Bagaimana vaksin virus corona dibuat dan dapat menghentikan pandemi
Kesehatan / / December 28, 2020
Ilmu pengetahuan populer edisi tentang apa yang terjadi dalam sains, teknik, dan teknologi saat ini.
Lusinan perusahaan bioteknologi dan lembaga ilmiah berlomba melawan pandemi untuk membuat opsi vaksin berbeda untuk virus corona SARS - CoV - 2 yang baru. Kami mencari tahu teknologi apa yang digunakan untuk mengembangkannya, berapa lama waktu yang dibutuhkan hingga saat COVID-19 dapat divaksinasi, dan apakah vaksin masa depan dapat dihentikan. pandemi.
Setiap kali umat manusia dihadapkan pada infeksi baru, tiga ras dimulai secara bersamaan: untuk pengobatan, sistem pengujian, dan vaksin. Minggu sebelumnya di Rusia dimulaiPusat Ilmiah Rospotrebnadzor mulai menguji vaksin melawan virus korona baru uji coba vaksin anti-coronavirus pada hewan, dan di AS - sudah pada manusiaUji klinis NIH untuk vaksin investigasi COVID-19 dimulai. Apakah ini berarti kemenangan sudah berakhir epidemi Menutup?
Menurut WHO, sekitar 40 laboratorium di dunia dideklarasikanGambaran DRAFT COVID - 19 kandidat vaksin - 20 Maret 2020
bahwa mereka sedang mengembangkan vaksin untuk melawan virus corona. Dan terlepas dari kenyataan bahwa ada pemimpin yang jelas di antara mereka - misalnya, perusahaan China CanSino Biologics, yang menerimaVAKSIN NOVEL CORONAVIRUS REKOMBINAN (VEKTOR ADENOVIRUS TYPE 5) DISETUJUI UNTUK UJI KLINIS izin untuk uji coba manusia, dan American Moderna, yang telah memulainya, sekarang sulit memprediksi perusahaan mana yang akan memenangkan perlombaan ini, dan yang paling penting, apakah pengembangan vaksin akan melampaui proliferasi virus corona. Keberhasilan dalam perlombaan ini tidak hanya bergantung pada pilihan senjata, yaitu pada prinsip pembuatan vaksin.Virus yang mati adalah virus yang buruk
Di buku pelajaran sekolah, mereka biasanya menulis bahwa patogen yang mati atau dilemahkan digunakan untuk vaksinasi. Tetapi informasi ini agak ketinggalan jaman. "Tidak aktif (" dibunuh ". - Approx. N + 1.) Dan dilemahkan (dilemahkan. - Approx. N + 1.) Vaksin ditemukan dan diperkenalkan pada pertengahan abad terakhir, dan sulit untuk menganggapnya modern, - jelaskan dalam percakapan dengan N + 1 Olga Karpova, Kepala Departemen Virologi, Fakultas Biologi, Universitas Negeri Moskow Lomonosov. - Itu mahal. Sulit untuk diangkut dan disimpan, banyak vaksin mencapai tempat-tempat di mana mereka dibutuhkan (jika kita berbicara, misalnya, tentang Afrika) dalam keadaan di mana mereka tidak lagi melindungi siapa pun. "
Selain itu, tidak aman. Untuk mendapatkan dosis tinggi dari "membunuh" virus, Anda harus terlebih dahulu memperoleh makhluk hidup dalam jumlah besar, dan ini meningkatkan persyaratan untuk peralatan laboratorium. Kemudian perlu dinetralkan - untuk ini mereka menggunakan, misalnya sinar ultraviolet atau formalin.
Namun di manakah jaminan bahwa di antara sekian banyak partikel virus yang “mati” tidak akan ada lagi yang dapat menyebabkan penyakit?
Dengan patogen yang melemah, itu bahkan lebih sulit. Sekarang, untuk melemahkan, virus dipaksa untuk bermutasi, dan kemudian strain yang paling tidak agresif dipilih. Tetapi hal ini menghasilkan virus dengan sifat baru, dan tidak semuanya dapat diprediksi sebelumnya. Sekali lagi, di manakah jaminan bahwa, begitu masuk ke dalam tubuh, virus tidak akan terus bermutasi dan tidak akan menghasilkan "keturunan" bahkan lebih "jahat" dari aslinya?
