Животные как объект для проведения испытаний вакцин против коронавирусной инфекции: необходимость или излишество

Введение. История коронавирусов, способных инфицировать человека, началась в 1965 году, после их обнаружения учеными D. Tyrrell и M. Bynoe у пациента с гриппоподобными симптомами. Коронавирусы отнесли к отряду Nidovirales, семейству Coronaviridae, которое включает 2 подсемейства Coronavirinae (роды Alphacoronavirus, Betacoronavirus, Gammacoronavirus, Deltacoronavirus) и Torovirinae (роды Torovirus и Bafinivirus) [3].

До 2002 г. коронавирусная инфекция этиологически ассоциировалась со многими острыми респираторными заболеваниями, которые не относились к числу особо опасных вирусных инфекций.

В начале 21 века стало известно, что некоторые вирусы рода Betacoronavirus могут явиться причиной развития тяжелого острого респираторного синдрома (англ. Severe acute respiratory syndrome, SARS). В 2002-2003 гг. вспышка SARS была зарегистрирована в 29 странах. В целом было выявлено 8098 инфицированных лиц, в том числе 774 смертельных случая, связанных с тяжелым острым респираторным синдромом. Эпидемия этой атипичной пневмонии дала миру коронавирусов огромный приток активности, что способствовало появлению большого количества уже известных сведений о вирусологии и патогенезе коронавирусных инфекций [6].

Основная часть. Пандемическое распространение COVID-19 для большинства людей и стран стала неожиданностью, несмотря на то, что инфекция с респираторным компонентом неоднократно проявляла себя поражением представителей животного мира.

В настоящее время в российском государственном научном центре вирусологии и биотехнологии «Вектор», а также в московском Федеральном научном центре исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова РАН проходят испытания вакцины от коронавирусной инфекции (англ. Coronavirus disease -2019, далее COVID-19). Эксперименты проводится на лабораторных моделях животных. Исследования направлены на определение наиболее безопасных прототипов вакцины, состава, дозы и способа введения препарата.

Исполнительный директор Европейской ассоциации исследований животных Кирк Лич считает, что они обеспечивают наиболее близкую модель заражения человека COVID-19 и как нельзя лучше подходят для исследований [1].

В основном для экспериментов используются обезьяны – из-за тесного генетического сходства с людьми. Именно с участием этих приматов учёные выяснили, что риск заражения коронавирусной инфекцией минимален у тех, кто уже переболел COVID-19.

Другой подходящей моделью являются хорьки, поскольку анатомия и физиология их лёгких похожи на человеческие, в связи с этим у них проявляются схожие симптомы болезни. Кроме того, распространение вируса у этих животных также осуществляется воздушно-капельным путём.

Используются при тестировании вакцины от инфекции SARS-CoV-2 и свиньи. Многие из органов и систем этих животных на 90% аналогичны соответствующим системам в организме человека, как по анатомическим характеристикам, так и по исполняемым функциям. Результаты, полученные учёными, помогли лучше понять, насколько безопасна и эффективна новая вакцина, и подходит ли она для испытаний на людях. Свиньи также используются для проверки эффективности новых типов аппаратов ИВЛ [1].

Разработка вакцины для борьбы с новым заболеванием является многоступенчатым процессом и занимает в среднем от 10 до 15 лет. Прежде чем утвердить препарат и начать его массовое производство необходимо провести несколько этапов.

Исследовательский этап – это лабораторные исследования. Учёные осуществляют идентификацию возбудителя, изучают его генетику, антигены и основные свойства. Затем следует доклинический этап – это тестирование вакцины на клеточных культурах и лабораторных животных. Его цель – удостовериться в переносимости препарата живым организмом без фатальных последствий, а также необходимо проверить иммунный ответ: организм животного должен вырабатывать антитела к вакцине. Если доклинические исследования признаны успешными, то начинается этап клинических испытаний на людях (рис. 1).

Рисунок 1 – Принципы организации и проведения доклинических и клинических исследований новых препаратов

Доклинические исследования вакцины от инфекции SARS-CoV-2 длились чуть больше месяца. О чем говорят такие сжатые сроки? О том, что отсроченные последствия введения вакцин, вероятно, на животных глубоко изучаться не будут.

Однако все ли считают необходимым использование животных для борьбы с COVID-19 во время глобальной пандемии?

Многие учёные и исследователи уверены: вакцины могут быть разработаны и испытаны без использования животных. Некоторые из препаратов, которые в настоящее время находятся на стадии клинических испытаний, прошли очень небольшой этап доклинического тестирования.

Марк Файнберг, президент и генеральный директор Международной инициативы по вакцинации против СПИДа, чья работа в качестве главного сотрудника по общественному здравоохранению и науке в компании Merck Vaccines сыграла важную роль в разработке вакцинации против Эболы, убеждён: учитывая нынешнюю чрезвычайную ситуацию, имеет смысл начать тестирование вакцины, пропустив доклинические испытания на животных. «Я лично считаю, что это не только уместно; я думаю, что это единственный вариант, который у нас есть», – продолжил директор [5].

Единомышленники Марка Файнберга уверены: если добровольцы получат доступ к вакцине как можно быстрее, то учёные узнают гораздо раньше, действует препарат или нет.

Команда экспериментаторов биотехнологической компании «Moderna Therapeutics», Кембридж, штат Массачусетс, разрабатывала вакцину от COVID-19 и не пошла по традиционному пути выделения живых образцов вируса, благодаря чему смогла ускорить процесс разработки.

Исследователи воспользовались новой технологией: вместо того, чтобы брать за основу мёртвую или ослабленную форму вируса, была создана методика использования синтетической копии генетического кода COVID-19. Разработанная версия вакцины содержит матричную РНК, несущую информацию о структуре поверхностного белка коронавируса, при введении в организм она запускает выработку антител к этому белку.

Интересно, что американская компания, не дождавшись завершения проверки своего изобретения на доклиническом этапе, сразу перешла к опытам на людях. В тоже время понимание эффективна вакцина или нет, появится только через несколько месяцев, а массово доступной она станет минимум через год-полтора.

Сможем ли мы минимизировать риски, пропуская один из ключевых этапов разработки вакцины?

Даже если исследователи решат, что стоит «перепрыгивать через ступеньки» и оценивать безопасность новой вакцины на людях, всё ещё выясняя, работает ли препарат для предотвращения инфекций у восприимчивых животных, они должны быть готовы остановить клинические испытания, если результаты доклинических покажут отрицательный результат или его отсутствие. Нет никакой причины подвергать людей риску, если наблюдается нулевая эффективность.

Выводы. Тем не менее, уже 11 августа 2020 года российская вакцина «Спутник V» на основе аденовирусного вектора была зарегистрирована Минздравом России и стала первой, официально представленной вакциной от COVID-19 на рынке.

До начала клинических испытаний вакцина прошла все стадии доклинических экспериментов на различных типах животных, включая 2 типа приматов. I и II фазы клинических испытаний вакцины были завершены 1 августа 2020 года. Все добровольцы чувствовали себя хорошо, никаких непредвиденных или нежелательных побочных эффектов не наблюдалось. Вакцина вызвала выработку высокого титра антител. Ни один участник текущих клинических испытаний не заразился COVID-19 после введения вакцины. Спустя два месяца после появления на рынке «Спутник V» была зарегистрирована вторая вакцина новосибирского центра «Вектор» от нового штамма коронавируса. «ЭпиВакКорона» прошла доклинические испытания продолжительностью 4,5 месяца. На 6 видах животных (мышах, крысах, кроликах, африканских зеленых мартышках, макаках-резус, морских свинках) была показана её безвредность по таким параметрам, как общая токсичность, иммуногенность, аллергические свойства, мутагенная активность. На 4 видах животных (хомяках, хорьках, африканских зеленых мартышках, макаках-резус) была показана специфическая активность: иммуногенность и защитные свойства в отношении SARS-

CoV-2 [4]. Несмотря на наличие двух препаратов, на подходе уже третья вакцина от коронавируса.

Рисунок 2 – Оценка токсичности препарата при проведении клинических и доклинических исследований

Заключение. Актуальным остается проблема формирования иммунитета и его устойчивости после перенесенного COVID-19. Это ключевой вопрос в подготовке вакцин от нового коронавируса, понимании вероятности повторного инфицирования, снижения коллективной восприимчивости населения.

Поскольку вакцинация, как способ активной иммунизации, относится к методам специфической профилактики, возникают вопросы к эффективности разрабатываемых вакцин против коронавируса. Те пациенты, в крови которых не было обнаружено антител к SARS-CoV2, каким-то образом смогли справиться с вирусом – возможно, за счет Т-клеточного звена иммунитета, а также выработки определенных цитокинов. При этом вирус не индуцировал синтез антител: это может означать, что у части популяции вакцина также работать не будет.