22°C Монреаль
четверг, 24 июня

Коронавирус: происхождение и вакцины. Мнение монреальского ученого Феликса Поляка.

18 декабря 2020 • Интервью

Коронавирус: происхождение и вакцины. Мнение монреальского ученого Феликса Поляка.
Феликс Поляк
С тех пор, как соцсети тотально охватили нашу жизнь, мы существуем в мире повальной экспертной компетенции. Как и многое другое, коронавирус обострил этот аспект до предела. Но нам все еще кажется, что для аргументированного отстаивания своей позиции стоит владеть информацией о предмете спора в достаточной степени. Знание –сила, предупрежден – вооружен... Вирусы, вакцины, мутации – о них мы беседовали с монреальским ученым, специалистом в медицинской химии Феликсом Поляком.

Феликс, давайте начнем с представления Вас, как ученого – образование, специализация, работы.

–    Мое университетское образование называется «Химия биологически активных соединений», что по западным стандартам эквивалентно понятию «Медицинская химия». Эта наука находится на стыке органической химии и биохимии, так что эти предметы я изучал параллельно. 

Потом защитил докторат (PhD) по органической химии, и вся дальнейшая карьера была связана с исследованием биологически активных веществ. 
В Канаде я работал сначала в Universite de Montreal, а затем в биотехнологических компаниях, и довольно продолжительное время – в фармацевтической компании, где участвовал в создании нового лекарства, которое получило одобрение FDA (Food and Drug Administration – Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов, США – прим. ред.) и сейчас находится на рынке. Это лекарство представляет собой синтетический пептид – аналог природного пептида, который регулирует один из основных гормонов – HGH (гормон роста). 

Так как все исследования были напрямую связаны с химией и биологией белков, мне пришлось серьезно обновить мои университетские познания в молекулярной биологии. Так что эпидемию коронавируса я встретил во всеоружии.  


Могли ли Вы предположить, что она распространится по всему миру? 

– О нынешней эпидемии я узнал, как и все, в начале января из сводки новостей о том, что в Китае отмечено аномальное количество больных с нетипично тяжелым протеканием воспаления легких. Я сразу подумал о возможном возвращении SARS – эпидемии коронавируса 2002 года. В середине января я связался со своим китайским другом и коллегой, и перезванивался с ним через день. По уровню и серьезности мероприятий по обузданию быстро распространяющейся эпидемии, я понял масштаб ситуации. Это был вопрос времени, когда он появится у нас. Но до этого уже были нерадостные новости из Европы, в первую очередь из Италии и Испании.

Как работает вирус? Мы намеренно просим не упрощать, а описать с достаточным количеством подробностей, чтобы те, кому это действительно интересно, могли получить общее представление.

– Для понимания того, как работает вирус, нужно остановиться на его строении и основных функциях. 

Коронавирус состоит из рибонуклеиновой кислоты (РНК) в которой содержится вся информация – это инструкция по синтезу и сборке копии вируса и белковой оболочки. 

Это фотография вируса SARS CoV2. Он похож скорее не на корону а на морскую мину.

Я не буду останавливаться на строении РНК, только упомяну, что это линейная полимерная молекула, состоящая из 4 разнообразно повторяющихся структурных единиц – нуклеотидов. У РНК нашего коронавируса примерно 30,000 нуклеотидов. Белковая оболочка действительно имеет форму шара, она состоит из глюкопротеинов – соедиенений белков с углеводами, но для простоты мы будем называть их просто белками. У нашего коронавируса белки четырех типов – Е, М, N и S. Нас больше всего интересует белок типа S, из которого состоят те самые шипы. Собственно, поэтому он и называется «спайк-протеин». Протеин – это синоним слова белок.  

Coronovirus structure

Это условное изображение коронавируса. РНК находится внутри оболочки, показаны 4 типа белков. Спайк-протеин вообще-то состоит из двух фрагментов – С1 и С2, которые в обычном состоянии похожи на закрытый цветок тюльпана. Он раскрывается под действием особого белка, который также имеется у вируса.

Роль белков в нашей жизни, наверное, известна всем. И это тема для отдельной лекции. Поэтому я постараюсь кратко остановиться на их строении. Белки – это тоже полимерные молекулы, причем в нашем организме присутствуют как короткие белки (например ангиотензин, окситоцин), среднего размера белки (инсулин, паратироидный гормон), так и длинные пептидные молекулы, тот же гормон роста, эритропоэтин и другие. Полимерные молекулы белков состоят из аминокислот, в природных белках их 20. От количества и сочетания аминикоислот зависит разнообразие жизни.

Аминокислоты – это довольно простые молекулы, они похожи друг на друга и отличаются только одним фрагментом, но этот фрагмент (он называется боковая цепь) как раз и определяет свойства белка. 

Некоторые боковые фрагменты разных белков, если им удается сблизиться с друг другом на достаточно малое расстояние, могут образовывать друг с другом временный связи, а если таких пар аминокислот достаточно много, то связь двух белков будет достаточно прочной. 

А как разным белкам удается сблизиться друг с другом? Дело в том, что полимерные цепи белков, в том числе и их отдельные участки, могут образовывать различные пространственные структуры, такие как плоские фрагменты, спиралевидные и т.д. Может получиться, что спирали двух белков могут совпасть по размерам и достаточно тесно сблизиться. А если аминокислоты, a точнее, их боковые фрагменты также смогут образовать временные связи, то в результате контакт двух белков может оказаться достаточно прочным. 

Именно этот механизм лежит в основе взаимодействия белка с рецептором клетки организма, а в данном случае – вирусного белка с рецептором. Рецептор – это тоже белковая молекула, находящаяся на поверхности клетки, которая привлекает и связывает какой-либо специфический белок для дальнейших превращений.


Теперь нам будет понятнее механизм работы вируса. Попадая в организм, коронавирус приближается к рецептору ACE2 (это белковая молекула, которая регулирует превращения одного из основных гормонов – ангиотензина) и спайк-протеин вируса, а точнее его фрагмент, который называется «область связывания с рецептором» (Receptor Binding Domain) начинает взаимодействовать с рецептором, пользуясь тем, что их пространственная структура хорошо совпадает и некоторые аминокислоты могут также взаимодействовать друг с другом. При этом образуется достаточно прочная структура, которая позволяет осуществиться процессу слияния (Fusion), после чего вирус проникает внутрь клетки и начинает производить свою копию.

coronavirus and human cell

Примерно так вирус связывается с рецептором ACE-2. Следующий этап – проникновение в клетку.

Можно ли говорить об искусственном происхождении этого коронавируса?

– После осознания масштабов эпидемии, вопрос о происхождении вируса моментально стал темой номер один. Причем широкой публике все сразу стало ясно: вирус, безусловно, искусственного происхождения. 

Правда, адепты этой концепции не могли договориться о том, кто именно его создал. Диапазон был достаточно широк – от правительственных лабораторий, причем разных стран, до инопланетян. Хотя уровень аргументации был похож: «Ну, ты же не будешь отрицать, что он не может быть естественным, раз так действует» или «Ты же должен понимать, что все это заранее планировалось» и тому подобное. К сожалению, я не могу опираться на подобные аргументы.

В  науке играет большую роль методологический принцип «Бритвы Оккама». У раннего Райкина, если кто помнит, было примерно такое: «У меня появилось пятно на потолке. Наверное, это инопланетяне. Правда, возможно, что сосед сверху залил». Так вот, ученые в первую очередь предположили бы соседа сверху, а уж потом инопланетян. «Не стоит плодить сущности без необходимости». В этом и состоит принцип «Бритвы Оккама».

Что показала расшифровка генома COVID-19?

– Расшифрованный геном вируса был опубликован с феноменальной скоростью. Уже в начале января появилась информация из Китая, а в феврале из Франции, Испании и т.д. 

