Кто создал первую прививку и что такое «векторные вакцины»: краткая история вакцинации

Тренировка иммунной системы, или Вакцинация

Еще 2500 лет назад древние китайцы прививались. Черная оспа, вызываемая вирусами, была страшным и часто смертельным бичом человечества на протяжении тысячелетий.

Все начиналось с озноба и лихорадки, вскоре сменялось пустулами, которые появлялись по всему телу, они вскрывались, выделяли жидкость с неприятным запахом, а затем покрывались корочкой. Возникали паралич, слепота, повреждения мозга и прочих органов.

Неудивительно, что медики продолжают задаваться вопросом, не является ли шестая из семи библейских чум эпидемией оспы. Даже на одной из самых известных египетских мумий — останках фараона Рамзеса V — видны следы на коже, напоминающие шрамы от оспы. Часто, как и в случае с фараоном, болезнь была смертельной.

Именно по этой причине трупы погибших от оспы иногда использовали в качестве биологического оружия при осадах. Для этого нападавшие перебрасывали одну или парочку тел через городские стены и спокойно ждали, пока опасная вирусная инфекция распространится — обычно в течение одной-двух недель, — прежде чем взять ослабленный город.

Вариоляция

Вернемся к хитрым китайцам. Чтобы стать невосприимчивыми к оспе, они догадались выскоблить гнойные пустулы умерших от оспы людей, высушить этот гной и затем вдыхать порошок через нос, как нюхательный табак. Этот принцип был назван вариоляцией. Это можно было сделать не только вдыхая содержимое гнойника, но и вводя его под кожу, о чем уже в 1742 году сообщило своим ученым читателям китайское «Золотое зеркало медицины». Благодаря этой, а также другим книгам и пересказам принцип прививки живыми ослабленными патогенами стал известен в Турции в XVII веке, а вскоре и в Европе.

Там метод заинтересовал молодого обеспеченного британского врача Эдварда Дженнера. Его история — еще один пример того, как систематическое описание медицинской инновации отвлекает внимание от всего того, что было описано и успешно применено ранее, но в силу обстоятельств не было изучено до своего логического конца.

Действительно, Дженнер был далеко не первым, кто сделал прививку, наблюдал и описал принцип вакцинации. Жена британского посла при османском дворе Мэри Уортли Монтагу, например, сообщала в письмах своему другу на родину о масштабной кампании по вакцинации, проведенной султаном Ахмедом III, который не пожелал стоять в стороне и смотреть, как из года в год почти 10% детей умирают от оспы.

Он решил поверить сообщениям с Дальнего Востока и намеренно заразил тысячи людей путем вариоляции. По словам леди Монтагу, никто не умер — что маловероятно. Однако, несомненно, уровень смертности был значительно ниже, чем среди невакцинированных. Она даже сделала прививку своему сыну Эдварду.

Мужественная женщина была одинока в своем стремлении спастись таким способом. Все попытки продвинуть вакцинацию в Англии не увенчались успехом из-за сопротивления медиков, а также, вероятно, из-за нежелания Королевского общества всерьез прислушаться к мнению необразованной в медицинском плане, но очень наблюдательной женщины из далекого Константинополя.

Потребовался Эдвард Дженнер, чтобы придумать подходящие соединения и заметить, что доярки, которые часто заражались совершенно безобидной коровьей оспой во время работы, обычно не болели смертоносной черной оспой. Он предположил, что безвредная коровья оспа защитит от человеческой оспы. Чтобы проверить это, восьмилетнего сына домашнего слуги Дженнера, Джеймса Фиппса, использовали для весьма сомнительного с этической точки зрения эксперимента.

Без лишних слов Дженнер заразил мальчика коровьей оспой, выждал шесть недель, а затем заразил его настоящей оспой. Маленькая удача для невольного подопытного, большая удача для человечества — родился принцип вакцинации.

Однако выводы Дженнера были первоначально отвергнуты научным сообществом — и не без оснований. Он основывал свои рассуждения на одном эксперименте. Может быть, все это было просто совпадением? Дженнер проделал очевидно этически неприемлемую вещь: он провел эксперимент на многих детях, включая своего одиннадцатимесячного сына Роберта. Сегодня Дженнер, вероятно, сел бы за это в тюрьму, а тогда он прославился.

Метод вакцинации остается неизменным и по сей день. Иммунная система обучается распознавать и уничтожать патоген, вызывающий заболевание. В принципе, это похоже на любой процесс обучения. В конце концов, никто не умеет играть в футбол с рождения — нужен хороший учитель, который сначала объяснит правила игры: вы должны бить мячом по воротам соперника, ногой, касаться руками запрещено.

Штрафные, штанга и офсайды также описаны, хотя их все равно никто не понимает. Конечно, все это нужно практиковать. Иногда упор делается на дриблинг, иногда на пасы, прострелы и, прежде всего, на прицеливание. Необходимо также отрабатывать взаимодействие отдельных игроков, иначе ни одна команда не будет функционировать слаженно. Тренер выпускает на соперника только хорошо обученный состав.

Как только вы узнаете, как играть в футбол, вы уже никогда не забудете. В этом заключается принцип активной иммунизации, которая отличается от пассивной тем, что последнюю применяют во время реальной болезни. При некоторых заболеваниях можно вводить антитела, которые обещают быстрый эффект, но их продолжительность действия ограничена несколькими неделями или месяцами. Этот принцип описан далее в параграфе «Загадочная субстанция».

Слабый или мертвый, или Живые и мертвые вакцины

Рецепт довольно прост. Возьмите патоген и либо ослабьте его, либо убейте. Первый вариант приводит к более четкому иммунному ответу и более длительной иммунизации, но немного опаснее. Некоторые люди заболевают после прививки, потому что патоген все еще может вызвать болезнь. Второй вариант обычно означает более короткую иммунизацию, но патоген, который мертв, конечно же, не способен к размножению.

Мертвый патоген используют целиком или выбирают только его компонент, который показал на стадии тестирования, что иммунная система отлично на него реагирует. После многочисленных исследований и экспериментов на животных этот компонент затем проверяют на безопасность для людей.

Это делается в несколько этапов. Сначала тестирование проводят на небольшой группе здоровых людей, чтобы убедиться в переносимости вакцины. Затем тестируют более крупные группы здоровых людей, чтобы выяснить, сколько доз вакцины необходимо для идеального иммунного ответа и какое количество вакцины нужно принимать в каждом конкретном случае. Только на третьем этапе можно говорить о массовом тестировании, поскольку здесь — в зависимости от частоты заболевания — для проверки защитного механизма вакцинируют до 10 тыс. человек с высоким риском заражения.

Часто инактивированная вакцина сама по себе не вызывает достаточного иммунного ответа. Скучая, иммунные клетки сидят сложа руки и даже не думают о подготовке интенсивного иммунного ответа. Помимо компонентов патогена, необходим сигнал опасности. Этот процесс также называют адъювацией (усилением) вакцины. Это может быть сделано либо путем добавления в нее функции распознавания образов, которая запускает толл-подобные рецепторы, либо путем добавления гидроксида алюминия или фосфата алюминия.

Как только вакцина попадает в мышцу, начинается точно такая же иммунная реакция, как уже описано для естественного иммунного ответа. После прививки человек обычно защищен в течение нескольких лет, а при использовании некоторых вакцин — даже в течение всей жизни. Чаще всего многие из вакцин вводят детям в первые годы жизни.

Обеспокоенные родители спрашивают вновь и вновь: не будет ли иммунная система ребенка перегружена? Нет. Пока футбольная команда тренируется, одновременно можно заниматься гандболом, хоккеем и синхронным плаванием. Одно не мешает другому и не переутомляет. Каждая команда работает на себя, прилагая столько усилий, сколько нужно, чтобы стать чемпионом. То же самое с вакцинацией. Когда одна группа В-клеток увеличивается и обучается, другая при этом не затрагивается.

Если бы убеждать было так просто. Звучит вполне логично, и так оно и есть. Правда и в том, что у прививок есть — в основном безвредные — побочные эффекты, а противникам вакцинации порой этого достаточно для дискредитации метода.

Трагическим примером является бывший врач Эндрю Уэйкфилд, который в 1998 году выступил с заявлением, что комбинированная вакцина против трех вирусов, вызывающих паротит, корь и краснуху, служит причиной аутизма. В основном он винил алюминий, который усиливает иммунный ответ. Хотя при приготовлении рыбы на гриле в алюминиевой фольге или облизывании крышки от йогурта в организм попадает больше алюминия, чем с вакциной, это ничего не значило.

Шоу ужасов для родителей уже началось. Все обвинения оказались ложью, результаты Уэйкфилда не удалось воспроизвести. Сотни исследований показали, что его утверждение не соответствует действительности. Вместо этого выяснилось, что врач получил средства от родителей детей-аутистов на заказное исследование, которое было направлено не на установление истины, а на лоббирование и возмещение ущерба.

На врача подали в суд, и он потерял лицензию на практику. А что толку! Катастрофа случилась. Уровень вакцинации быстро снизился, и внезапно корь снова вспыхнула по всему миру. Детская болезнь, которую, казалось бы, уже почти искоренили, теперь ищет новые жертвы.

Снижение уровня вакцинации всегда приводит к потере коллективного иммунитета, который формируется, когда достаточное количество людей вакцинировано против определенной болезни. Тогда возбудителю трудно найти новую жертву. Это как противопожарная полоса.

Представьте себе лес в огне. Пламя беспечно перепрыгивает с дерева на дерево. Если у пожарной бригады будет достаточно времени, они попытаются не только потушить огонь водой, но и создать противопожарный разрыв. Срубают все деревья с широкой полосы земли, которую огонь не может легко пересечь. Так предотвращают распространение огня.

В случае коллективного иммунитета путем вакцинации (а также через заражение) мы — это деревья. Нас при этом не нужно сразу же вырубать, вполне достаточно одной прививки. И мы станем непреодолимым барьером для вируса и защитим тех немногих, часто очень уязвимых людей, которые по определенным причинам не могут быть привиты. Здесь каждый из нас является одним из трех мушкетеров — Атосом, Портосом или Арамисом, которые вместе с д’Артаньяном повторяют друг другу: «Один за всех, и все — за одного!»

Чтобы восстановить коллективный иммунитет, Германия решила ввести квази обязательство по вакцинации против кори. Детей, не привитых от кори по решению родителей, не допускают в детские учреждения. Оно и понятно, если учесть, что у возбудителя кори высокая степень заражения.

Великий подвиг человечества — мРНК-вакцины

Около 30 лет назад ученым пришла в голову грандиозная идея. Они решили, что вместо целого вируса или его части достаточно взять только один компонент генетического материала вируса — матричную РНК — мРНК, отвечающую за формирование белка, с помощью которого неприятный патоген, например, убеждает клетки организма открыть ему вход.

По их мнению, мРНК, внедрившись в клетки организма, вызовет синтез белка патогена, и организм начнет вырабатывать антитела против этого белка. Позже, когда появится настоящий патоген и его белок, иммунные клетки уже будут знать, как действовать.

Звучит довольно просто, и принцип действия мРНК-вакцин, которые показали себя с хорошей стороны во время пандемии коронавируса, в точности соответствует описанному. Вот только на преодоление всех препятствий на пути к вакцине ушли годы.

Во-первых, ученым пришлось научиться модифицировать мРНК таким образом, чтобы она не вызывала слишком бурного иммунного ответа во избежание заболевания из-за вакцины. Во-вторых, им нужно было понять, как заставить клетки иммунной системы принять мРНК, не уничтожая их сразу. В-третьих, надо было научиться производить большое количество критически важной части белка. И в-четвертых, им удалось заключить мРНК в микроскопические капсулы, чтобы защитить ее в кровотоке, пока она движется к клеткам.

На этом этапе развития оказалось, что мРНК-вакцины могут вырабатывать более сильный вид иммунитета по сравнению с обычными вакцинами: они стимулируют иммунную систему к выработке и антител, и клеток- киллеров.

Именно тогда, когда некоторые исследовательские институты были на пороге того, чтобы сделать вакцины функциональными и, следовательно, востребованными на рынке, появился ковид — удача для исследований мРНК-вакцин, которая, в свою очередь, теперь является удачей для всех нас.

В течение нескольких недель после начала пандемии китайские ученые расшифровали генетический код вируса SARS-CoV-2. Затем исследователи мРНК-вакцин в Германии и США смогли начать производство соответствующей вакцины и испытать ее сначала на животных, а затем и на людях.

Все этапы испытаний были завершены всего за несколько месяцев, поэтому вакцина появилась чуть меньше чем через год. Невероятное достижение, которое дает надежду и больным другими заболеваниями. Возможно, вскоре можно будет разработать мРНК-вакцины против других патогенов, таких как гепатит С, ВИЧ или грипп.

Грузовой транспортер, или Векторные вакцины

Векторные вакцины состоят из ослабленных или мертвых вирусов, безвредных для человека. Например, вирус простуды, опасный для шимпанзе, но бессмысленный для человека, или мертвый вирус простуды человека — аденовирус в случае векторных вакцин против ковида.

Их плюс в удобном способе доставки генетической информации, то есть чертежей в клетки организма. В клетках организма эта информация считывается, и антиген вырабатывается в больших количествах. Когда он высвобождается из клеток, начинают активно вырабатываться антитела, которые будут инактивировать настоящий патоген.

Векторные вакцины не всегда полностью предотвращают заражение, но доказано, что они облегчают симптомы до такой степени, что соответствующее заболевание больше не представляет угрозы для жизни. Этот тип вакцины также получил толчок к развитию благодаря пандемии коронавируса.

Идея не нова: уже существует одобренная вакцина против лихорадки Эбола, а некоторые вакцины против ВИЧ и лихорадки Зика находятся на разных стадиях тестирования.

Мечты о будущем, или Вакцинация против рака?!

Если вы попросите людей дать определение рака, большинство ответят, что это болезнь, вызванная дегенерацией клеток. Пока все верно. Однако это только часть правды, на самом деле речь идет о 83%. Около 17% раковых заболеваний вызываются вирусами. Популярным примером является вирус папилломы человека, который может спровоцировать рак шейки матки. И хотя звучит так, будто только женщины могут заболеть этим вирусом, но нет, у мужчин также может развиться несколько видов раковых опухолей в результате заражения ВПЧ.

Вирусы могут передаваться при кожном контакте, например во время секса. Обманчивая вещь: заражение может остаться незамеченным, или вирус будет неактивным в течение многих лет, но длительная инфекция может привести к раку. Для женщин рак шейки матки является вторым по распространенности типом рака и третьей по распространенности причиной смерти. Вакцинация, рекомендованная в Германии Постоянной комиссией по вакцинации для всех детей старше девяти лет, является самым простым способом эффективной профилактики этого вида рака.

_{Отрывок из книги Хендрик Штрик «Иммуногид. Все, что вас волнует в иммунной системе, — от профессора-вирусолога». М.: Издательство МИФ (Манн, Иванов и Фербер), 2024.}