Hoe een coronavirusvaccin wordt gemaakt en hoe het een pandemie kan stoppen?

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

Het is onverwachts niet nodig om het werk aan het vaccin te versnellen.

Tientallen biotechnologiebedrijven en wetenschappelijke instellingen strijden tegen de pandemie om verschillende vaccinopties te creëren voor het nieuwe SARS - CoV - 2-coronavirus. We zijn aan het uitzoeken welke technologieën worden gebruikt om ze te ontwikkelen, hoe lang het duurt voordat het COVID-19-vaccin kan worden gevaccineerd en of het toekomstige vaccin de pandemie kan stoppen.

Elke keer dat de mensheid wordt geconfronteerd met een nieuwe infectie, starten er tegelijkertijd drie races: voor een medicijn, een testsysteem en een vaccin. Vorige week begon het Wetenschappelijk Centrum van Rospotrebnadzor met het testen van een vaccin tegen het nieuwe coronavirus, het testen van een anti-coronavirusvaccin op dieren, en in de Verenigde Staten begint de NIH klinische proef met een onderzoeksvaccin voor COVID-19. Betekent dit dat de overwinning op de epidemie nabij is?

Volgens de WHO hebben ongeveer 40 laboratoria over de hele wereld het ONTWERP-landschap van COVID-19 kandidaat-vaccins - 20 maart 2020 - aangekondigd dat ze vaccins tegen het coronavirus ontwikkelen. En ondanks het feit dat er duidelijke leiders onder hen zijn - bijvoorbeeld het Chinese bedrijf CanSino Biologics, dat RECOMBINANT NOVEL CORONAVIRUS VACCINE (ADENOVIRUS TYPE 5 VECTOR) GOEDGEKEURD VOOR KLINISCHE PROEF toestemming voor proeven op mensen ontving, en het Amerikaanse Moderna, dat al begonnen, - Nu is het moeilijk te voorspellen welke van de bedrijven deze race zullen winnen, en vooral, of de ontwikkeling van vaccins de verspreiding van het coronavirus zal inhalen. Succes in deze race hangt niet in de laatste plaats af van de wapenkeuze, dat wil zeggen van het principe waarop het vaccin is gebouwd.

Een dood virus is een slecht virus

In schoolboeken schrijven ze meestal dat een gedode of verzwakte ziekteverwekker wordt gebruikt voor vaccinaties. Maar deze informatie is enigszins verouderd. "Geïnactiveerd (" gedood ". - Ongeveer N + 1.) En verzwakt (verzwakt. - Ongeveer N + 1.) Vaccins werden uitgevonden en geïntroduceerd in het midden van de vorige eeuw, en het is moeilijk om ze als modern te beschouwen, - legt uit in een gesprek met N +1 Olga Karpova, hoofd van de afdeling Virologie, Faculteit Biologie, Lomonosov Moscow State University. - Het is duur. Het is moeilijk te vervoeren en op te slaan, veel vaccins komen in zo'n staat op de plaatsen waar ze nodig zijn (als we het hebben over Afrika) wanneer ze niemand meer beschermen."

Bovendien is het niet veilig. Om een hoge dosis van het "gedood" virus te krijgen, moet je eerst grote hoeveelheden levend krijgen, en dit verhoogt de eisen aan laboratoriumapparatuur. Dan moet het worden geneutraliseerd - hiervoor gebruiken ze bijvoorbeeld ultraviolet of formaline.

Maar waar is de garantie dat er tussen de veelheid van "dode" virale deeltjes niets meer zal zijn dat ziekte kan veroorzaken?

Met een verzwakte ziekteverwekker is het nog moeilijker. Nu, om te verzwakken, wordt het virus gedwongen te muteren, en vervolgens worden de minst agressieve stammen geselecteerd. Maar dit levert een virus op met nieuwe eigenschappen, en die zijn niet allemaal op voorhand te voorspellen. Nogmaals, waar is de garantie dat het virus, eenmaal in het lichaam, niet zal blijven muteren en "nakomelingen" zal produceren die nog meer "slechter" zijn dan het origineel?

Daarom worden zowel "gedood" als "niet gedood" virussen tegenwoordig zelden gebruikt. Onder moderne griepvaccins zijn bijvoorbeeld "verzwakte ziekteverwekkers" in de minderheid - Influenzavaccins van de volgende generatie: kansen en uitdagingen zijn in de minderheid - slechts 2 van de 18 vaccins die tegen 2020 in Europa en de Verenigde Staten zijn goedgekeurd, zijn gereed. Van de meer dan 40 projecten voor vaccins tegen het coronavirus is er slechts één volgens dit principe georganiseerd - het Indian Institute of Serum is ermee bezig.

Verdeel en vaccineer

Het is veel veiliger om het immuunsysteem niet aan het hele virus te introduceren, maar aan een apart deel ervan. Om dit te doen, moet u een eiwit selecteren waarmee de "interne politie" van een persoon het virus nauwkeurig kan herkennen. In de regel is dit een oppervlakte-eiwit, met behulp waarvan de ziekteverwekker de cellen binnendringt. Dan heb je wat celcultuur nodig om dit eiwit op industriële schaal te produceren. Dit gebeurt met behulp van genetische manipulatie, daarom worden dergelijke eiwitten genetisch gemanipuleerd of recombinant genoemd.

"Ik geloof dat vaccins recombinant moeten zijn, en niets anders", zegt Karpova. - Bovendien moeten dit vaccins op dragers zijn, dat wil zeggen dat de eiwitten van het virus op een of andere drager moeten zitten. Feit is dat ze op zichzelf (eiwitten) niet immunogeen zijn. Als eiwitten met een laag molecuulgewicht als vaccin worden gebruikt, zullen ze geen immuniteit ontwikkelen, het lichaam zal er niet op reageren, dus dragerdeeltjes zijn absoluut noodzakelijk.”

Als een dergelijke drager stellen onderzoekers van de Staatsuniversiteit van Moskou voor om het tabaksmozaïekvirus te gebruiken Tabaksmozaïekvirus - "Wikipedia" (dit is trouwens het allereerste virus dat door mensen is ontdekt). Het ziet er meestal uit als een dunne stok, maar bij verhitting neemt het de vorm van een bal aan. "Het is stabiel, het heeft unieke adsorptie-eigenschappen, het trekt eiwitten naar zich toe", zegt Karpova. "Op het oppervlak kun je kleine eiwitten plaatsen, de antigenen zelf." Als je het tabaksmozaïekvirus bedekt met coronaviruseiwitten, dan verandert het voor het lichaam in een imitatie van het SARS - CoV - 2 virale deeltje. „Het tabaksmozaïekvirus”, merkt Karpova op, „is een doeltreffend immuunstimulerend middel voor het lichaam. Tegelijkertijd, aangezien plantenvirussen geen dieren kunnen besmetten, ook mensen niet, maken we een absoluut veilig product."

De veiligheid van verschillende methoden die met recombinante eiwitten worden geassocieerd, heeft ze het populairst gemaakt - minstens een dozijn bedrijven proberen nu een dergelijk eiwit voor het coronavirus te verkrijgen. Bovendien gebruiken velen andere dragervirussen - bijvoorbeeld adenovirale vectoren of zelfs gemodificeerde levende mazelen- en pokkenvirussen die menselijke cellen infecteren en zich daar vermenigvuldigen samen met coronaviruseiwitten. Deze methoden zijn echter niet de snelste, omdat het noodzakelijk is om in-line productie van eiwitten en virussen in celculturen tot stand te brengen.

Naakte genen

De eiwitproductiestap in celcultuur kan worden verkort en versneld door de lichaamscellen zelf virale eiwitten te laten produceren. Gentherapievaccins werken volgens dit principe - "naakt" genetisch materiaal - viraal DNA of RNA - kan in menselijke cellen worden ingebracht. DNA wordt meestal in cellen geïnjecteerd met behulp van elektroporatie, dat wil zeggen dat, samen met de injectie, een persoon een lichte ontlading krijgt, waardoor de doorlaatbaarheid van celmembranen toeneemt en DNA-strengen naar binnen komen. RNA wordt geleverd met behulp van lipideblaasjes. Op de een of andere manier beginnen cellen viraal eiwit te produceren en dit aan het immuunsysteem te demonstreren, en het ontvouwt een immuunrespons, zelfs in de afwezigheid van een virus.

Deze methode is vrij nieuw, er zijn geen vaccins ter wereld die volgens dit principe zouden werken.

Toch proberen volgens de WHO zeven bedrijven tegelijk op basis daarvan een vaccin tegen het coronavirus te maken. Dit is de weg die Moderna Therapeutics inslaat, de Amerikaanse leider in de vaccinrace. Hij werd ook voor zichzelf gekozen door nog drie deelnemers aan de race uit Rusland: het Vector Wetenschappelijk Centrum in Novosibirsk (volgens Rospotrebnadzor test hij maar liefst zes vaccinontwerpen tegelijk, en een daarvan is gebaseerd op RNA), Biocad en het Wetenschappelijk en Klinisch Centrum voor Precisie en regeneratieve geneeskunde prijs Kazan.

"In principe is het niet zo moeilijk om een vaccin te maken", zegt Albert Rizvanov, directeur van het Centrum, professor van de afdeling Genetica van het Instituut voor Fundamentele Geneeskunde en Biologie van de Kazan Federale Universiteit. "Vaccins voor gentherapie zijn de snelste in termen van ontwikkeling, omdat het voldoende is om een genetisch construct te creëren." Het vaccin, waar in het Centrum aan wordt gewerkt, moet op meerdere doelen tegelijk schieten: een DNA-streng met meerdere virale genen wordt tegelijkertijd in de cellen gespoten. Als gevolg hiervan zullen cellen niet één viraal eiwit produceren, maar meerdere tegelijk.

Bovendien zijn volgens Rizvanov DNA-vaccins mogelijk goedkoper in productie dan andere. "We zijn in wezen als Space X", grapt de wetenschapper. - De ontwikkeling van ons prototype kost slechts een paar miljoen roebel. Prototyping is echter slechts het topje van de ijsberg, en testen met een levend virus is een heel andere orde.”

Wisselvalligheden en trucs

Zodra vaccins zijn getransformeerd van theoretische ontwikkelingen in onderzoeksobjecten, beginnen obstakels en beperkingen als paddenstoelen te groeien. En financiering is slechts een van de problemen. Volgens Karpova heeft de Staatsuniversiteit van Moskou al een monster van het vaccin, maar voor verdere tests is samenwerking met andere organisaties nodig. In de volgende stap willen ze veiligheid en immunogeniciteit testen, en dat kan binnen de muren van de universiteit. Maar zodra u de effectiviteit van het vaccin moet evalueren, moet u met de ziekteverwekker werken, en dit is verboden in de onderwijsinstelling.

Daarnaast zijn er speciale dieren nodig. Feit is dat gewone laboratoriummuizen niet ziek worden van alle menselijke virussen, en het beeld van de ziekte kan ook heel anders zijn. Daarom worden vaccins vaak getest bij fretten. Als het doel is om met muizen te werken, dan zijn genetisch gemodificeerde muizen nodig, die op hun cellen precies dezelfde receptoren dragen als waaraan het coronavirus zich in het lichaam van de patiënt 'klampt'. Deze muizen zijn niet goedkoop Ace2 CONSTITUTIVE KNOCKOUT (tien- of twintigduizend dollar per regel). Toegegeven, soms kun je geld besparen - koop slechts een paar individuen en kweek ze in het laboratorium - maar dit verlengt de preklinische testfase.

