Наука в фокусе. Абсолютное оружие: конец гриппу благодаря всесильной вакцине

Возможно, ученые вплотную приблизились к созданию всесильной вакцины, благодаря которой грипп канет в Лету. В тонкостях вакцинирования разбирается Пенни Сарчет.

В середине февраля 2013 года, вирусологи со всего мира встретились в штаб-квартире ВОЗ в Женеве, чтобы обсудить эффективные способы вакцинации против заболевания, ежегодно уносящего до полумиллиона жизней. Речь идет вовсе не о таких ужасных инфекциях, как бешенство, от которого каждый год погибает до 55 тыс. человек, или вируса Эбола, за тот же срок убивающего около 1200. На повестке дня самый обычный грипп.

Встречи экспертов ВОЗ по гриппу проходят ежегодно. Именно на них прикидывают, какой из трех штаммов гриппа будет доминировать в Северном полушарии следующей зимой. После этого начинается работа над вакциной. Но не исключено, что скоро в собраниях не будет необходимости: идет работа над созданием вакцин, которые смогут эффективно бороться сразу со всеми штаммами вируса, а не только теми, что отобраны по указке экспертов. Лаборатории по всему миру работают над созданием универсальной вакцины против гриппа, и за последний год уже вышли в свет публикации результатов многообещающих клинических исследований. Некоторые специалисты уверены, что "тотальная защита" от гриппа окажется в руках врачей уже через пять лет.

Помимо борьбы с сезонным гриппом, универсальная вакцина могла бы помочь борьбе с пандемиями. Появление качественно новой формы гриппа обычно приводит к тому, что она в короткие сроки распространяется по всему миру. И пока власти бьются над разработкой новой вакцины, новый вирус продолжает убивать людей на своем пути. Так, вирус свиного гриппа, вызвавший пандемию 2009 года, в общей сложности погубил более 290 тыс. жизней. Любой человек, получивший универсальную прививку, был бы заранее защищен даже от качественно новых форм вируса.

Вакцины для защиты от сезонного гриппа используют вот уже 60 лет. Как только выявляют доминирующие формы вируса, пробу инактивируют, убивая вирус, но так, чтобы не повредить находящийся снаружи белок гемагглютинин. Именно он является ключом к созданию вакцин, важным фактором, побуждающим организм к выработке антител. Антитела (тоже белки) распознают определенную часть гемагглютинина - его головку, после чего связываются с ней, блокируя прикрепление вируса к клеткам тела. Если в будущем привитый пациент столкнется с таким же вирусом, его иммунная система будет готова к отражению атаки.

Но есть одна проблема. Благодаря генетическим мутациям вируса, головка гемагглютинина, или антиген, постоянно эволюционирует (см. "Виртуоз маскировки"). Последняя вакцина помогает телу распознать белки гемагглютинина из штаммов того же года. К следующему сезону доминирующие формы вируса гриппа будут нести белок с несколько отличающимися головками. Небольшие изменения в структуре гемагглютинина называют антигенным дрейфом, из-за которого вирус в основной массе избегает нейтрализующих объятий антител.

Виртуоз маскировки: вирус гриппа может видоизменяться, чтобы сбить с толку иммунную систему

Благодаря изменчивости, сезонный грипп ежегодно убивает сотни тысяч человек, но потенциал пандемии исчисляется миллионами. "Огромное количество вирусов гриппа циркулирует среди водоплавающих птиц, свиней и других животных. Пандемии случаются, когда разные вирусы обмениваются генами и перескакивают к людям", - говорит профессор Джон Шредер (John Schrader) из университета Британской Колумбии (Канада). Этот процесс, называемый антигенным сдвигом, ничего хорошего не сулит. В то время как сезонные вспышки гриппа вызваны небольшими изменениями в структуре головки гемагглютинина, благодаря чему антитела могут обеспечить хотя бы частичный ответ и тем самым ослабить инфекцию, пандемии происходят по причине радикальных изменений всего вирусного белка. Именно поэтому иммунной системе очень сложно "отловить" такие вирусы. "Задачей-максимум считается создание вакцины, которая защищала бы нас на протяжении всей жизни, причем как от сезонных вспышек гриппа, так и от пандемий, - объясняет Шредер. - В этом случае даже необходимость ревакцинации раз в пять лет можно было бы считать приемлемым условием".

Первые успехи

Профессор Сара Гилберт (Sarah Gilbert) из Оксфордского университета (Великобритания) значительно продвинулась на пути к заветной цели: ее группа приступила к первым стадиям испытаний универсальной вакцины против гриппа, хотя масштабы этих испытаний пока невелики.

Когда организм защищается от патогенов, для обороны он использует не только антитела, но и особый тип клеток крови, называемых Т-лимфоцитами. Они выявляют инфицированные вирусом клетки и разрушают их. Вакцина Гилберт способствует наращиванию количества Т-клеток. "У любого из нас после выздоровления от гриппа в организме присутствуют настроенные на него Т-лимфоциты, и эти клетки могут защитить нас от болезни в следующий раз, когда мы столкнемся с таким же вирусом", - объясняет Гилберт.

