Исполнение художником анатомии вируса. Анна Танцос / Фотографии, CC BY-NC-ND

Никто не хочет заразиться гриппом, и лучшая линия защиты - это сезонная вакцина против гриппа. Но эффективный ежегодный выстрел от гриппа зависит от точного прогнозирования того, какие штаммы гриппа, скорее всего, заражают население в любой сезон. Это требует координации нескольких медицинских центров по всему миру, поскольку вирус перемещается из региона в регион. Как только эпидемиологи оседают на целевых штаммах гриппа, производство вакцин переходит на высокую передачу; занимает около шести месяцев для создания более 150 миллионов инъекционных доз необходимых для американского населения.

Насколько хорошо работает ежегодная вакцина против гриппа?

Эффективное ежегодное привитие от гриппа предполагает точное прогнозирование того, какие штаммы гриппа, скорее всего, заражают население в данном сезоне. CDC ежегодно проводит обсервационные исследования для расчета «эффективности вакцины» для выстрела в этом году.

Неправильное или неполное эпидемиологическое прогнозирование может иметь серьезные последствия. В 2009, в то время как производителей, включая MedImmune и Sanofi Pasteur, готовили вакцины против ожидаемых штаммов, дополнительный штамм гриппа, H1N1, появился. Подготовленная вакцина не защищала от этого непредвиденного напряжения, вызывая повсеместную панику, а над 18,000 подтвердила смертность - скорее всего, только часть истинного числа, по оценкам, превысит 150,000, Лучше поздно, чем никогда, вакцина была в конечном итоге произведена против H1N1, требуя второй прививки от гриппа в этом году.

Учитывая, что грипп вызвал большинство пандемий за последние 100 лет - включая грипп 1918, который привело к смерти в размере 50 миллионов человек - у нас остается вопрос: могут ли ученые изготовить «универсальную» вакцину, способную защищать от различных штаммов гриппа, которая не требует ежегодных прогнозов эпидемиологов и годового выстрела для вас?

Вакцины заставляют иммунную систему бороться

Известно, что в X-XIX веке и, возможно, намного раньше в истории оставшийся в живых от оспы не спустится с ним снова при последующем воздействии. Почему-то инфекция придала иммунитет против этой болезни. И люди признавали, что доярки, которые контактировали с коровьей оспой, также были бы защищены от оспы.

В конце 1700, фермер Бенджамин Исти пристрастил свою семью коровьей оспой, эффективно иммунизируя их против оспы, несмотря на будущее воздействие. врач Затем Эдвард Дженнер катапультировал человечество в новую эпоху иммунологии когда он предоставил научную доверенность на эту процедуру.

Так что если прививка коровьей оспы или одно воздействие (и выживание) оспы приносит десятилетний или даже пожизненный иммунитет, почему люди поощряются ежегодно принимать вакцину против гриппа?

Ответ заключается в том, как быстро изменяется анатомия вируса гриппа. Каждый вирус состоит из приблизительно сферической мембраны, инкапсулирующей постоянно мутирующий генетический материал. Эта мембрана наперена двумя типами «шипов»: гемагглютинин, или НА, и нейраминидаза, или NA, каждая из которых состоит из стебля и головы. HA и NA помогают вирусу заразиться связыванием с клетками-хозяевами и опосредуют проникновение вируса в клетку и, в конечном счете, ее выход.

Вакцины обычно вызывают антитела, которые нацелены на эти две молекулы. После инъекции иммунная система человека начинает работать. Специализированные клетки собирают молекулы вакцины в качестве захватчиков; другие клетки затем генерируют антитела, которые распознают чужеродные молекулы. В следующий раз появляются те же самые захватчики - будь то в виде той же вакцины или вирусных штаммов, которые она имитирует, - иммунные клетки организма распознают их и отбивают, предотвращая инфекцию.

Для разработчиков вакцин одна из разочаровывающих характеристик мутационного генома гриппа заключается в том, как быстро изменяются HA и NA. Эти постоянные изменения - это то, что отправляет их обратно на чертежную доску для новых вакцин в каждый сезон гриппа.

Различные методы разработки вакцины

Вакцина против оспы была первой, кто использовал «эмпирическую парадигму» вакцинологии - та же стратегия, которую мы в значительной степени используем сегодня. Он опирается на метод проб и ошибок для имитации иммунитета, вызванного естественной инфекцией.

