Вакцины против COVID: S антиген есть у всех, но не все S антигены «равны»
Для неподготовленного читателя этот текст довольно сложный. Но для понимания того, что реально скрывается за броскими заголовками и заявлениями о готовности вакцин против COVID, это важно. Я старался максимально упростить. Но объяснить «на кулаках» не всегда возможно...
Ключевой вопрос при создании любой вакцины - какой антиген данного возбудителя является «протективным», т.е. вызывает иммунные ответы способные предотвратить или, по крайней мере, ослабить болезнетворное действие возбудителя. В случае вирусов протективные антигены это всегда белки, располагающиеся на поверхности вирусных частиц (вирионов). В цельновирусных убитых вакцинах вопрос решается автоматически. В таких вакцинах есть ВСЕ белки вирионов. Правда процедура «убиения» вируса может зафиксировать его протективный белок в конфигурации не самой оптимальной для иммунного ответа. Эту возможность необходимо учитывать. Но если очевидного «главного подозреваемого» в протективные антигены нет, цельновирусная убитая вакцина это вариант, с которого есть смысл начинать. Применительно к SARS-CoV-2/COVID-19 по этому пути и пошли две китайские компании (Sinovac Biotech и Sinopharm ). Их разработки продвигаются успешно - три китайские цельновирусные убитые вакцины-кандидата находятся в Фазе 3 клинических испытаний (подробнее здесь: https://prof-afv.livejournal.com/33612.html ).
Однако в случае SARS-CoV-2, «главный подозреваемый» известен. Это белок SPIKE (он же белок S или гликопротеин S). Все «высокотехнологичные» вакцины-кандидаты, независимо от платформы, «заточены» на доставку именно этого белка. На первый взгляд может показаться, что лучше всего «сформулировать» вакцину так, чтобы 3-D конфигурация белка S в ней точно соответствовала бы природной. Но всё не так просто. «Конструируя» вирус эволюция отнюдь не имела целью сделать его максимально уязвимым для иммунных ответов. Наоборот, целью (это фигура речи, не более) было сделать вирус максимально жизнеспособным. И природа нашла элегантное решение - конфигурация белка S не статична, она меняется после связывания этого белка с рецептором ACE2. В ходе этой трансформации белок S разрезается в определённых местах протеазами, особенно важной из которых, в случае SARS-CoV-2, является фурин. В результате создаются подходящие условия для слияния вирусной оболочки и клеточной мембраны. Иными словами - для вируса открывается дверь для проникновения в клетку (подробнее об этом здесь: https://prof-afv.livejournal.com/15558.html ).
А у разработчиков вакцин цель противоположна - убить вирус иммунным ответом. Значит нужно «навязать» свою игру - так модифицировать белок S, чтобы он был «заточен» не на максимально эффективное проникновение внутрь клетки, а на то, чтобы максимально вызвать «огонь на себя». То есть вызвать мощные иммунные ответы.
Легко сказать. Но как это сделать? Вот здесь ключевая роль принадлежит фундаментальным научным исследованиям. Тех, кто считает, что учёные ни на что не пригодны и занимаются чепухой, я вряд ли смогу переубедить. Да и, честно говоря, научных «пустышек» предостаточно, значительно больше, чем хотелось бы. Но при всём этом прогресс в фундаментальных исследованиях SARS-CoV-2 весьма впечатляющий и чрезвычайно быстрый. Я бы сказал беспрецедентный. Благодаря этому удалось определить, что надо сделать для улучшения иммуногенности белка S, предназначаемого для вакцин.
Не вдаваясь в детали, уже ясно, что оптимальной для вакцин является «фиксация» белка S в конфигурации, которую он имеет ДО связывания с рецептором (stabilized pre-fusion configuration). Для этого необходимы аминокислотные замены в S2 части этого белка. В строго определённых местах стоящие там аминокислоты должны быть заменены на пролин. Адаптированный для вакцин вариант белка S c двумя «вставленными» остатками пролина (S2P), уже вошёл в рецептуру нескольких американских вакцин-кандидатов. Но совсем недавно опубликованы данные о ещё более глубокой модификации белка S. Оказалось, что замена на пролин в четырёх дополнительных позициях ещё лучше стабилизирует белок S в его pre-fusion конфигурации. Этот вариант белка S получил название HexaPro (6 пролинов).
Вроде бы так просто - измени «рецептуру» вакцин и всё. Но, во-первых, любое изменение рецептуры вакцины-кандидата обнуляет предыдущие испытания. Всё надо делать заново. На это есть время? Во-вторых, и это фундаментальное ограничение, темпы генетических и молекулярно-биологических исследований значительно более быстрые, чем темпы экспериментирования на животных, не говоря уже о клинических испытаниях. Адекватно проверить все перспективные находки в условиях, когда вакцина экстренно необходима просто невозможно. Приходится идти на компромисс и откладывать на будущее кое-что из того, что кажется перспективным.
Помимо стабилизации белка S в pre-fusion конфигурации есть и немало других «заморочек», которые решают, и во многом решили, разработчики наиболее продвинутых вакцин-кандидатов. Всё это делается благодаря результатам фундаментальных исследований. Например, в оболочке вируса белок S присутствует в виде тримера. Нужно было добиться, чтобы «вакцинный» S-белок также собирался в тримеры. Это сделано. Правда, есть и «не ортодоксы». Один из разработчиков вакцин пытается использовать димеры стабилизированного белка S. И это не просто прихоть или оригинальничанье. Для такого подхода есть экспериментальное обоснование. Подробнее о этом здесь: https://prof-afv.livejournal.com/27441.html.
Однако, испытать на людях все варианты, кажущиеся перспективными, невозможно. Испытания на животных чрезвычайно трудоёмки и занимают много времени, а их прогностическая ценность относительно иммуногенности и протективности оставляет желать лучшего. Максимум, что можно сделать в доклинических исследованиях это испытания на обезьянах. Но это мало кто может себе позволить в больших масштабах. Самое большое и информативное испытание на обезьянах вакцин-кандидатов против COVID (из уже опубликованных) потребовало 52 макаки-резус. Эти эксперименты позволили определить оптимальную форму вакцинного белка S (в контексте вектора на основе аденовируса человека 26-типа). Всего на иммуногенность и протективную эффективность было изучено 7 вариантов «искусственных» S-белков. Безоговорочным «победителем» оказался полноразмерный S2P с разрушенным фуриновым сайтом (но HexaPro в это исследование включён не был). Оригинал статьи здесь: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2607-z .
Резюмируя: за словами «активным компонентом вакцины является белок S» могут скрываться разные вещи. Не все белки S или их фрагменты (например, RBD или S1) «равны». Одни из них лучше, другие хуже. И выбор здесь уже не является блужданием в потёмках.
(с) Проф_АФВ