вірус 1 15Виконання художником анатомії вірусу. Анна Танчос/Wellcome Images, CC BY-NC-ND

Ніхто не хоче захворіти на грип, і найкраща лінія захисту - це вакцина проти сезонного грипу. Але виробництво ефективного щорічного щеплення від грипу ґрунтується на точному передбаченні того, які штами грипу найбільш ймовірно заразять населення в будь -який сезон. Це вимагає координації діяльності декількох медичних центрів по всьому світу, коли вірус подорожує з регіону в регіон. Після того, як епідеміологи зупиняться на цільових штамах грипу, виробництво вакцин переходить на високу швидкість; це займає приблизно півроку для генерації більше 150 мільйонів ін’єкційних доз необхідні для американського населення.

Наскільки добре працює щорічна вакцина проти грипу?

Виробництво ефективного щорічного щеплення від грипу ґрунтується на точному передбаченні того, які штами грипу найбільш ймовірно заразять населення в певний сезон. CDC щороку проводить обсерваційні дослідження для розрахунку "ефективності вакцини" для цього року.

вірус 2 1 15

Неправильне або неповне епідеміологічне прогнозування може мати серйозні наслідки. У 2009 році, поки виробників, включаючи MedImmune та Sanofi Pasteur, готували вакцини проти очікуваних штамів, an додатковий штам грипу, H1N1, виплив. Приготована вакцина не захистила від цього непередбаченого штаму, спричинивши паніку у всьому світі та понад 18,000 XNUMX підтверджених смертей - ймовірно, це лише частка справжньої кількості, оцінюється понад 150,000 XNUMX. Краще пізно, ніж ніколи, врешті -решт була зроблена вакцина проти H1N1, яка вимагала того року щеплення проти грипу.

Враховуючи, що грип викликав більшість пандемії за останні 100 років - включаючи грип 1918 р призвело до 50 мільйонів смертей - Ми залишаємося з питанням: Чи можуть вчені виготовити «універсальну» вакцину, здатну захищати від різноманітних штамів грипу, таку, що не потребує щорічних прогнозів епідеміологів і щорічної вакцинації для вас?


Innersele підписатися графіка


Вакцини стимулюють імунну систему до боротьби

До 18 століття, і, можливо, набагато раніше в історії, було загальновідомо, що а людина, яка пережила віспу, більше не захворіє на неї при наступному опроміненні. Якось інфекція надала імунітет проти хвороби. І люди визнали, що доярки, які контактували з великою рогатою худобою, що хворіє на вітряну віспу, так само будуть захищені від віспи.

В кінці 1700 -х років фермер Бенджамін Джесті прищепив своїй родині вітряну віспу, ефективно імунізуючи їх проти віспи, незважаючи на майбутнє зараження. Лікар Тоді Едвард Дженнер катапультував людство до нової ери імунології коли він надав науковій доказі процедурі.

Тож якщо одне щеплення від коров’ячої віспи або одне зараження (та виживання) віспи забезпечує імунітет вартістю десятиліття або навіть довічний, то чому людей заохочують щорічно отримувати вакцину проти грипу?

Відповідь полягає в тому, як швидко змінюється анатомія вірусу грипу. Кожен вірус складається з приблизно сферичної мембрани, що інкапсулює постійно мутує генетичний матеріал. Ця мембрана увінчана двома типами «шипів»: гемаглютиніном, або ГК, і нейрамінідазою, або НА, кожен з яких складається з стебла та головки. HA та NA допомагають вірусу при зараженні шляхом зв’язування з клітинами -господарями та опосередковують проникнення вірусу в клітину та врешті -решт її вихід.

Вакцини зазвичай виділяють антитіла, спрямовані на ці дві молекули. Після введення імунна система людини починає працювати. Спеціалізовані клітини збирають молекули вакцини як загарбники; інші клітини потім виробляють антитіла, які розпізнають чужорідні молекули. Наступного разу, коли з’являться ті самі загарбники - у формі тієї ж вакцини або вірусу, який він імітував - імунні клітини організму розпізнають їх і борються з ними, запобігаючи зараженню.

Для розробників вакцин однією неприємною характеристикою мутогенного геному грипу є те, як швидко змінюються ГК та НА. Ці постійні зміни - це те, що кожного сезону грипу повертає їх до чертежної дошки нових вакцин.

Різні методи створення вакцини

Вакцина проти віспи першою застосувала “емпіричну парадигму” вакцинології - ту саму стратегію, якою ми значною мірою користуємось сьогодні. Він спирається на підхід "проб і помилок" для імітації імунітету, викликаного природними інфекціями.

Іншими словами, розробники вакцин вважають, що організм зможе реагувати на антитіла до чогось у щепленні. Але вони не зосереджуються на тому, який конкретний ділянка вірусу викликає імунну відповідь. Це не має особливого значення, якщо це реакція на невелику ділянку ГК, яку поділяють, наприклад, багато штамів. При використанні цілого вірусу як вихідного матеріалу можна отримати багато різних антитіл, які розпізнають багато різних частин вірусу, що використовуються у вакцині.

Загальний прийом сезонного грипу вписується в цей емпіричний підхід. Щороку епідеміологи прогнозують, які штами грипу найбільш ймовірно заражають населення, зазвичай осідаючи на трьох -чотирьох. Потім дослідники послаблюють або інактивують ці штами, щоб вони могли діяти як імітатори вакцини проти грипу того року, не даючи реципієнтам повноцінного грипу. Надія полягає в тому, що імунна система індивіда відповість на вакцину, створивши антитіла, спрямовані на ці штами; тоді, коли він або вона контактує з грипом, антитіла будуть чекати, щоб нейтралізувати ці штами.

Але існує інший спосіб створення вакцини. Це називається раціональним дизайном і являє собою зміну парадигми, яка може змінити гру у вакцинології.

Мета полягає в тому, щоб сконструювати якусь молекулу - або "імуноген" - яка може викликати вироблення ефективних антитіл, не вимагаючи впливу вірусу. По відношенню до сучасних вакцин, спроектований імуноген може навіть дозволити отримати більш специфічні реакції, тобто імунна відповідь націлена на певні частини вірусу, і більшу широту, тобто вона може бути націлена на декілька штамів або навіть на споріднені віруси.

Ця стратегія працює для націлювання на конкретні епітопи або ділянки вірусу. Оскільки антитіла працюють, розпізнаючи структури, дизайнери хочуть підкреслити імунній системі структурні властивості створених ними імуногенів. Тоді дослідники можуть спробувати створити вакцини -кандидати з цими структурами в надії, що вони спровокують імунну систему виробляти відповідні антитіла. Цей шлях може дозволити їм зібрати вакцину, яка викликає більш ефективну та ефективну імунну відповідь, ніж це було б можливо за допомогою традиційного методу проб і помилок.

Перспективний прогрес був досягнутий у конструкція вакцини проти респіраторно -синцитіального вірусу використовуючи цю нову раціональну парадигму, але досі тривають зусилля щодо використання цього підходу щодо грипу.

До універсальної вакцини проти грипу

В останні роки дослідники виділили ряд потужних антитіл, що нейтралізують грип, які виробляються в нашому тілі. У той час як відповідь антитіл на грип є в першу чергу спрямований на головку шипа HA, було виявлено кілька ціль HA. Оскільки стебло є більш постійним у вірусних штамів, ніж голова, це може бути ахіллесова п’ята грипу, а антитіла, спрямовані на цю область, можуть бути хорошим шаблоном для створення вакцини.

Дослідники застосовують ряд підходів, які могли б змусити організм виробляти ці антитіла, що викликають інтерес, перш ніж заразитися. Одна із стратегій, відома як відображення наночастинок, передбачає створення молекули, яка містить частину вірусу. У лабораторії вчені могли б прикріпити деяку комбінацію частинок HA і NA до зовнішньої сторони сферичної наночастинки, яка сама здатна викликати імунну відповідь. При введенні у складі вакцини імунна система може «бачити» ці молекули і, на щастя, виробляти антитіла проти них.

Одне з найважливіших питань, на яке потрібно отримати відповідь, це те, що саме повинно відображатися на зовнішній стороні цих наночастинок. Деякі стратегії відображають різні версії повноцінних молекул ГК, а інші просто включають стебла. Хоча для підтвердження цих підходів необхідно зібрати більше даних про людей, використовуються дані досліджень на тваринах імуногени, що містять тільки стебло, обнадіюють.

За сучасних технологій ніколи не може бути щеплення від грипу «все готово». І епідеміологічний нагляд завжди буде необхідним. Однак не можна немислимо, що ми можемо перейти від моделі раз на рік до підходу раз на 10 років, і ми можемо опинитися протягом кількох років.

Бесіда

про автора

Ян Сетліфф, доктор філософії Студент, програма з хімічної та фізичної біології, Центр вакцин Вандербільта, Університету Вандербільта та Амін Мурджі, к.т.н. Студент кафедри мікробіології та імунології Центру вакцин Вандербільта, Університету Вандербільта

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Схожі книги:

at InnerSelf Market і Amazon