В ходе работы над вакциной, группа Сары Гилберт "учит" Т-клетки распознавать не изменчивые молекулы гемагглютинина, а два других белка, которые отличаются значительным постоянством структуры, - белок нуклеокапсида (NP) и белок матрикса (M1).

1/3 населения планеты в период с 1918 по 1919 год поразил грипп "испанка", который в итоге унес от 50 до 100 млн жизней.

Исследовательская группа Гилберт, работающая в Оксфорде и Саутгемптоне, искусственно создала вирус, который способен инфицировать клетки, но не может размножаться. Благодаря этой его особенности задействованные в испытаниях добровольцы не заболевают. В состав вируса входили белки M1 и NP из вируса гриппа. Они тренируют Т-лимфоциты распознавать и уничтожать любые клетки тела, зараженные вирусом, имеющим эти два белка. Различают три типа вируса гриппа: А, В и С. Вакцина Гилберт эффективна против гриппа А. "Поскольку мишенью нашей вакцины являются очень стабильные структуры, характерные для всех разновидностей гриппа А, одна такая вакцина теоретически может защитить от всех вирусов этого типа", - отмечает ученый.

В июле 2012 года Гилберт с коллегами опубликовали результаты проведенных в Оксфорде предварительных клинических испытаний. Они обнаружили, что организм привитых испытуемых действительно производит больше Т-клеток, и когда 11 из них заразили гриппом, введя дозу вируса (пациентов держали в карантине), только двое в итоге заболели гриппом. Из 11-ти непривитых пациентов, зараженных таким же вирусом, заболели пятеро. Теперь перед исследовательской группой стоит новая задача: испытать усовершенствованную вакцину и проверить, сможет ли она поддерживать необходимый уровень T-клеток в течение более длительного времени. Но даже, если результаты окажутся положительными, по признанию Гилберт, это не будет означать, что у нас есть пожизненная защита: без периодической ревакцинации - возможно, раз в пять лет - обойтись не получится.

По другую сторону Атлантики, команда Шредера пробует иной подход, пытаясь заставить наши антитела защищать свой организм от любых разновидностей гриппа А. К такому подходу ученых подвигли наблюдения, сделанные во время первой за более, чем 40 лет пандемии гриппа.

"В августе 2009 года, во время пандемии свиного гриппа, я обнаружил, что организмы пациентов, инфицированных свиным гриппом H1N1, вырабатывают антитела с перекрестной активностью, которые также могут связывать вирус птичьего гриппа H5N1, - объясняет Шредер. - Это было первое наблюдение в своем роде - чтобы одни и те же человеческие антитела были эффективны против нескольких вирусов гриппа сразу".

71-167 миллиардов долларов - ежегодные потери американской экономики от вируса гриппа.

Вместо того, чтобы атаковать вариабельную головку гемагглютинина, эти "всесильные" антитела распознают его ножку, отличающуюся значительно меньшей изменчивостью. По мнению Шредера, ключом к получению подобных антител должна быть вакцина на основе вирусов, подвергшихся более глубоким изменениям, нежели происходит в процессе антигенного дрейфа. "Суть моей идеи заключается в том, чтобы приготовить вакцину на основе вируса, прошедшего через антигенный сдвиг, но не циркулирующего в популяциях людей", - рассказывает Шредер. Как он полагает, если бы задуманное удалось, это вооружило бы иммунную систему более эффективными средствами распознавания вторгающихся вирусов гриппа, причем всех штаммов разновидности А.

На данный момент, по словам Шредера, у него уже есть обнадеживающие результаты экспериментов с животными. Он убежден, что, если его подход верен, вакцина может оказаться в распоряжении врачей уже через 5-10 лет.

Повод для оптимизма есть

Вакцины, находящиеся в разработке у Гилберт и Шредера, - лишь два из нескольких потенциальных вариантов универсальной вакцины против гриппа. Другая группа исследователей, возглавляемая д-ром Иэном Уилсоном (Ian Wilson) из института Скриппса в Калифорнии, разработала антитела, которые могут блокировать не только вирус гриппа А, но и В.

Но не всё коту масленица. Даже если универсальная вакцина сможет спасать миллионы жизней, она не защитит от традиционного зимнего кашля, насморка и прочих чихов. Существует множество разновидностей простуды, вызываемой другими вирусами - такими как риновирусы и коронавирусы - а потому даже универсальная противогриппозная вакцина не сможет справиться с любой простудой. Более 200 известных возбудителей вирусной простуды - настоящая головоломка для исследователей. Однако похоже, что наиболее опасного члена этого болезнетворного семейства уже твердо взяли на мушку.

Автор публикации: Д-р Пенни Сарчет (Penny Sarchet), научный журналист,