Вестник РАН, 2022, T. 92, № 8, стр. 717-721

Вакцинопрофилактику рассматривают как один из основных методов обеспечения здоровья любого человека всех социальных групп в развитых и развивающихся странах. Общепризнано, что вакцины снижают детскую смертность, увеличивают ожидаемую продолжительность жизни и способствуют сохранению активного долголетия. В последние десятилетия мировая и отечественная иммунология достигла значительного прогресса в профилактике инфекционных заболеваний путём национальных программ иммунизации. Всего в мире проводятся прививки от более 30 различных заболеваний, что позволило добиться существенного снижения детской и младенческой смертности, купировать или приблизиться к полной ликвидации эпидемических угроз по многим заболеваниям. Вакцины, произведённые по классическим технологиям, достаточно успешно справляются с проблемами, которые ранее считались угрозой национальной эпидемической безопасности. В то же время по мере ухода этих угроз возникают иные сложности. Например, проблему представляет отрицательное отношение к вакцинации многочисленных групп населения и даже некоторых врачей. Предлогом для этого служат реально существующие у ряда вакцин побочные действия. Поэтому важно уделять особое внимание совершенствованию технологий производства вакцин с целью снижения их реактогенности и иных побочных эффектов.

Продолжается улучшение технологий производства вакцин, учёные отказываются от использования животных и эмбрионов в пользу культивирования вирусов на клеточных средах. Помимо ухода от этических проблем, это позволяет минимизировать число аллергических реакций за счёт снижения количества чужеродных белков в препарате, стандартизировать его состав. Исследования также продвигаются к использованию генно-инженерных композиций, содержащих не полный антиген, а его фрагменты, достаточные для индукции антител, но лишённые патогенных свойств вируса как такового, что существенно снижает частоту побочных эффектов. Разрабатываются РНК- и ДНК-вакцины, способные в перспективе решить проблемы безопасности и эффективности производства препаратов против особо опасных и плохо культивируемых патогенов. Широкое распространение получают многокомпонентные вакцины, позволяющие проводить прививку сразу к нескольким возбудителям за один раз [1].

Вирусологи и инфекционисты начинают обращать внимание на негативные эффекты, в том числе отложенные, тех инфекций, которые ранее терялись на фоне более тяжёлых заболеваний и не считались значительной угрозой, например, ротавирусов и ветряной оспы. Однако существенное повышение стандартов здравоохранения заставляет углублённо изучать эти инфекции и выявлять их реальное влияние на заболеваемость и смертность, в том числе детскую, а также отдалённые последствия перенесённых заболеваний и угрозу для взрослой популяции, не имеющей иммунитета к ним, расширять ассортимент наименований национальных календарей прививок. Известно, что для взрослых заболевание подобными инфекциями может представлять опасность совершенно другого уровня, чем в детстве. Поэтому необходимо создание и освоение производства новых вакцин в отношении возбудителей, которые ранее не считались заслуживающими серьёзного внимания, и включение их в национальные календари. За рубежом подобные работы ведутся активно и давно, в то время как в отечественной отрасли налицо дефицит внимания к этой проблеме. Отставание в сфере инновационных профилактических и терапевтических иммунобиологических препаратов может привести к формированию практически полной зависимости от иностранных производителей при использовании инновационных методик лечения и профилактике массовых и социально значимых заболеваний – от инфекционных до онкологических.

Поскольку число вновь открываемых вирусов возрастает, со временем вакцинация будет возможна только в виде комплексных вакцин сразу против нескольких инфекционных агентов. Синтез вирусного генома позволяет гарантировать его состав и генетическую гомогенность. Кроме того, существуют способы аттенуации (ослабления) вирусов, которые реализуются в том числе с использованием геномных модификаций.

За последние десятилетия технологии разработки вакцин претерпели значительные изменения в связи с более глубоким пониманием функционирования механизмов иммунной системы человека в борьбе с инфекционными агентами и злокачественными образованиями. Наряду с профилактическими вакцинами, у которых за счёт применения новых технологий существенно растут эффективность и безопасность, появились и находят всё более широкое применение терапевтические вакцины. На основе знаний о механизмах взаимодействия иммунной системы с вирусами появляются препараты генной терапии, использующие вирусы в качестве векторов.

Иммунобиология начинает находить своё применение и в таких сферах, как онкология. Активно развивается направление, использующее уязвимость ряда раковых клеток к вирусу [2]. Технология лечения заключается в подборе минимально патогенного вирусного штамма (например, реовируса, ротавируса, модифицированного вируса оспы, вируса Коксаки) для использования его в качестве агента, вызывающего лизис (разрушение) опухоли. Научная работа ведётся в направлении поиска механизмов и выявления закономерностей уязвимости опухолей различной этиологии, подбора штаммов и методик применения онколитических вирусов, а также технологий их промышленной наработки. Первые исследования показали, что в ряде случаев выживаемость пациентов без прогрессирования опухоли (при приостановке лечения) повышается вдвое, а общая выживаемость у ряда пациентов может быть увеличена в 3–4 раза [3].

Федеральный научный центр исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова РАН (Центр Чумакова) является ведущим научным центром в области медицинской вирусологии, в том числе в изучении полиомиелита, клещевого энцефалита, вирусных геморрагических лихорадок, гриппа, энтеровирусных, арбовирусных и коронавирусных инфекций. Здесь проводятся фундаментальные и прикладные, в том числе клинические, исследования, разрабатываются научные основы создания профилактических и диагностических препаратов медицинского назначения, а также теоретически обосновываются стратегии профилактики инфекционных заболеваний, изучаются вопросы обеспечения биобезопасности окружающей среды. Интеллектуальный и технический потенциал центра позволяет проводить полный цикл работ – от создания концепции препарата и лабораторных исследований до технологии изготовления готовых лекарственных форм, организовывать и контролировать необходимый объём доклинических и клинических исследований, а также процесс регистрации лекарственных средств, в том числе на зарубежных рынках.

Основные направления фундаментальных исследований Центра Чумакова:

• изучение биологии вирусов-возбудителей инфекционных заболеваний высокой социальной значимости и их взаимодействия с хозяином на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях [4];

• исследование механизмов изменчивости РНК-содержащих вирусов на основе анализа материалов от больных, животных и объектов окружающей среды, а также экспериментальных модельных исследований [5];

• экспериментальное изучение вирус-клеточного взаимодействия и молекулярных основ патогенеза и формирования иммунного ответа при вирусных заболеваниях [6];

• изучение факторов, определяющих эпидемиологическую и эпизоотологическую ситуацию по вирусным инфекциям с разным способом распространения, и разработка научно обоснованного сценария изменения ситуации в зависимости от внешних воздействий [7, 8];

• изучение структурно-функциональной организации паразитарных систем в природных очагах новых и возвращающихся инфекций, а также механизмов заноса возбудителей на территорию России и предотвращения их распространения [9].

Технологические решения задач прикладных исследований Центра Чумакова:

• разработка биотехнологических основ создания иммунобиологических препаратов, включая: выделение и идентификацию вирусов (физико-химическими, биологическими, иммунологическими, молекулярными и электронно-микроскопическими методами); изучение спектра клеточных культур, чувствительных к размножению вируса; аттестацию вакцинных штаммов вирусов; определение спектра лабораторных животных как биологической модели для изучения клинических и иммунологических проявлений инфекции; оптимизацию культивирования вирусов с целью получения высоко активного субстрата; фильтрацию вируссодержащей жидкости; концентрирование вируссодержащей жидкости (ультрафильтрация в тангенциальном потоке); очистку вируссодержащего концентрата (гель-хроматография); инактивацию формалином или бетапропиолактоном;

• разработка методов контроля качества вакцины;

• доклинические исследования вакцины;

• эпидемиологический мониторинг известных и вновь возникающих инфекций.

Схема биотехнологической платформы цельновирионных вакцин отражена на рисунке 1. Вакцинные препараты, производимые в Центре Чумакова для профилактики вирусных заболеваний, представлены на рисунке 2. Основная продукция центра – противовирусные вакцины: против бешенства, клещевого энцефалита, жёлтой лихорадки, а также созданные за последние пять лет оральные полиомиелитные вакцины, включая моновалентный препарат “МоноВакПолио” (на основе аттенуированного полиовируса Сэбина 1, 2, 3 серотипа) и бивалентный препарат “БиВакПолио” (на основе полиовирусов Сэбина 1 и 3 серотипов). Кроме того, впервые в России прошла регистрацию и готова к промышленному производству полиомиелитная инактивированная вакцина из аттенуированных вирусов Сэбина трёх серотипов “ПолиовакСин”.

Рис. 1.

Биотехнологическая платформа цельновирионных вакцин

Рис. 2.

Вакцинные препараты, производимые в ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова РАН

В связи с пандемией инфекции COVID-19 разработана технология изготовления инактивированной цельновирионной вакцины “КовиВак” и освоено её крупносерийное производство [10]. К настоящему времени успешно прошла доклинические исследования не имеющая аналогов в мире бивалентная цельновирионная инактивированная вакцина “ГЛПС-Вак” для профилактики геморрагической лихорадки с почечным синдромом [11].

Перспективы технологических решений при производстве вакцин в Центре Чумакова:

• разработка инактивированной коронавирусной вакцины на основе новых штаммов: КовиВак-Дельта, КовиВак-Комби, Комбинированная ковидная и гриппозная вакцина;

• вакцина против полиомиелита на основе вирусоподобных частиц в растениях, для разработки технологии которой получены и модифицированы гены капсидных белков полиовируса, созданы генно-инженерные конструкции на основе различных векторов для экспрессии вирусоподобных частиц полиовируса в растениях, отработаны методы доставки конструкций в клетки-продуценты, основные методы выделения и детекции вирусоподобных частиц в растениях, методы выращивания растений в условиях аэропонной установки для экспрессии вирусоподобных частиц; в ближайшее время будет отработана экспрессия вирусных белков и вирусоподобных частиц в растениях в условиях фитотрона, а также проведён анализ эффективности их экспрессии при различных условиях;

• вакцина против COVID-19 на основе вирусоподобных частиц в клетках насекомых, для разработки технологии которой выделены гены капсидных белков из вакцинного штамма AYDAR-1, получены донорные плазмиды и рекомбинантные бакмиды для экспрессии капсидных белков, получены рекомбинантные бакуловирусы, несущие гены S и N, отработана технология культивирования клеток насекомых Sf9 в лабораторном масштабе, экспрессированы белки оболочки SARS-CoV-2 Spike и N; в ближайшее время будут получены рекомбинантные бакуловирусы, несущие гены M и E SARS-CoV-2, подобраны условия совместной экспрессии генов оболочки SARS-CoV-2 для получения вирусоподобных частиц, а также отработана технология очистки вирусоподобных частиц.

С учётом новых знаний специалисты-биотехнологи должны полагаться на разработку инновационных вакцин на основе последних достижений в вакцинологии с использованием передовых систем и подходов, объединяющих такие направления, как геномика, транскриптомика, протеомика и др. Нужно активно переходить от традиционных методов создания вакцин к современным, направленным на повышение стабильности вакцин, совершенствование их состава и способов доставки. Недостаток внимания к этой тенденции может привести (и уже приводит) к постепенному “вымыванию” отечественного ассортимента вакцин западными аналогами, произведёнными с применением более современных технологий, которые продвигаются в том числе и с опорой на мнение ВОЗ.