Вакцина КовиВак («чумаковская»): конформационная устойчивость S-белка.
Растет количество информации по Covid-19 вакцинам. Множество людей уже свободно ориентируется в описаниях: аденовирусный вектор, мРНК технология, субъединичная или цельновирионная прививка. Каждая из которых имеет свой спектр вопросов/ответов. Сегодня я рассмотрю один из принципиальный вопросов по вакцине Ковивак (центр М.П.Чумакова) – проблему конформационной устойчивости S-белка COVID-19 в этой прививке, так как это – ключевое условие ее эффективности.
К тому же, тема затрагивает не только продукт центра Чумакова, а и большинство вакцин (разве что пептидные стоят в стороне). Вопрос здесь простой: сохраняется ли 3-х мерная пространственная конфигурация S-белка в процессе инактивации цельного вириона коронавируса? (а другие вакцины точно продуцируют именно ту конфигурацию спайка?). Эту определенную форму белка в пространстве я далее буду называть конформацией, так повелось… И, простым языком, речь пойдет вот о чем:
1) Естественная конфигурация S-белка коронавируса (спайка, шипа) сложна. Мало того, что шип, как гриб, состоит из головки-шляпки, это S1 эпитоп спайка и собственно ножки - S2 эпитоп спайка, так во многих местах эти эпитопы прикрыты защитными «пластинами» гликана (они прикрывают участки, к которым могут присоединиться антитела), в роли которого выступает манноза, сахар. Шипами можно полюбоваться при моделировании или посмотреть на электронно-микроскопических снимках с последующей компьютерной реструктуризацией (синие вкрапления – это и есть гликаны на первом видео):
⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.
2) Коронавирусный шип, S-белок – объект пристального внимания почти всех производителей вакцин. Оно и понятно, если заблокировать шипы, «заклеить» их шляпки, то вирусу нечем будет прикрепляться к клеткам, он не будут инфекционным для нас и вскоре, как чужеродный агент, будет уничтожен иммунитетом. Смысл всей вакцинации – заставить организм производить именно нейтрализующие антитела, т.е. антитела к спайку, а лучше – к определенным частям спайка, которым вирус цепляется за клетку;
3) Казалось бы все просто: надо искусственно «взрастить» эти шипы, желательно вообще без вируса, но (!) чтобы он, шип, был максимально похож на естественный «шип/хобот» коронавируса и вакцина готова! Введи такие шипы человеку, иммунитет среагирует выработкой антител к ним. И они, при встрече с реальным вирусом, просто будут облеплять шипы вируса, не давая ему проникнуть в клетку.
Собственно так производители и делают. Искусственные шипы или выращивают вне организма (очень оригинальный способ в вакцине Novavax), или заставляют организм производить его (аденовекторные и мРНК), или берут уже готовые, просто убив вирус, к примеру формалином (инактивированные вакцины от корпорации Sinopharm в Китае, BHARAT Biotech в Индии, RIBSP в Кахахстане и КовиВак – Чумаковская в росиии).
4) Но тут вмешивается нечто… Наш шиповидный вырост, «хобот» в реальности не так прост. Он, оказывается, может иметь 2 пространственные формы: с головкой на конце или, отбросив ее, быть, как засохший стебель. По научному – может быть в 2 конформациях, перед слиянием и после слияния с клеткой (в prefusion и postfusion конформации (fusion, англ. слияние)).
2 видео и картинка наглядно демонстрируют, как выглядит наш шип в prefusion-postfusion и что происходит во время слияния (имейте в виду, что вирус спокойно может иметь шипы, как и при слиянии в спокойном состоянии):
⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.
Неужели все описанное так важно? Еще летом 2020 года на конформационную устойчивость S-белка обратил внимание Роберт Ф. Кеннеди младший, приведя пример вакцинации против респираторно-синцитиального вируса (РСВ) в 1966 году. Абсолютно не разделяя его позиции по вакцинам вообще (он занимает антипрививочную позицию по многим аспектам), скажу - в данном случае есть что вспомнить и сделать выводы...
В 1966 году Национальный институт здравоохранения США начал исследование вакцины против РСВ, служащего причиной огромного количества заболеваний дыхательных путей у детей и взрослых:
1. 2,1 миллиона амбулаторных посещений среди детей младше 5 лет
2. 58 000 госпитализаций среди детей до 5 лет
3. 177 000 госпитализаций среди взрослых старше 65 лет
4. 14 000 смертей среди взрослых старше 65 лет
⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.
Вакцину разработали и разрешили пробное применение. То, что произошло дальше как-то и неудачей назвать нельзя: 35 детей были привиты вакциной во время исследования, у всех сформировался выраженный иммунный (антительный) ответ (!). Но… 80% этих вакцинированных детей были госпитализированы при встрече с «диким», природным РСВ, по сравнению с 5% плацебо группы, а 2 умерли… Вакцина оказалась полностью неэффективной и не создана до сих пор. Что же случилось и о чем предупреждает Роберт Ф. Кеннеди младший?
Конформация главного белка респираторно-синцитиального вируса! При детальном изучении (и сейчас это совершенно ясно) оказалось, что РСВ вакцина (а это была «убитая», инактивированная вакцина из вируса респираторно-синцитиальной инфекции, аналогичная той, которую сейчас делают многие страны, включая КовиВак – чумаковскую в росиии ) обладала одним свойством, которое тогда не заметили ученые. При инактивации формалином, последний перевел все отростки вируса из PREFUSION конформации в POSTFUSION. В вакцине получились «трупики», но по объемной модели белка, с помощью которого РСВ проникает в клетку, резко отличающиеся от реальной модели. И антитела, которые произвел организм детей, просто НЕ СРАБОТАЛИ против живого вируса, более того, их частичная активность скорее послужила причиной более серьезной инфекции…
Именно поэтому в классической иммунологии и молекулярной биологии более весомой оказывается пространственная модель белка или его части, к которой вырабатываются антитела, а не строгая последовательность аминокислот в нем (линейные эпитопы). Учтены ли эти особенности в текущих вакцинах? Для большинства вакцин это должно быть сделано, иначе мы легко могли бы получить результаты РСВ вакцинации. Как же это воспроизведено в вакцинах, каким образом зафиксировать белок, дать ему стойкую форму?
Очевидно, надо дать конструкции более жесткую основу, каркас. Чтобы не так просто можно было бы разжать пружину или отбросить лишнюю часть, если затребовано изменение конфигурации белка. Ряд подобных действий уже были опробованы на предыдущих версиях SARS и MERS. И то, что было сделано сразу в случае COVID-19 – укреплена внутренняя структура S-белка, который производится с помощью аденовирусного вектора или мРНК, с помощью замены 2 аминокислот на пролин в молекуле S2 области (эпитопа) шипа. Пролин – очень жесткая по структуре аминокислота, она укрепила конформацию «пружины», которую распустить оказалось труднее. Это знаменитая замена S-2Р, которую, надеюсь, учитывают все производители, во всяком случае описание этого есть и в Moderna, и в Biontech/Pfizer, и в Jonson&Jonson (последняя векторная, там тоже учитывают это, что является отличной новостью).
Но оказалось, что замена S-2P нестабильна и даже у млекопитающих все же наблюдаются изменения конформации. И то, каким образом ученые стабилизируют S-белок (шип) в заданной пре конформации, думаю, описано только в закрытых протоколах. Доступная же информация, к примеру, для вакцины Moderna, указывает, что было испытано только 100 различных вариантов 2P замены. В июле была найдена версия HexaPro, где к 2Р стабилизации добавлены еще 4 пролина и получена 6P стабилизация (Hexa), которая в 10 раз более устойчива и стабильна. Кроме того, в открытых источниках есть сведения по искусственной организации дополнительного укрепления в виде дисульфидных мостиков, сближения определенных участков, чтобы задействовать электростатические силы.
⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.
⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.
Конечно, все нюансы ни один производитель не раскроет, но тут возникает ряд очень серьезных вопросов. S-белок производится или с помощью мРНК, или с помощью аденовирусного вектора (надо идеально подобрать последовательность аминокислот в белке, которая свернется так, как задумано). Весь S-белок может производиться рекомбинантно (в вакцине Novavax, эта компания выращивает спайки в… организме моли, вернее – кукурузной совки, насекомого и имеет 2! в мире величину предзаказов, надо написать об этой удивительной вещи). Тоже понятно, там речь об этой же последовательности аминокислот, которую программируют заранее.
Но вот вопрос по инактивированным вакцинам открыт. Как инактивация (а это в подавляющем большинстве случаев химическая обработка) изменит конформацию спайка у вируса? А самой важной ее части – рецептор связывающего домена, который находится в «шляпке»? Формалин, к примеру, может просто «слущить» шляпку. Получим инактивированную вакцину с малоэффективным спайком в другой конформации…
В марте ожидается «чумаковская» вакцина (центра им. Чумакова М.П.), для инактивации в ней вместо формалина используют более прогрессивный бета-пропиолактон. Он очень удобен в ряде моментов дезактивации и скорости собственно инактивации, но вот способен ли он НЕ ПОМЕНЯТЬ конформацию? Данных пока нет. Хотелось бы надеяться на огромный опыт центра Чумакова по работе с аналогичными(инактивированными) вакцинами от полиомиелита и энцефалита.
И не поэтому ли эффективность родственной инактивированной вакцины Sinovac Biotech (Китай), при исследовании в Бразилии, составила лишь 50,4%?..
⚠ Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент та не бачать рекламу.
Хочу так же отметить другую сторону формы S-белка. У натурального вируса каждый спайк с 3 головками (так называемый тример). И каждая в пределах свой части имеет самую главную область – место, которым и происходит связывание с клеткой – рецептор-связывающий домен. Это место может быть ДО связывания прикрыто «забралом», чтобы антитела его не поймали, это самая нейтрализующая цель из всех, которые можно представить для них. Понятно, если антитело свяжется с другой областью шляпки, то оно своим размером и формой все-равно будет мешать соединению с клеткой, формально тоже - нейтрализующее, но тут возникнет вопрос силы связи антитело-антиген (авидности) и возможному ADE-синдрому дальше …
Именно поэтому столь сложно сделать реально-работающую вакцину. Построить пространственную модель – одно, а вот ПРОИЗВЕСТИ форму и открыть «забрало» – это другое. Надеюсь, мы справимся с этим.
Вы наверное поняли, что в реальности… все труднее, чем «на самом деле» …
update on 06-02-2021 по Р.Кеннеди мл. - много вопросов до публикации было по поводу его интервью и что я думаю по этому поводу. Упомянул его исключительно "отвечая" на вопросы своих подписчиков.
: