Новости

26 октября, 2022 17:03

Ирина Исакова-Сивак: об универсальных вакцинах, коронавирусе и работе ученого

Коронавирус SARS-CoV-2 с 2020 года унес более шести миллионов человеческих жизней. Для борьбы с ним ученые в кратчайшие сроки разработали целый ряд вакцин. Большинство из них содержит участок шиповидного (S) белка вируса, на который реагируют антитела — защитные молекулы, вырабатываемые в ответ на инфекцию. Однако шиповидный белок в качестве мишени для антител оказался не очень удобен, поскольку у разных штаммов коронавируса он неодинаков, и иммунитет может попросту «не узнавать» вирус. Помимо антител существует другой важный компонент иммунитета — Т-клетки. Научная группа под руководством доктора биологических наук Ирины Исаковой-Сивак, заведующей лабораторией иммунологии и профилактики вирусных инфекций Института экспериментальной медицины, при поддержке Российского научного фонда разрабатывает комбинированную вакцину от гриппа и коронавируса, которая активирует Т-клеточный иммунитет. 
Ирина Исакова-Сивак. Источник: личный архив И. Исаковой-Сивак
— Ирина Николаевна, область ваших научных интересов — вакцины. Почему вы выбрали именно это направление? 

— В школе мне хорошо давались точные науки, при этом мне всегда нравилось изучать что-то, что касается непосредственно жизни, что можно потрогать, оценить эффекты. Поэтому я поступила на кафедру биофизики Санкт-Петербургского политехнического университета — там можно было совместить биологию и физику, применять физические методы для изучения биологических процессов. 

Эта кафедра всегда славилась высоким уровнем образования, обучение было очень интересным. На третьем курсе нас распределяли по научным лабораториям, и мне предложили отдел вирусологии. Меня это очень заинтересовало, потому что вирусы всегда привлекают внимание — это общая, понятная всем проблема. В отделе вирусологии я попала к профессору Ларисе Георгиевне Руденко. Тогда, в 2001 году, в вирусологии происходил качественный скачок в проведении исследований: если раньше использовались классические методы, которые применялись еще с 1950-х годов, то в начале 2000-х годов стали внедрять молекулярные методы. И тут очень пригодились мои знания, вынесенные с кафедры биофизики: у нас был уклон в молекулярную генетику, генную инженерию, биофизические исследования. Можно сказать, что я попала в нужное время и в нужное место. 

— Расскажите о ваших исследованиях в рамках грантов Российского научного фонда. Вы начали работу по ним еще в 2014 году как исполнитель, а сейчас руководите уже вторым проектом. Как вы прошли такой путь?

— Наверно, все началось с моей научной командировки в США — я работала там с 2007 по 2009 годы над большим международным проектом в Центрах по контролю и профилактике заболеваний, в Атланте. Мне, вчерашнему аспиранту, выдали такой кредит доверия! Именно там я освоила много новых методов работы с вирусами. Мы создавали вакцину против высокопатогенного вируса H5N1, птичьего гриппа. Получить вакцину против него с помощью классических методов невозможно, потому что нужно удалить кусочек гена — фактор патогенности. И сделать это можно только с помощью генной инженерии. Мы выполнили эту работу, и, когда я вернулась, внедряла полученный там научный задел уже у себя в институте. 

К 2014 году, когда Российский научный фонд открыл свои программы финансирования, у нас было уже очень много идей о том, как можно использовать эти молекулярно-генетические методы. Первый грант мы получили на создание универсальной вакцины от гриппа — такой вакцины, которая была бы эффективна против разных штаммов гриппа. Чтобы не нужно было ее менять, прививаться каждый год. Я считаю, мы очень удачно работали в течение трех лет, затем получили продление еще на два года. 

К 2017 году я стала заведовать лабораторией, у меня появился свой коллектив молодых исследователей. И когда РНФ в 2017 году открыл Президентскую программу для поддержки молодых ученых, у нас появилась идея расширить работу и создавать уже комбинированные вакцины: против гриппа и других инфекций. На тот момент это были аденовирусы, респираторно-синцитиальные вирусы, метапневмовирусы — то есть те, что вызывают известные всем ОРЗ, острые респираторные заболевания. Нашу заявку также поддержали (это была программа «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых»), мы очень продуктивно работали в течение трех лет. В 2020 году мы не стали подавать заявку на продление гранта, потому что пришел COVID, и наши наработки оказались очень актуальными для нового проекта. Чтобы разработать комбинированную вакцину от гриппа и коронавируса, мы подали заявку на грант уже по другому направлению — «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня».

— Расскажите про эту вакцину подробнее. Обычно в вакцинах от гриппа несколько штаммов вируса, и они каждый год меняются. Как эта проблема решена у вас? 

— Достаточно просто. Как вы сказали, есть разные вакцины от гриппа: трехвалентные, четырехвалентные (это значит, что они защищают от трех или четырех штаммов гриппа). Но на производстве фармацевтические субстанции просто смешивают в одном флаконе — два вида гриппа А и один или два вида гриппа В. Наша вакцина трехвалентная, мы используем ослабленный вирус гриппа, который используется при создании отечественной живой гриппозной вакцины. Один из компонентов — вирус гриппа А — модифицирован, в него встроен коронавирусный фрагмент. Второй компонент — другой вирус гриппа А — может быть или обычным, или тоже модифицированным (нам ничто не мешает делать двойные комбинации). Потом все это объединяется, и получается сезонная вакцина, которая защищает как от разных штаммов гриппа, так и от коронавируса. 

Мы используем тот же самый вирус гриппа, что и в обычных вакцинах. Он точно так же растет, очищается, просто внутри его генома закодированы дополнительные эпитопы (участки внутренних белков коронавируса, которые распознаются Т-клетками человека — прим. ред.) коронавируса. 

— S-белок коронавируса стал фрагментом-антигеном для многих вакцин, но у новых штаммов коронавируса он может сильно отличаться от «образца» из-за мутаций, поэтому иммунитет иногда не распознает его. Какой белок — или, может быть, белки — коронавируса вы встроили в вирус гриппа, чтобы обойти эту проблему? 

— Вообще в вакцины можно встраивать разные фрагменты: это могут быть кусочки нуклеокапсидного белка или, например, спайк-белка. От антител, которые содержатся в спайк-направленных вакцинах, вирус действительно уходит — у него такая природа. Чтобы размножаться, он должен войти в клетку, а антитела ему мешают. Поэтому он будет меняться, чтобы уйти от них. 

Наша вакцина вызывает Т-клеточный иммунитет, он принципиально другой. Он не нейтрализует вирус, а убивает зараженную клетку. Соответственно, вирус «не понимает», что ему нужно поменять, чтобы клетку потом не убили. 

Так что мы встраиваем куски, которые содержат Т-клеточные эпитопы — то есть белки, вызывающие реакцию иммунных Т-клеток. Они обладают еще одним важным свойством — консервативностью. Это значит, что они одинаковые у всех вариантов коронавируса: что у уханьского штамма, что у «дельты», что у «омикрона». Когда мы начинали разработку, мы брали участки белков, характерные еще для первых китайских SARS-вирусов 2003-2004 года. Так что в будущем нам придется обновлять в этой вакцине только вирусы гриппа, потому что грипп как раз меняется, а коронавирусная «вставка» будет оставаться прежней. Это большой плюс нашей вакцины, потому что остальные препараты уже устаревают — тот же «Спутник» и другие спайк-направленные вакцины сейчас обновляются. 

— А нет ли проблемы в том, что Т-клеточный иммунитет сложнее оценить и измерить? 

— В случае с людьми такой проблемы нет — есть соответствующие технологии, антитела к Т-клеткам, которые позволяют оценивать этот иммунитет стандартными методами. Мы это делали еще тогда, когда работали над вакциной от птичьего гриппа. 

Зато есть другая проблема — мы не можем оценить Т-клеточный ответ у животных. В случае со стандартными спайк-вакцинами все гораздо проще: антитела — это просто белки, которые вырабатываются как у людей, так и у животных. А Т-клетки — совсем другая история. 

На поверхности клеток много разнообразных белков, в том числе и тех, которые играют роль своеобразных «пропусков», — они называются комплексы гистосовместимости. В свои «пропуски» иммунные Т-клетки встраивают фрагменты патогена, с которым встретились, и в совокупности такая конструкция называется Т-клеточным эпитопом.

Этот комплекс у человека и животных будет совершенно разным, даже если патоген — в нашем случае коронавирус — один и тот же. Наша вакцина содержит человеческие эпитопы, и мы точно знаем, что это работает, потому что исследовали подобные комплексы у людей, которые были инфицированы. Но на мыши та же самая конструкция работать не будет. 

В начале мы думали, что эту проблему можно решить экспериментами над гуманизированными мышами — то есть грызунами, в геном которых встроены белки человека. Но не получилось: у мышей остаются и свои комплексы гистосовместимости, которые полностью подавляют человеческий, давая очень мощный ответ на вирус гриппа.

Так мы поняли, что нашу вакцину на этой модели животных изучить невозможно. Поэтому мы исследовали ее in vitro, заражая культуру клеток переболевших людей. Мы доказали, что заражение химерным вирусом приводит к активации Т-клеток у переболевших людей, а это говорит о том, что вирус гриппа правильно выполнил свою работу — доставил белки коронавируса, они вызвали иммунный ответ. Все указывает на то, что наша вакцина должна работать, но доказать мы это сможем только после клинических испытаний.

— Сможете ли вы провести их, не используя животных? Ведь обычно препараты испытываются сначала на них, и только потом на человеке. 

— В случае с доклиническими испытаниями главное — доказать, что вакцина безопасна. Это сделать можно: мы уже провели опыты на хомяках и на хорьках, в этом году планируем провести эксперимент на обезьянах. А в следующем году хотим выйти на клинические испытания. Мы не видим препятствий, потому что сама живая гриппозная вакцина была лицензирована еще в Советском Союзе в 1987 году, опыт ее применения и изучения огромен. 

Наверно, основное препятствие в нашей ситуации — это опасения и недоверие людей. Многие боятся живого вируса, того, что он будет мутировать. Эти страхи необоснованы — похожая живая вакцина применяется в США и Европе уже много лет, сейчас мы производим и применяем нашу вакцину в Китае. Не было ни единого случая, когда вирус гриппа в ней стал бы вирулентным. Опыт ее применения гораздо больше, чем аденовирусных вакцин — они вообще никогда не изучались, но их же разрешили применять против коронавируса.

— Как вы оцениваете, сколько времени могут занять испытания и когда вакцина может выйти на рынок?

— Это вопрос достаточно сложный, потому что клинические испытания очень дорогие, и даже финансирования от РНФ может быть недостаточно. У нас есть технологический партнер, компания BIOCAD, многое зависит и от них. По плану мы хотим к концу следующего года закончить клинические испытания, и в зависимости от результатов можно ожидать лицензирования. 

— А почему вы выбрали именно назальную форму вакцины? Она ведь тоже может вызывать недоверие людей: когда делают укол в руку, сразу понятно, что ввели вакцину. А спрей в нос кажется чем-то несерьезным. 

— Да, вы правы. Самое интересное, что живая гриппозная вакцина 1987 года в принципе интраназальная. Такая форма, во-первых, проще для введения, особенно детям — ребенка проще уговорить на спрей в нос, чем на укол. Родителям тоже так спокойнее. Во-вторых, такая вакцина формирует иммунитет в верхних дыхательных путях, на слизистой оболочке. Там образуются так называемые IgA-антитела, которые «встречают» вирус «на входе» — это более эффективный способ защиты, чем внутримышечное введение. 

А еще в ходе нашей работы по гранту 2017 года мы доказали, что назальная вакцинация химерными вакцинами, которые несут Т-клеточные эпитопы, формирует иммунитет в тканях легких. Т-клетки «сидят» в легких, и, как только вирус доходит до легких, его там сразу нейтрализуют. Это самый эффективный способ борьбы с инфекцией. 

— А вы можете оценить, сколько сохраняется такой иммунитет?

— Пока, к сожалению, нет. Но мы знаем, например, что у китайцев, которые переболели обычным вирусом SARS, находили Т-клетки спустя 15-16 лет после болезни. Вопрос в том, как эти клетки сформировались — у тех людей они появились в результате болезни, а у нас они будут образовываться после вакцинации.

— Не могли бы вы дать молодым ученым совет — как строить свою научную карьеру? Как добиваться успехов? 

— Я могу дать молодым ученым три совета. Во-первых, болейте за свое дело — всегда будьте в курсе, над чем сейчас работают в мире. Во-вторых, хорошо выполняйте свою работу — если взялись за что-то, доведите до конца. И третье — не упускайте возможностей. Общайтесь с коллегами, принимайте участие в разных проектах, ищите новые знания, публикуйтесь, продвигайте свои проекты. 

Мы, например, очень активно пользуемся возможностями, которые предоставляет Российский научный фонд — это для нас очень большое подспорье. Наш отдел небольшой, но публикуемся мы активнее, чем некоторые более крупные подразделения. Я считаю, что в этом тоже есть заслуга РНФ — работа по грантам стимулирует публикационную активность. 

Теги
Интервью
28 октября, 2022
Александр Осадчиев: о речных плюмах, важности исследования рек и научных открытиях
Мировой океан — удивительная и притягательная среда, которую человечество изучает на протяжении соте...
14 сентября, 2022
Фантастические гады и как их изучают. «Разговор за жизнь» с зоологом Еленой Темеревой
Сухие, мокрые и полевые — на такие три типа биологи разделяют сами себя. Первые занимаются вычислени...