О чем вы много думали, но боялись узнать #1 — аденовирусная векторная вакцина

Среди кучи комментариев о Спутнике V, которые завалили АШ, почти нет таких, которые описывали бы механизм действия аденовирусной вакцины. Поиск также не блещет богатством научпопа на эту тему, увы. Пожалуй, мне попался всего один материал. Как ни странно - на хабре. 

Доброго дня уважаемые хабровчане. Я решил освещать некоторые вопросы в сфере медицины в формате мини-текстов по определенным темам. В последнюю неделю самой горячей темой была вакцинация в России, а именно вакцина Спутник V (Gam-COVID-Vac). В этой части я популярно расскажу, что же это за вакцина, как она действует и чего от нее можно ожидать.

Итак, в своем рассказе я последовательно простым языком опишу механизм работы коронавируса, механизм действия аденовируса, как создается аденовирусный вектор для вакцинации, механизм работы аденовирусной вакцины, а также на основе сравнительного анализа всех этих механизмов сделаю выводы.

Дисклеймер:

• я сам привит вакциной Moderna по причине того, что у нас просто нет Спутника V для прививания;

• свою маму я уговорил привиться Спутником V;

• для подготовки к данной статье я пользовался открытыми источниками: статьи, разъяснительные буклеты, базовые знания по молекулярной биологии и генетике, а также базовые знания по вирусологии;

• данная статья создана для простого обывателя и поэтому я не вдавался в детали, если есть вопросы по теме - задавайте в комментах;

• нет, мне не платит Путин и Единая Россия за пропаганду вакцинации;

• нет, мне не платят рептилоиды, масоны, инопланетяне и Билл Гейтс. Если знаете как с них потребовать выплаты, то сообщите мне в ЛС;

• возможно мой рассказ укрепит антивакцинаторские позиции некоторых людей, но я максимально открыто без умалчивания информации составил описание.

Рисунок 1. Механизм действия коронавируса

Наверное, в России не найдется ни одного человека, который не слышал про коронавирус и не видел графические представления этого вируса. Также, все в курсе что его корона - это специфический белок. Но вот дальше этого люди обычно не знают ничего. Однако, коронавирусы относятся к РНК вирусам (это одна половина/цепочка от ДНК. С этим и связаны его особенности поведения в клетке (Рисунок 1). Когда вирус попадает в клетку при взаимодействии шип-белка с клеточным рецептором (1) (для SARS-CoV-2 этим рецептором является ACE2) он сначала использует клеточный аппарат (рибосомы) для создания необходимой для своего дублирования полимеразы (2). Вновь созданная вирусная полимераза копирует РНК вируса (создает копию вирусной информации), создавая множественные копии вируса (3). Далее, также используя клеточные эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи (далее - ЭРиГ), вирус собирает свои копии в нуклеокапсид (4) и собирает рабочую копию - вирион (5), которая покидает клетку (7) заодно убивая клетку. При этом кроме сборки нового вириона вирус производит множество других побочных белков, которые отвечают за маскировку вируса, изменение поведения иммунных клеток и т.д. Часть из этих белков траснпортируются на поверхность инфицированной клетки (6). Клетки иммунной системы определяют белки коронавируса как на самом вирионе, так и на поверхности клетки (8), и уничтожают переносчика чужеродных частиц будь то вирион или сама инфицированная клетка.

Рисунок 2. Механизм действия аденовируса

Аденовирусы относятся к другому классу вирусов - ДНК вирусам. У них также как и у человека вся информация хранится в ДНК, а не в половинном виде как в РНК. Это и объясняет большинство из их особенностей (Рисунок 2). Аденовирусы также как и коронавирусы попадают в клетку посредством взаимодействия с клеточным рецептором (1), но вместо того, чтобы сразу начать себя копировать, вирусный капсид со всей хранящейся в нем информацией перемещается к ядру клетки (2, 3) и вбрасывает в ядро клетки ДНК (4). В ядре клетки вирусная ДНК использует ресурсы клетки для создания множества копий себя (5), а также для сборки множественных копий себя (6). Копии впоследствии доставляются к мембране клетки и высвобождаются из клетки чаще всего разрывая клеточную мембрану (8). Также, как и коронавирус, аденовирус создает вспомогательные белки, часть из которых транспортируется на поверхность клеточной мембраны (7). И также как и в случае с коронавирусом иммунная система определяет вирусные белки и уничтожает вирион и зараженные клетки (9), если они еще не были разрушены аденовирусом.

