية

يمكن تقصير خطوة إنتاج البروتين في مزرعة الخلية وتسريعها عن طريق جعل خلايا الجسم تنتج بروتينات فيروسية من تلقاء نفسها. تعمل لقاحات العلاج الجيني وفقًا لهذا المبدأ - يمكن إدخال مادة وراثية "عارية" - DNA أو RNA الفيروسي - في الخلايا البشرية. عادةً ما يتم حقن الحمض النووي في الخلايا باستخدام التثقيب الكهربائي ، أي إلى جانب الحقن ، يتلقى الشخص تفريغًا ضوئيًا ، ونتيجة لذلك ، تزداد نفاذية أغشية الخلايا ، وتدخل شرائط الحمض النووي إلى الداخل. يتم تسليم الحمض النووي الريبي باستخدام الحويصلات الدهنية. بطريقة أو بأخرى ، تبدأ الخلايا في إنتاج بروتين فيروسي وإثباته للجهاز المناعي ، الذي يكشف عن استجابة مناعية حتى في حالة عدم وجود فيروس.

هذه الطريقة جديدة تمامًا ، ولا توجد لقاحات في العالم تعمل وفقًا لهذا المبدأ.

ومع ذلك ، فإن سبع شركات في وقت واحد ، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، تحاول صنع لقاح ضدها فيروس كورونا على أساس ذلك. هذا هو المسار الذي سلكته شركة Moderna Therapeutics ، الشركة الأمريكية الرائدة في سباق اللقاحات. تم اختياره أيضًا لأنفسهم من قبل ثلاثة مشاركين آخرين في السباق من روسيا: المركز العلمي "Vector" في نوفوسيبيرسك (وفقًا لـ Rospotrebnadzor ، قام بفحص العديد من تصميمات اللقاحات في نفس الوقت ، وأحدها يعتمد على الحمض النووي الريبي (RNA) ، و Biocad والمركز العلمي والسريري للطب الدقيق والتجديدي في قازان.

يقول ألبرت رزفانوف ، مدير المركز ، وأستاذ قسم علم الوراثة في معهد الطب الأساسي وعلم الأحياء في جامعة قازان الفيدرالية: "من حيث المبدأ ، ليس من الصعب جدًا صنع لقاح". "لقاحات العلاج الجيني هي الأسرع من حيث معدل التطور ، لأنها كافية لتكوين بنية وراثية." اللقاح ، الذي يجري العمل عليه في المركز ، يجب أن يطلق النار على عدة أهداف في وقت واحد: يتم حقن خيط DNA به عدة جينات فيروسية في الخلايا في نفس الوقت. نتيجة لذلك ، لن تنتج الخلايا بروتينًا فيروسيًا واحدًا ، ولكن العديد منها في وقت واحد.

بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لريزفانوف ، قد تكون لقاحات الحمض النووي أرخص من غيرها في الإنتاج. "نحن في الأساس مثل Space X ،" يمزح العالم. - يكلف تطوير النموذج الأولي لدينا بضعة ملايين روبل فقط. ومع ذلك ، فإن النماذج الأولية ليست سوى قمة جبل الجليد ، والاختبار باستخدام فيروس حي أمر مختلف تمامًا ".

التقلبات والحيل

بمجرد أن تتحول اللقاحات من التطورات النظرية إلى أشياء بحثية ، تبدأ العقبات والقيود في النمو مثل عيش الغراب. والتمويل هو مجرد واحدة من المشاكل. وفقًا لكاربوفا ، تمتلك جامعة موسكو الحكومية بالفعل عينة من اللقاح ، لكن المزيد من الاختبارات تتطلب التعاون مع المنظمات الأخرى. في الخطوة التالية ، يخططون لاختبار السلامة والمناعة ، ويمكن القيام بذلك داخل أسوار الجامعة. ولكن بمجرد أن تحتاج إلى تقييم فعالية اللقاح ، فسيتعين عليك العمل مع العامل الممرض ، وهذا محظور في المؤسسة التعليمية.

بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى حيوانات خاصة. الحقيقة هي أن فئران التجارب العادية لا تمرض بجميع الفيروسات البشرية ، ويمكن أن تكون صورة المرض مختلفة تمامًا أيضًا. لذلك ، غالبًا ما يتم اختبار اللقاحات في القوارض. إذا كان الهدف هو العمل مع الفئران ، فستكون هناك حاجة إلى الفئران المعدلة وراثيًا ، والتي تحمل خلاياها نفس المستقبلات التي "يلتصق" بها فيروس كورونا في الجسم المريض. هذه الفئران ليست رخيصةتقنية Ace2 الدستورية (عشرة أو عشرين آلاف الدولارات لكل سطر). صحيح ، في بعض الأحيان يمكنك توفير المال - شراء عدد قليل من الأفراد وتربيتهم في المختبر - ولكن هذا يطيل مرحلة الاختبار قبل السريرية.

