ВАКЦИНЫ ПРОТИВ COVID-19 И АДЪЮВАНТЫ, УЛУЧШАЮЩИЕ ИХ СВОЙСТВА

Автор:

Лилия Харисовна Каримова, к. х. н., Директор по развитию бизнеса ООО «Эр Ликид» (бизнес-направление фармацевтика и нутрицевтика SEPPIC)

Новый адъювант для профилактических вакцин компании SEPPIC

Пандемия, вызванная вирусом SARS-CoV-2, была названа пандемией COVID-19. Тем не менее основные проблемы, которые мы все испытываем с момента обнаружения этого неприятного во всех отношениях вируса, пришлись не на 2019, а на 2020 год. Болезнь не утихает, люди продолжают заражаться и болеть, поэтому ученые всех стран, что называется, всем миром ускоряют поиски решения для лечения и защиты человечества от коварного SARS-CoV-2.
Как выяснилось, при легком течении данной болезни антитела либо не вырабатываются вообще, либо вырабатываются в незначительном количестве, а затем исчезают в течение нескольких месяцев. В связи с этим пассивная теория «для выработки популяционного иммунитета 75% населения Земли должны переболеть COVID-19», к сожалению, может себя не оправдать, ведь на настоящий момент выявлены случаи заражения людей, уже переболевших COVID-19. В любом случае рисковать здоровьем людей, ожидая, когда проблема исчезнет сама собой, никто не собирается. Все больше исследователей пандемии SARS-CoV-2 неизбежно склоняются к тому, что основным и поворотным этапом в борьбе с этим заболеванием станет массовая вакцинация. Как известно, иммунизация или вакцинация вызывает специфический адаптивный иммунитет к патогену путем создания клеток памяти против конкретного патогена, в данном случае вируса SARS-CoV-2.

Различают несколько основных типов вакцин:

вакцины на основе цельного (полногеномного) ослабленного вируса;
инактивированные вакцины на основе полностью нежизнеспособного вируса;
векторные вакцины;
генетические вакцины (ДНК и РНК вакцины);
субъединичные вакцины на основе отдельных компонентов патогена, таких как белки, пептиды или генетический материал (например, белковые или рекомбинантные вакцины).

Разработчики из различных стран на основании накопленных знаний и имеющихся у них результатов и методов исследований выбирают для разработки тот тип вакцины, который считают наиболее действенным для обеспечения эффективной защиты людей от вируса SARS-CoV-2 (Рис.1).На настоящий момент среди вакцин-кандидатов против COVID-19, зарегистрированных в списке ВОЗ, можно найти практически все из вышеназванных типов вакцин. Коротко напомним, что представляет собой каждый из них и чем они отличаются друг от друга.

«ЖИВЫЕ» ВАКЦИНЫ

Вакцины на основе ослабленного вируса – это «живые» вакцины, в состав которых входит очень сильно ослабленный или аттенуированный, но тем не менее жизнеспособный цельногеномный вирус SARS-CoV-2 (Рис. 2).
В лаборатории живым вирусом последовательно заражают лабораторных животных. Понятно, что любой вирус не ставит своей целью убить живой организм, его основная цель – приспособиться к нему, чтобы в дальнейшем продолжать существовать в этом организме. Поэтому при подселении от одного живого организма к другому (в данном случае имеются в виду организмы лабораторных животных) вирус приспосабливается и постепенно теряет свою смертельную силу. Вирусы, выделенные из зараженных и переболевших лабораторных животных, достаточно ослаблены, чтобы не убить человека, но достаточно сильны, чтобы вызвать у него при вакцинации сильный иммунный ответ.
Преимущество такой «живой» вакцины в том, что она вызывает наиболее сильный и стойкий иммунитет. Однако есть и негативные стороны – любой ослабленный, но жизнеспособный вирус, в том числе вирус SARS-CoV-2, может мутировать или вновь окрепнуть до такой степени, что вызовет заболевание, а при неблагоприятном течении приведет к неприятным последствиям. Именно поэтому «живые» вакцины на основе ослабленных вирусов проходят самое тщательное и длительное исследование перед массовым применением.

ВЕКТОРНЫЕ ВАКЦИНЫ

Векторные вакцины – это также вакцины на основе живых вирусов, однако здесь есть небольшой, но очень важный нюанс: это вакцины на основе хорошо изученных и достаточно безобидных для человека вирусов («векторов» или вспомогательных транспортных вирусов) с встроенными в них фрагментами генома «злого вируса» (Рис. 3). В случае векторных вакцин в геном хорошо изученного и, в целом, безобидного вируса, например, аденовируса («вектора»), путём генетических модификаций встраивается небольшой ген – участок генома SARS-CoV-2. При вводе в организм такой векторной вакцины генетически модифицированные вспомогательные вирусы провоцируют такой же сильный иммунный ответ на белки-антигены SARS-CoV-2, как в случае «живой» полногеномной вирусной вакцины.
Преимущество указанных вакцин, по замыслу разработчиков, в той же высокой эффективности, что и у вакцин на основе живых ослабленных вирусов, но в большей управляемости в связи с достаточной изученностью и предсказуемостью «вектора»-носителя. Векторные вакцины начали разрабатываться и изучаться относительно недавно, поэтому к массовому применению вакцин этого типа ученые также подходят с должной и необходимой осторожностью.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВАКЦИНЫ

Еще два перспективных типа вакцин против COVID-19, разрабатываемые мировым сообществом, – вакцины на основе нуклеиновых кислот, а именно, ДНК- и РНК-вакцины. В случае ДНК-вакцины нуклеотидная последовательность, кодирующая антиген SARS-CoV-2, встраивается в вектор – бактериальную плазмиду – небольшую стабильную кольцевую молекулу ДНК, способную к автономной репликации. Сама по себе плазмида не вызывает нужного специфического иммунного ответа, для этого, собственно, в неё и вшивают гены иммуногенных белков. Указанный модифицированный геном направляется в клетку, встраивается в ее ядро и образует вирусный белок (антиген), индуцирующий иммунный ответ.
Согласно замыслу разработчиков, ДНК-вакцины не могут вызвать заражение SARS-Cov-2, однако иммунитет, который они обусловливают, должен оказаться таким же сильным, как в случае «живых» вакцин. Тем не менее, влияние ДНК-вакцин на живые организмы изучено еще в меньшей степени, чем влияние векторных вакцин, поэтому вряд ли в ближайшее время ДНК-вакцины будут допущены к массовому применению на людях.
Также несколькими производителями вакцин в мире разрабатываются вакцины против COVID-19 на основе РНК. Это вакцины, которые содержат вирусную молекулу – матричную РНК (сокращенно мРНК). Как и в случае с ДНК-вакцинами, вирусная молекула представляет собой некий шаблон, с которого организмом напрямую считывается формула вирусного белка. Но в отличие от ДНК-вакцин, в этом случае мРНК не встраивается в клеточный геном. Липидные наночастицы с мРНК вводятся при вакцинации в организм, проникают через мембрану клетки-мишени внутрь нее и становятся шаблоном для синтеза вирусных белков-антигенов. Собственные клетки организма начинают синтезировать вирусные белки, вызывая иммунный ответ организма (Рис. 5).В случае применения РНК-вакцины получается двойной иммунный ответ: с одной стороны, выработку антител вызывают вирусные белки, с другой стороны, сами липидные частицы с мРНК могут стимулировать иммунный ответ, так как «похожи на вирус» и воспринимаются организмом соответственно. Разработчики предполагают, что при вакцинации РНК-вакцинами из-за их «двойного действия» в организме быстро возникнет сильный и стойкий иммунитет.
В случае генетических вакцин преимуществом является их относительно быстрое и экономически выгодное производство: небольшую молекулу мРНК можно довольно быстро воссоздать, наработка нужного антигена обойдется недорого. Это делает вакцину доступной широким массам. Тем не менее иммунологи очень осторожно относятся к РНК-вакцинам, так как из-за малого периода их изучения никто не знает наверняка, как именно мРНК будет вести себя в живом, особенно в репродуктивном, организме.

СУБЪЕДИНИЧНЫЕ ВАКЦИНЫ

Одним из самых безопасных типов вакцин в настоящее время считаются субъединичные вакцины, то есть вакцины на основе белков или фрагментов вируса (Рис. 6), не имеющих в своем составе ни ДНК, ни РНК как, например, белковые вакцины.
Попадая в организм при вакцинации, смесь фрагментов вирусных белков-антигенов также способна вызывать иммунный ответ. При этом такая вакцина абсолютно безопасна, здесь невозможны мутации вируса, поэтому вызвать у человека заболевание COVID-19 такая вакцина не может. Недостатком субъединичных вакцин является довольно длительный и сложный процесс наработки и очистки – получить достаточное для вакцинации очищенное количество вирусного белка не так легко. Кроме того, в чистом виде белковые вакцины не вызывают сильный иммунный ответ, поэтому недостаточно эффективны. В связи с этим при разработке белковых вакцин очень важно:
а) усилить иммунный ответ, вводя в состав белковых вакцин соединения, усиливающие их эффективность (эти вещества называют адъюванты),
б) увеличить количество нарабатываемой вакцины также за счет добавления к наработанному вирусному белку существенного количества того же адъюванта.

ИНАКТИВИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ

Наконец, мы подошли к еще одному безопасному и перспективному типу вакцин – инактивированным вакцинам. Здесь так же, как и в случае «живых» вакцин на основе ослабленного вируса используется цельный геном SARS-Cov-2, но в случае инактивированных вакцин вирус полностью деактивирован либо высокой температурой, либо дезинфицирующими составами, либо определенным видом излучения, что делает его совершенно нежизнеспособным. Этот инактивированный вирус никогда не сможет инфицировать клетку. Тем не менее по структуре «неживой» инактивированный вирус остается полным аналогом «живого» вируса и поэтому вызывает в организме иммунный ответ. Проблема в том, что в чистом виде инактивированные вирусы индуцируют существенно более низкий иммунный ответ, нежели живые, пусть даже и ослабленные вирусы. В связи с этим в составах инактивированных вакцин так же, как и в случае субъединичных вакцин используют адъюванты – вещества, которые значительно усиливают иммунный ответ, делая эти вакцины схожими по эффективности с живыми.
Основываясь на вышесказанном, мы склоняемся к выводу, что наиболее безопасными для человека являются субъединичные и инактивированные вакцины. Для повышения эффективности указанных безопасных вакцин до уровня более иммуногенных «живых», векторных или генетических вакцин необходимо применение в их составах современных адъювантов. Что же такое адъюванты и какова их роль в вакцинах?

АДЪЮВАНТЫ – КЛЮЧЕВАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЭФФЕКТИВНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ ВАКЦИН

Адъювант (от лат. adjuvans – «помогающий, поддерживающий») – соединение или комплекс веществ, используемых для усиления иммунного ответа при введении одновременно с антигеном.
Адъюванты на протяжении десятилетий применяются для улучшения иммунного ответа на вакцинные антигены. Включение адъювантов в состав вакцин направлено на усиление, ускорение и продление специфического иммунного ответа до желаемого уровня. Таким образом, адъюванты играют ключевую роль в получении эффективного и длительного иммунитета.
Использование адъювантов в вакцинах позволяет:

Усилить краткосрочный иммунный ответ;
Увеличить продолжительность иммунитета, то есть сократить частоту требуемых бустерных иммунизаций;
Направить иммунный ответ (гуморальный или клеточный иммунитет);
Уменьшить антигенную нагрузку при сохранении эффективности вакцины;
Улучшить иммунный ответ у ослабленных или иммунокомпроментированных вакцинируемых лиц;
Снизить себестоимость вакцины;
Повысить стабильность вакцины.

Интерес к адъювантам для вакцин резко возрос в 2000-е годы. Ведущие фармацевтические компании-производители путем применения адъювантов разработали более эффективные и безопасные вакцины против гриппа.
В последние годы появляется все больше и больше новых вакцин-кандидатов как для профилактики инфекционных заболеваний, так и для терапии самых тяжелых заболеваний человечества. В связи с низкой иммуногенностью таких вакцин во многих случаях требуется введение в их состав адъювантов. Новые достижения в области аналитической биохимии, очистке макромолекул, технологии рекомбинантной ДНК, улучшенное понимание иммунологических механизмов и патогенеза заболевания позволили улучшить техническую основу разработки и применения адъювантов.
В настоящее время известно довольно много эффективных адъювантов, которые классифицируются по природе происхождения, механизму действия и физическим или химическим свойствам.
Так, в современных вакцинах широко применяются гели гидроксида алюминия, фосфаты алюминия или кальция, препараты на основе масляных эмульсий и ПАВ, дисперсные адъюванты, например, виросомы, структурные комплексы сапонинов и липидов и многие другие типы адъювантов.

Как уже упоминалось выше, наиболее эффективно и поэтому чаще всего адъюванты используются в следующих категориях вакцин:

вакцины на основе белков (рекомбинантные субъединичные);
инактивированные;
векторные вакцины (для уменьшения дозы).

Для каждой вакцины адъювант подбирается таким образом, чтобы получить оптимальное соотношение эффективности указанной вакцины (получение сильного и продолжительного иммунного ответа) и ее безопасности для человека (минимальная реактогенность и отсутствие побочных эффектов).
К сожалению, немаловажным аспектом уже зарегистрированных в настоящее время адъювантов является их недоступность широкому кругу разработчиков. Практически все имеющиеся на настоящий момент современные адъюванты, применяемые в профилактических вакцинах, за исключением соединений алюминия, являются собственностью крупнейших фармацевтических компаний (см. табл. 2). В первую очередь, к ним относятся адъюванты для приготовления эмульсионных вакцин. Эти адъюванты на настоящий момент считаются наиболее перспективными в профилактических вакцинах, но остаются при этом и наименее доступными, так как были специально разработаны крупными биофармацевтическими компаниями исключительно для вакцин собственного производства.
Эти недоступные широкому кругу разработчиков адъюванты ведущих фармацевтических компаний отлично зарекомендовали себя в составах готовых вакцин указанных производителей. К примеру, эмульсионные адъюванты масло-в-воде MF59, AS03 и AF03 продемонстрировали высокую эффективность в вакцинах против гриппа. Сегодня вакцинами на их основе провакцинировано >120 миллионов человек, их профиль безопасности и иммуногенности тщательно и глубоко изучен и подтвержден на значительном количестве клинических испытаний (см. табл. 3).

НОВЫЙ ЭФФЕКТИВНЫЙ И БЕЗОПАСНЫЙ АДЪЮВАНТ GMP КАЧЕСТВА ДЛЯ ШИРОКОГО КРУГА РАЗРАБОТЧИКОВ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ВАКЦИН

К счастью, наука не стоит на месте. Мы рады сообщить, что отсутствие указанных выше эмульсионных адъювантов на свободном рынке и их недоступность для всех разработчиков устранена: буквально месяц назад известная французская компания Сеппик своевременно для всего человечества вывела на рынок первый в мире коммерциализированный (готовый к прямой продаже без лицензии) эмульсионный адъювант GMP качества для человеческих профилактических вакцин.
Компания Сеппик (Франция) вот уже более 25 лет занимается разработкой и производством адъювантов. Эта компания хорошо известна мировому сообществу разработчиков вакцин, так как на основе адъювантов Сеппик практически во всех странах мира разработаны и продолжают разрабатываться эффективные профилактические вакцины для животных, эффективно и безопасно защищающие братьев наших меньших, а тем самым и человека от всех видов инфекций. Помимо этого Сеппик является разработчиком и производителем человеческих терапевтических адъювантов Montanide™ISA 51 VG и Montanide™ ISA 720 VG, успешно применяемых в лечении самых страшных болезней человечества, таких как рак, ВИЧ-инфекция, аллергии.
Итак, в 2020-м году Сеппик представил мировому сообществу свой первый адъювант для профилактических вакцин — SEPIVAC™SWE (Рис. 8), разработанный совместно учеными Seppic и Французским Институтом формуляции вакцин (VFI), некоммерческой организацией, улучшающей адъювантные технологии на благо глобального сообщества производителей вакцин.
Задачей разработчиков SEPIVAC™SWE являлось создание безопасного и эффективного адъюванта для широкого круга разработчиков вакцин. Следуя поставленным задачам, разработчики получили высококачественный продукт, способный не только значительно повысить эффективность существующих и разрабатываемых профилактических вакцин против самого широкого спектра болезней, но и существенно улучшить профиль безопасности. Основной миссией VFI является улучшение здравоохранения во всем мире, поэтому разработчики сделали новый адъювант доступным всем производителям вакцин без исключения.
Разработанный адъювант SEPIVAC™SWE представляет собой готовую эмульсию на основе наноэмульгированного сквалена животного происхождения в смеси с поверхностно-активными веществами для получения эмульсионных профилактических человеческих вакцин по типу «масло в воде» (Рис. 8).
Наноэмульсию получают путем гомогенизации в условиях высокого давления и стерилизуют через фильтр 0,22 мкм. Продукт тестируется на наличие эндотоксинов и микробиологических загрязнений, но производится не в строжайших асептических условиях, поэтому перед употреблением требуется стерилизация путем фильтрации. Средний размер частиц адъюванта составляет около 160 нм. При правильных условиях хранения эмульсионный адъювант SEPIVAC™SWE сохраняет стабильность в течение нескольких лет.
Как и другие современные адъюванты типа «масло в воде», SEPIVAC™SWE образует безопасные и эффективные вакцины, стимулирующие как клеточный (Th1), так и гуморальный (Th2) иммунные ответы.
Безусловно, профиль эффективности и безопасности каждой вакцины на основе SEPIVAC™SWE должен быть предварительно тщательнейшим образом испытан командами разработчиков на лабораторных моделях животных.
Портфолио адъювантов Сеппик для человеческих вакцин, с учетом нового SEPIVAC™SWE, представлено в Таблице 3. В настоящее время лучшие исследовательские коллективы мира начинают разработку вакцин на основе нового адъюванта Сеппик SEPIVAC™SWE. Полученные первые результаты уже показали высокий уровень безопасности вакцин на основе SEPIVAC™SWE, с одной стороны, а также отличную эффективность и иммуногенность указанных вакцин, с другой стороны.

Компания Сеппик готова начать работу со всеми разработчиками вакцин в мире без исключения и ждет предложения о сотрудничестве.Франсуа Бертран, руководитель направления разработки и производства адъювантов компании Seppic, в своем выступлении по поводу выпуска адъюванта SEPIVAC™SWE на мировой рынок сказал: «Указанная разработка иллюстрирует наше общее стремление привнести готовый эффективный и общедоступный адъювант в мировое сообщество разработчиков вакцин. Мы твердо верим, что SEPIVAC™SWE ускорит разработку новых профилактических вакцин для людей и будет способствовать более здоровому будущему человечества во всем мире».

КОНТАКТЫ: