По данным ВОЗ (15.05.2020) COVID-19 обнаружен уже более чем в 200 странах мира, выявлено 4,52 миллиона случаев заражения, из которых 1 702 152 пациента выздоровели, 303 082 умерли. Болезнь распространяется стремительно, отмечено 2 616 792 активных случая заражения, из которых 45 566 находятся в критическом состоянии. На сегодняшний день эффективных противовирусных препаратов COVID-19 пока не найдено, лечение ведется индивидуально и направлено на устранение осложнений, вызванных вирусом. Ситуация осложняется тем, что у тяжелых больных наблюдается процесс, называемый «цитокиновым штормом». Это явление напрямую связано с иммунитетом человека (https://www.newsweek.com/cytokine-storms-COVID-19-patients-specially-developed-proteins-1498508), и чтобы понять его причину, необходимо рассмотреть первые начальную стадию заражения.  Известно, что вирус COVID-19 проникает в организм через верхние дыхательные пути.  S-белок, который формирует шипы короны, проникает в клетку посредством связывания со своим первым доменом - ангиотензинпревращающим ферментом (ACE 2), расположенным на мембранах клеток верхних дыхательных путей. В некоторых случаях COVID-19 может блокировать фермент ACE 2. В этом случае чрезмерное накопление в клетках ангиотензина II и брадикинина приводит к острому респираторному дистресс-синдрому, отеку легких и миокардиту. Кроме того, попавший в клетку вирус начинает использовать механизм репликации клетки-хозяина для  продуцирования своих белков, закодированных в собственной молекуле РНК. По последним данным (https://naked-science.ru/article/medicine/kitajskie-issledovateli-obyasnili) 4 неструктурных белка вируса и S-белок (orf1ab, ORF3a, ORF10, ORF8) связываются с трансмембранным белком CD147, который расположен на мембранах эритроцитов и играет роль второго домена вируса (https://ria.ru/20200318/1568785423.html). Через белок, принадлежащий к этому семейству иммуноглобулинов, вирусные белки проникают в эритроциты, связываются с β-цепью гемоглобина, что способствует удалению железа из порфиринового ядра и, в конечном итоге, из эритроцита. После того как железо выбрасывается в плазму крови, в организме активизируется антиоксидантная защитная система. В это время иммунные клетки начинают выделять большое количество цитокинов. Обычно цитокины должны разрушать только инфицированные клетки. Однако во время так называемого «цитокинового шторма» цитокины уничтожают как инфицированные, так и здоровые клетки и ткани одинаково. Таким образом, в результате нарушений, вызванных вирусом COVID-19, иммунная система человека начинает работать со сбоями. В тяжелых случаях иммунная система повреждает клетки легких непосредственно. Кроме того, легкие запечатываются жидкостью и мертвыми клетками, что вызывает прогрессирующее затруднение дыхания и может привести к смерти больного. У многих тяжелых больных, инфицированных COVID-19, врачами, как правило, диагностировались пневмония и стремительно развивающийся сепсис. Можно предположить, что возникновение нетипичной пневмонии и сепсиса обусловлено такими факторами, как, блокада фермента ACE 2, распад эритроцитов и выброс железа в плазму крови. С учетом вышеизложенного, можно сделать вывод, что основной мишенью вируса SARS-CoV-2 являются не легкие, а сердечно-сосудистая система, нарушение деятельности которой приводит к соответствующим патологиям.

Если учесть, что вирус очень быстро распространяется, то разработка противовирусных препаратов и вакцин для предотвращения пандемии является одной из важнейших проблем нашего времени. В настоящее время в 35 лабораториях более чем 30 стран проводятся исследования по разработке вакцин (https://www.rbc.ru/society/23/03/2020/5e7353ee9a7947b8586afd25). Тем не менее, эксперты утверждают, что препараты следует тщательно тестировать, поскольку существует вероятность «синдрома антителозависимого усиления инфекции (ADE)» (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles) / PMC3019510 /; https://www.hkmj.org/abstracts/v22n3%20Suppl%204/25.htm). В этом случае вакцина не предотвращает заболевание, а может стимулировать его развитие. Развитие этого синдрома в организме связано как с составом вакцины, так и с особенностями иммунитета человека. Так что же такое вакцина? Вакцина – это медицинский препарат биологического происхождения, обеспечивающий организму активацию приобретенного иммунитета к конкретному заболеванию. Традиционные вакцины готовятся из живых (ослабленных), инактивированных (убитых) патогенов или анотоксинов (токсины патогенов). Вакцинация – это процесс, основанный на иммунологической памяти. В частности, когда организм после вакцинации снова встречается с вирусом или бактерией, клетки иммунной системы вырабатывают защитные белки (антитела) против инфекции (антигена). Антитела повреждают вирус или бактерии, попадающие в организм, и тем самым предотвращают заболевание. Поэтому вакцины должны быть разработаны таким образом, чтобы иммунная система распознавала возбудителя и начинала с ним бороться. Так в каких же случаях возникает «синдром антителозависимого усиления инфекции»? Например, человек заражается коронавирусом, а болезнь протекает бессимптомно, хотя в организме образуются антитела. Через некоторое время, когда человеку делают прививку от коронавируса, иммунная система может не распознать вирус, потому что он очень часто мутирует. В этом случае, антитела с вирусом связываются не полностью, а это способствует проникновению вируса в клетки-хозяева и размножению его там, в результате чего начинает развиваться воспалительный процесс. На этот вирус в организме начинает развиваться новый иммунный ответ, но антитела еще не достигли необходимого количества, а инфицирование идет стремительно, состояние больного резко ухудшается.