وإذا كنا لا نزال قادرين على حل مشكلة التمويل ، فإن الوقت يبقى صعوبة لا يمكن التغلب عليها. وقال ريزفانوف إن تطوير اللقاحات عادة ما يستغرق شهورًا وسنوات. يقول: "نادرًا ما يكون أقل من عام ، وعادة ما يكون أكثر". اقترحت فيرونيكا سكفورتسوفا رئيسة الوكالة الفيدرالية الطبية والبيولوجية (يطورون لقاحًا يعتمد على بروتين مؤتلف)سيحصل FMBA الروسي على نتائج الاختبار الأولى للنماذج الأولية للقاح ضد فيروس كورونا في يونيو 2020أن اللقاح النهائي قد يظهر خلال 11 شهرًا.

هناك عدة مراحل يمكن فيها تسريع العملية. أكثرها وضوحا هو التنمية. أخذت الشركة الأمريكية Moderna زمام المبادرة لأنها كانت تعمل منذ فترة طويلة في إنشاء لقاحات mRNA. ولصنع واحد آخر ، كان لديهم ما يكفي من الجينوم الذي تم فك تشفيره للفيروس الجديد. تعمل الفرق الروسية من موسكو وكازان أيضًا على تقنيتها لعدة سنوات وتعتمد على نتائج اختبارات لقاحاتها السابقة ضد أمراض أخرى.

سيكون النموذج المثالي هو منصة تتيح لك إنشاء لقاح جديد بسرعة من قالب. يقوم باحثون من جامعة موسكو الحكومية بوضع مثل هذه الخطط.

تقول كاربوفا: "على سطح جسيمنا ، يمكننا وضع بروتينات للعديد من الفيروسات والحماية في الوقت نفسه من COVID-19 والسارس وفيروس كورونا. حتى أننا نعتقد أنه يمكننا منع مثل هذه الفاشيات في المستقبل. هناك 39 فيروساً من الفيروسات التاجية ، بعضها قريب من فيروسات كورونا البشرية ، ومن الواضح تمامًا ما هو التغلب على حاجز الأنواع (القفز بالفيروس من الخفافيش إلى البشر. - تقريبا. N + 1.). ولكن إذا كان هناك لقاح مثل الليغو ، فيمكننا أن نضع عليه بروتين بعض الفيروسات التي نشأت في مكان ما. سنفعل ذلك في غضون شهرين - سنقوم باستبدال أو إضافة هذه البروتينات. إذا كان هناك لقاح من هذا القبيل في ديسمبر 2019 ، وتم تطعيم الناس على الأقل في الصين ، لما انتشر هذا اللقاح أكثر.

المرحلة التالية هي الاختبار قبل السريري ، أي العمل مع حيوانات المختبر. إنها ليست أطول عملية ، ولكن يمكن الفوز بها على حسابها عند دمجها مع التجارب السريرية على البشر. هذا هو بالضبط ما فعلته شركة Moderna - اقتصرت الشركة على فحص سريع للسلامة وذهبت مباشرة إلى الأبحاث البشرية. ومع ذلك ، يجدر بنا أن نتذكر أن الدواء الذي تجربه هو من أكثر الأدوية أمانًا. نظرًا لأن Moderna لا تستخدم الفيروسات أو البروتينات المؤتلفة ، فهناك احتمال ضئيل جدًا أن يكون للمتطوعين آثار جانبية - فالجهاز المناعي ببساطة ليس لديه ما يستجيب له بقوة. أسوأ ما يمكن أن يحدث هو أن اللقاح غير فعال. لكن هذا لا يزال يتعين التحقق منه.

لكن إنتاج اللقاحات ، على ما يبدو ، ليس مرحلة مقيدة. يوضح ريزفانوف: "هذا ليس أكثر تعقيدًا من إنتاج التكنولوجيا الحيوية المعتاد للبروتينات المؤتلفة". ووفقا له ، يمكن للمصنع أن ينتج مليون جرعة من مثل هذا اللقاح في غضون بضعة أشهر. تعطي أولغا كاربوفا تقديرًا مشابهًا: ثلاثة أشهر لمليون جرعة.

