Универсальный щит для лёгких: насколько близко мы к вакцине от всех респираторных угроз?

Представьте себе одну вакцину, которая одновременно защищает от гриппа, COVID-19, бактерий, поражающих лёгкие, и сезонных аллергенов.

Недавно учёные разработали назальный спрей для защиты от нескольких респираторных заболеваний, включая сезонный грипп и COVID-19. Пока они испытали его на мышах в течение трёх месяцев. Они называют эту многообещающую разработку «универсальной респираторной вакциной», хотя она стимулирует иммунную систему иначе, чем классические прививки.

Но как далеки мы от по-настоящему универсальной вакцины, способной нацелиться на всех респираторных возбудителей? Эксперты, опрошенные Live Science, заявили, что, несмотря на интересные результаты нового исследования, до создания такой вакцины остаются годы.

В погоне за универсальной защитой

Прививки от гриппа и COVID-19 необходимо обновлять каждый год, потому что вирусы гриппа и коронавирусы постоянно мутируют.

«По мере распространения вирусы мутируют сильно и незначительно, — объясняет доктор Альфредо Мена Лора, медицинский директор по контролю за инфекциями в больнице Святого Антония (Чикаго, Иллинойс). — Поэтому антитела, которые работали в прошлом сезоне, могут хуже связываться с вирусом в этом, оставляя больше людей уязвимыми для инфекции».

Более того, существует бесчисленное множество респираторных вирусов, бактерий и аллергенов, против которых нет существующих вакцин. Эти проблемы подтолкнули исследования в области «универсальных» вакцин, которые могли бы обеспечить более широкую и длительную защиту от множества респираторных угроз — включая даже сезонную аллергию.

Этот импульс ускорился после пандемии COVID-19, которая показала, насколько мир уязвим перед новыми респираторными патогенами и как быстро существующие вакцины устаревают перед лицом мутаций. С тех пор исследователи сосредоточились на разработке вакцин, которые действуют дольше и защищают от большего числа вариантов, потенциально снижая потребность в частом обновлении их составов.

Универсальные вакцины в разработке

Многие универсальные вакцины, находящиеся в разработке, нацелены на части вирусов, которые мало меняются у разных штаммов.

Например, для гриппа исследователи нацеливаются на белок гемагглютинин, торчащий на поверхности вируса, но они фокусируются на «ножке», а не на «головке» этого белка, потому что ножка мутирует медленнее. Вакцина Национальных институтов здравоохранения (NIH) FluMos-v2, нацеленная на гемагглютинин шести штаммов гриппа, недавно завершила ранние фазы испытаний на людях и вызвала обнадёживающий иммунный ответ.

Инициатива NIH «Золотой стандарт» также направлена на создание универсальных вакцин для защиты от нескольких вирусов, которые могут вызвать будущие пандемии. Одна интраназальная вакцина против гриппа уже находится на поздних стадиях испытаний на людях. В ней используются цельные инактивированные вирусы, чтобы заставить организм вырабатывать антитела, блокирующие инфекцию, и Т-клетки, атакующие заражённые клетки. Такой подход может обеспечить широкую защиту от нескольких штаммов гриппа и потенциально блокировать передачу — то, чего не делают современные прививки от гриппа.

Тем временем некоторые учёные работают над панкоронавирусными вакцинами для защиты от текущих и будущих коронавирусов, а другие исследуют вакцины, разработанные с помощью ИИ. Они создаются с использованием вычислительных инструментов для определения участков вирусных белков, которые мутируют очень медленно и присутствуют во многих вирусах. Оба эти направления всё ещё находятся на ранних экспериментальных стадиях.

Поскольку универсальных респираторных вакцин на рынке пока нет, большинство исследований и разработок были сосредоточены на создании вакцин для конкретных групп вирусов, таких как вирусы гриппа или коронавирусы. Недавнее исследование назального спрея уникально тем, что нацелено на защиту от вирусов, бактерий и аллергенов, а не только от одного семейства патогенов.

Пробуждение врождённого иммунитета

В отличие от традиционных вакцин, экспериментальный назальный спрей не учит иммунную систему распознавать определённые белки на конкретном антигене, сообщили исследователи 19 февраля в журнале Science. Вместо этого он активирует первую линию защиты иммунной системы, известную как врождённый иммунитет, пояснил в электронном письме Live Science старший автор исследования Бали Пулендран, патолог из Стэнфордского университета.

Это действует как система раннего предупреждения в лёгких, готовая обнаруживать и быстро реагировать на широкий спектр патогенов, даже на те, с которыми организм никогда раньше не сталкивался.

«Эти клетки [лёгких] первыми чувствуют инфекцию и помогают определить, как развернётся иммунный ответ, — говорит Пулендран. — И за последнее десятилетие мы узнали, что клетки врождённого иммунитета можно „натренировать“ быстрее и эффективнее реагировать на будущие угрозы».

Эта концепция опирается на исследования вакцины БЦЖ (БЦЖ), которая предотвращает туберкулёз. В 2023 году Пулендран с коллегами обнаружили, что у мышей, получивших БЦЖ, Т-клетки устремляются в лёгкие. Там они выделяли сигналы, которые поддерживали активность клеток врождённого иммунитета в лёгких в течение месяцев, защищая мышей как от COVID-19, так и от гриппа.

Этот новый назальный спрей вызывает сходную иммунную защиту. Он сочетает два адъюванта (вещества, запускающие иммунный ответ), которые активируют Т-клетки и привлекают их в лёгкие. Эти Т-клетки посылают химические сигналы, имитирующие естественные сигналы инфекции, поддерживая врождённые клетки лёгких в активированном состоянии повышенной готовности. Если патоген попадает в лёгкие, врождённые иммунные клетки оказываются подготовленными, чтобы пресечь инфекцию в зародыше.

В экспериментах мыши получали четыре дозы назального спрея с интервалом в одну неделю, а затем подвергались воздействию коронавирусов через 21 день — 3 месяца после последней дозы. У вакцинированных мышей в лёгких было примерно в 700 раз меньше вируса, чем у непривитых; они также сохраняли вес и выживали после заражения. Невакцинированные мыши, напротив, теряли значительный вес, у них развивалось воспаление лёгких, и в некоторых случаях они погибали.

«За последнее десятилетие мы узнали, что клетки врождённого иммунитета можно „натренировать“ быстрее и эффективнее реагировать на будущие угрозы», — Бали Пулендран, патолог из Стэнфордского университета.

Вакцина также помогла мышам бороться с бактериальными инфекциями, вызванными Acinetobacter baumannii и золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus), через несколько недель и месяцев после введения. Например, уровни S. aureus в почках были примерно в 200 раз ниже у вакцинированных мышей, чем у непривитых.

Кроме того, вакцина снижала тяжесть аллергических реакций, вызванных клещами домашней пыли. Вакцина «засевает» лёгкие долгоживущими Т-клетками, которые изменяют среду в лёгких так, что она подавляет иммунный путь, ответственный за аллергию, сообщили исследователи. В результате, когда вакцинированные мыши сталкивались с пылевыми клещами, их иммунная система не привлекала клетки, вызывающие воспаление, и не вырабатывала слизь, как это могло бы происходить в противном случае. Удаление Т-клеток отменяло эту защиту.