Типы вакцин от COVID-19

В настоящее время существует 5 путей разработки вакцин от COVID-19. Помимо вакцин на основе аденовирусного вектора и инактивированных вакцин, которые вошли в клинические испытания, вакцины трех других технических путей также входят в клинические испытания. Каковы характеристики этих 5 вакцин?

1. Инактивированная вакцина
Инактивированные вакцины являются наиболее традиционным и классическим техническим путем: культивировать новый коронавирус in vitro, а затем инактивировать его, чтобы сделать его нетоксичным, но «трупы» этих вирусов все еще могут стимулировать организм вырабатывать антитела и заставлять иммунные клетки запоминать внешний вид вируса. В настоящее время три инактивированные вакцины COVID-19 в Китае вошли в клинические исследования. Среди них инактивированная вакцина COVID-19, разработанная Уханьским институтом биологических продуктов, вошла в фазу II клинических исследований.

Типы вакцин от COVID-19

Преимущества инактивированных вакцин в том, что метод приготовления прост и быстр, а безопасность относительно высока. Это обычное средство борьбы с передачей острых заболеваний. Инактивированные вакцины очень распространены. Обычно используемые вакцины против гепатита В, инактивированные вакцины против полиомиелита, инактивированные вакцины против японского энцефалита и вакцины АКДС в Китае — все это инактивированные вакцины.

Однако инактивированные вакцины также имеют недостатки, такие как большие дозы, короткие иммунные периоды и одиночные иммунные пути. Самые ужасные недостатки в том, что они иногда вызывают антителозависимые эффекты усиления (ADE) и усугубляют вирусные инфекции. Серьезные побочные реакции, приводящие к провалу разработки вакцины.

2. Аденовирусная векторная вакцина
Вакцина на основе аденовирусного вектора использует модифицированный и безвредный аденовирус в качестве носителя, загруженный геном белка S нового коронавируса, чтобы создать вакцину на основе аденовирусного вектора для стимуляции организма к выработке антител. Белок S является ключевым «ключом» для нового коронавируса, чтобы он мог проникнуть в клетки человека. Безвредный аденовирус носит «шляпу» белка S и притворяется «свирепым», чтобы заставить организм вырабатывать иммунную память. Новая коронная вакцина, которую команда академика Чэнь Вэя проводит в клинических испытаниях фазы II, представляет собой вакцину на основе аденовирусного вектора, которая является относительно зрелым маршрутом вакцинной технологии.

Преимущества вакцин на основе аденовирусного вектора: безопасность, высокая эффективность и меньше побочных реакций. Эта вакцина имеет успешный прецедент: ранее рекомбинантная вакцина против вируса Эбола, независимо разработанная группой академика Чэнь Вэя и Tianjin Cansino Biotechnology Co., Ltd., также использовала аденовирус в качестве вектора.

Эта вакцина также имеет недостатки. Разработка вакцин на основе рекомбинантных вирусных векторов должна учитывать, как преодолеть «предсуществующий иммунитет». Возьмем в качестве примера рекомбинантную вакцину против нового коронавируса, которая прошла клинические испытания. Эта вакцина использует аденовирус типа 5 в качестве носителя, но большинство людей были инфицированы аденовирусом типа 5 во время своего роста. В организме могут быть антитела, которые могут нейтрализовать вектор аденовируса, поэтому он может атаковать вектор и снизить эффект вакцины. Другими словами, безопасность вакцины высока, но эффективность может быть недостаточной.

3. Вакцина на основе нуклеиновых кислот
Вакцины на основе нуклеиновых кислот включают вакцины мРНК и ДНК-вакцины, которые напрямую вводят гены, кодирующие белок S, мРНК или ДНК, в организм человека и используют человеческие клетки для синтеза белка S в организме человека, чтобы стимулировать организм к выработке антител. Проще говоря, это эквивалентно передаче подробного файла вируса иммунной системе организма. Вакцина мРНК COVID-19, одобренная Моденой в США для клинических испытаний II фазы, представляет собой вакцину на основе нуклеиновых кислот.

Преимущества вакцин на основе нуклеиновых кислот: отсутствие необходимости синтезировать белки или вирусы во время разработки, простой процесс и относительно высокая безопасность. Вакцины на основе нуклеиновых кислот — это новые технологии для исследований и разработок вакцин, которые активно изучаются во всем мире, и в настоящее время на рынке нет вакцин на основе нуклеиновых кислот. Некоторые высокопоставленные исправительные учреждения в Китае проводят исследования в этом направлении.