هل تحتاج لقاح؟

ما إذا كان ينبغي تقليص التجارب السريرية هو نقطة خلافية. أولاً ، إنها عملية بطيئة في حد ذاتها. في كثير من الحالات لابد من إعطاء اللقاح على عدة مراحل: إذا لم يتكاثر الفيروس بنفسه داخل الجسم فإنه يفرز بسرعة ويكون تركيزه غير كاف.إنفلونزا الطيور - التأهب لوباء الفيروس وتطوير اللقاحللحث على استجابة مناعية شديدة. لذلك ، حتى اختبار بسيط للفعالية سيستغرق عدة أشهر على الأقل ، وسيقوم الأطباء بمراقبة سلامة اللقاح على صحة المتطوعين لمدة عام كامل.

ثانيًا ، COVID-19 هو الحال نفسها التي يبدو فيها من غير العملي تسريع التجارب البشرية للكثيرين.

يقدر معدل الوفيات من المرض اليوم بنسبة قليلة ، ومن المرجح أن تنخفض هذه القيمة بمجرد أن يتضح عدد الأشخاص الذين عانوا من المرض بدون أعراض. لكن اللقاح ، إذا تم اختراعه الآن ، سيتعين إعطاؤه لملايين الأشخاص ، وحتى الآثار الجانبية الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى عدد من الأمراض والوفيات التي يمكن مقارنتها بالعدوى نفسها. والفيروس التاجي الجديد بعيد كل البعد عن أن يكون "غاضبًا" بما يكفي ، على حد تعبير رزفانوف ، "للتخلص تمامًا من جميع الاعتبارات الأمنية". يعتقد العالم أنه في الوضع الحالي ، هو الأكثر فعالية الحجر الصحي.

ومع ذلك ، وفقًا لكاربوفا ، لا توجد حاجة ماسة للقاح في المستقبل القريب. وتوضح قائلة: "ليست هناك حاجة لتلقيح الناس أثناء الوباء ، فهو لا يتوافق مع قواعد الوباء".

تتفق معها غالينا كوزيفنيكوفا ، رئيسة قسم الأمراض المعدية في جامعة RUDN. "أثناء الوباء ، لا يوصى بأي تطعيم على الإطلاق ، حتى لو كان روتينيًا ، وهو مدرج في جدول التطعيم. لأنه لا يوجد ما يضمن أن الشخص ليس في فترة الحضانة ، وإذا تقدم في هذه اللحظة وقالت كوزيفنيكوفا ، في ردها على السؤال ، إن اللقاح والأحداث الضائرة وانخفاض فعالية اللقاح ممكنة ". N + 1.

وأضافت أن هناك حالات يكون فيها التطعيم الطارئ ضرورياً لأسباب صحية في موقف يتعلق بالحياة أو الموت. على سبيل المثال ، أثناء اندلاع الجمرة الخبيثة في سفيردلوفسك في عام 1979 ، تم تطعيم الجميع ، وتم تطعيم الآلاف من الأشخاص بشكل عاجل وفي عام 1959 في موسكو أثناء تفشي مرض الجدري.كوكوريكين ، أليكسي ألكسيفيتش - "ويكيبيديا" من الهند للفنان أليكسي كوكوريكين.

لكن فيروس كورونا ليس مثل هذه القصة على الإطلاق. من خلال ما يحدث ، نرى أن هذا الوباء يتطور وفقًا للقوانين الكلاسيكية لأمراض الجهاز التنفسي الحادة "، كما تقول كوزيفنيكوفا.

وبالتالي ، فإن مطوري اللقاحات دائمًا في وضع حرج. رغم عدم وجود فيروس ، يكاد يكون من المستحيل صنع لقاح. بمجرد ظهور الفيروس ، اتضح أنه كان يجب القيام به أول من أمس. وعندما يتراجع ، يفقد المصنعون عملائهم.

ومع ذلك ، يجب إعطاء لقاح. لم يحدث هذا خلال الفاشيات السابقة لعدوى فيروس كورونا - فقد انتهى كل من متلازمة الشرق الأوسط التنفسية والسارس بسرعة كبيرة ، وفقد البحث التمويل. ولكن إذا لم يتم ملاحظة حالات السارس في العالم منذ عام 2004 ، فإن آخر حالة لمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية تكون بتاريخ 2019 ، ولا يمكن لأحد أن يضمن عدم تكرار تفشي المرض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للقاح ضد الإصابات السابقة أن يوفر منصة استراتيجية لتطوير لقاحات في المستقبل.

تلاحظ كاربوفا أنه حتى بعد اضمحلال هذا التوهج كوفيد -19 واحد آخر ممكن. وفي هذه الحالة ، يجب أن يكون لدى الدولة لقاح جاهز. "هذا ليس نوع اللقاح الذي سيتم تطعيم جميع الناس به مثل الأنفلونزا" ، كما تقول. "لكن في حالة الطوارئ مع اندلاع جديد ، يجب أن يكون لدى الدولة مثل هذا اللقاح ، وكذلك نظام اختبار."