Специалисты РНПЦ эпидемиологии и микробиологии определили штаммы для белорусской вакцины против коронавируса
14.05.2021 00:13:51
В Республиканском научно-практическом центре эпидемиологии и микробиологии определили кандидатные варианты коронавируса для создания вакцинного препарата. Белорусские специалисты разрабатывают цельновирионную инактивированную вакцину против SARS-CoV-2. Какие этапы предстоит пройти на пути к готовому препарату, корреспонденту «Р» рассказали его разработчики.
На текущем этапе создания вакцины специалисты накапливают биомассу нескольких вариантов COVID-19, проводят испытание их биологических свойств, определяют генетический состав.
Специальные уровни биозащиты, созданные в РНПЦ, позволяют работать с особо опасными вирусами. Заглядываем в иллюминатор комнаты, где накапливают SARS-CoV-2. Сотрудники трудятся в защитных костюмах. Руки в перчатках по локоть погружены в особые стальные герметичные емкости. Это так называемые боксы биологической безопасности, где ученые инфицируют вирусом клетки, животных и выполняют другие манипуляции, связанные с повышенной биоопасностью. Все, что поступает в боксы, затем подается в автоклав. Функционируют ламинарные шкафы, воздух очищается.
Накопленный коронавирус хранится в морозильнике при минус 70 градусах в культуральной жидкости. Это буферная система из нескольких солей, которая поддерживает PH около 7,5. Подкрашена витальным красителем красного цвета.
После химической инактивации вирус можно выдавать в обычные рабочие комнаты.
Ольга Климович работает с разными штаммами коронавируса.
Младший научный сотрудник лаборатории Ольга Климович вместе с коллегами занимается накоплением вируса, отбором кандидатных штаммов для вакцины и их инактивацией. Манипуляции проводят в перчаточном боксе и ламинарном шкафу со средствами индивидуальной защиты. Ольга COVID-19 не боится. Говорит, бывают угрозы и пострашнее. Например, вирус Эбола, с которым работали в центре. Сама Ольга Климович в докоронавирусные времена исследовала возбудителей клещевого энцефалита, лихорадки Денге, лихорадки Западного Нила.
— Чем выделяются кандидатные варианты? — интересуюсь у младшего научного сотрудника.
— Они активно растут, имеют хорошие титры вируса. В их числе британский, классический варианты. Ведем нигерийский штамм.
Лаборатория диагностики ВИЧ и сопутствующих инфекций в числе тех, что участвуют в разработке вакцины. Задача сотрудников — получить максимальное количество штаммов, чтобы выбрать наиболее подходящий в качестве кандидатного для вакцины варианта. Каким критериям он должен отвечать?
— Это должен быть наиболее иммуногенный, вызывающий хороший иммунный ответ против всех циркулирующих вариантов, — поясняет заведующая лабораторией Елена Гасич. — Участие в разработке вакцины для нас очень важно. Мы занимаемся выделением штаммов. Но основная работа — это молекулярно-генетический мониторинг. Осуществляем скрининг лиц с подтвержденным диагнозом COVID-19. Мы должны понимать, какие генетические варианты циркулируют в стране, против каких вакцина должна быть эффективна. Отслеживаем все варианты вируса из-за рубежа. В начале марта впервые выявили британский. Будем секвенировать кандидатный вариант — определять нуклеотидные последовательности, чтобы посмотреть его структуру, изучить возможные мутации и замены.
Елена Гасич: «Участие в разработке вакцины для нас очень важно».
— Что вам помогает сейчас в создании вакцины?
— Те знания, которые я получил в Минском государственном медицинском институте, аспирантуре Института вирусологии Д. И. Ивановского в Москве, некогда одного из лучших вирусологических учреждений мира. Сейчас институт входит в состав НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи. Совершенствовался в области молекулярной биологии, работал в университете в Германии.
Коронавирус содержит около 20 белков. Среди них есть ферментные, которые обслуживают сам вирус, и поверхностные, составляющие его оболочку и рецепторный аппарат. Это то, что будет представлено иммунной системе человека в вакцине.
— В первую очередь нас интересуют поверхностные белки S, М, N, чужеродные для человека, — отмечает Анатолий Красько. — В результате вакцинации на них вырабатываются антитела.
Самым значимым для защитного эффекта является спайковый S-белок, отвечающий за связывание с клеткой человека. Он используется во всех вакцинных препаратах. Планируется создать цельновирионную вакцину, которая будет вызывать иммунный ответ на все белки вируса.
— В чем преимущества такой вакцины?
