Як cтворюються універсальні вакцини від грипу?

Два роки тому багато вакцинологів переключилися з грипу на COVID-19, застосувавши знання та інструменти, які вони розробили для боротьби із сезонною загрозою. Але вакцинологи не відмовилися від давніх цілей: вакцини проти грипу, яка захищає від усіх штамів. Таке досягнення може щорічно рятувати сотні тисяч життів. І зусилля щодо вакцинації проти COVID-19 здатні допомогти прискорити цю роботу, повідомляє  PNAS.

Що таке універсальна вакцина?

Згідно з визначенням Національного інституту алергії та інфекційних захворювань США, «універсальна» вакцина передбачає не менш ніж 75% ефективності захисту всіх вікових груп протягом як мінімум одного року від  грипу А. В ідеалі універсальна вакцина могла б також працювати проти грипу штаму B та забезпечувати захист від трьох до п'яти років.

Вакцини проти сезонного грипу захищають лише від кількох штамів, які, за прогнозами, будуть найпоширенішими цього року. Коли прогнози виявляються невірними, ефективність вакцини становить лише 10%. Навіть у «вдалий» рік ефективність вакцини ледве сягає 60%. При цьому щороку грип призводить до смерті від 290 до 650 тис. людей у ​​всьому світі. Новий вірус грипу, проти якого немає вакцини, може призвести до пандемії, яка забере мільйони людей.

Універсальна вакцина проти грипу стала більш реальною завдяки визначенню нових мішеней для вакцин та ефективніших платформ її доставки. Під час пандемії коронавірусу дослідники досягли успіхів з мРНК та векторними вакцинами. Тому є вагомі підстави вважати, що універсальна вакцина проти грипу стане можливою протягом десятиліття.

Заміна цілі

Частинка вірусу грипу схожа на сумно відоме зображення коронавірусу. Білки стирчать назовні від сфери ліпідів, утворюючи гостру кулю. Найбільш поширеним із цих виступаючих «шипів» є гемаглютинін. Він як ключ відкриває клітини-господарі, дозволяючи вірусу проникнути всередину, що зробило його мішенню імунної системи та більшості вакцин проти грипу.

Але гемаглютинін - рухлива мішень. Наприкінці 2000-х років кілька дослідницьких груп зробили ключове відкриття. Виявилося, що люди можуть виробляти антитіла, що нейтралізують грип, проти частин вірусу, які залишаються в основному незмінними.

Потрапляння в одну ділянку може завдати вірусу смертельного удару,  в іншу – залишити його неушкодженим. Імунна система не знає різниці між тим, що захищає, а що ні. Вакцинація може навчити В-клітини, що генерують антитіла, фокусуватися на атаці критичних областей вірусу. Але спочатку треба привернути увагу цих клітин.

Перенаправлення уваги

Вірусолог та вакцинолог Флоріан Краммер із Медичної школи Маунт-Сінай у Нью-Йорку разом із колегами розробляє білки гемаглютиніну, які привертають увагу імунної системи. Команда нещодавно розробила вакцину для захисту від вірусів грипу А групи 1. Результати першої фази клінічного випробування показали, що вакцина викликає широку та стійку імунну відповідь. Команда аналогічно розробляє вакцини для захисту від більш віддалених вірусів грипу А групи 2 і проти грипу В з метою створення тривалентної універсальної вакцини проти грипу.

У той же час вакцинолог Ерік Уівер, директор Центру вірусології в Університеті Небраски в Лінкольні, збирає дані про послідовності генів гемаглютиніну для штамів грипу. За допомогою комп'ютерного алгоритму його команда створює новий гемаглютинін на основі найпоширеніших варіацій у структурі білка.

Більше, ніж упаковка

У США більшість вакцин проти грипу містять інактивовані чи ослаблені віруси грипу. Але в міру того, як дослідники відкривають нові цілі для вакцин, вони також виявляють, що сама платформа вакцини – спосіб доставки антигену в організм – може мати величезний вплив на силу та якість імунних відповідей.

Лінда Кофлан, вакцинолог з Медичної школи Університету Меріленда в Балтіморі, розробляє вакцини, які використовують інший вірус як засіб доставки. Дослідники можуть перетворити аденовіруси, які часто циркулюють у суспільстві, на «вектор» для вакцин проти грипу, видаливши гени, які дозволяють аденовірусам розмножуватися. У цю вірусну оболонку дослідники вставляють послідовності ДНК, які кодують будь-які антигени грипу, які вони хотіли б доставити.

Мультиантигенні вакцини проти грипу

Вчені з Центру дослідження вакцин у Бетесді, штат Меріленд, використовують наночастинки для створення мультиантигенних вакцин проти грипу. Команда розробляє генетичну послідовність, що кодує антиген та наночастинку на одному кінці. У недавньому тесті вчені показали, що вакцинна наночастинка, що містить загалом 20 копій чотирьох білків гемаглютиніну (по одній від кожного штаму у вакцині проти сезонного грипу) викликає сильну імунну відповідь на кількох тваринних моделях. Вакцина на основі наночастинок також забезпечувала більший захист від віддалених штамів грипу, включаючи пташині штами з пандемічним потенціалом. В даний час команда тестує аналогічну вакцину у першій фазі клінічних випробувань.

Незважаючи на ці досягнення, переможну формулу універсальної вакцини від грипу не визначено. Одна з основних проблем пов'язана із явищем, яке називають імпринтингом. Є причин, які досі не зовсім зрозумілі, імунна відповідь на будь-який штам грипу значною мірою запускається тими ж В-клітинами, які розвинулися у людини при першому контакті з грипом, навіть якщо інший штам. В-клітини від першого впливу як основа піраміди залишаються домінуючими.

Ще належить побачити, як універсальні вакцини-кандидати вплинуть на велику кількість людей, у кожного з яких унікальна історія впливу інфекції. Одним із можливих обхідних шляхів може бути розробка різних універсальних вакцин проти грипу для різних вікових груп.

Ще одним питанням є довговічність – як довго залишатиметься активною імунна пам'ять від вакцин та як довго конкретний склад буде «універсальним». «В ідеальному світі ви зробили щеплення у віці шести місяців або року, і воно вам не знадобиться, поки вам не виповниться 50 років», – каже професор Уівер.

Універсальні вакцини проти грипу можуть зіткнутися із деякими формальними перешкодами. Вони суттєво відрізняються від нинішніх сезонних вакцин, а це означає, що для їх затвердження будуть потрібні клінічні випробування на мільйони доларів. Тим не менш, пандемія коронавірусу все ж таки може відіграти певну роль у просуванні універсальної вакцини проти грипу, відродивши ентузіазм суспільства щодо вакцин. «Суспільство дізналося, що пандемії трапляються, і нам потрібно