«КОВИВАК»: инактивированный, но активный

На сегодня инактивированные вакцины против COVID-19 сделали Китай, Индия и Россия. Ни США, ни Европа в этом направлении не работают. Это связано с тем, что технология устаревшая, или есть другие причины?

Да, действительно, у Китая даже четыре инактивированные вакцины, из которых три уже одобрены к применению не только местными, но и несколькими зарубежными регуляторами (Beijing/Sinopharm BBIBP-CorV, Wuhan/Sinopharm и Sinovac CoronaVac), и плюс еще одна в III фазе клинических исследований (Chinese Academy of Medical Sciences), Индия одобрила свою вакцину (Bharat Covaxin/BBV152), Казахстан разрабатывает свою QazCOVID-in, она прошла I/II фазу клинического исследования и вскоре начнется набор добровольцев в фазу III.

Инактивированные вакцины действительно с успехом применяется уже очень давно — первая инактивированная вакцина против вирусной инфекции, а именно против гриппа, была создана еще в 1936 году. Тем не менее устаревшими их называть не стоит. Да, концепция прежняя, но технологии ушли далеко вперед, в современном производстве применяются перевиваемые культуры клеток на полимерных микроносителях, хроматографическая очистка на порядки эффективнее, стабильнее и безопаснее, чем сто лет назад. По этой технологии в мире до сих пор изготавливаются важнейшие и незаменимые вакцины, достаточно вспомнить полиомиелитную. Так что нет, речь не об устаревшем, а о ставшем уже классическим подходе. Из серии «работает — не трогай».

Почему же не все страны идут по этому пути, если он такой надежный и проверенный?

Организация нового биотехнологического производства с высокопатогенными вирусами требует серьезных мер безопасности, которых по финансовым и административным причинам многие компании просто не могут себе позволить. В качестве альтернативы делаются ставки на другие технологии, не требующие работы с живым вирусом. В случае же с инактивированными вакцинами на сцену выходят крупные учреждения наподобие нашего Центра, производящие именно такие препараты на протяжении десятков лет, имеющие необходимое оборудование, квалифицированный персонал и, что немаловажно, мощную государственную поддержку. Так исторически сложилось, что предприятий, готовых быстро организовать работу по инактивированной коронавирусной вакцине, не осталось практически нигде, кроме России с Казахстаном, Китая и Индии.

Не секрет, что львиная доля успеха инактивированной вакцины — правильный штамм. Откуда его взяли для «КовиВака»?

Работы по вакцине начались в конце марта 2020 года, и да, прежде всего нам был нужен правильный штамм. Мы проанализировали сотни мазков из носа и глотки пациентов московских ЛПУ, в частности 40-й ГКБ в Коммунарке. Такая возможность появилась потому, что сотрудник Центра в апреле 2020 года в рамках научного соглашения волонтерил в клинико-диагностической лаборатории больнице. Были получены первые изоляты, в апреле же проведено их полногеномное секвенирование. В итоге отобрали материал двух пациентов и депонировали их в базу данных GisAID. Так появился AYDAR-1. К слову, как раз сегодня, 1 апреля, ему исполняется ровно год.

То есть вас можно поздравить с днем рождения. К слову, интересное название. Аббревиатура?

Нет. Имя руководителя Центра — Айдара Ишмухаметова, который с самого начала поверил в наш проект и выделил на него максимум сил и средств.

Чем AYDAR-1 отличается от штаммов, используемых китайскими и индийскими разработчиками?

По сути, мы получили уже «продвинутый» вариант, отличающийся от исходного уханьского. Анализ последовательностей показал, что большая часть российских, а также и европейских вариантов вируса содержит семь общих мутаций, приводящих к аминокислотным заменам как в S-белке, так и в N-белке SARS-CoV-2.

Наша группа показала, как именно SARS-CoV-2 попал в нашу страну – по результатам множественных импортаций, как распространялся по российским просторам, вся эта информация была проанализировала и оформлена в статью, «Isolation and phylogenetic analysis of SARS-CoV-2 variants collected in Russia during the COVID-19 outbreak», которую в июле прошлого года опубликовал «International Journal of Infectious Diseases».

Вторая важная составляющая успеха инактивированной вакцины — это баланс между «убиванием» вируса и максимально возможным сохранением его иммуногенности. Как с этим справились чумаковцы?