— Мы имеем полный репертуар генов. Она более мягкая за счет того, что концентрация белков в ней меньше, чем в векторной вакцине. Не содержит другие вирусы-векторы. Недостаток — работа с высокопатогенным материалом, которая должна проводиться в специальных защитных учреждениях. Все это сильно ограничивает производство такой вакцины. Наработать быстро ее сложно.
— Откуда специалисты выделяют сам вирус для размножения?
— От пациентов. У нас большая коллекция, которую мы собирали в разное время. Есть варианты с прошлого года. Постоянно получаем пробы тяжелых больных из клиник.
Основная проблема в том, что произошли изменения в поверхностном S-белке. Появились новые варианты вируса: нигерийский, британский, южноафриканский, индийский. Насколько будут защищать от них существующие вакцины, предстоит еще изучать. Цельновирионная вакцина, кроме гуморального ответа, обеспечивает еще и Т-клеточный ответ иммунитета.
Коронавирус содержит около 20 белков.
— Насколько сильно отличаются вирусы, выделенные из проб за это время?
— Уханьский, с которого все началось, сошел на нет к июню прошлого года. Его вытеснил 501-й — один из мутагенных. Появились еще несколько: южноафриканский, бразильский. Во многих странах сейчас доминирует британский. Набирает силу индийский вариант. Это постоянный естественный процесс изменчивости вируса, который позволяет ему сохраняться в популяции человека. Избежать этого невозможно.
— Как может помочь вакцина в борьбе с мутациями?
— С изменчивостью вируса нужно бороться путем оперативных замены антигенов, как это делается с вакциной против гриппа. Каждый год определяется вероятный вариант вируса, который придет, и по рекомендации ВОЗ производители накапливают вакцину, соответствующую актуальному варианту. Такая же ситуация будет, возможно, и с коронавирусом. Придется оперативно подстраивать вакцинные препараты под доминирующий вариант.
— Какие варианты SARS-CoV-2 циркулируют у нас?
— Есть и британский вариант, и внутреннее распространение тех штаммов, которые были завезены раньше. Присутствует слегка видоизмененный вариант местного происхождения, который адаптируется к нашей популяции. Индийский еще не находили...
— Что отличает белорусский штамм?
— Он менее агрессивен по сравнению с индийским. Пока мы еще на предыдущей стадии распространения вируса. Не исключено, что в нашей популяции тоже может возникнуть очень эффективный вирус, который будет уклоняться от иммунного ответа. Конечно, в странах, где плотность населения выше, вероятность такой ситуации больше. Поэтому значительная часть эффективно распространяющихся респираторных инфекций приходит оттуда, где огромное скопление населения, животных, птиц, которые могут между собой обмениваться вариантами.
Антиген для иммунизации отработают на животных.
— Из каких этапов состоит создание вакцины от коронавируса?
— Сотрудники лаборатории выделяют вирус, смешивают его с консервантами и адъювантами. Так получается тот самый иммунизирующий агент, который колют человеку. Отрабатываем на животных антиген для иммунизации. Когда мы придем к выводу, что препарат достаточно иммуногенный, приступим к доклиническим испытаниям на разных группах животных. Их иммунизируют, затем заражают вирусом и наблюдают, сработала ли вакцина. Отслеживают весь спектр воздействия вакцины на организм животного. Затем начинаются клинические испытания на людях. В первой и второй фазах участвует небольшая группа 100—300 человек. Исследуются аллергические свойства, токсичность вакцины, реакция в месте введения препарата. Далее стартуют клинические испытания третьей фазы, чтобы определить эффективность вакцины. Это иммунизация людей по территории без отбора. Определяют, снижается ли там заболеваемость. Обычно третий этап длится долго, поэтому все ныне существующие вакцины зарегистрированы по применению в экстренных случаях после первого — второго этапа. Мы должны все завершить в 2022 году: нужно очень быстро определить магистральный путь.
— Какие предпосылки создания вакцины против COVID-19 у нас были?
— В нашей стране вакцины создаются для животных, т.е. для сельского хозяйства. Для населения мы всегда закупали. С экономической точки зрения, считается нерентабельным организация производства вакцин для внутреннего потребления в странах, где проживает до 30 миллионов человек. Но изменились технологии. Векторные вакцины в разработке и производстве дешевле. Сейчас нужно привить весь мир. И компании-монополисты по выпуску вакцинных препаратов не способны быстро обеспечить все человечество вакциной. Биотехнологии сегодня — один из основных трендов развития человечества. И если наша страна не займется этим сейчас, то отойдет к государствам, которые ждут препараты и сами себя обеспечить вакциной не могут. У нас есть хорошие наработки в этой области, достойная школа вирусологии, сохранившаяся с советских времен. В нашем институте было две союзные программы по вирусологии. Мы ориентируемся в мировых трендах, обладаем достаточным уровнем знаний и можем себе позволить разработку вакцинного препарата.
Это будет цельновирионная инактивированная вакцина, двухдозовая. По принципу китайского препарата Sinovac. На культуре клеток выращивается коронавирус. Затем он инактивируется химическим методом и уже нежизнеспособный вводится человеку в определенном количестве, вызывая в организме иммунный ответ.
У нас достойная школа вирусологии.
КОМПЕТЕНТНО
Владимир Горбунов, директор РНПЦ эпидемиологии и микробиологии:
— В Беларуси только наш центр имеет возможность взаимодействовать с возбудителями любого уровня риска, в том числе и с коронавирусом (имеется в виду весь спектр деятельности, а не только диагностика). Для этого требуются определенные архитектурно-строительные и организационно-методические решения. У нас новый корпус построен с максимальным уровнем биологической безопасности. Мы первые начали ПЦР-диагностику COVID-19. Для того чтобы сделать как можно больше анализов, трудились круглосуточно, когда было мало лабораторий. В конце прошлого года возникли идеи по созданию вакцины. В БССР вакцины разрабатывались и производились более 80 лет назад. Но затем в СССР был сделан акцент на другие центры. У нас сменились поколения вирусологов. Нужно начинать практически с нуля. Мы работаем с возбудителями, технологии известны в мире. Пытаемся их воспроизвести. Конечно, нюансы будут. Для нас важно приобрести навыки и компетенции, чтобы и дальше эффективно действовать в этом направлении. Государство нам выделило финансирование на масштабное обновление оборудования, улучшение материально-технической базы центра.
Проанализировав наши возможности, сделали вывод, что это реально. Выбрали препарат, технологию которого можно относительно быстро разработать и внедрить. Уверен, будет получена вакцина достойного качества. Инактивированные вакцины хорошо известны и применяются давно.
Уровень квалификации наших сотрудников высокий. Центр занимается биотехнологиями, в том числе и в сфере вирусологии, мы создавали и создаем различные диагностические препараты. Технология создания вакцины схожая. Условия безопасности позволяют. Мы горды, что решаем эту задачу, понимаем ответственность за эффективное завершение проекта. При этом мы работаем не одни, а с другими центрами Министерства здравоохранения, медицинскими университетами, а также учреждениями Национальной академии наук Беларуси. Для ученых это возможность проявить себя, отработать новые технологии, реализовать в фундаментальной и прикладной науке.
kosiykova@sb.by
Вирус в иллюминаторе
На один из мониторов в лаборатории биобезопасности с коллекцией патогенных микроорганизмов выведено изображение клеточной культуры, инфицированной коронавирусом. Инфекционный агент размножается, а клетки гибнут и осаждаются.На текущем этапе создания вакцины специалисты накапливают биомассу нескольких вариантов COVID-19, проводят испытание их биологических свойств, определяют генетический состав.
Специальные уровни биозащиты, созданные в РНПЦ, позволяют работать с особо опасными вирусами. Заглядываем в иллюминатор комнаты, где накапливают SARS-CoV-2. Сотрудники трудятся в защитных костюмах. Руки в перчатках по локоть погружены в особые стальные герметичные емкости. Это так называемые боксы биологической безопасности, где ученые инфицируют вирусом клетки, животных и выполняют другие манипуляции, связанные с повышенной биоопасностью. Все, что поступает в боксы, затем подается в автоклав. Функционируют ламинарные шкафы, воздух очищается.
Накопленный коронавирус хранится в морозильнике при минус 70 градусах в культуральной жидкости. Это буферная система из нескольких солей, которая поддерживает PH около 7,5. Подкрашена витальным красителем красного цвета.
После химической инактивации вирус можно выдавать в обычные рабочие комнаты.
Ольга Климович работает с разными штаммами коронавируса.Младший научный сотрудник лаборатории Ольга Климович вместе с коллегами занимается накоплением вируса, отбором кандидатных штаммов для вакцины и их инактивацией. Манипуляции проводят в перчаточном боксе и ламинарном шкафу со средствами индивидуальной защиты. Ольга COVID-19 не боится. Говорит, бывают угрозы и пострашнее. Например, вирус Эбола, с которым работали в центре. Сама Ольга Климович в докоронавирусные времена исследовала возбудителей клещевого энцефалита, лихорадки Денге, лихорадки Западного Нила.
— Чем выделяются кандидатные варианты? — интересуюсь у младшего научного сотрудника.
— Они активно растут, имеют хорошие титры вируса. В их числе британский, классический варианты. Ведем нигерийский штамм.
Кандидатный вариант
В создании белорусской вакцины против коронавируса участвует шесть лабораторий центра. Около 60 человек. Специалисты консультируются с коллегами из других стран, России, США, привлекают производителей.Лаборатория диагностики ВИЧ и сопутствующих инфекций в числе тех, что участвуют в разработке вакцины. Задача сотрудников — получить максимальное количество штаммов, чтобы выбрать наиболее подходящий в качестве кандидатного для вакцины варианта. Каким критериям он должен отвечать?
— Это должен быть наиболее иммуногенный, вызывающий хороший иммунный ответ против всех циркулирующих вариантов, — поясняет заведующая лабораторией Елена Гасич. — Участие в разработке вакцины для нас очень важно. Мы занимаемся выделением штаммов. Но основная работа — это молекулярно-генетический мониторинг. Осуществляем скрининг лиц с подтвержденным диагнозом COVID-19. Мы должны понимать, какие генетические варианты циркулируют в стране, против каких вакцина должна быть эффективна. Отслеживаем все варианты вируса из-за рубежа. В начале марта впервые выявили британский. Будем секвенировать кандидатный вариант — определять нуклеотидные последовательности, чтобы посмотреть его структуру, изучить возможные мутации и замены.
Елена Гасич: «Участие в разработке вакцины для нас очень важно».Чужеродные белки
Природно-очаговые инфекции — сфера интересов заведующего лабораторией биобезопасности с коллекцией патогенных микроорганизмов Анатолия Красько. SARS-CoV-2 — это классический пример зоонозного вируса, когда инфекция передалась человеку от больного животного.— Что вам помогает сейчас в создании вакцины?
— Те знания, которые я получил в Минском государственном медицинском институте, аспирантуре Института вирусологии Д. И. Ивановского в Москве, некогда одного из лучших вирусологических учреждений мира. Сейчас институт входит в состав НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи. Совершенствовался в области молекулярной биологии, работал в университете в Германии.
Коронавирус содержит около 20 белков. Среди них есть ферментные, которые обслуживают сам вирус, и поверхностные, составляющие его оболочку и рецепторный аппарат. Это то, что будет представлено иммунной системе человека в вакцине.
— В первую очередь нас интересуют поверхностные белки S, М, N, чужеродные для человека, — отмечает Анатолий Красько. — В результате вакцинации на них вырабатываются антитела.
Самым значимым для защитного эффекта является спайковый S-белок, отвечающий за связывание с клеткой человека. Он используется во всех вакцинных препаратах. Планируется создать цельновирионную вакцину, которая будет вызывать иммунный ответ на все белки вируса.
— В чем преимущества такой вакцины?
— Мы имеем полный репертуар генов. Она более мягкая за счет того, что концентрация белков в ней меньше, чем в векторной вакцине. Не содержит другие вирусы-векторы. Недостаток — работа с высокопатогенным материалом, которая должна проводиться в специальных защитных учреждениях. Все это сильно ограничивает производство такой вакцины. Наработать быстро ее сложно.
— Откуда специалисты выделяют сам вирус для размножения?
— От пациентов. У нас большая коллекция, которую мы собирали в разное время. Есть варианты с прошлого года. Постоянно получаем пробы тяжелых больных из клиник.
Основная проблема в том, что произошли изменения в поверхностном S-белке. Появились новые варианты вируса: нигерийский, британский, южноафриканский, индийский. Насколько будут защищать от них существующие вакцины, предстоит еще изучать. Цельновирионная вакцина, кроме гуморального ответа, обеспечивает еще и Т-клеточный ответ иммунитета.
Коронавирус содержит около 20 белков.— Насколько сильно отличаются вирусы, выделенные из проб за это время?
— Уханьский, с которого все началось, сошел на нет к июню прошлого года. Его вытеснил 501-й — один из мутагенных. Появились еще несколько: южноафриканский, бразильский. Во многих странах сейчас доминирует британский. Набирает силу индийский вариант. Это постоянный естественный процесс изменчивости вируса, который позволяет ему сохраняться в популяции человека. Избежать этого невозможно.
— Как может помочь вакцина в борьбе с мутациями?
— С изменчивостью вируса нужно бороться путем оперативных замены антигенов, как это делается с вакциной против гриппа. Каждый год определяется вероятный вариант вируса, который придет, и по рекомендации ВОЗ производители накапливают вакцину, соответствующую актуальному варианту. Такая же ситуация будет, возможно, и с коронавирусом. Придется оперативно подстраивать вакцинные препараты под доминирующий вариант.
— Какие варианты SARS-CoV-2 циркулируют у нас?
— Есть и британский вариант, и внутреннее распространение тех штаммов, которые были завезены раньше. Присутствует слегка видоизмененный вариант местного происхождения, который адаптируется к нашей популяции. Индийский еще не находили...
— Что отличает белорусский штамм?
— Он менее агрессивен по сравнению с индийским. Пока мы еще на предыдущей стадии распространения вируса. Не исключено, что в нашей популяции тоже может возникнуть очень эффективный вирус, который будет уклоняться от иммунного ответа. Конечно, в странах, где плотность населения выше, вероятность такой ситуации больше. Поэтому значительная часть эффективно распространяющихся респираторных инфекций приходит оттуда, где огромное скопление населения, животных, птиц, которые могут между собой обмениваться вариантами.
Антиген для иммунизации отработают на животных.— Из каких этапов состоит создание вакцины от коронавируса?
— Сотрудники лаборатории выделяют вирус, смешивают его с консервантами и адъювантами. Так получается тот самый иммунизирующий агент, который колют человеку. Отрабатываем на животных антиген для иммунизации. Когда мы придем к выводу, что препарат достаточно иммуногенный, приступим к доклиническим испытаниям на разных группах животных. Их иммунизируют, затем заражают вирусом и наблюдают, сработала ли вакцина. Отслеживают весь спектр воздействия вакцины на организм животного. Затем начинаются клинические испытания на людях. В первой и второй фазах участвует небольшая группа 100—300 человек. Исследуются аллергические свойства, токсичность вакцины, реакция в месте введения препарата. Далее стартуют клинические испытания третьей фазы, чтобы определить эффективность вакцины. Это иммунизация людей по территории без отбора. Определяют, снижается ли там заболеваемость. Обычно третий этап длится долго, поэтому все ныне существующие вакцины зарегистрированы по применению в экстренных случаях после первого — второго этапа. Мы должны все завершить в 2022 году: нужно очень быстро определить магистральный путь.
— Какие предпосылки создания вакцины против COVID-19 у нас были?
— В нашей стране вакцины создаются для животных, т.е. для сельского хозяйства. Для населения мы всегда закупали. С экономической точки зрения, считается нерентабельным организация производства вакцин для внутреннего потребления в странах, где проживает до 30 миллионов человек. Но изменились технологии. Векторные вакцины в разработке и производстве дешевле. Сейчас нужно привить весь мир. И компании-монополисты по выпуску вакцинных препаратов не способны быстро обеспечить все человечество вакциной. Биотехнологии сегодня — один из основных трендов развития человечества. И если наша страна не займется этим сейчас, то отойдет к государствам, которые ждут препараты и сами себя обеспечить вакциной не могут. У нас есть хорошие наработки в этой области, достойная школа вирусологии, сохранившаяся с советских времен. В нашем институте было две союзные программы по вирусологии. Мы ориентируемся в мировых трендах, обладаем достаточным уровнем знаний и можем себе позволить разработку вакцинного препарата.
Это будет цельновирионная инактивированная вакцина, двухдозовая. По принципу китайского препарата Sinovac. На культуре клеток выращивается коронавирус. Затем он инактивируется химическим методом и уже нежизнеспособный вводится человеку в определенном количестве, вызывая в организме иммунный ответ.
У нас достойная школа вирусологии.КОМПЕТЕНТНО
Владимир Горбунов, директор РНПЦ эпидемиологии и микробиологии:
Проанализировав наши возможности, сделали вывод, что это реально. Выбрали препарат, технологию которого можно относительно быстро разработать и внедрить. Уверен, будет получена вакцина достойного качества. Инактивированные вакцины хорошо известны и применяются давно.
Уровень квалификации наших сотрудников высокий. Центр занимается биотехнологиями, в том числе и в сфере вирусологии, мы создавали и создаем различные диагностические препараты. Технология создания вакцины схожая. Условия безопасности позволяют. Мы горды, что решаем эту задачу, понимаем ответственность за эффективное завершение проекта. При этом мы работаем не одни, а с другими центрами Министерства здравоохранения, медицинскими университетами, а также учреждениями Национальной академии наук Беларуси. Для ученых это возможность проявить себя, отработать новые технологии, реализовать в фундаментальной и прикладной науке.
kosiykova@sb.by