В начале февраля профессор Вильям Галлахер (William Gallaher) из Университета Луизианы опубликовал исчерпывающий материал о полном строении вирусного белка и провел его доскональный анализ. Эта фундаментальная работа по сей день является наиболее полной информацией о строении и механизме SARS-CoV-2, хотя новые публикации на эту тему появляются по сей день. Естественно, в той статье была попытка сравнить данные нового вируса с известными природными аналогами, начиная с его предшественников – вирусов SARS и MERS, а также известными коронавирусами, циркулирующими среди животных.

Основное внимание было уделено летучим мышам, так как хорошо известно, что благодаря уникальной иммунной системе, летучие мыши являются резервуаром большинства вирусов – от бешенства до коронавирусов, которые рано или поздно, напрямую или через посредников попадали к человеку. 

Нет сомнений, что вирус SARS попал к человеку через пальмовых циветт, как нет сомнений в животном происхождении вируса MERS (хотя некоторые сторонники конспирологии сомневаются и в нем). 

А что же мы видим в случае COVID19? Анализ генома показал совпадение SARS-CoV-2 с SARS примерно на 80% нуклеотидов. В то же время вскоре был обнаружен коронавирус летучей мыши RaTG13, который совпадает с вирусом SARS-CoV-2 на 96%. Кстати, нынешний вирус ближе к SARS, чем MERS. 

Обнаружение вируса RaTG13 является сильным аргументом в пользу гипотезы естественного происхождения. Другим сильным аргументом является недавно обнаруженное, сначала в Дании, а потом и в других странах, «путешествие» вируса от человека к норкам и обратно. То есть, возможная миграция от животного – доказанный шаг. Разница в 4% генома – это мутация примерно 1200 нуклеотидов – вполне возможный эффект. 

И все же, для стопроцентной уверенности нужно найти точную копию вируса SARS-CoV-2 у животного и проследить его генеалогию. 

Теоретически можно такой вирус создать в лаборатории?

– Теоретически, да. Взяв за основу хотя бы тот же вирус RaTG13. Редактирование генома – вещь вполне известная. Вопрос – зачем? Зачем делать 1200 вставок нуклеотидов в различные участки РНК? Не говоря о том, что это более чем трудоемкое занятие. 

Несколько месяцев назад общественность всколыхнуло появление в СМИ доктора Ли-Мен Ян (Li-Meng Yan), которая уехала из Гонконга и в настоящее время живет в США. Она прямо утверждает, что вирус был создан в лаборатории и указывает на детали, которые это якобы подтверждают. Она даже опубликовала статью, правда в нереферируемом журнале, в которой предложила метод, как этот вирус мог бы быть сделан искусственно. 

Естественно, эта статья и все ее аргументы были разобраны по косточкам и признаны абсолютно несостоятельными, а некоторые даже абсурдными самыми серьезными специалистами, включая первооткрывателя HIV, профессора Роберта Галло (Robert Gallo). Более чем детальные ревью доступны для ознакомления всем желающим. 

Что касается предполагаемого синтеза, пока никто не воспользовался им и не доложил о воспроизводстве этого вируса. Если бы такое произошло, это мог бы быть сильный аргумент. Но пока такого нет.

Что на сегодня известно о мутациях COVID-19?

– По моим наблюдениям, понятие мутации находится на третьем месте по популярности в этой теме, после слов «вирус» и «вакцина». Кроме того, это вроде бы сильный аргумент в устах противников вакцин. Мол, зря стараетесь – сделаете вакцину против вируса, а он мутировал и вакцина не подействует. 

Так что же такое мутация вируса? Видимо, при слове «мутация» должны приходить на ум фильмы ужасов, всякие монстры-мутанты. Некоторые люди понимают под мутацией превращение ужа в ежа. Действительность проще, по крайней мере, у вирусов. В основном, мутации – это точечные изменения генома вируса, которые в результате приводят к изменениям в вирусном белке. И, хотя такие изменения генома вируса обычно происходят с высокой частотой, далеко не все закрепляются, так как у самого вируса есть механизм редактирования мутаций. 

То есть, хотя мутация, которая изменяет способ передачи вируса или его вирулентность, может легко появиться в вирусной популяции, она не будет распространяться с высокой частотой, если не является селективно выгодной. 

Если говорить о вирусе SARS-CoV-2, то пока не известны сколько-нибудь значительные его мутации. В конце весны появилось сообщение о мутации D641G, что означает замену одной аминокислоты (аспарагиновая кислота) на другую (глицин) в положении 614 спайк-протеина. Сейчас ищут подтверждение другой потенциально серьезной мутации N501Y. Но ни к каким серьезным изменениям они не привели.

Перейдем к вакцинам. В чем их принцип действия?

  – Современная концепция вакцин практически не изменилась со времен Дженнера и Пастера. Идея о том, что было бы хорошо подготовить организм со встречей с возбудителем болезни задолго до того, как возбудитель посетит организм, простая и логичная.

Я со студенческой скамьи помню фразу «Вирус обладает двумя атрибутами: инфекционностью и иммуногенностью. Инфекционность зависит от его нуклеиновой кислоты и определяет заразность вируса. Иммуногенность зависит от вирусного белка и определяет иммунный ответ». И, хотя первые иммуноглобулины были открыты примерно через 40 лет после вакцины Дженнера, как и все гениальное, он все предвидел правильно. 

Идея предоставить организму вирус, у которого ослаблена или полностью обезврежена его «сердцевина», работает по сей день. Хотя наука в этой области развивается стремительно, как и в других областях. Появляются новые принципы и новые типы вакцин.

coronavirus and human cell

Tак работает адаптивный иммунитет. Буквы Y – это специфические антитела – иммуноглобулины. Они связываются со спайк-белками вируса и блокируют их, не давая им связаться с рецептором ACE-2. Именно так и должны работать вакцины.

Какие типы вакцин от коронавируса разработаны, чем они отличаются?

– Типы современных вакцин можно увидеть на примере нынешней кампании по разработке вакцины против COVID-19. Когда в начале осени на финишную прямую вышли 10 вакцин (я имею в виду тех, кто заявил об приближении завершения клинических испытаний), речь шла о препаратах, относящихся к 4 различным классам.

На сегодняшний день в мире зарегистрировано 6 вакцин – 3 в Китае, 2 в России и вакцина BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) – в Великобритании, Канаде, США и Бахрейне. Вакцина нового типа mRNA-1273 (Модерна) получила положительное решение FDA, но пока не зарегистрирована.

На момент нашего интервью на финишной прямой находится еще 46 вакцин, которые либо находятся на заключительной стадии клинических испытаний, либо уже их завершили. 

Итак, что это за типы вакцин?

Нужно отметить, что для экономии времени и надежности, почти все вакцины были разработаны по известным методикам. Все три китайские принадлежат к одному классу – это “инактивированные вирусные препараты” у которых вирусная РНК тем или иным способом инактивирована, то есть вирус лишен инфекционности. Это самый старый и, по-видимому, самый апробированный метод. 

Российская вакцина Sputnik V, зарегистрированная первой в мире, хотя и в виде временной регистрации, относится к классу Non-replicating viral vector. Это означает, что фрагмент РНК вируса введен в аденовирус человека рАд5 и рАд26, причем аденовирус не имеет возможности репликации. Это тоже хорошо апробированный метод. Он был использован для вакцин от MERS и Эболы, то есть не на пустом месте. К этому же классу относятся близкая к регистрации вакцина JNJ-78436735 (Johnson & Johnson) и AZD1222 (The University of Oxford/AstraZeneca), правда у последней другой вектор.

Другая российская вакцина, EpiVacCorona создана по типу вакцин от гриппа. Она относится к классу пептидных вакцин, то есть содержит вирусный белок, тот самый спайк-протеин, а вернее его фрагменты, соединенные с белком-носителем. Об этой вакцине мало что известно, большинство технической информации пока недоступно.

– Самая известная вакцина сегодня – это препарат Pfizer.

– Это шестая одобренная вакцина – Pfizer/BioNTech. О ней и ее аналоге – вакцине Moderna пишут и говорят очень много. И вот почему.

У всех вакцин одна цель – познакомить организм с антигеном вируса с целью создать антитела (и, возможно другие инструменты иммунитета) до возможной встречи с вирусом. Либо это нежизнеспособный вирус, но с сохранившимся белком, либо это фрагмент РНК вируса, который попав в клетку подаст команду на производство вирусного белка, либо это уже готовый вирусный белок.

Все эти отработанные ранее подходы преследуют одну цель – знакомство организма с вирусным белком для создания иммунного ответа.

А что вакцины нового типа? Собственно, цель та же, а способ наиболее простой. Как вообще синтезируется белок в клетке? РНК, в которой находится информация по синтезу белка создает свою копию, причем копию не целой молекулы РНК, а отдельных фрагментов. Эти копии называются «информационная РНК» (mRNА). Они направляются в рибосомы – органеллы, в которых и происходит синтез белка по инструкции, записанной в информационной РНК. 

Так вот, эта mRNА, в которой находится инструкция по синтезу спайк-протеина вируса и составляет основу вакцин нового типа. Эти небольшие фрагменты РНК помещены в липосомальные комплексы с минимумом добавок. 

Нужно добавить, что хотя вакцины на основе информационной РНК будут первые в истории, исследования по применению этой концепции идут с 90-ых годов прошлого века. Нынешняя эпидемия просто стала мощным толчком для продвижения ее на рынок.

– Какие вакцины попадут в Канаду и ведется ли здесь собственная разработка?

– Пока Канада закупила какое-то количество вакцины Pfizer. Подписаны контракты и с другими компаниями. 

Но интересно то, что в Канаде, на нашем «заднем дворе» разрабатывается своя, причем очень оригинальная вакцина. Начальные исследования были проведены в университете McGill, а до ума ее доводят в Квебек-Сити, в компании Medicago. Ее индех VIR-7831, а по типу она относится к Plant-based adjuvant vaccine. Собственно, разработки велись по вакцинам от гриппа, конечно, они сейчас пригодились. Суть концепции заключается в использовании платформы на основе растений для разработки вакцин. Этот подход использует живые растения в качестве биореакторов для производства неинфекционных версий вирусов (так называемых вирусоподобных частиц или VLP). Эти частицы имитируют архитектуру вируса, но они не заразны. VLP представляют антигены иммунной системе человека высокоэффективным образом, вызывая защитный и длительный иммунный ответ. Вакцина находится на третьей фазе клинических испытаний.  

- Регистрация везде идет по упрощенной процедуре? Считается, что эффективность по всем вакцинам подтверждена только по предварительным результатам на небольших выборках.

– Регистрация идет по обычной процедуре. Все западные кандидаты вакцин, которые предполагали регистрацию в США, Канаде, Европе, прошли предклинические испытания на животных и три фазы клинических испытаний Просто все этапы прошли очень быстро, да и подготовка к производству вакцин шла параллельно с клиническим исследованием, что и явилось основным фактором экономии времени. Все это было возможным благодаря существенным инвестициям в проекты.

Согласно обычным стандартам, на третьей фазе участвовали десятки тысяч волонтеров, например у Pfizer – 44,000 человек, Johnson & Johnson – 60,000. Такое количество нельзя назвать небольшой выборкой.

– Почему можно говорить о безопасности вакцин? На создание и изучение воздействия вакцин обычно уходят годы? 

– Безопасность вакцин – это отдельная тема. Все аспекты вакцин должны быть проверены во время предклинических и клинических испытаний. Испытания проводятся согласно заранее утвержденному протоколу, а их результаты открыты и доступны для каждого. Я познакомился с полным отчетом Pfizer на сайте FDA 10 декабря, в день подачи этого отчета. Не столь важно, по какой технологии разработана и сделана вакцина, как важно то, насколько тщательно она проверена в клинических испытаниях. 

В связи с этим я хочу остановиться на одном важном моменте критики вакцинирования, а точнее, нынешней вакцины. Из-за того, что вакцины от COVID-19 появились очень быстро, многие люди резонно спрашивают, мол обычно вакцины создают 3-5-10 лет, вплоть до 15 лет, и только тогда станут известны все возможные побочные эффекты. 

Во-первых, не все вакцины требуют много времени для создания. Сезонные вакцины от гриппа создаются за полгода или около того и никто к этому не проявлял никакого интереса. Просто имеется готовая платформа, на которой делается новая вакцина. Нынешние вакцины тоже были сделаны на известных платформах. 

Во-вторых, если не дать вакцины сейчас, как получить информацию о ее отдаленных последствиях? По логике, чтобы поскорее получить данные об отдаленных последствиях, нужно начать вакцинирование как можно раньше.

– Вакцины, которые предложат канадцам, созданы на основе mRNA – технологии, которая представляется нам совершенно новой.

– Лекарственные продукты на основе mRNA нельзя назвать совсем новыми. Как я уже отметил, их разрабатывают с 90-ых годов прошлого века. Я читал научную публикацию под названием «mRNA вакцины – новая эра в вакцинологии». Статья была опубликована в журнале Nature Reviews Drug Discovery и датирована апрелем 2018 года, то есть задолго до эпидемии. Согласно этому обзору, технология, основанная на mRNA может стать настоящей революцией в фармакологии, а особенно в области онкологии.

– Возможно ли быстрое масштабирование mRNA вакцины?

– Как раз легкое масштабирование является одним из достоинств новой технологии. Вакцина доставляется в организм в виде липосомального комплекса, а эта технология уже хорошо отработана. 

– Как Вы считаете, лучше привиться или переболеть?

– Все люди решают этот вопрос по-разному. Я не считаю возможным навязывать свою точку зрения. В то же время, я хотел бы обратить внимание на простой факт. Эпидемия закончится в одном из двух случаев: либо вирус ослабнет, то есть потеряет свою инфекционность в результате мутаций, либо общество приобретёт коллективный иммунитет, что означает что примерно 65-70% людей выработают антитела к вирусу. Информация о мутациях, за которой я тщательно слежу, пока не указывает на подобный сценарий. Что касается коллективного иммунитета, то, например в Канаде, согласно источнику https://www.worldometers.info/coronavirus/#countries, диагностированных случаев всего 1.3%. Если сделать поправку на точность анализов и охват всех случаев, и умножить эту цифру на 10, все равно получится около 13%, что для коллективного иммунитета недостаточно. Теоретически вакцинация и есть инструмент для создания коллективного иммунитета.    

Делать или не делать прививку – это личный и очень чувствительный вопрос. Я абсолютно убежден, что это должно быть полностью осознанное и добровольное решение. Особенно в наше бурное время. Я сильно предполагаю, что Дженнер и Пастер смогли довести свои идеи до практического применения во многом из-за отсутствия интернета. А если серьезно, то при каждом обсуждении достоинств и недостатков вакцин я вспоминаю один малоизвестный факт из жизни нашей бывшей Родины. Сейчас, как раз благодаря интернету, исчерпывающая информация доступна каждому. Если кратко, то вот эта история. В декабре 1959 года в составе делегации один известный советский художник посетил Индию. Он поехал, используя поддельные справки о необходимой вакцинации. В Индии он посетил церемонию, где заразился черной оспой, которую привез с собой в Москву. Естественно, за несколько дней он заразил много людей, в том числе и пациентов больницы, в которую вскоре попал. К сожалению, он умер, как и некоторые из тех, кого он заразил. В масштабе всего Советского Союза были приняты экстраординарные меры по нераспространению этой смертельной болезни, но даже их могло оказаться недостаточно. Огромная удача заключалась в том, что на то время вакцина уже существовала и удалось ее масштабировать, доставить и привить миллионы людей. Все это заняло три месяца. Начинающаяся эпидемия была остановлена.

На этой оптимистической ноте я хочу пожелать всем читателям, безотносительно их отношения к предмету нашей беседы, крепкого физического и душевного здоровья и оптимизма.

 

Новости Монреаля: получайте самую важную информацию первыми

* indicates required