Для начала засели за изучение литературы. Проанализировали массу публикаций по различным способам инактивации уже известных нам коронавирусов SARS и MERS – обработка формальдегидом, формальдегидом и ультрафиолетом, бета-пропиолактоном и др. Условия для инактивации AYDAR-1 подбирались тщательно, получаемые образцы контролировались по нескольким параметрам, включая иммуногенность и сохранность структуры вирусных частиц по результатам электронной микроскопии. Для того чтобы убедиться в выборе оптимальных условий инактивации, то есть отсутствии в итоговом продукте живого вируса и сохранении всех компонентов вирусной частицы, что напрямую влияет на иммуногенность, после инактивации образцы изучали при помощи криоэлектронной микроскопии. Этот метод позволяет визуально оценить пространственную конформацию вируса и наличие у него поверхностных белков.

Инактивация бета-пропиолактоном — технология достаточно прогрессивная, но не без подводных камней. Китайские исследователи в ноябрьском выпуске журнала Structure опубликовали статью, в которой описали следующую проблему: после обработки бета-пропиолактоном значительная часть вирионов оказалась «лысой», то есть S-белок «обрезали», разделив субъединицы S1 и S2, что не лучшим образом сказалось на иммуногенности таких вирионов. Учитывая, что нейтрализующие антитела формируются как раз к S-белку, предпринимались ли какие-нибудь меры по устранению негативных последствий химической модификации вирусных белков?

У некоторых получаемых вакцинных вирионов структура S-белка действительно может нарушаться в процессе инактивации, поэтому технологические условия подбирались таким образом, чтобы максимально сохранить нативную конформацию вируса без потери его важных иммуногенных частей. Контроль, как уже говорилось, проводился при помощи криоэлектронной микроскопии.

Инактивированные вакцины известны тем, что недостаточно стимулируют Т-клеточный иммунитет. Как-то решалась эта проблема или ставка сделана только на гуморальное звено иммунитета?

Стимуляция противовирусного Т-клеточного ответа, как известно, возможна при проникновении антигена внутрь клеток, включая специализированные антигенпрезентирующие клетки, которые нарезают его на короткие фрагменты, выставляют на свою мембрану и представляют («презентируют») эту нарезку Т-клеткам, которые и запускают оба звена иммунитета – и гуморальное, и клеточное. Инактивированные вакцины действительно не очень хорошо проникают внутрь клеток, но некоторая стимуляция клеточного ответа все-таки происходит.

Роль специфических цитотоксических Т-клеток в основном состоит в уничтожении уже зараженных клеток, а для быстрого связывания и нейтрализации вируса при его попадании в организм в первую очередь нужны антитела. Это подтверждается, например, тем, что переливание лабораторным животным очищенных антител к SARS-CoV-2 делает их полностью невосприимчивыми к вирусу. Уровень специфических антител мы можем легко контролировать при помощи доступных рутинных тестов, чего нельзя сказать о Т-клеточном ответе, методы изучения которого значительно дороже, дольше и сложнее, а о каких-то так называемых коррелятах протективности для Т-клеточного ответа, то есть о конкретных и универсальных показателях, которые бы достоверно говорили о формировании необходимой защиты, пока что не идет и речи.

Единственный реалистичный вариант усиления активизации Т-клеточного иммунитета инактивированными вакцинами — подбор специального адъюванта, стимулирующего то или иное звено Т-клеточного ответа, и работы в этом направлении ведутся довольно давно. Однако поиск и создание новых эффективных и одновременно безопасных адъювантов — это отдельная и очень сложная научная задача. Введение новых иммуностимуляторов в состав вакцины значительно повышает риски нежелательных реакций и требует дополнительных исследований. К тому же успехи в этой области ограничены, а немногочисленные работающие адъюванты запатентованы и являются собственными разработками отдельных компаний. Нам в условиях пандемии необходимо было быстро создать работающий и безопасный препарат, поэтому ставку сделали в первую очередь на гуморальный иммунитет. Накапливающиеся научные данные со всего мира и наши собственные результаты говорят о том, что такой подход оказался оправданным.

Антитела к каким белкам коронавируса образуются после иммунизации «КовиВаком»? Тестировался ли Т-клеточный ответ? Каковы результаты?

Поскольку наша вакцина представляет собой цельную вирусную частицу, пусть и инактивированную, она содержит все структурные белки SARS-CoV-2. Из этих белков основным иммуногеном, как уже известно, оказался S-белок. Именно к нему преимущественно и образуются антитела, в том числе нейтрализующие. Мы использовали несколько методов иммуноферментного анализа (ИФА), которые позволили выявить антитела к фрагменту белка S, называемому S2, а также к рецептор-связывающему домену (RBD), короткому, но критически важному участку данного белка. Иммунизация «КовиВаком» лабораторных животных также привела к образованию антител к белку нуклеокапсида (N-белку), однако их уровень значительно снизился уже к 28-м суткам. Поскольку белок N находится внутри вириона, антитела к нему не обладают нейтрализующей активностью, а выполняют ли они какую-то иную роль — пока неясно.

Следует отметить, что за ключевой параметр для предварительной оценки эффективности вакцины нами был взят не уровень специфических антител, определяемый при помощи ИФА, а уровень нейтрализующих антител, который является более информативным, и, по сути, говорит нам, способна ли исследуемая сыворотка крови предотвращать заражение клеток живым вирусом. Т-клеточный иммунитет тоже изучаем, в публикациях результатов клинического исследования его состояние у участников обязательно будет отражено.

Что с реактогенностью у «КовиВака»? Как его перенесли участники I и II фаз? Какие нежелательные явления регистрировались?

При проведении фазы I/II клинических исследований ни у одного добровольца не выявлено серьезных нежелательных явлений при введении вакцины. После первой и второй дозы наблюдалась болезненность в месте введения, на этом все.

Инактивированные вакцины обычно вводятся курсами, вакцинация и несколько ревакцинаций, что связано с особенностями иммунного ответа на «убитый» вирус. Какая схема предусматривается для «КовиВака»?

По результатам доклинических исследований на различных модельных животных самой эффективной оказалась двухдозовая схема с интервалом 14 дней. Мы рекомендуем ее и для применения на людях.

Рассматривается ли возможность комбинации «КовиВака» с вакцинами, заточенными на S-белок и мощно стимулирующими Т-клеточный ответ? Насколько будет оправдано использование «КовиВака» как праймера, а того же «Спутника V» как бустера? Будут ли проводиться КИ с комбинацией различных типов вакцин, ведь, по идее, это может существенно улучшить формируемую иммунную защиту?

Снижение уровня антител к SARS-CoV-2 как после вакцинации, так и после перенесенной болезни с течением времени — установленный научный факт. «Человеческими» коронавирусами, которые циркулируют у людей и вызывают примерно 15% ОРВИ, люди могут заражаться примерно раз в восемь месяцев. Другое дело, что у переболевших и вакцинированных людей коронавирусная инфекция, как правило, не вызывает тяжелых осложнений, включая пневмонию. Тем не менее использование повторной вакцинации, или «буста», — актуальный вопрос, в частности для работников здравоохранения, лиц, ухаживающих за пожилыми людьми, лиц, по работе общающихся с широким кругом людей и т. д. Вакцина «Спутник V» вызывает выработку высокого уровня антител и надежно защищает вакцинированных людей, однако мы не знаем, насколько эффективна будет повторная иммунизация после снижения уровня антител к коронавирусу, так как у привитых также вырабатываются, пусть и временно, антитела и к аденовирусным векторам. Не стоит забывать, что с начала масштабной эпидемии прошел всего год, а с начала вакцинации — и того меньше. Данных о достаточно длительном наблюдении за уровнем антител пока нет. С иммунологической точки зрения нам представляется вероятной возможность бустерной иммунизации вакциной «КовиВак» людей со сниженным уровнем антител, однако говорить об этом пока рановато.

Есть ли прогнозы по длительности иммунитета, сформированного с помощью «КовиВака»?

Есть, но пока что только по мышам и мармозеткам, животным, использованным в доклинических исследованиях. С момента проведения полного курса вакцинации наши подопечные наблюдаются вот уже восемь месяцев. Где-то к концу второго месяца после первой вакцинации титры нейтрализующих антител у них стабилизировались и с этого момента держатся без явной тенденции к снижению. Результаты с животных моделей, конечно, нельзя сразу же переносить на человека, но предполагать возможность формирования сравнительно устойчивого иммунитета мы можем. Окончательный ответ дадут только длительные наблюдения за участниками всех фаз клинических испытаний.

Защитит ли «КовиВак» от британского, южноафриканского, южноамериканского, калифорнийского и прочих генетических вариантов вируса? Какие изменения должны произойти с SARS-CoV-2, чтобы выработанные после введения «КовиВака» антитела перестали на него реагировать? Что в этом случае придется делать — создавать новый штамм и заново проводить весь цикл создания вакцины?

Главная проблема на сегодняшний день — то, что, несмотря на усилия научных и клинических сил, брошенных на решение проблемы, мы до сих пор не знаем, как выглядит надежная иммунная защита против COVID-19. Антитела к каким участкам вирусных белков в каких титрах и цитотоксические лимфоциты к каким именно участкам вирусных белков предохраняют от заболевания — пока неясно. Очевидно, что основная часть иммунного ответа будет направлена на поверхностные белки вириона, а большая часть нейтрализующих антител образуется к рецептор-связывающему домену S-белка. Однако при естественной вирусной инфекции это не единственные иммуногены.

С другой стороны, нам еще предстоит оценить эпидемиологическую эффективность вакцинации против COVID-19. К сожалению, процент вакцинированных в человеческой популяции все еще слишком низок, мы не можем пока сказать, останавливает ли массовая вакцинация распространение вируса и на сколько снижается заболеваемость.

Большинство сертифицированных вакцин, мРНКовых и векторных, используют ген, кодирующий участок S-белка с рецептор-связывающим доменом в качестве основного иммуногена. Индуцируемый ими иммунный ответ ограничен именно этими мишенями. Все спекуляции по способности новых вариантов SARS-CoV-2 уходить от иммунного ответа основаны на отличиях в последовательности S-белка новых вариантов и исходного уханьского вируса, на котором изготавливались партии векторных и мРНКовых вакцин. Экспериментальные данные по этой теме очень ограничены. На сыворотках людей, вакцинированных одной из сертифицированных вакцин, показано, что титры антител к мутантным вариантам значительно ниже, чем к исходным вакцинным вирусам. Строго говоря, ничего нового, все это характерно и для нековидных вакцин. Вирусам вообще свойственно постоянно меняться и мутировать, многим с существенно большей скоростью, чем SARS-CoV-2. Часто циркулирующие варианты вирусов по последовательности сильно отличаются от вакцинных штаммов, но это не снижает профилактическую эффективность вакцинации.

«КовиВак» — вакцина цельновирионная, то есть содержит все структурные вирусные белки (S, N, E и M), которые могут быть использованы нашим организмом для формирования иммунного ответа. Антитела как минимум к S- и N-белкам мы обнаруживаем в крови вакцинированных. В ходе доклинических испытаний также показана активация клеточного ответа. Таким образом, у нас есть основания полагать, что вакцина может активировать оба звена адаптивного иммунитета. Помимо более широкого числа иммуногенов, вакцинный штамм в «КовиВаке» отличается по последовательности от уханьского вируса, и уже несет основные мутации, обнаруженные и у европейских вариантов вируса, в том числе много обсуждавшуюся замену D614G в S-белке. Так что можно смело сказать, что «КовиВак», если примерять его к эволюционному древу SARS-CoV-2, гораздо ближе к новым вариантам, чем к исходному.

Для объективной оценки защитных свойств вакцины в отношении новых вариантов вируса, конечно же, нужны дополнительные эксперименты. А эффективность вакцинации против COVID-19 и необходимость смены вакцинных штаммов покажут только эпидемиологические наблюдения за результатами массовой вакцинации, для которых требуется довольно длительное время.

Как будет организована III фаза КИ? Какие группы будут сформированы в исследовании? Будут ли проводиться отдельные исследования для старшей возрастной группы и для детей? Как желающим попасть в это исследование?

В настоящее время протокол проведения III фазы клинических исследований подготовлен, но еще не получил одобрения МЗ РФ. Дизайном исследования предполагается продолжение изучения безопасности, переносимости и иммуногенности вакцины в возрастной группе 18–60 лет с включением фокусных групп старших возрастов, а также групп пациентов с некоторыми патологиями (онкологические заболевания, сахарный диабет, ХОБЛ и другие).

Изначально планировалось набрать 3 тысячи добровольцев, теперь же мы задумались о 30 тысячах. Желающие помочь исследователям могут обращаться в следующие медицинские центры, участвующие в III фазе:

1. Клиника научно-исследовательского института медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова, г. Москва
2. Республиканская клиническая больница, г. Казань
3. ГБУЗ ГКБ им. Д.Д. Плетнева ДЗМ, г. Москва
4. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, г. Москва
5. ООО «ЭЙЧ-КЛИНИК», г. Москва
6. АО Группа компаний «Медси», г. Москва
7. Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова, г. Москва
8. ФГБНУ НИИР имени В.А. Насоновой, г. Москва
9. ЦКБ РАН, г. Москва
10. Кировский государственный медицинский университет, г. Киров

Каковы противопоказания для вакцинации «КовиВаком»? Можно ли ее вводить беременным и кормящим? А планирующим беременность?

«КовиВак» является классической инактивированной вакциной, полученной в культуре клеток Vero (почечный эпителий зеленых мартышек), с добавлением гидроксида алюминия в качестве адъюванта. Вакцина не содержит дополнительных консервантов, антибиотиков и стабилизаторов. Поэтому, как и другие инактивированные вакцины, «КовиВак» можно применять для вакцинации групп риска при наличии у них врожденных или приобретенных нарушений иммунитета, а также и у беременных.

Более того, в ходе доклинических испытаний было проведено изучение репродуктивной токсичности данного препарата, также эмбрио-, фетотоксичности и тератогенного действия. Говоря простым языком, введение препарата крысам до и во время беременности не оказало влияния на активность сперматозоидов, зачатие, протекание беременности, вероятность выкидыша, выживаемость и развитие плода, протекание родов. Таким образом, как и все инактивированные вакцинные препараты, «КовиВак» не противопоказан ни в период планирования беременности, ни во время нее.

Как и у всех инактивированных препаратов, абсолютным противопоказанием введения вакцины «КовиВак» может считаться только системная анафилактическая реакция на первое введение вакцины или компонента вакцины.

Конечно, как и любой аналогичный препарат, «КовиВак» стоит применять с осторожностью у людей с аутоиммунными заболеваниями. В случае возникновения любых сомнений лучше обсудить вакцинацию со своим лечащим врачом.

А что насчет переболевших COVID-19? Не будет ли «КовиВак» для них более оправданным выбором, чем «Спутник V» или «ЭпиВакКорона», стимулировав поддержание тех клонов В-клеток памяти, которые образовались после болезни?

После первичной антигенной стимуляции, будь то вакцинация или перенесенная инфекция, формируется весьма устойчивый пул клонов В-клеток, вырабатывающих антитела, который в дальнейшем меняется довольно незначительно. Нейтрализующие антитела к коронавирусу формируются к поверхностному белку, и, если он в вакцине присутствует целиком, как в «КовиВаке», она без проблем простимулирует любые имеющиеся клоны В-клеток, причем самого белка при этом потребуется крайне малое количество. Вакцина «ЭпиВакКорона» стоит здесь несколько особняком, так как содержит не S-белок целиком, а пептиды, соответствующие некоторой его части. Не очень понятно, подойдут ли эти пептиды для стимуляции всех возможных сформированных клонов В-клеток у переболевших лиц. В остальном, принимая решение при выборе вакцины для переболевших людей, логичнее было бы ориентироваться на профиль безопасности — чем меньше нежелательных реакций, тем лучше.

Производители мРНКовых и векторных вакцин столкнулись с производственными и логистическими сложностями, которые мешают им выйти на запланированные мощности и не нарушать графики поставок. Инактивированная вакцина застрахована от аналогичных проблем?

Не думаю, что есть производители, застрахованные от производственных и логистических сложностей. К началу 2020 года в Центре Чумакова уже была подготовлена новая производственная площадка для производства инактивированных вакцин. Таким образом, мы уже сейчас используем все существующие в Центре Чумакова мощности для «КовиВака». На данный момент запланировано два этапа масштабирования, и вот тут мы действительно зависим от сроков поставки нового оборудования.

Каковы планы по захвату мира? Регистрация в США, ЕС, других странах?

Планы по захвату мира, безусловно, есть. И изначально все досье было сформировано с учетом европейских и американских требований. Уже сейчас мы находимся в шорт-листе ЮНИСЕФ по поставкам вакцины. Но основная задача, конечно же, сначала удовлетворить потребности нашей страны и лишь потом начать экспортные поставки.

А что насчет ВОЗовской программы COVAX?

Мы уже участвуем в этой программе.

Будут ли продолжаться разработки в этом направлении, ведь COVID-19 пока что не собирается от нас уходить, не исключено, что потребуются какие-то новые подходы и решения, что могут предложить чумаковцы?

На данный момент научные лаборатории и Управление разработки Центра ведут сразу несколько проектов в этом направлении. Все на разном этапе реализации, и это определенно тема для отдельного разговора.

Обязательно поговорим еще. Появится ли сайт вакцины? Увидим ли мы инфографику, разъясняющую принцип работы, какие-нибудь полезные пациентские материалы?

Отличная мысль, обязательно сделаем.

Последний по счету, но не последний по важности вопрос — а что с публикациями? Мы увидим «КовиВак» в «Ланцете»?

Чтобы написать хорошую статью, необходимо собрать и оформить полные и статистически достоверные данные экспериментов. Некоторые требуют времени, например, уже упомянутое тестирование репродуктивной токсичности занимает не менее полугода. Первая статья с описанием вакцинного штамма нами уже опубликована в IJID. В ближайшее время должна появиться публикация по описанию доклинических испытаний вакцины. По мере получения новых данных будет опубликована информация по I/II и предварительные результаты III фазы. Эти клинические данные мы немного самонадеянно предполагаем опубликовать в ведущих мировых научных журналах.

Беседовал Алексей Водовозов Особая благодарность Екатерине Кордубан за помощь в проведении интервью Фото предоставлены ФНЦ им. М.П. Чумакова