Чому так складно розробляти вакцини проти хвороб спричинених паразитами

Процес створення вакцин від паразитів є надзвичайно складним – але вчені можуть бути на порозі великого прориву.

У січні всі святкували, коли Камерун став першою країною у світі, яка запровадила планову вакцинацію проти малярії. У лютому його прикладу наслідувала Буркіна-Фасо.

“Контроль над малярією не йде у вірному напрямку з багатьох різних причин, – пояснює Кейт О’Брайен, яка очолює департамент імунізації, вакцин і біологічних препаратів Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ). Захворюваність на малярію зростає, і щороку від неї помирає близько 600 000 людей. Серед чинників – зміна клімату, конфлікти, тривалий вплив Covid-19 на системи охорони здоров’я та стійка адаптивність комарів-переносників малярії. Це означає, що основні засоби профілактики малярії – інсектициди, що розпилюються в приміщеннях, і протимоскітні сітки, оброблені інсектицидами, – втрачають свою ефективність.

Масова вакцинація від малярії додає до цього списку ще один інструмент, який використовує зовсім інший підхід, каже О’Брайен. «Впровадження імунного підходу є дуже історичним і важливим доповненням», – каже вона. У 2019 році вакцина проти малярії RTS,S розпочала пілотні випробування в Гані, Кенії та Малаві, а в 2021 році ВООЗ рекомендувала її для використання дітям. За вакциною RTS,S послідувала вакцина R21.

Проте пов’язана з цим віха була менш помітною. RTS,S була першою в історії вакциною проти паразитарного захворювання. Хоча хвороби, спричинені паразитами, є численними і різноманітними, проте як окрема група вони ще недостатньо вивчені, а їхні вивчення недостатньо фінансуються. За даними ВООЗ, більшість занедбаних тропічних хвороб, включаючи лейшманіоз і хворобу Шагаса, є паразитарними захворюваннями.

Не обов’язково було докладати цілеспрямованих зусиль, щоб зробити вакцину від малярії першою протипаразитарною вакциною. Але, мабуть, не дивно, що врешті-решт це сталося, оскільки висока смертність від малярії призвела до того, що розробці вакцин проти неї приділяється тепер більше уваги, ніж від інших паразитарних захворювань (хоча все ще не так багато, як вакцинам, що вражають заможні верстви населення, таким як Covid-19).

Такий високий рівень смертності від малярії робить її дещо винятковою серед паразитарних хвороб. Загалом, «рівень смертності від паразитарних хвороб… відносно низький порівняно з деякими іншими інфекційними захворюваннями», – каже О’Брайен. Наслідки можуть привести до інвалідності та бути руйнівними, але не обов’язково смертельними. Через це, а також через те, що паразитарні хвороби часто обмежені певними регіонами країн з низьким і середнім рівнем доходу, вони не є пріоритетними для розробників звичайних вакцин.

Пітер Хотес – не звичайний розробник вакцин. Він- професор Медичного коледжу Бейлора в Х’юстоні, який також є співдиректором Центру розробки вакцин Техаської дитячої лікарні, працював з колегами над створенням вакцини проти Covid-19, яка була передана без патенту виробникам вакцин в Індії та Індонезії. Було поставлено щонайменше 100 мільйонів доз індійської версії вакцини Corbevax за ціною приблизно 3 долари США (2,38 фунта стерлінгів) за дозу. Розробники обрали бюджетну технологію виробництва вакцини: по суті, виробництво білка в дріжджах шляхом мікробної ферментації. За його словами, команда сподівається застосувати деякі уроки, отримані з цього досвіду, у своїй роботі над антипаразитарними вакцинами.

Паразити створюють багато викликів для розробників вакцин

Звичайно, величезні енергетичні та фінансові ресурси були вкладені у розробку численних вакцин проти Covid-19. Але це не єдина причина, чому ці вакцини з’явилися відносно швидко. “Немає сумнівів, що паразити є набагато складнішими мішенями, ніж віруси, – каже Хотез. «У порівнянні з вакциною проти коронавірусу, яка є найбільш легкою мішенню, … з вакциною проти аскарид все не так просто», – додає він.

Однією з технічних проблем роботи з паразитами є їх величезне генетичне різноманіття, що може ускладнити боротьбу з конкретним видом або штамом.

Аскарида – це паразитичний черв’як, який живиться кишковою кров’ю, що призводить до анемії та дефіциту поживних речовин. “Подумайте про це як про тварину. Ви робите вакцину проти тварини”, – каже Хотез.

Майже всі існуючі вакцини працюють проти бактерій і вірусів, наразі у світі немає вакцин проти грибків, а проти паразитів існує лише один тип вакцин – протималярійна. Паразити часто використовують витончені способи уникнення імунної системи хазяїна. Вони пристосовуються до своїх господарів протягом складних життєвих циклів, що включають кілька стадій розвитку. “Кожна з цих стадій, чи то в організмі тварини, чи то в організмі людини, має різні білки, які експресуються на різних стадіях життя. Це ускладнює визначення мішеней для розробки вакцини проти паразитів”, – каже О’Брайен.

Ця складність життєвого циклу є однією з причин того, що паразитів не завжди легко вирощувати в лабораторії. Іншими словами, може бути важко просто виростити більшу їх кількість у контрольованих умовах, на потрібній стадії розвитку, для дослідницьких цілей. Можливі варіанти включають вирощування паразитів на дослідних тваринах або в лабораторії, а не на їхніх звичних хазяїнах.

Епідеміолог Міріам Тендлер координує ініціативу з розробки антигельмінтної вакцини Sm14 у Фонді Освальдо Круза (Fiocruz) в Ріо-де-Жанейро. Зокрема, команда досліджує паразитичних черв’яків, враховуючи шистосоми, які вражають близько 240 мільйонів людей у всьому світі і наразі їх важко лікувати. Шистосоми – це лише один з видів гельмінтів, групи глистів (включаючи аскарид), які зазвичай викликають хронічні захворювання в країнах з низьким рівнем доходу.

Однією з технічних проблем у роботі з паразитами є їх величезна генетична різноманітність, що може ускладнити вибір конкретного виду або штаму. Тендлер та її колеги знайшли обхідний шлях, визначивши спільний ключовий компонент у багатьох видів глистів. Вони виявили, що білок Sm14 присутній у багатьох видах глистів, які спричиняють захворювання у людей та худоби, а не лише шистосомоз.

Тендлер та її команда розробили вакцину проти шистосомозу, і вона вже завершила деякі клінічні випробування другої фази. Вона згадує, що на початку розробки цієї вакцини їй та її команді довелося видобувати білок з дорослих черв’яків. Але після ідентифікації, секвенування та клонування цього рекомбінантного білка вони тепер можуть виробляти його літрами у ферментаторах.

«Оскільки кілька видів глистів виробляють білок Sm14, вакцина від шистосомозу, яку розробляє команда, може також працювати проти кількох інших захворювань, спричинених різними видами черв’яків»,- каже Тендлер. Таким чином, один тип вакцини в різних варіаціях може допомогти захистити дітей від шистосомозу, велику рогату худобу від фасціольозу і навіть домашніх собак від дирофіляріозу.

Фінансування протипаразитарних вакцин

Команда Тендлера паралельно працювала над людською та нелюдською версіями вакцини Sm14, і ідеї, отримані в результаті цих спільних досліджень, допомогли їм досягти нинішнього рівня розвитку. Вакцина проти шистосомозу для людини, наразі проходить клінічні випробування в Сенегалі, і Тендлер очікує, що вона стане доступною протягом трьох років.

«Це велике хвилювання», – каже вона про успіх своєї команди. Паралельна розробка вакцин для людей і тварин, можливо, також допомогла зрушити з мертвої точки розмови про гостру потребу у вакцинах для боротьби з паразитичними черв’яками, які продовжуватимуть заражати людей, що живуть на уражених територіях. «Вплив на якість життя людей, в основному дітей, дуже і дуже великий», – каже Тендлер.

Але хоча шистосомоз та інші захворювання, спричинені глистами, здебільшого вражають людей у бідніших країнах, з точки зору тваринництва, глисти завдають шкоди життю людей і в багатших країнах, що створює більше ринкових стимулів. Потенційна ветеринарна вакцина проти гельмінтів була ліцензована FABP Biotech, приватною компанією з Фіокруса, в той час як людська вакцина фінансується переважно бразильським урядом.

Остання буде «гуманітарною вакциною», підкреслює Тендлер. Планується, що Технологічний інститут імунобіологічних препаратів Фіокруса (Bio-Manguinhos) вироблятиме її за ціною менше 1 долара (0,79 фунта стерлінгів) за дозу, з подальшим зниженням вартості в міру поступового нарощування виробництва, щоб в кінцевому підсумку досягти мети в один мільярд доз. При цьому буде встановлено обмеження на норму прибутку.

Вакцина проти аскаридозу, ймовірно, також буде вироблятися за межами великих транснаціональних фармацевтичних компаній. Хотез очікує, що її вироблятиме член Мережі виробників вакцин з країн, що розвиваються, до якої входить бразильська компанія Bio-Manguinhos, а також виробники з Китаю, Індії, Південної Африки та інших країн. «Проблема полягає в тому, що наша технологія виробництва вакцин випереджає наші політичні, соціальні, економічні та правові рамки для їх фактичного масштабування та виробництва», – каже Хотез.

Майбутнє вакцин від паразитарних захворювань

Хоча протипаразитарні вакцини вкрай необхідні, до них не слід ставитися як до срібної кулі, каже О’Брайен. “Не існує жодного методу боротьби з малярією, який би мав ідеальну ефективність. У нас є набір профілактичних заходів”, – каже вона. Як засіб зменшення ймовірності та тяжкості інфекції, вакцина від малярії є доповненням, а не заміною інших заходів, що входять до цього набору. Важливо відзначити, що громади, в яких пілотно застосовувалася вакцина RTS,S, не зменшили використання сіток від малярійних комарів.

Очікується, що після цих історичних протипаразитарних вакцин з’являться інші, спрямовані проти тих самих хвороб, що може прискорити їхню розробку та підвищити їхню ефективність. Нещодавно дослідники повідомили про середню ефективність вакцини проти малярії R21 на рівні 78% (яку вони назвали «високоефективною»).Ці дані були отримані на основі випробувань на дітях віком від 5 до 17 місяців у Буркіна-Фасо, Кенії, Малі та Танзанії. Для контексту: «Вакцини, які забезпечують 97% захисту, наприклад, від кору, є скоріше винятком, ніж правилом», – каже Хотез. “Ми не повинні зосереджувати нашу увагу так сильно на ефективності, як ми це робимо”, – каже О’Брайен. Хоча це важлива цифра, вона вважає, що важливішим є вплив, який залежить від доступу до вакцини та її ефективності на тягар хвороби.

Серія проривів у розробці вакцин проти малярії має і більш широкі переваги. «Успіх цієї вакцини вселяє надію на аналогічну перемогу над не менш складним патогеном [глистами], який спричиняє значний рівень захворюваності в усьому світі, хоча йому приділяється набагато менше уваги і ресурсів», – говорить Джеффрі Бетоні, мікробіолог з Університету Джорджа Вашингтона у Вашингтоні, округ Колумбія.

Подібно до того, як подібні технології можуть бути використані для вакцин проти ВІЛ і коронавірусу, стратегії, що застосовуються для вакцин проти малярії, можуть бути корисними і для інших видів паразитів, що живляться кров’ю, каже Бетоні. «Приплив піднімає всі човни», – каже він.

Хотез сподівається, що створення прецеденту пошириться не лише на технічні аспекти розробки вакцин проти забутих тропічних хвороб, але й на доставку цих вакцин туди, де вони потрібні. «Одна з найцікавіших і водночас найстрашніших частин цього процесу», – каже Хотез. Хоча «це дивовижне відчуття – знати, що ти є піонером цієї дуже сучасної моделі надання доступу до інновацій найбіднішим людям на планеті, це також жахливо, тому що немає ніякої дорожньої карти», – каже він.

Джерело:

https://www.bbc.com/future/article/20240603-why-its-so-challenging-to-develop-vaccines-for-parasitic-diseases

Статтю підготувала студентка 4-го курсу Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” Мамрак Вероніка Володимирівна