Столетняя война: история вакцин против гриппа

Индикатор 10.02.2020 1:17 | Наука и техника 134

Mary Evans/Getty Images

Прошлое, настоящее и будущее противогриппозных прививок.

Сколько жизней унесли крупнейшие пандемии гриппа в истории и как они подтолкнули исследователей, кого испанцы прозвали Дон Жуаном, почему прививка не защищает от инфекции на 100%, как появилась первая вакцина от гриппа и почему медики каждый год должны разрабатывать новую — в материале Indicator.Ru.

Испанка и испанец

Пандемия гриппа-испанки в 1918–1919 годах не была ни первой, ни последней в истории, зато оказалась самой смертоносной. Вспышка заболевания по всему миру унесла до 50–100 миллионов жизней — больше, чем Первая мировая война, на конец которой она пришлась. У большинства зараженных вирусом быстро развивалась тяжелая пневмония, не поддающаяся лечению. Требовались отдельные эшелоны, чтобы вывозить из фронтовых госпиталей жертв болезни. Неуловимая хворь забирала молодежь, практически не трогая 50–60-летних. Тогда врачи еще не знали, что старшее поколение обладало иммунитетом, так как успело переболеть схожими штаммами вируса.

Карикатура изображает грипп в образе неаполитанского солдата. Такое прозвище закрепилось за болезнью в Испании после того, как либретто «Неаполитанский солдат» сравнили с ней по заразительности. Главный герой оперетты «Песня забывающих» с этой мелодией был классическим донжуаном, и потому испанский персонаж Дон Жуан дал испанке второе имя

Lorenzo Aguirre/El Fígaro

До сих пор никто не знает, где началась эпидемия, хотя предположительно это случилось в маленьком городке Этапль на французском берегу Ла-Манша. В конце 1917 года там был разбит огромный лагерь союзных войск (Антанты), через который в день проходило 100 тысяч солдат. Именно там врачи начали сообщать о случаях смертельного заболевания. Туда же привозили скот и лошадей, привозили птицу. Согласно гипотезе британского вирусолога Джона Оксфорда, смертоносная испанка родилась при смешении штаммов гриппа домашних животных с «человеческими», а огромная проходимость лагеря сыграла роль в распространении болезни.

Испанские биологи безуспешно борются со злодеем-вирусом, 1918

Lluis Bagaria/El Sol

По другим версиям, смертельный штамм мог появиться в Китае или даже США. Но как бы то ни было, грипп разлетелся по континентам за считанные месяцы, а врачи оставались бессильны. Хуже того, некоторые пациенты гибли от лечения, например от передозировки аспирином. Единственным хоть сколько-нибудь успешным средством оказалось переливание крови от выздоровевших, что дало медикам надежду на создание сыворотки или вакцины.

Больные хорьки и помощь из-за океана

Пандемия, унесшая жизни 3–5% населения планеты, подстегнула исследования, и уже в 1933 году впервые обнаружили виновника болезни. Открытие Патрика Лэйдло, Уилсона Смита и Кристофера Эндрюса пришлось на новый всплеск заболеваемости. Ученые не нашли в смывах из горла пациента никаких бактерий, однако эти смывы все еще содержали инфекционный агент, и ими можно было заразить лабораторных животных. Эксперименты на 64 хорьках помогли доказать, что ученые имеют дело с вирусом.

В 1934 году хорьков заменили мышами, а для размножения вируса стали использовать куриные эмбрионы. Чуть позже, в 1936-м, к работе подключился шеффилдский профессор Чарльз Стюарт-Харрис (в будущем — научный руководитель вышеупомянутого Джона Оксфорда), который объяснил различия между гриппом и простудой и помог коллегам в разработке первых экспериментальных вакцин. Он же стал автором классических учебников по вирусологии. Со временем британский Национальный институт медицинских исследований, где работали эти ученые, переключился на проблемы гриппа, но это подстегнуло прогресс и в других медицинских областях. Работая в этом институте с гриппом, будущие лауреаты Нобелевской премии Алик Айзекс и Жан Линдеман в 1957 году обнаружили интерфероны — белки, играющие важнейшую роль в иммунном ответе.

В СССР первые вакцины появились даже немного раньше. Руководил исследованиями Анатолий Смородинцев, в те годы работавший заведующим отделом бактериологии в Ленинградском институте эпидемиологии и бактериологии имени Луи Пастера. В 1936–1938 годах он разработал первую одновалентную (основанную на одном штамме) вакцину. Cоветские ученые взяли за основу «живые» ослабленные вирусы, а не их фрагменты. И хотя живые вакцины не обошлись без недостатков (частых побочных эффектов и осложнений), они стали большим шагом вперед.

Но выпустить вакцину от гриппа оказалось не так просто: тогда ученые еще не знали, что вирус быстро мутирует, ускользая от атак иммунитета. В 1940 году Томас Фрэнсис из Рокфеллеровского института в США нашел новый вирус, который вызывал очень похожие на грипп симптомы, но не реагировал на антитела, которые были специально разработаны для противостояния гриппу, выделенному британскими учеными в 1933 году. На поверку вирус оказался новым штаммом, пополнив недавно разработанную вирусологами классификацию, а Фрэнсис занялся полиомиелитом и через четырнадцать лет после этого открытия уже организовывал клинические испытания вакцины Солка. Грипп тоже перестал быть неуловимым: в 1945 году первая вакцина против него была одобрена для американской армии, а в 1946-м — и для гражданского населения.

Империя наносит ответный удар

Но до конца борьбы было еще далеко. В 1957 году Морис Хиллеман, известный американский вирусолог, поучаствовавший в разработке более 40 вакцин, и его коллеги-медики из Минобороны США обнаружили новый вирус гриппа, который вызвал пандемию, начавшуюся со вспышки в Гонконге. Вирус совсем не боялся антител против новых штаммов, зато люди, которые пережили пандемию гриппа 1889–1890 годов, проявляли к нему устойчивость, а в их крови нашли антитела, реагирующие на вирус. В кратчайшие сроки, работая по 14 часов в сутки, Хиллеман понял, какие белки помогают вирусу избегать внимания иммунитета, разработал вакцину, подходящую для нового штамма, и убедил производителей изготовить сорок миллионов доз.

 За два года по всему миру от нового штамма погибло два миллиона человек, но в США смертей было всего 69 тысяч, тогда как без помощи Хиллемана, по некоторым оценкам, только число жертв в США достигло бы миллиона. В 1968 году Хиллеману доставили из Гонконга еще один новый штамм гриппа типа A2 (знаменитый «гонконгский грипп»). Чтобы изучить его и произвести девять миллионов доз вакцины, у исследователя ушло четыре месяца, и сотни тысяч жизней удалось спасти. Однако азиатов эпидемия десятилетней давности контролировать распространение вирусов не научила. Новая вспышка быстро распространилась по Вьетнаму и Сингапуру, затем перекинулась на Индию, Филиппины, Австралию и Европу, а в США прибыла вместе с возвращавшимися домой солдатами. В одном только Гонконге заболело полмиллиона человек (15% населения).

Тот же самый вирус возвращался в конце 1969, в 1970 и 1972 годах, но благодаря вакцинации, спасавшим от вторичных бактериальный инфекций антибиотикам и формированию иммунитета среди выживших в предыдущие пандемии настолько разрушительных последствий не вызывал. Однако угроза новых пандемий нависала над планетой еще не раз. В 1977–1978 годах опасный штамм обнаружился в России, но уже в следующем году новая вакцина содержала его белки, чтобы не дать вирусу распространиться. Врасплох застали человечество вспышки птичьего и свиного гриппа в первое десятилетие XXI века.

Смертность от пандемии свиного гриппа в 2009 году

WHO

Эти штаммы появились при рекомбинации «человеческого» вируса гриппа с его родственниками, поражающими птиц и свиней, и иммунитет людей оказался к ним совершенно не готов. Новая пандемия поставила под угрозу жизни миллионов человек по всему миру.

Вакцины от гриппа сегодня

Однако люди научились на этом горьком опыте. В наши дни эксперты Всемирной организации здравоохранения каждый год подбирают новые комбинации белков для вакцин — те, которыми, по прогнозам, должны обладать самые распространенные в грядущем сезоне штаммы вируса гриппа. Для этого за заболеванием следит глобальная сеть из 112 научных институтов в 83 странах. Поскольку риск встретиться и с другими штаммами сохраняется, полной защиты прививка не дает, однако в зависимости от года предотвращает 20–60% (обычно около 40%) случаев заболеваний.

В геноме вируса гриппа 8 генов — фрагментов РНК, кодирующих разные белки. Для вакцины важны те из белков, которые очень хорошо распознает иммунная система. Для производства вакцины ученые комбинируют гены, кодирующие эти белки (от штамма, который будет распространен в следующем сезоне), с генами безвредного вируса, который к тому же отлично размножается в курином яйце

National Institutes of Health

Ученые также следят за всеми существующими штаммами гриппа, занося их в библиотеку вирусных геномов. C 2012 года в доступе появились квадривалентные вакцины, содержащие белки сразу четырех опасных штаммов. Другим новшеством стали вакцины против гриппа, вирусы для которых выращивают в клеточной культуре, а не в яйце. Такой метод не только удобнее, но и помогает снизить риск аллергии.

В новой технологии используются фрагменты РНК нужных штаммов вируса. В фрагментах «записаны» белки, по которым иммунитет мог бы распознать инфекцию, но безвредные для организма. Из РНК нужных штаммов делают кольца — плазмиды, которые вставляют клеткам в лаборатории. Размножаясь, клетки обменяются генами из плазмид и произведут столько вирусных частиц, сколько нужно для изготовления вакцины

National Institutes of Health

Основной проблемой остается необходимость производить новые вакцины ежегодно, ведь эволюция вируса гриппа на месте не стоит. Во время пандемий быстрое реагирование тоже зависит от производственных мощностей: даже если виновный в бедствии штамм быстро удастся выделить и определить, нужно время, чтобы изготовить достаточное для миллионов человек количество вакцины. Одним из вариантов решения могут стать адъюванты — вещества, которые умеют усиливать реакцию иммунитета на прививку, благодаря чему количество вирусных белков-антигенов в каждой дозе можно снизить. Такую технологию впервые использовали в 1964 году для вакцины против коклюша, дифтерии и столбняка. Поначалу эту роль играли соединения алюминия, но со временем адъюванты стали очень разнообразными.

Плюсы метода очевидны: благодаря адъювантам можно снизить количество прививок для одного пациента, получить более долгосрочный иммунный ответ на антиген, усилить реакцию клеточного иммунитета на вакцинацию, добиться более широкого перекрестного иммунитета, усилить иммунный ответ у людей, у которых он ослаблен, и быстрее и дешевле производить большое количество вакцины, что делает прививки доступнее, а реагирование на новые вспышки болезни — оперативнее.

Вакцины будущего

Ученые всего мира продолжают разрабатывать новые вакцины с адъювантами и исследовать механизмы их действия. В России и мире уже существует несколько адъювантных вакцин против гриппа. Самую низкую дозу антигена содержат вакцины Пандемрикс (3,75 µg), отечественный Гриппол плюс (5 µg), Флювал П (6 µg), Фосетрия (7 µg). Вакцины Гриппол применяются уже около двух десятилетий. Адъювант в их составе — азоксимера бромид — зарегистрирован и как самостоятельный препарат в России, а также в странах ЕАЭС и ЕС.

Священным Граалем для вирусологов, конечно, остается универсальная вакцина, которую не нужно было бы изобретать заново каждый год, но изменчивость инфекции делает эту задачу невероятно трудной. Здесь одним из многообещающих подходов может стать вакцина на основе нейтрализующих антител широкого спектра действия – белков иммунного ответа, которые бы связывались с белками на поверхности вируса, блокируя все их функции.

Другой вариант — сделать мишенью самые консервативные белки вируса, играющие ключевую роль в воспроизводстве вирусных частиц. Такие белки, например белок M, не изменились за десятилетия их изучения, что для вируса очень долгий срок. Учитывая, что иногда ВОЗ (как в этом сезоне) задерживает свои рекомендации по выбору лучших вариантов вакцин, срывая сроки производства и задерживая международные поставки, неудивительно, что так много ученых считает результат достойным затраченных на поиски усилий.
Сейчас на главной
Статьи по теме
Статьи автора