В дополнение к вышеупомянутому синдрому, который может развиться вследствие вакцинации, следует также изучать степень токсичности и побочное влияние вакцин на организм. В связи с этим, по прогнозам ученых действующую вакцину против COVID-19  можно получить только в середине 2021 года (https://www.bbc.com/russian/features-51767202; https://naked-science.ru/article/nakedscience/kogda-sdelayut-vaktsinu?utm_source=inarticle&utm_medium=inarticle&utm_campaign=inarticle), причем разработка вакцин должна осуществляться с применением молекулярных методов. Ученые США, России, Германии и др. стран, применяющих современные технологии, утверждают, что молекулярные вакцины против COVID-19 безвредны, эффективны и для их получения потребуется относительно мало времени (https://ria.ru/20200411/1569891615.html). В настоящее время несколько молекулярных вакцин проходят доклинические (на тканевых культурах и животных) испытания (https://ria.ru/20200411/1569891615.html), также несколько вакцин находятся на стадии клинических испытаний (на людях).  В частности, из 44 перспективных вакцин, которые были внесены в таблицу ВОЗ, две уже проходят клинические испытания (https://www.who.int/blueprint/priority-diseases/key-action/novel-coronavirus-landscape-ncov.pdf?ua=1).

Чтобы понять, как работают вакцины, посмотрим на структуру вируса и современных вакцин. Вирусная частица называется вирионом. Вирионы COVID-19 и других коронавирусов состоят из одноцепочечной молекулы (РНК). Вирион окружен липидным покрытием (капсид). Несколько белков включены в липидный слой. Корона вируса состоит из S-белков. Именно S-белки встречаются с клетками иммунной системы человека в первый момент заражения, и эти клетки обеспечивают образование антител против вируса.

Основываясь на структуре вируса, вакцины нового поколения разрабатываются на основе двух подходов:

1. Использование фрагментов S-белка, составляющих капсид вируса;
2. Использование других вирусов, которые не наносят вреда организму человека и воспроизводят определенные белки COVID-19.

Вакцины молекулярной технологии какой страны являются перспективными и когда они будут доступны?

1. В США, 16 марта компания Moderna перешла к клиническим испытаниям вакцины mRNT1273. В испытание вовлечены 45 добровольцев. https://www.theatlantic.com/ideas/archive/2020/03/two-extreme-long-shots-could-save-us-coronavirus/608539/. Эта вакцина считается наиболее перспективной, и ожидается, что она появится на мировом рынке через 12-19 месяцев. Особенностью вакцины является то, что S-белок капсида вируса будет продуцироваться в организме человека. При этом, в иммунной системе возникает ответная реакция на белок. Если здоровый, но вакцинированный человек заразится COVID-19, узнавшая его S-белок иммунная система, уничтожит вирус.
2. В Китае клинические испытания вакцины, разработанной компанией Cansino Biologics Inc., начались 19 марта. https://www.bioworld.com/articles/433791-china-approves-first-homegrown-COVID-19-vaccine-to-enter-clinical-trials. В отличие от вакцины американских ученых, вакцина, разработанная китайскими учеными, будет воспроизводить S-белок вируса не в клетках человека, а в безвредном носителе, называемым вектором.

Хотелось бы отметить еще две перспективные вакцины немецких ученых, которые находятся на стадии доклинических испытаний.

1. Вакцина, совместно разработанная всемирно известной фармацевтической компанией Pfizer и немецкой биотехнологической компанией BioNTech. Клинические испытания вакцины должны были начаться в конце апреля.
2. Разработанная компанией CureVac вакцина на основе мРНК. Клинические испытания вакцины должны начаться в июне-июле.

По словам Главы Роспотребнадзора Анны Павловой, в России из 25-27 вариантов вакцин будут разрабатывать три. (https://vz.ru/news/2020/4/10/1033679.html). В конце марта доклинические испытания вакцины начались в Новосибирском Центре «Вектор». Ученые считают, что вакцина будет доступна в октябре-декабре 2020 года (https://www.rbc.ru/technology_and_media/20/03/2020/5e7419959a7947110a87c9a5).

Сотрудники Института биоорганической химии Российской Академии Наук работают над созданием высокотехнологичной вакцины, прививая фрагменты COVID-19 другим безвредными вирусам. В дополнение к этой вакцине сотрудники института также предложили разработать вакцину на основе наночастиц, в частности, липосом (полых пузырьков, полученных из двойного липидного слоя). В данной разработке в липосомы будут упакованы фрагменты S-белка COVID-19 и их ДНК-копии. Предложение ученых было одобрено Российской Академией Наук, которая рекомендовала производство липосомальной вакцины осуществить на базе компании Фармсинтез (https://riafan.ru/1266783-uchenye-ran-predlozhili-unikalnyi-sposob-sozdaniya-vakciny-ot-COVID-19).

Следует отметить, что американские ученые также занимаются разработкой анологичной нановакцины (https://www.1tv.ru/shows/doctalk/vypuski/dok-tok-vypusk-ot-02-04-2020).

Данный обзор показал, что ведутся серьезные работы, направленные на борьбу с COVID-19.  Есть надежда, что эффективные лекарственные средства и вакцины будут получены в ближайшее время.