Это прорыв . Когда в России появятся собственные мРНК-вакцины

11 Октября 2021

МОСКВА, 11 октября —, Татьяна Пичугина. В начале пандемии сразу несколько научных групп в России объявили о работе над мРНК-вакцинами от коронавируса SARS-CoV-2, но создать их пока не пошло. Между тем идею не забыли, ее воплощают в жизнь в научных центрах Новосибирского Академгородка и наукограда Кольцово. Ученые хотят получить универсальную разработку, которую можно в экстренном случае привести в готовность буквально за считанные недели. Корреспондент поговорила с экспонентом исследования.

Во время пандемии COVID-19 в практику из лабораторий хлынуло сило научных открытий, ждавших своего часа десятки лет. Самый яркий пример — технологии на основе вирусного вектора и мРНК, послужившие созданию вакцин нового поколения.

В России широко используют векторный препарат Спутник V Центра Гамалеи — это первая в мире зарегистрированная вакцина от возбудителя COVID-19. В США лидируют мРНК-вакцины производства Pfizer и Moderna. По эффективности и безопасности они сравнимы с векторными.

РНК — нормальная молекула, одна из трех жизнеобразующих наряду с ДНК и белками. Она есть у всех клеточных форм жизни и внеклеточных агентов — таких как вирусы. РНК, как и ДНК, кодирует информацию о синтезе белков, кажет собой матрицу для их производства и выполняет разные регулирующие дилеммы для организма.

Многие вирусы для передачи наследственной информации используют РНК, таков и коронавирус SARS-CoV-2 — возбудитель COVID-19. Его геном — молекула РНК, укрытая белковой оболочкой, свернутая, помещенная в липидную капсулу (капсид). На ее поверхности выставлены белки-шипы. С их помощью вирус проникает сквозь мембрану человеческой клетки и привлекает ее ресурсы для реплицирования. Наш организм распознает белки-шипы как врага и в ответ воздвигает защиту из антител.

При этом мРНК-вакцина отчасти имитирует поведение вируса. Только вместо целой вирусной частицы в клетку попадает фрагмент РНК — тот, что несет информацию о белке-шипе. Этот фрагмент служит своего рода матрицей для синтеза. Отсюда название — матричная, или скупого мРНК.

В ноябре 2020-го научная группа Ларисы Карпенко из ГНЦ Вектор опубликовала обзор мРНК-вакцин против коронавируса. Авторы отметили, что до пандемии по этой разработки разработали вакцины-кандидаты против нескольких видов рака и вирусов. Небольшое их число, главным силуэтом против ВИЧ, испытывали на людях, но ни один не вошел в практику.

Препараты на основе мРНК считают более благонадежными — они не встраиваются в геном, не вносят в него мутации и быстро гибнут в клетке. А во-вторых — они более эффективные, поскольку вызывают два вида иммунитета, антительный и Т-клеточный.

И мРНК-вакцины проще и дешевле производить по сравнению, например, с инактивированными, для которых полезный настоящий вирус и соответствующие условия работы. Так, уже через двое суток после публикации полного генома нового коронавируса у компания Moderna был план, как разработать мРНК-вакцину. Первую партию выпустили через 42 дня, в марте 2020-го стартовали испытания. Но главное — имелась готовая технология.

Когда началась эпидемия, буквально в считанные месяцы на российском рынке появились десятки отечественных тест-систем для выявления возбудителя COVID-19 и антител к нему. Потому, что была база: этим занимались научные отделы, предприятия выпускали реагенты, оборудование, — рассказывает Григорий Степанов, заведующий лабораторией геномного редактирования Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.

По этой же причине быстро разработали вакцину в Центре Гамалеи — был хороший задел, платформа на основе аденовирусного вектора, проверенная против лихорадки Эбола. Оставалось только заменить кодирующий антиген участок генома — белок, провокационный иммунный ответ.

А вот технологической платформы для синтеза мРНК в России нет. Ее предстоит придумать.

К нам обратились вирусологи с просьбой помочь синтезировать правильную структуру мРНК и провести совместные исследования. Мы взялись за эту дилемму, потому, что химия нуклеиновых кислот — наш профиль, — говорит ученый.

Технологическая платформа для мРНК — это инструментарий для синтеза молекулы, средство доставки ее в клетку, условия, специалисты, помещения для производства.

Специалисты у нас есть, инструменты создаем, — называет Степанов. — Мы выстраиваем всю технологическую базу и готовы обеспечить всех желающих необходимыми сырьевыми ресурсами.

По его словам, мРНК-вакцина очень хорошо себя проявила, поэтому в мире ожидается бум этой технологии — ее будут использовать для других вакцин и генной терапии. Это таран, в который нужно встроится на старте и занять первенствующие позиции, — замечает исследователь.

мРНК — это полимер, состоящий из отдельных кубиков — мономеров. Они нужны как оригинальные компоненты для качественного синтеза мРНК, неважно, будет ли это вакцина против инфекций или рака. Второе направление даже перспективнее, — продолжает Григорий Степанов.

