Долгожданный прорыв в создании действенной вакцины против COVID-19, озвученный на этой неделе исследователями немецкой биотехнологической компании BioNTech и фармацевтического концерна Pfizer, является новостью мирового масштаба не только с точки зрения прекращения эпидемии коронавируса, но и большим научным прорывом — это первая мРНК-вакцина в клинической практике.
Как же работает мРНК-вакцина и что она из себя представляет?
Все началось с полной расшифровки генома коронавируса. Особое внимание ученые уделили генам, отвечающим за образование так называемых «шипов» на поверхности вирусной оболочки — это особый белок, с помощью которого вирус прикрепляется к человеческим клеткам и поражает их. Выделив гены, отвечающие за строительство этого коварного белка, ученые создали синтетическую матричную РНК.
РНК — это одна из трёх основных макромолекул, которые содержатся в клетках всех живых организмов, и где содержится генетический код, отвечающий за то, как, собственно, выглядит и работает этот организм.
Матричная РНК отвечает за структуру белков — основу нашей жизненной формы и всех ее внутренних процессов. Если провести простую аналогию из жизни, то можно сказать, что, если основа нашего генома ДНК — это полный набор чертежей-инструкций для изготовления белков, находящийся на хранении в сейфе директора завода, то мРНК — это временная рабочая копия чертежа-инструкции отдельной детали, выдаваемая в сборочный цех.
Вот такую рабочую копию чертежа и создали немецкие исследователи, а в качестве детали, которую клетка человека сделает по этому чертежу, служит тот самый белок вирусных шипов. Каждая копия такого чертежа была заключена в крошечную жировую капсулу, защищающую мРНК от агрессивной среды организма. При введении дозы вакцины в организм человека эти жировые микрочастицы проникают в клетки, где их оболочка растворяется, а по выданной клетке инструкции в виде мРНК начинается производство белка вирусных шипов, который сам по себе не опасен для организма, а является тренировочной мишенью для иммунитета.
Произведенный белок выходит на поверхность клетки, где встречается c агентами иммунной системы, которая распознает его, как чужеродный и настраивает свою оборонительную систему против него. И с этого момента организм привитого человека «знает» этого врага в лицо. Таким образом, если получивший прививку столкнется далее с настоящим полноценным коронавирусом, то его иммунитет, опознав знакомый белок, запустит специфическую защитную реакцию и уничтожит врага.
По сути — это прорыв в создании вакцин и новое слово в биотехнологии.
В чем же преимущества и недостатки этой вакцины?
В качестве несомненного преимущества выступает то, что такая вакцина работает точечно — она заставляют клетки производить только нужные коронавирусные белки в неопасной для организма форме. Такой подход способствует развитию специфического клеточного иммунитета.
Кроме того, мРНК-вакцины проще и дешевле в производстве, поскольку ученые сегодня сравнительно легко умеют синтезировать участки мРНК.
В качестве существенного недостатка можно назвать то, что мРНК очень чувствительна и нестабильна, и для ее доставки в клетку требуется специальная упаковка — в данном случае в липидные микрокапсулы. Все это приводит к тому, что вакцина нуждается в особых условиях хранения. Так, вакцина Pfizer хранится при температуре не выше минус 70 градусов Цельсия, что сильно затрудняет ее транспортировку и применение.