Oleh karena itu, virus yang "dibunuh" dan "tidak dibunuh" jarang digunakan saat ini. Misalnya, di antara vaksin influenza modern "patogen yang dilemahkan" adalahVaksin influenza generasi mendatang: peluang dan tantangan dalam minoritas - hanya 2 dari 18 vaksin yang disetujui di Eropa dan Amerika Serikat pada tahun 2020 yang dirancang dengan cara ini. Dari lebih dari 40 proyek vaksin untuk virus corona, hanya satu yang diatur menurut prinsip ini - Institut Serum India terlibat di dalamnya.
Bagilah dan vaksinasi
Jauh lebih aman untuk diperkenalkan imun sistem tidak dengan seluruh virus, tetapi dengan bagian terpisah darinya. Untuk melakukan ini, Anda perlu memilih protein yang dengannya "polisi internal" seseorang dapat mengenali virus secara akurat. Biasanya, ini adalah protein permukaan, dengan bantuan patogen yang menembus ke dalam sel. Kemudian Anda perlu mendapatkan kultur sel untuk menghasilkan protein ini dalam skala industri. Ini dilakukan dengan bantuan rekayasa genetika, itulah sebabnya protein semacam itu disebut rekayasa genetika, atau rekombinan.
“Saya percaya bahwa vaksin harus rekombinan, dan tidak ada yang lain,” kata Karpova. - Selain itu, ini harus vaksin pada pembawa, yaitu protein virus harus pada sejenis pembawa. Faktanya adalah bahwa mereka (protein) tidak imunogenik. Jika protein dengan berat molekul rendah digunakan sebagai vaksin, mereka tidak akan mengembangkan kekebalan, tubuh tidak akan bereaksi terhadapnya, jadi partikel pembawa sangat diperlukan.
Para peneliti dari Universitas Negeri Moskow menyarankan penggunaan virus mosaik tembakau sebagai pembawa semacam itu.Virus mosaik tembakau - "Wikipedia" (Ngomong-ngomong, ini adalah virus pertama yang ditemukan oleh manusia). Biasanya terlihat seperti tongkat tipis, tetapi saat dipanaskan, akan berbentuk bola. “Ini stabil, memiliki sifat adsorpsi yang unik, ia menarik protein ke dirinya sendiri,” kata Karpova. "Di permukaannya, Anda dapat menempatkan protein kecil, antigen yang paling banyak." Jika Anda menutupi virus mosaik tembakau dengan protein virus korona, maka bagi tubuh itu berubah menjadi tiruan partikel virus SARS-CoV-2. “Virus mosaik tembakau,” kata Karpova, “adalah imunostimulan yang efektif untuk tubuh. Pada saat yang sama, karena virus tumbuhan tidak dapat menginfeksi hewan, termasuk manusia, kami membuat produk yang benar-benar aman. "
Keamanan berbagai metode yang terkait dengan protein rekombinan telah menjadikannya yang paling populer - setidaknya selusin perusahaan sekarang mencoba mendapatkan protein semacam itu untuk virus corona. Selain itu, banyak yang menggunakan virus pembawa lain - misalnya, vektor adenoviral atau bahkan campak "hidup" yang dimodifikasi dan virus cacar yang menginfeksi sel manusia dan berkembang biak di sana protein dari virus corona. Namun, metode ini bukanlah yang tercepat, karena diperlukan untuk menghasilkan produksi protein dan virus yang berkelanjutan dalam kultur sel.
Gen telanjang
Produksi protein dalam kultur sel dapat diperpendek dan dipercepat dengan membuat sel-sel tubuh memproduksi protein virus sendiri. Vaksin terapi gen bekerja sesuai dengan prinsip ini - materi genetik "telanjang" - DNA virus atau RNA - dapat dimasukkan ke dalam sel manusia. DNA biasanya disuntikkan ke dalam sel menggunakan elektroporasi, yaitu, bersama dengan injeksi, seseorang menerima pelepasan ringan, akibatnya permeabilitas membran sel meningkat, dan untaian DNA masuk ke dalam. RNA dikirim menggunakan vesikula lipid. Dengan satu atau lain cara, sel mulai menghasilkan protein virus dan menunjukkannya kepada sistem kekebalan, yang membuka tanggapan kekebalan bahkan tanpa adanya virus.
Metode ini cukup baru, tidak ada vaksin di dunia yang dapat bekerja berdasarkan prinsip ini.
Kendati demikian, tujuh perusahaan sekaligus, menurut WHO, sedang berupaya membuat vaksin penangkal virus corona berdasarkan itu. Ini adalah jalur yang diambil oleh Moderna Therapeutics, pemimpin Amerika dalam perlombaan vaksin. Dia juga dipilih sendiri oleh tiga peserta lagi dalam perlombaan dari Rusia: pusat ilmiah "Vektor" di Novosibirsk (menurut Rospotrebnadzor, dia memeriksa sebanyak desain vaksin pada saat yang sama, dan salah satunya didasarkan pada RNA), Biocad dan Pusat Ilmiah dan Klinis untuk Pengobatan Presisi dan Regeneratif di Kazan.
“Pada prinsipnya, tidak terlalu sulit untuk membuat vaksin,” kata Albert Rizvanov, direktur Center, profesor Departemen Genetika di Institut Kedokteran Fundamental dan Biologi Universitas Federal Kazan. "Vaksin terapeutik gen adalah yang tercepat dalam hal perkembangan, karena cukup untuk menciptakan konstruksi genetik." Vaksin, yang sedang dikerjakan di Pusat, harus menembak pada beberapa target sekaligus: untai DNA dengan beberapa gen virus disuntikkan ke dalam sel pada waktu yang bersamaan. Akibatnya, sel tidak akan menghasilkan satu protein virus, tetapi beberapa sekaligus.
Selain itu, menurut Rizvanov, vaksin DNA bisa jadi lebih murah dari pada yang lain dalam produksi. “Kami pada dasarnya seperti Space X,” canda ilmuwan. - Biaya pengembangan prototipe kami hanya beberapa juta rubel. Namun, pembuatan prototipe hanyalah puncak gunung es, dan pengujian dengan virus hidup adalah urutan yang sama sekali berbeda. ”
Perubahan dan Trik
Begitu vaksin ditransformasikan dari perkembangan teoritis menjadi objek penelitian, hambatan dan batasan mulai tumbuh seperti jamur. Dan pembiayaan hanyalah salah satu masalah. Menurut Karpova, Universitas Negeri Moskow sudah memiliki sampel vaksin tersebut, tetapi pengujian lebih lanjut akan membutuhkan kerja sama dengan organisasi lain. Pada langkah berikutnya, mereka berencana untuk menguji keamanan dan imunogenisitas, dan ini dapat dilakukan di dalam lingkungan universitas. Tetapi begitu Anda perlu mengevaluasi keefektifan vaksin, Anda harus bekerja dengan patogen, dan ini dilarang di institusi pendidikan.
Selain itu, diperlukan hewan khusus. Faktanya adalah tikus laboratorium biasa tidak sakit dengan semua virus manusia, dan gambaran penyakitnya juga bisa sangat berbeda. Oleh karena itu, vaksin sering diuji pada musang. Jika tujuannya adalah untuk bekerja dengan tikus, maka diperlukan tikus yang dimodifikasi secara genetik membawa dalam sel mereka reseptor yang persis sama dengan yang "melekat" virus corona di dalam tubuh pasien. Tikus ini tidak murahAce2 KONSTITUTIF KNOCKOUT (sepuluh atau dua puluh ribu dolar per baris). Benar, terkadang Anda dapat menghemat uang - membeli hanya beberapa individu dan membiakkannya di laboratorium - tetapi ini memperpanjang tahap pengujian praklinis.
Dan jika kita masih bisa menyelesaikan masalah pembiayaan, maka waktu tetap menjadi kesulitan yang tidak bisa diatasi. Rizvanov mengatakan vaksin biasanya membutuhkan waktu berbulan-bulan dan bertahun-tahun untuk berkembang. “Jarang kurang dari setahun, biasanya lebih,” katanya. Kepala Badan Medis dan Biologi Federal (mereka sedang mengembangkan vaksin berdasarkan protein rekombinan) Veronika Skvortsova menyarankanFMBA Rusia akan menerima hasil tes pertama prototipe vaksin melawan virus corona pada Juni 2020bahwa vaksin yang sudah selesai mungkin muncul dalam 11 bulan.
Ada beberapa tahapan di mana proses tersebut dapat dipercepat. Yang paling jelas adalah pembangunan. Perusahaan Amerika Moderna telah memimpin karena telah lama mengembangkan vaksin mRNA. Dan untuk membuat yang lain, mereka sudah muak dengan genom virus baru yang telah diterjemahkan. Tim Rusia dari Moskow dan Kazan juga telah mengerjakan teknologi mereka selama beberapa tahun dan mengandalkan hasil tes vaksin mereka sebelumnya terhadap penyakit lain.
Idealnya adalah platform yang memungkinkan Anda membuat vaksin baru dengan cepat dari template. Para peneliti dari Universitas Negeri Moskow sedang menyusun rencana seperti itu.
“Di permukaan partikel kita,” kata Karpova, “kita dapat menempatkan protein dari beberapa virus dan melindungi dari COVID-19, SARS, dan MERS pada saat yang bersamaan. Kami bahkan berpikir bahwa kami dapat mencegah wabah seperti itu di masa mendatang. Ada 39 virus korona, beberapa di antaranya dekat dengan virus korona manusia, dan sangat jelas apa itu mengatasi penghalang spesies (melompati virus dari kelelawar ke manusia. - Approx. N + 1.). Tetapi jika ada vaksin seperti Lego, kita dapat memasukkannya ke protein dari beberapa virus yang berasal dari suatu tempat. Kami akan melakukannya dalam dua bulan - kami akan mengganti atau menambahkan protein ini. Jika vaksin semacam itu telah tersedia pada Desember 2019, dan orang-orang telah divaksinasi setidaknya di China, ini tidak akan menyebar lebih jauh. "
Tahap selanjutnya adalah pengujian praklinis, yaitu bekerja dengan hewan laboratorium. Ini bukan proses yang terpanjang, tetapi bisa dimenangkan dengan biayanya bila dikombinasikan dengan uji klinis pada manusia. Moderna melakukan hal itu - perusahaan membatasi diri pada pemeriksaan keamanan cepat dan langsung melakukan penelitian manusia. Namun, perlu diingat bahwa obat yang dia coba adalah salah satu yang paling aman. Karena Moderna tidak menggunakan virus atau protein rekombinan, sangat kecil kemungkinan para sukarelawan akan mengalami efek samping - sistem kekebalan tidak memiliki apa pun untuk bereaksi secara agresif. Hal terburuk yang dapat terjadi adalah vaksin tersebut tidak efektif. Tapi ini masih harus diverifikasi.
Namun produksi vaksin, rupanya, bukanlah tahap yang membatasi. “Ini tidak lebih sulit daripada produksi bioteknologi protein rekombinan biasa,” jelas Rizvanov. Menurut dia, dalam beberapa bulan tanaman bisa menghasilkan sejuta dosis vaksin semacam itu. Olga Karpova memberikan perkiraan yang sama: tiga bulan untuk satu juta dosis.
Apakah Anda membutuhkan vaksin?
Apakah layak mengurangi uji klinis adalah hal yang diperdebatkan. Pertama, ini merupakan proses yang lambat. Dalam banyak kasus, vaksin harus diberikan dalam beberapa tahap: jika virus tidak berkembang biak dengan sendirinya di dalam tubuh, maka dengan cepat dikeluarkan, dan konsentrasinya tidak mencukupi.Kesiapan Pandemi Virus Avian Influenza A dan Pengembangan Vaksinuntuk memicu respons imun yang parah. Oleh karena itu, bahkan tes efektivitas sederhana akan memakan waktu setidaknya beberapa bulan, dan dokter akan memantau keamanan vaksin untuk kesehatan sukarelawan selama setahun penuh.
Kedua, COVID-19 adalah kasus yang tampaknya tidak praktis untuk mempercepat uji coba manusia ke banyak orang.
Kematian akibat penyakit saat ini diperkirakan beberapa persen, dan nilai ini kemungkinan besar akan semakin berkurang segera setelah menjadi jelas berapa banyak orang yang menderita penyakit tersebut tanpa gejala. Tetapi vaksin, jika ditemukan sekarang, harus diberikan kepada jutaan orang, dan bahkan efek samping yang kecil dapat mengakibatkan jumlah penyakit dan kematian yang sebanding dengan infeksi itu sendiri. Dan virus corona baru jauh dari cukup "marah" sehingga, dalam kata-kata Rizvanov, "sepenuhnya mengesampingkan semua pertimbangan keamanan." Ilmuwan percaya bahwa dalam situasi saat ini, yang paling efektif karantina.
Namun, menurut Karpova, dalam waktu dekat belum ada kebutuhan vaksin yang mendesak. “Tidak perlu memvaksinasi orang selama pandemi, itu tidak sesuai dengan aturan epidemi,” jelasnya.
Galina Kozhevnikova, kepala Departemen Penyakit Menular Universitas RUDN, sependapat dengannya. “Selama terjadi wabah, sama sekali tidak dianjurkan vaksinasi, bahkan vaksinasi rutin, yang masuk dalam jadwal vaksinasi. Karena tidak ada jaminan seseorang tidak dalam masa inkubasi, dan jika saat ini melamar vaksin, efek samping dan penurunan efektivitas vaksinasi dimungkinkan, "kata Kozhevnikova, menjawab pertanyaan itu N + 1.
Ada beberapa kasus, tambahnya, ketika vaksinasi darurat diperlukan karena alasan kesehatan, dalam situasi yang menyangkut hidup dan mati. Misalnya, selama wabah antraks di Sverdlovsk pada 1979, setiap orang divaksinasi, ribuan orang segera divaksinasi dan pada 1959 di Moskow selama wabah cacar dibawa.Kokorekin, Alexey Alekseevich - "Wikipedia" dari India oleh artis Alexey Kokorekin.
“Tapi virus corona sama sekali bukan cerita seperti itu. Dari apa yang terjadi, kami melihat bahwa epidemi ini berkembang sesuai dengan hukum klasik penyakit pernapasan akut, ”kata Kozhevnikova.
Karenanya, pengembang vaksin selalu berada dalam situasi yang canggung. Meskipun tidak ada virus, hampir tidak mungkin untuk membuat vaksin. Begitu virus muncul, ternyata seharusnya sudah dilakukan sehari sebelum kemarin. Dan ketika mundur, produsen kehilangan pelanggan mereka.
Bagaimanapun, vaksin harus diberikan. Ini tidak terjadi selama wabah infeksi virus korona sebelumnya - baik MERS dan SARS berakhir terlalu cepat, dan penelitian kehilangan dana. Namun jika kasus SARS tidak teramati di dunia sejak tahun 2004, maka kasus terakhir MERS adalah tertanggal 2019, dan tidak ada yang dapat menjamin bahwa wabah tersebut tidak akan terulang kembali. Selain itu, vaksin untuk melawan infeksi sebelumnya dapat menjadi platform strategis untuk pengembangan vaksin di masa depan.
Karpova mencatat bahwa bahkan setelah kerusakan suar ini COVID-19 satu sama lain mungkin. Dan dalam hal ini, negara harus menyiapkan vaksinnya. “Ini bukan jenis vaksin yang semua orang akan divaksinasi seperti flu,” katanya. "Tetapi dalam keadaan darurat dengan wabah baru, negara bagian harus memiliki vaksin seperti itu, serta sistem pengujian."
Baca juga🧐
- Bagaimana pandemi virus corona berkembang dan bagaimana cara mengakhirinya
- Mengapa rumor bahwa virus corona baru dibiakkan di laboratorium itu salah
- 5 pertanyaan penting seputar kehidupan selama epidemi virus Corona