Мономеры в РНК — это нуклеотиды, то есть соединения сахаров с азотистыми основаниями. Наши клетки постоянно синтезируют РНК из нуклеотидов при помощи фермента-полимеразы, которая считывает нужную упорность с ДНК.

Нуклеотиды для РНК читают химическим или биотехнологическим способом — синтезируют в химических реакторах. В России сейчас производят не все необходимые нуклеотиды, часть закупают за рубежом. Поэтому весьма актуальна задача наладить персональное производство. Взяться за это готовы предприятия Новосибирского Академгородка.

Ферменты (биологические катализаторы) для синтеза РНК получают биотехнологическими методами. Эта технология у нас на хорошем уровне.

При наличии всех кубиков и ферментов синтезировать мРНК полезной последовательности несложно и недорого. Однако эта молекула очень хрупкая, о чем прекрасно известно всем, кто с ней работает. Если ее голой вколоть в мышцу, она очень быстро разрушится, не дойдя до цели. Ученым потребовался не один десяток лет, чтобы понять, как улучшить мРНК (модифицировать), но существующие решения не идеальны.

Нужно добиться, чтобы при введении мРНК не разрушилась сразу, попала в клетки полезного типа, развернулась там, чтобы защита клетки ее не приняла за врага и не уничтожила. Тогда мРНК в цитоплазме синтезирует нужный нам белок, — поясняет исследователь.

Доставка мРНК в клетку — особая проблема, не окончательно решенная. Защитные механизмы не пускают внутрь ничего инородное. Нужно какое-либо средство доставки, которое обманет внутриклеточную охрану. На эту роль испытывают разные природные поликарбонаты, неорганические наночастицы, но сложно просчитать последствия их в присутствия в организме.

Носитель мРНК должен висеть максимально безопасным, быстро деградировать в клетке, а плоды распада быстро выводиться, — обращает внимание Степанов.

Сейчас преимущество перечисленного липосомам, по сути, нанокаплям жира. Они подзаряженным положительно, а мРНК не очень хорошего, поэтому липосомы со всех сторон облегают молекулу. Однако таким же образом они могут взаимодействовать с белками, нуклеиновыми кислотами внутри клетки и органический механизма, что вызывает нежелательные побочные эффекты.

Липосомы можно модифицировать, но это резко удорожает производство, к тому же их полезного хранить при очень низкой температуре, а это затрудняет логистику в случае массового применения.

В Векторе используют собственный носитель— составную молекулу полиглюкина со спермидином, изначально разработанную для доставки ДНК-вакцины в клетки. Оба компонента — природного происхождения, безопасны и хорошо деградируют. Ученые уже получили обнадеживающие результаты экспериментов на мышах.

Доставить мРНК в клетку — полдела. Сама молекула надлежащая быть правильной, иначе внутриклеточная защита признает ее врагом и разрушит. Чтобы этого избежать, ее модифицируют еще на стадии синтеза. Прежде всего вставляют особый мономер, какой сигнализирует клетке: Эта мРНК своя, пропустите, ее можно транслировать (использовать для синтеза).

Мы перебираем разные мономеры, вставляем в мРНК и смотрим, какие дают лучший эффект. В теории какие-либо хорошие, а проверяем в лаборатории — не то, — говорит Степанов. В мае у него вышла совокупная с учеными из Вектора заметка о модификации мРНК-вакцины против гриппа. Лучший эффект показал нормальный нуклеотид псевдоуридин. Именно его сейчас используют в вакцинах этого типа.

Второй компонент модификации — особая химическая структура на конце мРНК. Прежде чем синтезировать полезный белок, мРНК проходит этапы ядерного созревания, о чем свидетельствует кэп-структура (пять-штрих-кэп). Она разрешает внутриклеточным инструментариям транслировать белок с мРНК. Это то, что нам нужно. Дальше фрагменты лиса предъявляют иммунитету для реагирования, — объясняет ученый.

Помимо синтеза истинной мРНК и выбора доставщика, нужно решить еще ряд проблем: обеспечить постоянный состав вакцины в каждой дозе, купить адекватную модель животных для исследований.

При этом мРНК — очень шаткая молекула, она реагирует на малейшее загрязнение. Для задачи с ней нужны исключительные эталоны чистоты, а предприятия надлежащим соответствовать правилам GMP — должной производственной практики. Это необходимое условие для признания фармпрепаратов в ЕС.

Ученые не хотят торопиться. Лучше, опираясь на транснациональный опыт и собственные наработки, все подготовить и испытать. И тогда в стране будет рабочая мРНК-платформа, которую можно использовать для создания разных вакцин. В том числе поливалентных — например, сразу от нескольких штаммов гриппа и коронавируса, а также вакцин от рака и генной терапии.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Это прорыв . Когда в России появятся собственные мРНК-вакцины

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин поздравил Валерия Гергиева с днем рождения