Как работают вакцины против COVID-19 от Pfizer и Moderna, и почему их нужно держать холодными


253
253 points
  • Новый тип вакцин от фармацевтических компаний Moderna и Pfizer/BioNTech содержит генетический материал — матричную РНК (мРНК) с кодом вирусного белка. Когда эти генетические инструкции вводятся в плечо, мышечные клетки считывают их и вырабатывают вирусный белок прямо в организме.
  • Это дает иммунной системе возможность получить предварительное представление о том, как выглядит настоящий вирус, и заранее выработать мощные антитела, способные его нейтрализовать.
  • В то же время вакцины на основе мРНК нужно хранить в очень холодном состоянии из-за присущей им нестабильности и большой вероятности разрушения при температурах выше нуля.

Как работает мРНК-вакцина?

Как работают вакцины против COVID-19 от Pfizer и Moderna, и почему их нужно держать холодными
Изображение: Daniel Schludi/Unsplash

Вакцины обучают иммунную систему распознавать часть вируса, вызывающую болезнь. Ранее они традиционно содержали ослабленные вирусы или очищенные сигнатурные белки вируса.

Но вакцина с мРНК — совсем другое дело. Ведь вместо инъекции вирусного белка человек получает генетический материал — мРНК с кодом вирусного белка. Когда эти генетические инструкции вводятся в плечо, мышечные клетки считывают их и вырабатывают вирусный белок прямо в организме.

Такой подход имитирует то, что SARS-CoV-2 делает в природе, но мРНК вакцины кодирует только критический фрагмент вирусного белка. Это дает иммунной системе предварительное представление о том, как выглядит настоящий вирус, не вызывая болезни.

В результате это дает иммунной системе время для выработки мощных антител, способных нейтрализовать настоящий вирус — в случае, если человек когда-либо заразится.

Хотя эта синтетическая мРНК является генетическим материалом, её нельзя передать по наследству. После инъекции мРНК эта молекула направляет выработку белка внутри мышечных клеток, которая достигает пикового уровня в течение 24-48 часов и может продолжаться еще несколько дней.

Почему вакцину с мРНК можно сделать так быстро?

Разработка традиционных вакцин, хотя и хорошо изучена, требует очень много времени и не может мгновенно отреагировать на новые пандемии, такие как COVID-19.

Например, для создания вакцины в случае сезонного гриппа требуется примерно 6 месяцев с момента идентификации циркулирующего штамма вируса гриппа. Вирус вакцины против гриппа-кандидата выращивают в течение примерно 3 недель для получения гибридного вируса, который менее опасен и лучше приспособлен расти в куриных яйцах.

Затем гибридный вирус вводят во множество оплодотворенных яиц и инкубируют в течение нескольких дней для создания большего количества копий. Затем из яиц собирают жидкость, содержащую вирус, вирусы вакцины убивают, а вирусные белки очищают в течение нескольких дней.

Вакцины же на основе мРНК могут преодолеть препятствия при разработке традиционных вакцин, таких как получение неинфекционных вирусов или производство вирусных белков с требуемыми с медицинской точки зрения уровнями чистоты.

Вакцины с МРНК устраняют большую часть производственного процесса, потому что вместо инъекции вирусных белков человеческий организм использует инструкции для производства вирусных белков.

Кроме того, молекулы мРНК намного проще белков. Что касается вакцин, мРНК производится путем химического, а не биологического синтеза, поэтому переработка, масштабирование и серийное производство происходит гораздо быстрее, чем в случае с обычными вакцинами.

Ведь код мРНК для тестирования вакцины-кандидата фактически был готов в течение нескольких дней после того, как стал доступен генетический код вируса SARS-CoV-2. А наиболее привлекательным является то, что как только инструменты вакцин мРНК покажут свою жизнеспособность, мРНК можно будет быстро адаптировать для других будущих пандемий.

Какие проблемы с мРНК?

Технология мРНК не нова. Некоторое время назад было показано, что когда синтетическая мРНК вводится животному, клетки могут производить желаемый белок. Но прогресс оставался медленным.

Это связано с тем, что мРНК не только заведомо нестабильна и легко расщепляется на более мелкие компоненты, но также легко разрушается иммунной защитой человеческого организма, что очень снижает эффективность её доставки к цели.

Но начиная с 2005 года учёные нашли способ стабилизировать мРНК и упаковать ее в мелкие частицы, чтобы доставить в качестве вакцины. Ожидается, что вакцины с мРНК против COVID-19 будут первыми, в которых используется эта технология.

Так что после долгих годов работы вакцины с мРНК сейчас готовы к оценке. Врачи будут следить за непреднамеренными иммунными реакциями, которые могут быть как полезными, так и вредными.

Зачем вакцины с мРНК нужно хранить в суперхолодном состоянии?

Самой важной проблемой при разработке вакцины на основе мРНК остается присущая ей нестабильность, поскольку она с большой вероятностью разрушится при температурах выше нуля.

Модификация строительных блоков мРНК и разработка частиц, которые могут относительно безопасно ее окружать, помогли в создании вакцин, но они по-прежнему требуют беспрецедентных морозильных условий для распространения и введения.

Каковы требования к охлаждению?

Вакцина мРНК Pfizer-BioNTech оптимально должна храниться при температуре минус 70 градусов по Цельсию и разлагается примерно через 5 дней при нормальной температуре охлаждения, немного выше нуля.

В отличие от этого, Moderna утверждает, что её вакцину при транспортировке и хранении можно до 6 месяцев держать в большинстве домашних или медицинских морозильных камер.

Moderna также утверждает, что её вакцина способна оставаться стабильной при стандартных условиях охлаждения, от 2 до 8 градусов по Цельсию, в течение 30 дней после размораживания в течение 6-месячного срока хранения.

Поэтому неудивительно, что Pfizer разрабатывает транспортные контейнеры с использованием сухого льда для устранения ограничений на транспортировку.


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

253
253 points
Василий Вдовиченко
Южная научно-исследовательская лаборатория