– Как создаются бактериальные вакцины?
Бактерии – самые настоящие живые существа. Им совершенно никто не нужен, чтобы размножаться. Только была бы еда. И в лаборатории им ее дают. На чашку Петри наносят агар (смесь полисахаридов) и на нее помещают бактерии. Когда они подрастают, их переселяют в настоящий райский уголок – в производственных масштабах он располагается в ферментёрах (это такие огромные баки с питательной средой). Там и температура идеальная, и воздух стерильный (чтобы сородичи не покушались на их еду), и, конечно, разнообразный рацион – все только самое вкусное – витамины, минеральные вещества и другие добавки. В итоге бактерии получают не только гастрономическое удовольствие, но и активно размножаются.
Классикой вакцинологии считается создание препаратов на основе «убитых» патогенов. Убить бактерии довольно просто. Иногда в ферментеры добавляют щелочь, кислоту или меняют другие параметры. Вполне достаточно просто поднять температуру. Затем бактерии нужно отмыть и очистить от остатков еды и среды существования, смешать с другими компонентами вакцины (они применяются для повышения безопасности и эффективности), и препарат готов. Потом, конечно, еще несколько стадий испытаний на животных и людях (на десятках, сотнях, а затем и тысячах добровольцев). Тут некоторые из вас наверняка обратили внимание не на то, что вакцина готова, а на то, что это там такое еще добавляют. Не буду откладывать и сразу поясню.
– Какие ингредиенты входят в состав вакцин?
Любая вакцина содержит активный компонент (то, что называют антигеном). Он передает организму информацию о возбудителе и формирует иммунный ответ. Но помимо самого вируса или его фрагмента, препарат содержит и другие компоненты – это консерванты, стабилизаторы… Звучит ужасно, правда?
Без паники! Давайте сначала разберемся, для чего нужны консерванты в вакцинах. После того как пузыречек с заветной жидкостью будет вскрыт, в него с легкостью могут попасть болезнетворные микроорганизмы. В большинстве случаев это касается тех вакцин, которые содержат в одной емкости несколько доз. Консерванты в них, по сути, выступают охранниками на входе. Потому что никто не может предугадать, как поведет себя содержимое, попади туда что-то извне. Самый частый вакцинный консервант – 2-феноксиэтанол – так досконально изучен, что используется даже в ряде продуктов по уходу за младенцами. Он безопасен для людей. Его же применяют в инактивированных вакцинах от полиомиелита, дифтерии, столбняка, гемофильной инфекции. В качестве консерванта могут выступать и антибиотики. Правда, встречается это редко. Например, в российской оральной полиомиелитной вакцине есть канамицин. Но его там очень мало! Это не терапевтическая доза. Ее хватает лишь для сохранения стерильности препарата. В общем, поводов переживать, что ребенок получит большую дозу, нет.
Не обойтись и без стабилизаторов. Они как полицейские внутри флакона. Не дают начаться там беспорядкам – каким-либо химическим реакциям. Стабилизаторами чаще всего выступают соли калия, магния, натрия – компоненты, которые входят в состав лимфы человека. Для высушенных вакцин применяют лактозу и сахарозу, а также глицин, желатин и некоторые белки из дрожжей. Какие именно стабилизаторы использованы в той или иной вакцине, указано в инструкции по применению. Там же прописаны и возможные противопоказания. Поэтому ее стоит изучить, особенно если вы аллергик.
Что еще можно встретить в вакцинах? Например, поверхностно-активные вещества. Они отвечают за то, чтобы все ингредиенты были в связке и не образовывался осадок.
Дальше – примеси. Или, другими словами, – следы производства. Это не ингредиент вакцины. Это то, что используют во время ее изготовления и не могут удалить на 100 %. Нужно сказать, что доли примесей в вакцинах измеряются в частях на миллиард – то есть ничтожные дозы. Например, это может быть питательная среда, то есть аминокислоты, белок коровьего молока. И тут снова рекомендовано проявлять особую бдительность людям с чувствительностью к подобным компонентам.
Для того чтобы добиться нужной консистенции, удобной для применения, используются разбавители (чаще всего это стерильная вода).
И еще один интересный ингредиент – это адъювант. Его используют для усиления действия вакцины (иммунного ответа). Просто нередко некоторые компоненты препарата слишком маленькие и недостаточно видны нашим клеткам. Поэтому к ним добавляют соединения алюминия, гидроксид или фосфат. Проще говоря, элемент, который на свою поверхность прикрепит несколько кусочков антигенов. Увеличившись в размере, они станут заметнее для иммунитета.
Информация о том, что в вакцины входят ка– кие-то неизвестные вещества, – не более чем мифы. В итоге все эти ингредиенты делают ее более эффективной и безопасной. И речь не только про бактериальные, но и про вирусные препараты.
– В чем отличие вирусных вакцин?
По сути, вирус – это вообще не живой организм. Он как программа, записанная на флешке – не заработает, пока вы не вставите устройство в компьютер. Вирусу для существования нужен хозяин – живой организм, клетка человека, животного или растения. Это его главное отличие от бактерии. И вот загвоздка: как же его размножать? Ведь для этого нужно много-много живых клеток.