Технология этой вакцины слишком новая и нет ни одного успешного прецедента, поэтому я не знаю, где может быть яма в процессе разработки! С промышленной точки зрения, хотя сам процесс производства не сложен, большинство стран мира имеют относительно слабую основу в этой области, и стабильная и контролируемая цепочка поставок массового производства еще не сформирована. Так что ее недостатки: нет ни одного успешного прецедента, большинство стран не могут производить в больших масштабах, и может быть сложно распространить на страны с низким уровнем дохода из-за высокой цены.

4. Рекомбинантная белковая вакцина
Рекомбинантная белковая вакцина, также известная как генно-инженерная рекомбинантная субъединичная вакцина. Она использует методы генной инженерии для массового производства белка S, который, скорее всего, является антигеном нового коронавируса, и вводит его в организм человека, чтобы стимулировать организм вырабатывать антитела. Это эквивалентно не производству полного вируса, а отдельному производству ключевых компонентов многих новых коронавирусов и передаче их иммунной системе организма. Китай освоил крупномасштабное производство высококачественной и высокочистой технологии вакцинного белка, что является техническим путем, который может быстро производить вакцины в больших масштабах.

Преимущества рекомбинантных субъединичных вакцин: безопасность, высокая эффективность и крупномасштабное производство. Этот путь имеет успешный прецедент, и более успешной генно-инженерной субъединичной вакциной является вакцина поверхностного антигена гепатита В.

Недостатком рекомбинантных субъединичных вакцин является то, что трудно найти хорошую систему экспрессии. Ее антигенность зависит от выбранной системы экспрессии, поэтому при изготовлении вакцины необходимо тщательно выбирать систему экспрессии.

5. Вакцина на основе ослабленного вируса гриппа
Вакцина на основе ослабленного вируса гриппа использует ослабленную вакцину против вируса гриппа, которая была одобрена для продажи в качестве носителя, несущего белок S нового коронавируса и стимулирующего организм человека для выработки антител против двух вирусов. Проще говоря, эта вакцина представляет собой слитый вирус, образованный малотоксичным вирусом гриппа, носящим «шапочку» белка S нового коронного вируса, который может убить двух зайцев одним выстрелом и может предотвратить грипп и новую корону. Когда эпидемия новой коронарной пневмонии пересекается с гриппом, ее клиническое значение очень велико. Поскольку ослабленный вирус гриппа легко инфицирует носовую полость, эту вакцину можно вакцинировать только путем капельного закапывания в нос.

Преимущества вакцины на основе ослабленного вируса гриппа: одна вакцина предотвращает два заболевания, вакцинация проводится реже, метод вакцинации прост.

Живые аттенуированные вакцины против вируса являются очень важным типом вакцины. Обычные живые аттенуированные вакцины, которые у нас обычно есть, это: живая аттенуированная вакцина против японского энцефалита, живая аттенуированная вакцина против гепатита А и живая аттенуированная вакцина против кори. Но недостатком живых аттенуированных вакцин является то, что процесс разработки длительный.

Следует отметить, что этот технический путь не позволяет напрямую ослаблять новый коронавирус и превращать его в вакцину, поскольку для этого требуется длительное культивирование вируса, а также ослабление и скрининг пассажей; в качестве носителя используется ослабленная вакцина против вируса гриппа. Вызывающий заболевание S-белок нового коронавируса переносится в ослабленную вакцину против вируса гриппа с помощью биоинженерных методов, что позволяет сэкономить большое количество времени на культивирование вируса, пассаж, ослабление и скрининг.

В чем сложность разработки вакцины?

Исследования и разработка новой вакцины против пневмонии сталкиваются со многими трудностями и препятствиями.

Сложность первая: распознать новый вирус
Чтобы победить новый вирус, ученый должен сначала распознать и понять его. Новый коронавирус — третий коронавирус, вызвавший масштабные человеческие инфекции посредством межвидовой передачи за последние 18 лет. Предыдущие два — это SARS и MERS.

Опыт исследований подобных вирусов может помочь нам лучше понять новый вирус. К сожалению, до сих пор не разработаны вакцины и лекарства для определенного типа коронавируса, и ни для SARS, ни для MERS нет специфических лекарств или успешно продаваемых вакцин. По сравнению с другими вирусами мы все еще мало знаем о биологических характеристиках, процессе заражения, патогенности нового коронавируса и иммунном ответе человеческого организма на него. Нам потребуется много времени, чтобы глубоко понять новый коронавирус.

Однако SARS и MERS улучшили наше понимание коронавируса. После вспышки китайские ученые быстро завершили секвенирование генов нового коронавируса и изоляцию штамма, заложив прочную основу для исследований и разработки вакцины.

Уровень сложности 2: Вирус трансформируется
Новый коронавирус представляет собой высокогликозилированный РНК-вирус, что означает, что он легко трансформируется и может привести к неэффективности вакцины.

Гликозилирование — это широко распространенная, сложная и изменчивая посттрансляционная модификация белка, которая играет важную роль в клетках и организме. Некоторые ученые сравнили сайты гликозилирования распространенных оболочечных вирусов: вирус гепатита С имеет от 4 до 11 сайтов гликозилирования, вирус гриппа имеет от 5 до 11 сайтов гликозилирования, вирус Эбо Пулл имеет от 8 до 15 сайтов гликозилирования, а ВИЧ имеет до 20–30 сайтов гликозилирования.

Эти сайты гликозилирования делают вирус склонным к различным мутациям. После того, как вирус гликозилирован, это эквивалентно использованию маскировки «маскировка». Антитела, вырабатываемые после инъекции вакцины в организм человека, могут не иметь возможности точно идентифицировать вирус в организме, и он не сможет предотвратить его. Сайт гликозилирования ВИЧ в 3-6 раз больше, чем у вируса гриппа, что является одной из главных причин, по которой разработка вакцины против СПИДа была отложена.

Последние исследования показывают, что новый коронавирус представляет собой высокогликозилированную сферическую частицу с огромной структурой, содержащей не менее 66 участков гликозилирования! Участок гликозилирования нового коронавируса по крайней мере вдвое больше, чем у ВИЧ, что также означает, что разработка вакцины крайне затруднена.

Сложность третья: вакцина может быть вредна для человека.
Новая вакцина от короны — это оружие для людей, чтобы бороться с вирусом, но эффект ADE может заставить это оружие, в свою очередь, углубить вред для людей. ADE означает, что когда организм инфицирован патогеном, исходное нейтрализующее антитело не только не может предотвратить проникновение вируса в клетки человека, некоторые вирусы могут размножаться или значительно заражать с помощью специфических антител, вызывая более серьезные патологические повреждения. Эффект ADE стал одним из главных препятствий за десятилетия упорных исследований и разработок вакцин против лихорадки денге.

Ученые обнаружили эффект ADE в экспериментах на приматах при разработке вакцин против SARS: если обезьян вакцинировать «рекомбинантной вакциной против вируса осповакцины и SARS», экспрессирующей шиповидный белок вируса SARS, а затем заразить вирусом SARS, то вместо этого усилится острое поражение легких. . Учитывая схожую структуру белка-шипа и механизм заражения нового коронавируса и вируса атипичной пневмонии, новая вакцина против коронавируса также несет риск ADE, и ее следует тщательно изучить при разработке вакцины.

Однако в последнее время в этом отношении появились хорошие новости. 6 мая китайские ученые стали инициаторами публикации результатов экспериментов на животных с новой вакциной от коронавируса в ведущем международном академическом журнале «Science»: «Быстрая разработка инактивированной вакцины от вируса SARS-CoV-2». Исследователи разработали очищенную инактивированную вакцину от нового коронавируса для использования в экспериментах на животных. Среди них у 4 макак-резусов в группе с высокой дозой вирус не был обнаружен в горле, анусе и легких, и на 7-й день после заражения не наблюдалось ADE.

Помимо трех вышеперечисленных трудностей, при разработке новых коронных вакцин может возникнуть множество неожиданных трудностей, которые необходимо преодолевать по одной, поскольку никто не может гарантировать, что разработка вакцины будет успешной. ВИЧ — это РНК-вирус. Вакцины разрабатываются с 1980-х годов и до сих пор не увенчались успехом.

Однако разработка китайской новой коронной вакцины в настоящее время идет гладко, что позволяет людям по-прежнему быть уверенными в результатах исследований и разработок. Ван Цзюньчжи, академик Китайской инженерной академии, однажды ясно заявил: До сих пор китайские пять основных технических направлений вакцин в целом продвигаются гладко. Исследования и разработки китайской новой коронной вакцины