Стоит отметить, что человечество всю свою историю взаимодействует как с коронавирусами, так и с аденовирусами. За время с момента их открытия 1950-1960 годы не было зафиксировано, чтобы аденовирусы встраивали свой геном в геном человека или животного. Поэтому аденовирусы еще с 1970-х годов используют в качестве вирусного вектора для научных целей, когда необходимо, чтобы вирус не встраивался в геном клетки. Для работы с аденовирусами нет никаких дополнительных требований по биологической безопасности и в принципе заказать себе вирусный вектор может каждый (для России я не нашел где можно, но определенно есть профильные институты): VectorBiolabs, Creative Biolabs, TaKaRa, addgene. Также, люди за всю свою жизнь подвергаются множество раз воздействию различными серотипами (версиями) аденовирусов.

Рисунок 3. Геномы коронавируса и аденовируса. Создание отредактированного аденовирусного генома для вакцины

И вот мы подошли к самой интересной части - аденовирусные векторные вакцины. Если взять геном коронавируса и представить его в виде функциональных блоков - генов, но получится картинка как на Рисунке 3 вверху. Основными частями там являются гены кодирующие ORF1ab (открытая рамка считывания, с которой начинается вся активность вируса внутри клетки - создание вирусной полимеразы), E (оболочка), M (мембрана), N (нуклеокапсид), а также S, который отвечает за производство того самого шип-белка необходимого вирусу для проникновения в клетку. На средней части рисунка 3 изображен геном аденовируса (Ad5, остальные геномы аденовирусов похожи на этот и содержат те же самые функциональные части). Как можно заметить, геном аденовируса представлен двумя цепями, а геном коронавируса представлен одной цепью. Потому что геном коронавируса это РНК, а аденовируса - ДНК. Функциональная организация генома аденовируса отличается от коронавируса и представляет собой набор ранних (E) и поздних (L) генов. Самыми важными из них являются: E1 - ген отвечающий за инициацию копирования вируса, E3 - ген скрывающий проникновение вируса в клетку от иммунной системы, E2 - необходимый ген для копирования вирусной ДНК, E4 - ген отвечающий за экспорт мРНК.

Как же создается аденовирусная векторая вакцина? Берется геном аденовируса и из него вырезаются части (E1 и E3), которые позволяют вирусу размножаться и обходить иммунную систему (Рисунок 3 (1)). Такой вирус называется нереплицирующимся (неспособным копировать сам себя). Далее в данный вирус на место гена E1 встраивается искусственно воссозданный ген (то есть он не берется из коронавируса, а синтезируется в лабораторных условиях), кодирующий шип-белок коронавируса (2). Получается конструкция, состоящая из нереплицирующегося аденовируса с геном кодирующим шип-белок внутри, которая не способна скрывать свое нахождение в клетке от иммунной системы (3). Стоит отметить, что размножается этот вирус в специально модифицированной клеточной культуре HEK293 (есть и другие клеточные линии с лучшими характеристиками, но на сколько я знаю в основном используют именно ее), которая содержит необходимый для копирования аденовируса ген E1. Позднее, вирус отделяется и очищается от клеточной культуры и иных примесей, но так как HEK293 содержит необходимый ген есть вероятность, что вирус может "восстановить" этот ген по образцу гена из HEK293. Таким образом, аденовирус может опять стать реплицирующимся. Но в современных лабораторных условиях данный параметр ограничен и для Спутника V максимальное количество вирусных частиц, которые смогут снова реплицироваться составляет 5000 частиц на дозу (всего в одной вакцине 10e10-10e11 вирусных частиц).

Рисунок 4. Механизм действия аденовирусной векторной вакцины

Итак, мы имеем откорректированный аденовирус, из которого убраны гены E1 и E3 и добавлен ген шип-белка. Как же работает вакцина? Основной механизм работы вакцины повторяет аденовирус (Рисунок 4): вирус проникает в клетку (1, 2, 3), а потом в ядро клетки (4). Так как он не может размножаться, но может пользоваться ресурсами клетки для создания своих белков, то вирус создает только мРНК (5) и далее (6) сам шип-белок и белок аденовируса. Далее используя клеточные механизмы шип-белок с белками аденовируса оказываются на поверхности клетки (7), где их распознает иммунная система (8). Клетка также как и при коронавирусе или аденовирусе погибает от иммунной системы. Таким образом, иммунная ситема активируется также как и при обычной вирусной инфекции без побочек бесконтрольного копирования вирусного генома и маскировки от иммунной системы.

Выводы:

• Аденовирусная векторная вакцина использует естественные механизмы активации иммунной системы. Она никак не может ослаблять иммунную систему.

• Аденовирусная векторная вакцина является нереплицирующейся и поэтому не может приводить к аденовирусной инфекции, и тем более к коронавирусной (от которой ей достался только шип-белок в генетический код). К тому же инфицированные клетки уничтожаются иммунной системой и в итоге в вашем организме не остается вирусной ДНК или РНК.

• Нет ни одного исследования, чтобы аденовирусы приводили к бесплодию или того, что аденовирусы могут встраивать свою ДНК в ДНК человека. Если вы считаете, что это возможно, то у меня для вас плохие новости - вы уже стерильны и ваши половые клетки мутировали, так как хотя бы раз (а скорее всего много раз) в жизни вы подвергались воздействию аденовирусной инфекции.

• Негативное влияние вакцины на плод также не находит обоснования. Если бы вакцина влияла на плод, то и любая аденовирусная инфекция это бы сделала не хуже, а даже лучше.

• Также, не понятно почему люди считают, что им колят какую-то жижу. Любой журналист или ученый мог бы опубликовать блестяющую разгромную статью по Спутнику V. Достаточно просто взять на анализ даже остатки вакцины, провести секвенирование генома (чтение) и посмотреть из чего же состоит ДНК вакцины. Это можно сделать и в России: Genetico, Синтол, Евроген. Также и с остальными обвинениями в некачественности вакцины - можно провести любой анализ. Любой профильный институт (научная группа) в России, а особенно за границей, взялся бы за такое исследование с радостью, так как это сулит публикации, известность и финансирование на дальнейшие исследования.

• Шип-белок сам по себе не вызывает коронавирус. Он является всего лишь ключом, благодаря которому вирус входит в ваши клетки. А в аденовирусной векторной вакцине этот ключ еще и находится в виде молда для ключа. Причем этот молд сделан человеком, а не вирусом. То есть от вакцины невозможно подхватить коронавирус.

• В случае заболевания коронавирусом или аденовирусом у вас погибает в разы больше клеток чем при вакцинации, по причине того, что вирус размножается бесконтрольно. При этом при вакцинации аденовирусный вектор локализован в основном в месте укола, а при болезни вирус разносится по всему организму.

• Так как при создании вакцины берется весь геном, ответственный за создание шип-белка в коронавирусе, то в результате на поверхности клетки для распознавания иммунной системой появляется целый шип-белок. Организм не создает одну вариацию антител (моноклональность) для шип-белка, а создает множество вариаций антител (поликлональность) к разным участкам шип-белка (эпитопам). Таким образом, при вакцинации аденовирусной векторной вакциной вы также можете быть защищены (и скорее всего будете) от других штаммов вируса, у которых шип белок похож на основной штамм коронавируса. Даже если шип-белок сильно отличается (как говорят про индийский штамм) все-равно определенная защита скорее всего будет присутствовать, потому что вирус хоть и мутирует, но основные структурные элементы его остаются более-менее стабильными. Если бы шип-белок мог измениться очень сильно, то он не подошел бы к человеческому АСЕ2 рецептору и потерял бы способность заражать клетки.

• В России вакцинация от коронавируса проходит в два этапа. При этом на каждом этапе вводится отдельный аденовирусный вектор (Ad5 и Ad26). В общем они похожи друг на друга за исключением деталей. Это сделано по двум причинам: у вас уже может быть иммунитет от одного типа аденовируса и второй укол усиливает ваш иммунитет. Это, конечно, создает в будущем проблему в том, что возможно нельзя будет использовать те же самые аденовирусные векторы для ревакцинации. Зато одновременно с вакцинацией от коронавируса человек может получить иммунитет к двум типам аденовирусов.

• Кроме Спутник V существуют другие аденовирусные векторы от SARS-CoV-2: Oxford–AstraZeneca, Johnson & Johnson, Covidecia. Moderna и Pfizer используют мРНК-вакцину, которая отличается от аденовирусного вектора, хотя механизм активации иммунной системы тот же.

• Армия США использовала живые неизмененные вирусы (серотипы Ad4 и Ad7) для вакцинации солдат от этих вирусов.

• Аденовирусные векторы используются для лечения моногенетических и онкологических заболеваний

Прошу вас в обсуждениях приводить доводы, а не слухи или личные фантазии.

Да здравствует наука [Билл Гейтс, рептилоиды, жидомасоны и инопланетяне]!

Alex_Mtrskn, 2.07.2021 habr.com