En als we het financieringsprobleem dan nog kunnen oplossen, dan blijft de tijd een onoverkomelijk probleem. Volgens Rizvanov duurt het meestal maanden en jaren voordat vaccins zijn ontwikkeld. "Zelden minder dan een jaar, meestal meer", zegt hij. Het hoofd van het Federale Biomedische Agentschap (ze ontwikkelen een vaccin op basis van een recombinant eiwit) Veronika Skvortsova suggereerde dat de FMBA van Rusland de eerste testresultaten van prototypes van een coronavirusvaccin in juni 2020 zal ontvangen, dat een voltooid vaccin in 11 maanden.

Er zijn verschillende stadia waarin het proces kan worden versneld. De meest voor de hand liggende is ontwikkeling. Het Amerikaanse bedrijf Moderna heeft het voortouw genomen omdat het al heel lang mRNA-vaccins ontwikkelt. En om er nog een te maken, hadden ze genoeg van het gedecodeerde genoom van het nieuwe virus. Russische teams uit Moskou en Kazan werken ook al enkele jaren aan hun technologie en vertrouwen op de resultaten van tests van hun eerdere vaccins tegen andere ziekten.

Het ideaal zou een platform zijn waarmee je snel een nieuw vaccin kunt maken op basis van een sjabloon. Onderzoekers van de Staatsuniversiteit van Moskou broeden op dergelijke plannen.

"Op het oppervlak van ons deeltje", zegt Karpova, "kunnen we de eiwitten van verschillende virussen plaatsen en tegelijkertijd beschermen tegen COVID-19, SARS en MERS. We denken zelfs dat we dergelijke uitbraken in de toekomst kunnen voorkomen. Er zijn 39 coronavirussen, waarvan sommige dicht bij menselijke coronavirussen liggen, en het is volkomen duidelijk wat het is om de soortbarrière te overwinnen (“een virus overspringen” van vleermuizen naar mensen. - Opmerking N+1). Maar als er een vaccin is zoals Lego, dan kunnen we er het eiwit van een virus op doen dat ergens is ontstaan. We doen dit binnen twee maanden - we zullen deze eiwitten vervangen of toevoegen. Als zo'n vaccin in december 2019 beschikbaar was geweest en er waren in ieder geval in China gevaccineerd, dan had dit zich niet verder verspreid."

De volgende fase is preklinisch testen, dat wil zeggen werken met proefdieren. Het is niet het langste proces, maar het kan op zijn kosten worden gewonnen in combinatie met klinische proeven bij mensen. Moderna deed precies dat - het bedrijf beperkte zich tot een snelle veiligheidscontrole en ging meteen over op menselijk onderzoek. Het is echter de moeite waard eraan te denken dat het medicijn dat ze probeert een van de veiligste is. Aangezien Moderna geen virussen of recombinante eiwitten gebruikt, is de kans zeer klein dat de vrijwilligers bijwerkingen krijgen - het immuunsysteem heeft gewoon niets om agressief op te reageren. Het ergste dat kan gebeuren, is dat het vaccin niet werkt. Maar dit moet nog worden geverifieerd.

Maar de productie van vaccins is blijkbaar geen beperkende fase. "Dit is niet ingewikkelder dan de gebruikelijke biotechnologische productie van recombinante eiwitten", legt Rizvanov uit. Volgens hem kan de plant in een paar maanden tijd een miljoen doses van zo'n vaccin produceren. Olga Karpova geeft een vergelijkbare schatting: drie maanden voor een miljoen doses.

Heb je een vaccin nodig?

Of het de moeite waard is om te bezuinigen op klinische proeven, is een betwistbaar punt. Ten eerste is het een langzaam proces op zich. In veel gevallen moet het vaccin in verschillende fasen worden toegediend: als het virus zich niet vanzelf in het lichaam vermenigvuldigt, wordt het snel geëlimineerd en is de concentratie onvoldoende voorbereiding op de aviaire influenza A-viruspandemie en de ontwikkeling van vaccins om een ernstige immuunreactie op te wekken. antwoord. Daarom zal zelfs een eenvoudige test van de effectiviteit minstens enkele maanden duren, en artsen gaan een heel jaar lang de veiligheid van het vaccin voor de gezondheid van vrijwilligers controleren.

Ten tweede is COVID-19 juist het geval waarin het versnellen van menselijke proeven voor velen onpraktisch lijkt.

Het sterftecijfer als gevolg van de ziekte wordt tegenwoordig geschat op enkele procenten, en deze waarde zal waarschijnlijk verder afnemen zodra duidelijk wordt hoeveel mensen asymptomatisch aan de ziekte hebben geleden. Maar als het vaccin nu wordt uitgevonden, zal het aan miljoenen mensen moeten worden toegediend, en zelfs kleine bijwerkingen kunnen leiden tot een aantal ziekten en sterfgevallen dat vergelijkbaar is met de infectie zelf. En het nieuwe coronavirus is verre van "boos" genoeg om, in de woorden van Rizvanov, "alle veiligheidsoverwegingen volledig terzijde te schuiven". De wetenschapper is van mening dat quarantaine in de huidige situatie het meest effectief is.

Volgens Karpova is er op korte termijn echter geen dringende behoefte aan een vaccin. “Het is niet nodig om mensen te vaccineren tijdens een pandemie, dit is niet in lijn met epidemische regels”, legt ze uit.

Galina Kozhevnikova, hoofd van de afdeling Infectieziekten van de RUDN-universiteit, is het met haar eens. “Tijdens een epidemie wordt helemaal geen vaccinatie aanbevolen, zelfs geen routinevaccinatie die in het vaccinatieschema is opgenomen. Omdat er geen garantie is dat een persoon zich niet in de incubatietijd bevindt, en als een vaccin op dit moment wordt toegepast, zijn bijwerkingen en verminderde vaccinatie-efficiëntie mogelijk', zei Kozhevnikova, die de N + 1-vraag beantwoordde.

Er zijn gevallen, voegde ze eraan toe, dat een noodvaccinatie om gezondheidsredenen noodzakelijk is, in een situatie van leven en dood. Tijdens de uitbraak van miltvuur in Sverdlovsk in 1979 werd bijvoorbeeld iedereen gevaccineerd, werden duizenden mensen dringend gevaccineerd en in 1959 in Moskou tijdens een uitbraak van pokken, gebracht door Kokorekin, Alexei Alekseevich - "Wikipedia" uit India door kunstenaar Alexei Kokorekin.

“Maar het coronavirus is absoluut niet zo’n verhaal. Uit wat er gebeurt, zien we dat deze epidemie zich ontwikkelt volgens de klassieke wetten van acute luchtwegaandoeningen ', zegt Kozhevnikova.

Zo bevinden vaccinontwikkelaars zich altijd in een lastige situatie. Zolang er geen virus is, is het bijna onmogelijk om een vaccin te maken. Zodra het virus de kop opstak, blijkt dat het eergisteren had moeten gebeuren. En als het achteruitgaat, verliezen fabrikanten hun klanten.

Er moet echter een vaccin worden gegeven. Dit is niet gebeurd tijdens eerdere uitbraken van coronavirusinfecties - zowel MERS als SARS eindigden te snel en onderzoek verloor financiering. Maar als er sinds 2004 geen gevallen van SARS in de wereld zijn geweest, dan dateert het laatste geval van MERS uit 2019 en kan niemand garanderen dat de uitbraak niet meer zal gebeuren. Bovendien zou een vaccin tegen eerdere infecties een strategisch platform kunnen bieden voor de ontwikkeling van toekomstige vaccins.

Karpova merkt op dat zelfs nadat deze uitbraak van COVID-19 wegebt, een nieuwe uitbraak mogelijk is. En in dit geval zou de staat een vaccin klaar moeten hebben."Dit is niet het soort vaccin waarmee alle mensen zullen worden gevaccineerd zoals de griep", zegt ze. "Maar in een noodgeval met een nieuwe uitbraak zou de staat zo'n vaccin moeten hebben, evenals een testsysteem."

Coronavirus. Aantal geïnfecteerden:

243 093 598

in de wereld

8 131 164

in Rusland Bekijk kaart