Одна из самых старых технологий (она применяется до сих пор для создания вакцин от гриппа) связана с куриными яйцами. Патоген вводят прямо в оплодотворенные яйца. Затем на пару дней отправляют в инкубатор, где вирус активно размножается. После белок откачивают, очищают и получают несколько миллилитров чистого вируса. Который можно ослабить, убить, отщепить от него часть и так далее.
В случае с прививками от клещевого энцефалита, кори, паротита для получения вируса используют готовую клеточную культуру. Оплодотворенные яйца некоторое время находятся в инкубаторе. Затем их фактически перемалывают и вот они – клетки, которые готовы принимать гостей. Их инфицируют и дают вирусу время на завоевание территории. Когда он достигает определенной плотности, его очищают. Дальше вы уже знаете.
Вирусы могут быть привередливыми. И не все клетки им одинаково нравятся. Ничего не остается, как уступить: подобрать нужный вариант и построить вокруг этого «дома» город. На сегодняшний день это самый популярный способ работы с вирусами. Сначала для них в лабораторных условиях размножают клетки (строят город). А уже потом массово заражают. Для этого традиционно используют культуру клеток почек африканской зеленой мартышки – пробовали много разных вариантов, но именно этот, экзотический, оказался самым привычным. Такие клетки, кстати, заражали коронавирусом во время создания третьей российской вакцины «КовиВак».
Для начала клетки селят в питательную среду (с повышенным содержанием аминокислот, телячьей сывороткой и другими элементами). Причем важно, чтобы сосуд был не слишком большим. Как только они начинают разрастаться и им становится тесно, их пересаживают в сосуд побольше. И так несколько раз. Занимает этот процесс около 3–4 недель. Тут так и напрашивается вопрос: ну неужели нельзя погрузить их сразу в нормальную тару и пусть себе размножаются? Нет, нельзя. Если они будут слишком далеко друг от друга, то – не поверите – почувствуют одиночество и погибнут. Так объясняют процесс сами ученые. Когда нужное количество живых клеток наработано, их заражают вирусом. Так и получают материал, из которого дальше предстоит сделать действующее вещество вакцины.
– За что ученые ценят «живые» вакцины?
Во все времена считалось, что самыми эффективными вакцинами являются «живые» – когда вирус просто ослабляют. Такой принцип лежит в основе многих известных прививок. Например, против кори, паротита, краснухи (MMR) или ветрянки.
Его главное преимущество в том, что организм встречается не с какой-то частью вируса, а видит его целиком. То есть он сталкивается с самой настоящей болезнью. Чтобы уменьшить опасность, вирус перед вводом в организм ослабляют. Для этого последовательно заражают лабораторных животных.
Человеческий вирус хорошо адаптируется к клеткам людей, но, попадая в организм другого существа, вынужден перестраиваться, мутировать. Так, после каждого заражения он приспосабливается к новому хозяину и параллельно становится менее опасным для человека. Иммунитет получается в итоге сильный и самый длительный. Но есть определенная опасность. Вирус может снова набраться сил и вызвать болезнь у человека. Вероятность маленькая, но тут могут вмешаться и другие факторы. Например, как хорошо работает ваш собственный иммунитет. Немаловажен и исходный материал. Вирус вирусу рознь. Вот, например, SARS-CoV-2 не так прост. Помните, я обещал рассказать про его «черты лица»? Исполняю.
– Красивый с необычными шипами: как устроен коронавирус?
У вирусов традиционно присутствуют на поверхности «шипы». Они действуют, как присоски – помогают возбудителю пристыковаться к нашим родным клеткам и проникнуть внутрь. Так вот, приставку «корона-» этот вирус (точнее, вся большая группа, в которую он входит) получил как раз за уникальность своих ответвлений. Группа немецких ученых из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге, Института биофизики Макса Планка, Института Пауля Эрлиха и Франкфуртского университета Гете обнаружила, что «шипы» SARS-CoV-2 оказались подвижными! Они способны изгибаться, что помогает им эффективнее справляться со своей задачей. В среднем на поверхности одной частицы находится до 40 «шипов». А та самая увертливость достигается за счет деления каждого отростка на три элемента. Это как «бедро», «колено» и «голень» у человека, говорят ученые. Хитро! Жакомин Криньсе-Локер, глава исследовательской группы в Институте Пауля Эрлиха, привела еще одну аналогию: «Как воздушные шары на вере– вочках, «шипы» движутся по поверхности вируса и таким образом могут искать место для прикрепления к клетке-цели».
Но, как ни старался всех обойти этот коронованный вирус, ученые все-таки оказались умнее. Они раскрыли и другую его тайну. Оказалось, что эти вертлявые «шипы» еще и замаскированы. Некая пленка из молекул полисахаридов, подобно мантии-невидимке, обволакивает отростки, чем оттягивает момент их обнаружения клетками иммунной системы. В итоге очищать белок с его щупалец пришлось более сложными методами, но это все равно получилось.