Другими словами, разработчики вакцин полагают, что организм будет реагировать на антитело на что-то в инокуляции. Но они не фокусируются на том, какой специфический патч вируса вызывает иммунный ответ. На самом деле не имеет значения, является ли это реакцией на небольшой патч HA, который разделяет, например, множество штаммов. При использовании всего вируса в качестве исходного материала можно получить множество различных антител, распознающих много разных частей вируса, используемых в вакцине.

Сезонный грипп обычно вписывается в этот эмпирический подход. Каждый год эпидемиологи прогнозируют, что штаммы гриппа, скорее всего, заражают популяции, обычно оседают на три или четыре. Затем исследователи ослабляют или инактивируют эти штаммы, чтобы они могли действовать как мимика в вакцине против гриппа в этом году, не давая получателям полномасштабный грипп. Надежда состоит в том, что иммунная система человека будет реагировать на вакцину, создавая антитела, которые нацелены на эти штаммы; тогда, когда он или она вступает в контакт с гриппом, антитела будут ждать, чтобы нейтрализовать эти штаммы.

Но есть другой способ разработать вакцину. Это называется рациональным дизайном и представляет собой потенциально изменяющийся в мире парадигменный сдвиг в вакцинологии.

Цель состоит в том, чтобы спроектировать некоторую молекулу - или «иммуноген» - которая может вызывать эффективные антитела, не требующие воздействия вируса. По сравнению с существующими вакцинами инженерный иммуноген может даже допускать более специфические ответы, то есть иммунный ответ нацелен на определенные части вируса и большую ширину, то есть он может нацеливаться на множественные штаммы или даже связанные вирусы.

Эта стратегия работает для нацеливания на определенные эпитопы или патчи вируса. Поскольку антитела работают путем распознавания структур, дизайнеры хотят подчеркнуть иммунную систему структурных свойств иммуногенов, которые они создали. Затем исследователи могут попытаться разработать кандидатские вакцины с этими структурами в надежде, что они спровоцируют иммунную систему на продуцирование соответствующих антител. Этот путь может позволить им собрать вакцину, которая вызывает более эффективный и эффективный иммунный ответ, чем это было бы возможно с помощью традиционного метода проб и ошибок.

Перспективный прогресс был достигнут в дизайн вакцины против респираторно-синцитиального вируса используя эту новую рациональную парадигму, но по-прежнему предпринимаются усилия по использованию этого подхода для гриппа.

К универсальной вакцине против гриппа

В последние годы исследователи выделили ряд мощных, нейтрализующих нейтрон антител, продуцируемых в наших телах. Хотя ответ антител на грипп в первую очередь направлена ​​на головку шипа HA, было установлено, что целевая головка HA, Поскольку стволовые клетки более устойчивы по отношению к вирусным штаммам, чем голова, это может быть ахиллесовой пятой гриппа, и антитела, которые нацелены на этот регион, могут быть хорошим шаблоном для разработки вакцины.

Исследователи проводят ряд подходов, которые могут заставить организм вырабатывать эти антитела, представляющие интерес, прежде чем заразиться. Одна из стратегий, известная как отображение наночастиц, включает в себя проектирование молекулы, которая включает часть вируса. В лаборатории ученые могли приложить некоторую комбинацию частиц НА и НС к внешней стороне сферической наночастицы, которая сама способна вызвать иммунный ответ. При введении в состав вакцины иммунная система могла «видеть» эти молекулы и, к счастью, вызывать у них антитела.

Один из основных вопросов, на которые нужно ответить, - это то, что именно должно отображаться на внешней стороне этих наночастиц. В некоторых стратегиях представлены различные версии полных молекул HA, в то время как другие включают только стебли. Хотя для подтверждения этих подходов необходимо собрать больше данных о людях, данные исследований на животных с использованием единственные иммуногены стимулируют.

При нынешних технологиях никогда не может быть «одного» и «сделанного» гриппа. И эпидемиологический надзор всегда будет необходим. Тем не менее, не исключено, что мы можем перейти от модели раз в год к одноразовому подходу 10-лет, и мы можем быть в течение нескольких лет.

Об авторе

Йен Сетлифф, доктор философии Студент, программа по химической и физической биологии, Центр вакцин Вандербильта, Университет Вандербильта и Амин Мурджи, доктор философии. Студент, отделение микробиологии и иммунологии, Центр вакцинации Вандербильта, Университет Вандербильта

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon