SARS-CoV-2 – вирус, вызывающий COVID-19, – принадлежит к семейству бета-коронавирусов, вызывающих все, от простуды до Мерс (убивает примерно одного из трех инфицированных). Несмотря на то, что эти вирусы вызывают широкий спектр симптомов, все они имеют общие черты. Если они достаточно похожи, может ли одна вакцина предотвратить заражение от них всех?? Ученые определенно рассматривали это.
Однако, прежде чем мы исследуем этот вопрос, нам сначала нужно сделать крюк в увлекательной анатомии бета-коронавирусов.
Бетакоронавирусы – это субмикроскопические шары, покрытые шипами, которые заключают в себе центральное ядро генетического материала. Вирус должен заразить клетки, чтобы размножаться, и для этого он должен сначала прикрепиться к клеткам.
Бетакоронавирусы используют свои шипы для прикрепления к клеткам, цепляясь за определенные мишени на клетках, называемые рецепторами. Ученые из стран, включая США и Францию, исследовали эти шипы и обнаружили, что они состоят из двух частей или "домены," образно названные S1 и S2.
Эти спайковые домены помогают вирусу прикрепляться к клеткам-хозяевам различными способами. Например, вирусы, вызывающие COVID-19 и SARS, оба используют часть домена S1, называемую рецептор-связывающим доменом (RBD), чтобы прикрепляться к рецептору клетки-хозяина (ACE2). Но вирусы, вызывающие простуду, не.
Сравнивая особенности шипов между всеми бета-коронавирусами, вызывающими заболевания человека, исследователи обнаружили сходства и различия между ними. В то время как домены S1 весьма различны между членами семейства вирусов, домены S2 очень похожи.
Сходства в структуре вирусов важны, потому что они могут помочь нашей иммунной системе реагировать и бороться с несколькими типами близкородственных вирусов. Это происходит потому, что похожие домены будут иметь схожие черты, которые могут быть обнаружены нашими антителами.
Антитела производятся специальными лейкоцитами, называемыми В-клетками. Они выполняют несколько функций при инфекции, например, помогают другим лейкоцитам обнаруживать и уничтожать вирусы или инфицированные вирусом клетки. Антитела также могут препятствовать проникновению вирусов в клетки, блокируя рецепторы клеток, такие как ACE2 в случае COVID-19.
Однако, какими бы мощными они ни были, для выработки антител требуется время – может потребоваться от семи до десяти дней, чтобы начать вырабатывать защитные антитела. Как только В-клетки узнают, какие антитела производить, они запомнят их, и, если они снова встретятся с той же инфекцией, они могут почти мгновенно отреагировать и выработать еще больше антител, чем раньше. Эта функция называется откликом памяти.
Вакцины работают, пытаясь создать иммунную память, предоставляя свойства вируса, которые запускают естественное производство антител без необходимости в полномасштабной инфекции. Можно ли использовать структурные сходства между родственными бета-коронавирусами для создания вакцин, которые будут генерировать антитела, распознающие несколько членов семейства вирусов??
Перекрестная реактивность
Чтобы разгадать эту загадку, необходимо посмотреть, могут ли антитела распознавать более одного типа вирусов – явление, известное как перекрестная реактивность. Подобные тесты показали, что антитела к RBD-части домена S1 шипового белка, вызывающего SARS, перекрестно реагируют с вирусом, вызывающим COVID-19.
Исследователи также обнаружили, что антитела к частям домена S2 белка-шипа обладают перекрестной реактивностью (хотя и слабой) с другими бета-корононавирусами в исследовании, которое еще не прошло рецензирование. Однако связывания антител недостаточно, чтобы сказать, подходит ли мишень для дальнейшей разработки вакцины или лекарства.
Эти открытия потенциально перекрестно реагирующих антител являются захватывающими, потому что они могут открыть дверь для новых лекарств и вакцин, которые борются с COVID-19. Побочный продукт может предложить некоторую защиту от будущих коронавирусов, с которыми нам еще предстоит столкнуться.
Усиление болезни
Однако следует сделать предостережение. Хотя антитела могут быть мощными союзниками в борьбе с инфекциями, они могут представлять серьезную угрозу нашему здоровью. Антитело-зависимое усиление (ADE) – это явление, которое может происходить, когда антитело, связанное с вирусом, на самом деле помогает вирусам проникать в клетки и инфицировать их, включая клетки, которые они не могли бы заразить в обычных условиях, например, некоторые типы белых кровяных телец.
Как только вирус попадает в лейкоцит, он захватывает клетку и эффективно превращает ее в троянского коня. Эти троянские кони позволяют вирусу скрываться и распространяться в клетке, а также распространяться по телу, что, в сущности, усиливает и ускоряет течение болезни.
Не известно, что ADE возникает при COVID-19, но наблюдается при лихорадке денге. Мы по-прежнему многого не знаем об ADE, но вероятность, по-видимому, наиболее высока, когда существует несколько вариантов определенного вируса, циркулирующих в популяции.
Поэтому огромный вопрос заключается в том, будет ли вакцина, использующая сходство между простудными вирусами и COVID-19, вызывать больший риск развития ADE? Большинство испытаний вакцины против COVID сосредоточено на области RBD шипового белка, которая не вызывает таких широко перекрестно-реактивных антител и, как таковая, с меньшей вероятностью создает риск ADE.
Другой возможный риск, который могут вызвать антитела, – это состояние, известное как усиленное респираторное заболевание, связанное с вакцинацией (ERD). ERD возникает, когда высокие уровни антител связываются с вирусами, вызывая скопления вируса и антител. Сгустки могут вызвать закупорку мелких дыхательных путей в легких с потенциально разрушительными последствиями. Этот риск, хотя и редкий и маловероятный, подчеркивает необходимость осторожности, чтобы гарантировать, что любые вакцины и новые лекарства должным образом проверены на безопасность, прежде чем они будут широко использоваться.
В целом, учитывая вопросы о функциональности перекрестно-реактивных антител наряду с потенциальными рисками, маловероятно, что в ближайшем будущем появится вакцина COVID-19, которая также защитит нас от SARS, Mers и некоторых типов простуды. Однако ясно то, что чем больше мы узнаем о том, как эти вирусы развиваются, их сходствах и различиях, а также о том, как реагирует наш иммунный ответ, тем больше у нас шансов выиграть войну с COVID-19.