Как действует вакцина “Спутник V”?

Рассказывает Владимир Гущин, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией механизмов популяционной изменчивости патогенных микроорганизмов и референс-центра по коронавирусной инфекции НИЦЭМ имени Н. Ф. Гамалеи.

“Спутник V” — аденовирусная векторная вакцина. Это значит, что в состав препарата входят аденовирусы, которые являются действующим веществом, и стабилизирующий раствор. Этот раствор позволяет поддерживать нужную кислотность, нужные солевые условия, создавать некую молекулярную сложность с использованием дополнительных компонентов и стабилизаторов, которые позволяют сохранить аденовирусные частицы как можно дольше.

Аденовирус используется непростой. Из его генома удалены гены, которые отвечают за воспроизводство в организме человека. Они перенесены в геном клеток-продуцентов, живут в биореакторе и используются как субстрат, чтобы наработать аденовирус. Сам по себе аденовирус не способен вызвать инфекцию. То есть, мы имеем с вами аденовирусные частицы в составе буфера, которые можно применять внутримышечно — сейчас это основной способ использования вакцин “Спутник V” и “Спутник Лайт”.

Рассмотрим на примере первой дозы, что происходит в организме человека. Вакцина размораживается или сразу набирается в шприц (если не была заморожена) и вводится в дельтовидную мышцу плеча таким образом, что содержимое буфера и аденовируса выходят в межклеточное пространство. Аденовирусы очень быстро находят свои клетки-мишени, на которых есть, как ключики, рецепторы, через которые вирус проникает внутрь.

То есть, после введения аденовирус быстро уходит из межклеточного пространства в клетки и там разбирается на компоненты. Нуклеиновая кислота выходит в цитоплазму и попадает в ядро — основной держатель генетического материала в виде ДНК. В ядре начинается наработка матричной РНК (мРНК) и прежде всего иммуногена S-белка коронавируса. Эта мРНК выходит стандартным путем в цитоплазму, в цитоплазме начинается процесс трансляции, то есть перевода генетической информации из мРНК в виде белка. И вот этот белок выходит на поверхность мембраны клетки, где появляется иммуноген, появляется такая “шубка” из S-белка.

Далее, учитывая, что сам по себе аденовирус обладает некой иммуногенностью, в ДНК запускается внутриклеточная воспалительная реакция. Клетка начинает сигнализировать о том, что с ней что-то не так. Некоторые клетки умирают.

Часть компонентов погибших клеток “съедается” антигенпрезентирующими клетками. Эти клетки, в свою очередь, также переваривают содержимое S-белка, презентируют его на своей поверхности, таким образом выявляя Т-лимфоциты. Те, в свою очередь, либо выступают в виде цитотоксических клеток, которые будут впоследствии уничтожать зараженные клетки, либо взаимодействуют с так называемым хелперным звеном, чтобы запустить гуморальный иммунный ответ формирования антител. Гуморальный ответ направлен на уничтожение патогенов, которые находятся в крови и во внеклеточном пространстве.

Так как в организме перед подобной вакцинацией всегда присутствует определенное количество Т-клеток и B-клеток, которые потенциально могут распознать S-белок коронавируса, то задача вакцинации как раз выявить, какие из T-клеток и B-клеток наилучшим образом могут ответить против S-белка и сформировать либо клетки, продуцирующие антитела, либо Т-клетки.

Как я уже сказал выше, сама клетка показывает антигены. Они попадают к антигенпрезентирующим клеткам, которые цитотоксическое звено и хелперное звено. Хелперы помогают нужным B-клеткам, которые встречают этот антиген, переваривают на своей поверхности и также презентируют на мембране в составе молекул главного комплекса гистосовместимости, а Т-клеткам распознать, что эти B-клетки являются важными с точки зрения иммунного ответа, запустить селекцию именно этих B-клеток.

В течение нескольких недель формируется первичный пул высококачественных T-клеток и B-клеток, и именно к этому моменту вводится вторая доза “Спутника V”, которая призвана сделать селекцию еще строже, еще больше наработать клеток, которые будут производить антитела или цитотоксические клетки. В принципе, это работает упрощенно так.

Можно лишь сказать, что сам по себе аденовирусный вектор, попадая в клетки, запускает формирование белка в течение нескольких часов или дней. Далее, после того, как все клеточные процессы запущены, буквально через 7-10 дней никаких компонентов аденовируса или кодируемых белков невозможно обнаружить. Это значит, что из организма все, что имело отношение к вакцине, вычищается.

Это происходит потому, что иммунитет распознает клетки, производящие S-белок, и использует это знание, чтобы селектировать нужные субпопуляции T-клеток и B-клеток. В итоге все зараженные клетки умрут. Потому что так работает иммунитет: он вычисляет то, что является чужеродным, и полностью вычищает это из организма.

За серию первичной и вторичной иммунизации мы получаем высококачественный иммунный ответ, который выходит на пик примерно через три недели после второй иммунизации. Можно сказать, что тогда человек находится на пике защиты. Есть некоторые особенности, связанные с реактивностью иммунной системы. Иногда у пожилых людей это происходит немного позднее. Примерно через три недели после второй дозы мы считаем человека максимально защищенным. На этом процесс изменения популяции Т-клеток и клеток, производящих антитела, не останавливается.

Мы очень упрощенно рассмотрели процесс формирования иммунного ответа. Те же B-клетки в своем развитии претерпевают целый ряд трансформаций.

Иммунные процессы – динамические. Выйдя на оптимальный ответ через три недели после второй дозы, через два-три месяца общее количество антител начинает снижаться. Это естественный процесс. Человеку, который не сталкивается с инфекцией постоянно, нужно снижать уровень антител, иначе его кровь превратится в густой бульон, который сердце не сможет гонять по венам.

Формируются клетки памяти, которые при последующей встрече с возбудителем вируса будут активированы, то есть, будет очень быстро наработано количество B-клеток и цитотоксических клеток. Это первое. А второе — даже если патоген подвергнется изменениям, то клетки, которые уже имеют сродство к определенному антигену, могут быть доработаны, чтобы сделать иммунный ответ еще более специфичным и высококачественным. В этой связи вакцинация способствует тому, что при следующей встрече с инфекцией вы очень быстро ответите, остановите патоген и его процессы, и это позволит вам пострадать наименьшим образом.

Отсюда возникает вопрос: а насколько хорошо вакцина защищает? Человеку интуитивно хочется делить все на черное и белое, то есть, думать, что либо работает, либо нет. Но в медицине все средства работают с определенной вероятностью. Вакцины против SARS-CoV-2 считаются эффективными, если обладают 50%-й эффективностью. Что это значит? Что сама по себе вакцинация в два раза снизит количество людей, которые заболеют.

Как показала практика, использование аденовирусных вакцин позволяет достигать эффективности свыше 90%. В случае с протективностью мы можем выделить несколько количественным показателей. Первый — это защита от инфицирования, второй —защита от госпитализации, третий — защита от летального исхода. Первичные клинические исследования, которые были проведены с препаратом “Спутник V”, показали, что эффективность вакцины от клинически выраженной формы SARS-CoV-2 составляет свыше 90%. На самом деле, неожиданно, что вакцины от коронавируса показали столько высокий уровень защиты. Защита от госпитализации и смерти в рамках клинических исследований была практически стопроцентная.

В центре Гамалеи были проведены так называемые пострегистрационные исследования. Также вакцина применялась и изучалась в Аргентине, Венгрии, Арабских Эмиратах, Бахрейне. Препарат показал высокую эффективность в клинической практике — фактически 95% против клинически выраженного ковида исходных штаммов. В случае защиты от тяжелого течения и смерти — свыше 90%.

Процессы динамичны не только со стороны иммунной системы, но и со стороны иммуннопатогена, и появление новых штаммов — это дополнительный вызов. Мы знаем по опыту штамма дельта, который широко распространился весной и летом 2021 года, что вакцины потеряли часть защиты против клинически выраженной формы штамма. Однако снижение было не столь существенным, чтобы говорить о том, что вакцина перестала работать.

По результатам исследований эффективность “Спутника V” составила выше 80% в разных когортах. Это очень хорошо и позволяет нам говорить о том, что защита сохраняется. Против тяжелого течения и смерти защита по-прежнему оказалась выше 95%. Это очень высокий уровень. Это говорит о том, что вероятность того, что вы, будучи вакцинированным, тяжело заболеете или умрете, по-прежнему в десятки раз меньше, чем если вы не будете вакцинированы.

Дальнейшие исследования позволили выявить, что для людей из групп риска может быть рекомендована дополнительная бустирующая доза. В общем и целом, в нашей стране принято законодательство, которое позволяет рекомендовать ревакцинацию в условиях обострения пандемии. После первоначального курса нужно получить еще одну дозу вакцины. Это позволяет привести иммунную систему в полную боевую готовность перед угрозой возможного заражения.

Вакцина не может полностью гарантировать, что вы не станете ПЦР-положительным, что вирус, попав в ваш организм, не произведет какое-то количество циклов репликации, но это не значит, что вакцина не имеет защиты. Даже вакцинированные люди могут стать источником заражения, но вакцина точно снижает вирусную нагрузку в популяции. Вакцина — одно из основных средств, чтобы защищаться от коронавируса, и пока нет у нас лучшего способа, чтобы спасать жизни.

Текст опубликован в рамках цикла лекций «Спутник жизни» на портале «ПостНаука».

Словарь

ДНК — макромолекула, главное хранилище наследственной информации и генетической программы развития и функционирования организма. Строение и форма организмов определяются белками, структура которых зашифрована в ДНК.

Аденовирусы — семейство ДНК-содержащих вирусов позвоночных. Используются при создании векторных вакцин.

Векторная вакцина —вакцина, принцип действия которой заключается в том, что вирус-вектор (в случае со «Спутник V» — аденовирус) доставляет ген целевого вируса (например, SARS-CoV-2) в клетки, чтобы иммунная система отреагировала на него выработкой антител.

РНК — одна из трех основных макромолекул (наряду с ДНК и белками), которые содержатся в клетках всех живых организмов и играют важную роль в кодировании, прочтении, регуляции и выражении генов.

мРНК — особый вид РНК. Представляет собой копию с одного гена.

S-белок — белок, который приобрел букву S в названии по той причине, что имеет шип (англ. spike). Основный инструмент, с помощью которого коронавирус проникает в клетки.

Т-лимфоциты — клетки иммунной системы, узнающие и уничтожающие патогены.

В-клетки — играют важную роль в обеспечении гуморального иммунитета.

Главный комплекс гистосовместимости — большая область генома, играющая важную роль в иммунной системе и развитии иммунитета. Название «комплекс гистосовместимости» эта область получила потому, что была обнаружена при исследовании отторжения чужеродных тканей.