Рациональная стратегия поддержания противовирусного иммунитета к новым вариантам SARS-CoV-2

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Пандемия COVID-19, начавшись в конце 2019 года, к концу лета 2022 года прокатилась по миру шестью отчетливыми волнами, при этом каждая последующая была обусловлена появлением нового варианта SARS-CoV-2, имеющего уникальные особенности. Наиболее значительная — пятая волна в начале 2022 года, давшая на пике ежедневный прирост более 4 млн заболевших в мире и более 200 тыс. заболевших в России, — возникла в результате появления варианта Омикрон, имеющего более 30 мутаций в S-белке, сначала в виде штамма BA.1.1.529, который затем был вытеснен его филогенетическим потомком BA.2 [1–3]. После волны BA.1/BA.2 в июле-сентябре 2022 года по миру прокатилась шестая волна, обусловленная возникшими на основе BA.2 вариантами Омикрон BA2.12.1, ВА.4, BA.5, характеризующимися еще более выраженной способностью избегать вируснейтрализующие антитела, выработанные на предыдущие штаммы [4–6]. Несмотря на то, что количество госпитализаций и летальность при инфекции штаммами Омикрон существенно ниже, чем при варианте Дельта (B.1.617.2), многократно возросшее общее количество заболевших, в том числе среди ранее переболевших другими вариантами SARS-CoV-2 и вакцинированных всеми существующими видами вакцин, не может не вызывать опасения.

Совершенно очевидная до возникновения варианта Омикрон стратегия вакцинации и ревакцинации позволила свести на нет волну пандемии, вызванную наиболее патогенным и летальным вариантом Дельта [7]. C появлением штаммов Омикрона, эффективно избегающих вакцинальный иммунитет, стратегия регулярной ревакцинации вызывает все больше сомнений в своей целесообразности [8], несмотря на то, что метаанализ показал отсутствие значимых аллергических реакций в ответ на повторные вакцинации [9].

Вакцинация мРНК и аденовирусными вакцинами защищает от тяжелого течения SARS-CoV-2, однако очевидных данных по защите от бессимптомного или малосимптомного заражения SARS-CoV-2 не получено ни в случае заражения вариантом Дельта, ни тем более Омикрон [10]. Это связано прежде всего с тем, что существующий вакцинальный иммунитет не является стерилизующим (т.е. не предотвращает заражение и распространение вируса). Вспышка пандемии с заражением и распространением инфекции среди вакцинированных впервые зарегистрирована при появлении варианта Дельта летом 2021 года [11]. Почти 100% покрытие вакцинированием в Европе и США не предотвратило очередную волну, обусловленную появлением Омикрона, что говорит прежде всего о приобретенной им способности избегать вируснейтрализации антителами к S-белку. При этом заболевание в подавляющем большинстве случаев протекало бессимптомно или малосимптомно, что обычно связывают с наличием иммунитета у подавляющего большинства заболевших, предотвращающего тяжелое течение с системным поражением легких и других органов [1]. Вместе с тем сам факт столь гигантской вспышки подтвердил еще раз, что системный иммунный ответ на SARS-CoV-2 (как поствакцинальный, так и реконвалесцентный) не является стерилизующим, и люди с гуморальным иммунитетом точно так же распространяют вирус, как и наивные в отношении новых вариантов вируса пациенты [12].

Высокая инфекционность и крайне низкая эффективность иммунной защиты против новых штаммов Омикрона не может не внушать опасения, несмотря на то, что частота тяжелого течения заболевания значительно уменьшилась. Опасения прежде всего связаны с возможностью появления на базе существующих высоковирулентных вариантов новых штаммов, характеризующихся повышенной патогенностью. Кроме того, сравнительно низкая доля различных тяжелых постковидных осложнений, связанных, в частности, с поражением нервной и сердечно-сосудистой систем, может превратиться в значимое абсолютное число при большом количестве заболевших по всему миру. Постковидный синдром, или так называемый long-COVID, характеризуется длящимися в течение нескольких месяцев психоневрологическими, вегетативными, легочными, сосудистыми, эндокринными, иммунными и другими нарушениями [13–17], и наряду с увеличением количества переболевших становится актуальной медико-социальной проблемой. Все эти опасения требуют более совершенной стратегии создания и поддержания иммунной защиты от новых штаммов SARS-CoV-2.

Цель данной работы — проанализировать современные исследования противовирусного иммунитета к новым штаммам SARS-СoV-2 и попытаться описать рациональную стратегию создания и поддержания иммунитета к варианту Омикрон и новым, еще не возникшим вариантам.

ФИЛОГЕНЕЗ НОВЫХ ШТАММОВ SARS-CoV-2

К концу 2021 года Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) выделяла пять вариантов, или кладов (филогенетических групп), SARS-CoV-2, «вызывающих обеспокоенность» (variants-of-concern, VOC) (WHO, 2022): Альфа (B.1.1.7 согласно классификации PANGO¹ [18], или клада 20I согласно классификации Nextstrain² [19]), Бета (B.1.351; клада 20H), Гамма (P.1; клада 20J), Дельта (B.1.617.2, AY; клады 21I и 21J) и Омикрон (B.1.1.529, BA.1-5; клады 21K, 21L, 22A-22D); табл. 1 [20].

 

Таблица 1 / Table 1

Характеристика основных вариантов SARS-CoV-2, вызывавших значимую заболеваемость во время пандемии / Characteristics of the main variants of SARS-CoV-2 that caused significant morbidity during the pandemic

Название по ВОЗ	Номенклатура		Страна возникновения	Дата возникновения	Мутации в S-белке
	PANGO	NextStrain
Hu-1 (Уханьский изолят)	-	19А	Китай	Ноябрь 2019	-
-	В	20	-	-	D614G
-	B.1	20А	-	-	D614G
-	B.1	20B	-	-	D614G
Альфа	B.1.1.7	20I	Великобритания	Сентябрь 2020	D614G, 69/70del, 144/5del, P618H, T716I, N601Y, S982A, A570D, D1118H
Бета	B.1.351	20H	ЮАР	Май 2020	D614G, L18F, D80A, D215G, 242-4del, R246I, K417N, E485K, N501Y, A701V
Гамма	P.1	20J	Бразилия	Ноябрь 2020	D614G, L18F, T20N, P26S, D138Y, R190S, K417T, E485K, N501Y, H655Y, T1027I, V1116F
Дельта	B.1.617.2	21I, 21J (Дельта)	Индия	Октябрь 2020	D614G, T19R, E156G, F157-, R158-, L452R, T478K, P681R, D950N
Омикрон	BA.1	21K (Омикрон)	ЮАР	Ноябрь 2021	A67V, H69-, V70-, T95I, G142D, V143-, Y144-, Y145-, N211-, L212I, ins214EPE, G339D, S371L, S373P, S375F, K417N, N440K, G446S, S477N, T478K, E484A, Q493R, G496S, Q498R, N501Y, Y505H, T547K, D614G, H655Y, N679K, P681H, N764K, D796Y, N856K, Q954H, N969K, L981F
Омикрон	BA.2	21L (Омикрон)	ЮАР	Ноябрь 2021	T19I, L24del, P25del, P26del, A27S, G142D, V213G, G339D, S371F, S373P, S375F, T376A, D405N, R408S, K417N, N440K, S477N, T478K, E484A, Q493R, Q498R, N501Y, Y505H, D614G, H655Y, N679K, P681H, N764K, D796Y, Q954H, N969K
Омикрон	BA.2.12.1	22C (Омикрон)	США/ Канада	Декабрь 2021	T19I, L24del, P25del, P26del, A27S, G142D, V213G, G339D, S371F, S373P, S375F, T376A, D405N, R408S, K417N, N440K, L452Q, S477N, T478K, E484A, Q493R, Q498R, N501Y, Y505H, D614G, H655Y, N679K, P681H, S704L, N764K, D796Y, Q954H, N969K
Омикрон	BA.3	22K (Омикрон)	ЮАР	Ноябрь 2021	A67V, H69del, V70del, T95I, G142D, V143del, Y144del, Y145del, N211del, L212I, G339D, S371F, S373P, S375F, D405N, K417N, N440K, G446S, S477N, T478K, E484A, Q493R, Q498R, N501Y, Y505H, D614G, H655Y, N679K, P681H, N764K, D796Y, Q954H, N969K
Омикрон	BA.4	22A (Омикрон)	ЮАР	Январь 2022	T19I, L24del, L24del, P25del, P25del, P25del, P26del, P26del, P26del, A27S, H69del, V70del, V213G, G339D, S371F, S373P, S375F, T376A, D405N, R408S, K417N, N440K, R452K, S477N, T478K, E484A, F486V, Q498R, N501Y, Y505H, D614G, H655Y, N679K, P681H, N764K, D796Y, Q954H, N969K
Омикрон	BA.5	22B (Омикрон)	ЮАР	Январь 2022	T19I, L24del, L24del, P25del, P25del, P25del, P26del, P26del, P26del, A27S, H69del, V70del, V213G, G339D, S371F, S373P, S375F, T376A, D405N, R408S, K417N, N440K, R452K, S477N, T478K, E484A, F486V, Q498R, N501Y, Y505H, D614G, H655Y, N679K, P681H, N764K, D796Y, Q954H, N969K
Омикрон	BA.2.75	22D (Омикрон)	Индия	Июнь 2022	T19I, L24del, P25del, P26del, A27S, G142D, K147E, W152R, F157L, I210V, V213G, G257S, G339H, S371F, S373P, S375F, T376A, D405N, R408S, K417N, N440K, G446S, N460K, S477N, T478K, E484A, R493Q, Q498R, N501Y, Y505H, D614G, H655Y, N679K, P681H, N764K, D796Y, Q954H, N969K

Примечание. Переработано из [20]. ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения; ЮАР — Южно-Африканская Республика.

Note: Revised from [20]. ВОЗ — World Health Organization; ЮАР — Republic of South Africa.

 

К началу 2022 года наиболее вирулентный и летальный вариант SARS-CoV-2 B.1.617.2 Дельта, господствующий в мире весь 2021 год, был практически полностью вытеснен новым вариантом BA.1.1.529 Омикрон (клада 21K); рис. 1. Затем, к середине 2022 года, BA.1 уступил место BA.2 (клада 21L) и потом BA.4/5 (клады 22A и 22B), последовательно возникшим в Южно-Африканской Республике (ЮАР) и распространившимся в остальных странах одновременно с вариантом BA.2.12.1 (клада 22C), возникшим в США. По состоянию на конец августа – начало сентября 2022 года Омикрон BA.5 (клада 22B) является наиболее распространенным штаммом во всем мире [1, 8]; см. рис. 1. Именно BA.5 наряду с вариантами BA.2.12.1 и BA.4 и некоторыми другими производными варианта BA.2 стали причиной шестой волны заболеваемости COVID19 в России, которая, по данным на 21 сентября 2022 года, дает официальный прирост более 50 000 заболевших в день.

 

Рис. 1. Эволюция новых вариантов SARS-CoV-2, наложенная на «волны» пандемии: а — филогенез «вариантов, вызывающих озабоченность»; б — гистограмма частоты заболеваемости различными вариантами SARS-CoV-2 в Европе (по данным Gissad, https://gisaid.org/) на фоне кривой заболеваемости в России (по данным www.yandex.ru). Цифрами обозначен официально зарегистрированный суточный прирост заболевших на пиках.

Fig. 1. Evolution of new variants of SARS-CoV-2 superimposed on the “waves” of the pandemic: а — phylogeny of “variants of concern”; б — histogram of the incidence rates of different variants of SARS-CoV-2 in Europe (according to Gissad, https://gisaid.org/) against the background of the morbidity curve in Russia (according to www.yandex.ru). The figures at peaks indicate the daily increase in cases according to the official data.

 

В июле 2022 года в мире начал распространяться новый штамм Омикрона — ВА.2.75, получивший название «Кентавр» вследствие того, что в нем объединились полезные мутации вариантов BA1/2 и BA4/5. Впервые обнаруженный в Индии, этот штамм показал более высокую динамику распространения, чем BA.5 и другие филогенетические потомки штамма BA.2. В настоящее время BA.2.75 Кентавр стремительно распространяется по всему миру и, возможно, станет причиной очередной волны роста заболеваемости [4–6].

Новые штаммы SARS-CoV-2 оценивают по эффективности распространения в человеческой популяции (заразность заболевания характеризует так называемый индекс репродукции (R₀), определяемый как количество индивидуумов, которые будут заражены одним типичным заболевшим), а также по способности избегать гуморального противовирусного иммунитета и патогенности. Последние свойства напрямую обусловлены аминокислотными заменами в S-белке, модифицирующими аффинность рецепторсвязывающего домена к ангиотензинпревращающему ферменту 2 (angiotensin-converting enzyme 2, ACE2) на клетках мишенях и определяющими динамику взаимодействия с вируснейтрализующими антителами.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ S-БЕЛКА У НОВЫХ ВАРИАНТОВ SARS-CoV-2

Фенотип и инфекционность новых вариантов SARS-CoV-2 определяется строением и функциональными свойствами S-белка. Точно так же, как и у других бета-коронавирусов, S-белок SARS-CoV-2 состоит из двух основных доменов — рецепторсвязывающего (receptor-binding domain, RBD) и N-концевого (N-terminal domain, NTD) [21, 22]. RBD непосредственно взаимодействует с ACE2 и обеспечивает проникновение вируса в клетки-мишени, вследствие чего до сих пор считается основной мишенью для вируснейтрализующих антител, блокирующих вход вируса в клетку [23]. Вместе с тем NTD является наиболее иммуногенным доменом S-белка, и существуют данные о том, что антитела, распознающие NTD, также могут быть вируснейтрализующими [24].

В отличие от варианта Дельта, имеющего 7–10 мутаций в S-белке, варианты Омикрона BA.1 и BA.2 имеют 37 и 31 мутацию в S-белке соответственно [3] (см. табл. 1). Оба варианта Омикрона (BA.1 и BA.2) с высокой аффинностью связывают ACE2-рецептор мыши. В противоположность этому дикий (Уханьский) вариант SARS-CoV-2 связывается с ACE2 человека и кошки, но не мыши. В связи с этим возникла гипотеза происхождения варианта Омикрон путем эволюции со сменой хозяина: человек–кошка–мышь–человек [2].

Несмотря на то, что S-тример варианта Омикрон вследствие многочисленных мутаций приобрел повышенную аффинность к ACE2, по сравнению с Дельтой, и для защиты от него требуется существенно более высокая концентрация вируснейтрализующих антител (достигаемая, в частности, трехкратной иммунизацией мРНК-вакциной или сочетанием иммунитета реконвалесцентов с бустерной иммунизацией [16]), количество тяжелых случаев, требующих госпитализации, снизилось более чем в 2 раза в начале новой волны, а риск летального исхода — еще в большей степени [25]. В культуре клеток назального эпителия репликация вариантов Омикрона и Дельты была сопоставима, однако в альвеолоцитах и эпителии кишечника Омикрон показал меньший уровень репликации, чем вариант Дельта, и при этом не коррелирующий с уровнем экспрессии протеазы TMPRSS2 (transmembrane protease, serine 2) [16]. Таким образом, приобретенный Омикроном альтернативный способ проникновения в клетку, не связанный с активностью TMPRSS2, характеризуется меньшей эффективностью и, возможно, лежит в основе меньшей патогенности и летальности нового варианта SARS-CoV-2.

Вариант BA.2, полностью заместивший к концу марта 2022 года вариант BA.1 (см. рис. 1), по степени сродства S-белка к ACE2 превосходит Уханьский вариант в 11 раз, а материнский BA.1 — почти в 2 раза [1]. Структурные исследования показали, что при взаимодействии S-тримера BA.2 с ACE2 человека все три RBD преимущественно находятся в открытой Up-конформации, что многократно усиливает эффективность эквимолярного (3:3) связывания с ACE2 и, таким образом, значительно увеличивает трансмиссивность этого штамма.

Некоторые опубликованные сиквенсы нового варианта Омикрон BA.2.75 — Кентавр — несут мутацию L452R, обнаруженную у BA.5, которую связывают с возможностью реинфекции пациентов, что не может не вызывать настороженности. В исследовании Y. Cao и соавт. [4] и в нескольких других новейших исследованиях, опубликованных в августе 2022 года в виде препринтов на сервисе bioRxiv, исследовали возможные механизмы повышенной вирулентности и избегания иммунного ответа штамма BA.2.75 [4, 5].

По сравнению с BA.2 S-тример BA.2.75 несет 9 дополнительных мутаций, 5 из которых (K147E, W152R, F157L, I210V и G257S) находятся в NTD, а оставшиеся 4 (D339H, G446S, N460K и R493Q) — в RBD [4–6] (см. табл. 1).

Среди последних мутаций G446S появилась в варианте BA.1, а R493Q-реверсия наблюдается в сиквенсах штаммов BA.4/BA.5. Мутации N460K и D339H ранее не обнаруживались в превалирующих вариантах, и их функция пока неизвестна. Настораживающим моментом является то, что BA.2.75 в Индии характеризуется более эффективным распространением по сравнению с новыми штаммами Омикрона BA.2.38 (BA.2+N417T), BA.2.76 (BA.2+R346T+Y248N) и BA.5 [4]. Увеличенная трансмиссивность BA.2.75 позволяет предполагать, что этот вариант может стать превалирующим после глобальной волны, обусловленной штаммами BA.4/BA.5.

Было показано, что вариант BA.2.75 обладает значительно более высоким сродством к ACE2 по сравнению с BA.5. Кроме того, шип BA.2.75 показывает уменьшенную термостабильность и предпочтительную Up-конформацию RBD в кислых условиях, что, вероятно, способствует повышенному эндосомальному входу вируса в клетку в условиях ацидоза. Биоинформатический анализ S-белка BA.2.75 показал, что его RBD домен обладает большим (более чем в 3000 раз) сродством к ACE2 по сравнению с B.1.1.7 (Альфа) [26]. Такая высокая аффинность RBD BA.2.75 к ACE2 позволяет предполагать возможность развития ангиотензиновой «интоксикации» при блокировании ACE2 S-белком SARS-СoV-2 [27].

Омикрон BA.2.75 в меньшей степени, чем BA.4/BA.5, избегает нейтрализации плазмой реконвалесцентов после Омикрона BA.1/BA.2, однако существенно выше избегает нейтрализации плазмой реконвалесцентов после штамма Дельта. Плазма реконвалесцентов после инфекции BA.5 также значительно слабее нейтрализует BA.2.75, чем, собственно, BA.5 [4]. Эти данные суммарно свидетельствуют о том, что штамм BA.2.75 Кентавр может вызвать существенный прирост заболеваемости COVID-19 в ближайшее время. С другой стороны, на коллекции сывороток крови европейцев BA.2.75 не показал более значительного, чем доминирующий сейчас в Европе BA.5, избегания иммунного ответа [5], что может свидетельствовать о том, что следующая волна в большей степени затронет страны третьего мира.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА НА НОВЫЕ ВАРИАНТЫ SARS-CoV-2

Все эпидемически значимые варианты Омикрона, такие как BA.1 [28, 29], BA.2 [30, 31], BA.4/BA.5 [32–34] и BA.2.75 [4, 5], характеризуются выраженной резистентностью к нейтрализующим антителам, полученным в результате вакцинации или инфекции предыдущим вариантом SARS-CoV-2, а также к терапевтическим моноклональным антителам, полученным во время волны Дельта. Точно так же, как вариант Омикрон BA.1 в результате большого количества аминокислотных замен в S-белке приобрел возможность избегать иммунного ответа, полученного в результате инфекции вариантом Дельта, так и последующие варианты приобрели способность уклоняться от вируснейтрализующих антител, выработанных на предыдущие штаммы. В частности, BA.2 устойчив к нейтрализующим антителам, выработанным на BA.1 [35–37], BA.5 избегает нейтрализации антителами из сывороток, полученных в результате вспышки BA.1 [34] и BA.2 [38], а возникший в числе последних VOC новый индийский вариант BA.2.75 Кентавр, судя по всему, успешно избегает нейтрализации антителами против S-белка BA.5 [4, 5].

Помимо способности новых штаммов избегать гуморального и клеточного иммунного ответа, причиной повторных заболеваний COVID-19 является естественное угасание иммунитета после перенесенного заболевания или после вакцинации и падение титра вируснейтрализующих антител. Способность новых штаммов к избеганию антительного ответа в данном аспекте имеет количественный эквивалент: это тот минимальный титр вируснейтрализующих антител, обеспечивающий защиту от заражения. Чем более выражена способность к избеганию иммунного ответа, тем этот титр должен быть выше. В частности, для нейтрализации варианта Бета требуется в 6 раз более высокий титр вируснейтрализующих антител, чем для дикого уханьского варианта и варианта Альфа [39] и т.д. с последующими вариантами.

Исследования гуморального иммунитета при инфекции SARS-CoV-2 показали, что уровень сывороточных антител обычно драматически снижается в течение 4–6 мес, однако остается детектируемым по меньшей мере до 11 мес после заболевания [40]. Титр антител к S-белку коррелирует с частотой S-специфических плазматических клеток в аспирате костного мозга, находящихся в состоянии покоя. Таким образом, было показано наличие долгоживущих плазматических клеток LLPC (long-lived plasma cells) и S-cпецифичных В-клеток памяти после перенесенного ковида. Длительность гуморального иммунного ответа определяется количеством и продолжительностью жизни В-клеток памяти и LLPC в костном мозге [41].

РАЦИОНАЛЬНАЯ СТРАТЕГИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ЗАЩИТНОГО ИММУНИТЕТА ПРОТИВ SARS-CoV-2: ЭНДОНАЗАЛЬНАЯ ИММУНИЗАЦИЯ

Все зарегистрированные в настоящее время вакцины против SARS-CoV-2 вводятся внутримышечно. Вместе с тем входными воротами SARS-CoV-2 являются слизистые оболочки верхних и нижних дыхательных путей, поэтому для защитного иммунитета очень большое значение имеет локальный мукозальный иммунный ответ [42–45]. Альтернативным неинвазивным способом иммунизации является интраназальная вакцинация, которая в настоящее время активно исследуется на предмет возможности формирования стерилизующего иммунитета при COVID-19 [44, 46]. В данный момент ряд новых интраназальных вакцинных препаратов проходит доклинические и клинические испытания I–III фазы (табл. 2).

 

Таблица 2 / Table 2

Интраназальные вакцины против SARS-CoV-2, проходящие доклинические и клинические испытания / Intranasal vaccines against SARS-CoV-2 undergoing preclinical and clinical trials

Название вакцинного кандидата	Основа вакцинного препарата	Разработчик	Фаза КИ	Идентификатор КИ	Источник
Вакцины на основе рекомбинантных аденовирусов
AZD1222 (ChAdOx1 nCoV-19)	Рекомбинантный вирусный вектор СhAd, экспрессирующий S-белок	Imperial College London, University of Oxford AstraZeneca (Великобритания)	I	NCT05007275 NCT04816019	[47]
ChAd-SARS-CoV-2-S	Рекомбинантный вирусный вектор СhAd, экспрессирующий стабилизированный S-белок	Washington University School of Medicine (США)	I	NCT04751682	[48]
Ad5-nCoV	Рекомбинантный вирусный вектор Ad5, экспрессирующий RBD-домен S-белка	CanSino Biologics Inc. совместно с Beijing Institute of Biotechnology (Китай)	I/II	NCT04840992	[49, 50]
AdCOVID	Рекомбинантный вирусный вектор Ad5, экспрессирующий RBD-домен S-белка	Altimmune, Inc. (США)	I	NCT04679909	[51]
BBV154	Рекомбинантный вирусный вектор СhAd, экспрессирующий стабилизированный S-белок	Bharat Biotech International Limited (Индия)	III	NCT05522335	[52]
Gam-COVID-Vac (Sputnik)	Рекомбинантный вирусный вектор Ad5, экспрессирующий S-белок	НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи (Россия)	I/II	NCT05248373	[53]
Вакцины на основе аттенуированных вирусов
COVI-VAC	Живой аттениуированный SARS-CoV-2	CODAGENIX Inc (США)	I	NCT04619628	[54]
DelNS1-NCoV-RBD LAIV	Живой аттениуированный SARS-CoV-2	Beijing Wantai Biological Pharmacy Enterprise совместно с Hong Kong University (Китай)	I	NCT04809389	[55]
MV-014-212	Живая аттенуированная вакцина на основе респираторного синцитиального вируса (RSV), экспрессирующего S-белок SARS-CoV-2	Meissa Vaccines, Inc. (США)	I	NCT04798001	[56]
ACM-001	Белковая субъединичная вакцина (ACM-CpG) на основе S-белка из штамма B.1.351 и адъюванта CpG7909, упакованных в артифициальную клеточную мебрану	ACM Biolabs (Сингапур)	I	NCT05385991	[57]
CROWNase	Фермент, разрушающий оболочку S-белка SARS-CoV-2	Illinois Institute of Technology (США)	-	Доклиническое исследование	[58]
CovOMV	Везикулы из наружней мембраны Neisseria meningitidis (OMVs), смешанные с рекомбинантным S-белком	Intravacc (Нидерланды)	-	Доклиническое исследование	[59]
STINGa-	S-тример в составе ПЭГилированных липосом	AuraVax Therapeutics (США)	-	Доклиническое исследование	[60]

Примечание. Переработано и дополнено из [44]. КИ — клиническое исследование; ChAd — аденовирус шимпанзе; Ad5 — аденовирус 5-го серотипа.

Note: Revised and supplemented from [44]. КИ — clinical study; ChAd — chimpanzee adenovirus; Ad5 — adenovirus 5 serotype.

 

Наиболее перспективные результаты показывают интраназальные вакцины на основе аденовирусов, вероятно, вследствие того, что входными воротами аденовирусов являются слизистые оболочки, и сами по себе вирусные частицы могут служить естественными адъювантами при интраназальной иммунизации. В проходящих в настоящее время клинических испытаниях вакцинных препаратов в качестве носителя используются два аденовирусных вектора: на основе аденовируса 5-го серотипа — Ad5 (AdCOVID [51], Ad5-nCoV [49, 50], Sputnik V [53]) и на основе аденовируса шимпанзе — ChAd (AZD1222 [47], ChAd-SARS- CoV-2-S [48], BBV154 [52]).

В доклинических исследованиях аденовирусных вакцин на основе Ad5 и ChAd при интраназальном введении показана их способность вызывать стойкий системный и локальный мукозальный иммунитет, характеризующийся высокими титрами секреторных анти-RBD IgA и сывороточных вируснейтрализующих антител, повышением уровня специфических CD4+ Т-клеток и CD8+ цитотоксических клеток, а также повышением уровня цитокинов Th1 клеток [48, 51, 52, 61]. Показано также, что интраназальная бустерная вакцинация после внутримышечной вакцинации приводит к выработке стойкого иммунитета против новых штаммов SARS-CoV-2, увеличению специфических Т- и В-клеток, в том числе в секрете слизистых оболочек [44, 45].

Клинические испытания безопасности и эффективности аденовирусных вакцин I/II фазы в настоящее время проводятся в США, Великобритании, Индии и России (см. табл. 2). Российская интраназальная вакцина разрабатывается на основе второго компонента зарегистрированной вакцины Спутник V в НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи [53].

Альтернативой аденовирусным вакцинам могут служить различные варианты аттенуированных вирусных вакцин (см. табл. 2). Аттенуированная живая вакцина, в частности, была получена путем пассирования SARS-CoV-2 в клетках Vero при температуре, сниженной с 37°С до 22°C. Однократное введение такой вакцины гуманизированным мышам K18-hACE2, у которых SARS-CoV-2 вызывает летальную инфекцию, делало их нечувствительными к заражению вследствие выраженного В- и Т-клеточного иммунного ответа и высокого титра секретируемых IgA [62]. Преимуществом живой аттенуированной эндоназальной вакцины на основе SARS-CoV-2 является поликлональный иммунный ответ на все антигены вируса, способный более эффективно активировать Т-клеточный иммунитет.

Выработка Т-клеточного иммунного ответа — еще одна перспективная стратегия приобретения длительного, охватывающего разные варианты SARS-CoV-2 иммунитета. Для реализации Т-клеточного ответа не меньшее, чем пептидные эпитопы S-белка, а может быть и большее значение могут иметь консервативные пептидные эпитопы нуклеокапсида (N-протеина), поскольку последний, как мы уже упоминали, является наиболее иммуногенным антигеном SARS-CoV-2. На мышах BALB/c показано, что интраназальная иммунизация рекомбинантным аденовирусом 5-го серотипа, экспрессирующим N-белок SARS-CoV-2, сопровождается значительной активацией Т-клеточного ответа в бронхоальвеолярном дереве. Более того, после такой интраназальной иммунизации специфические CD4+ T-клетки обнаруживались в селезенке, что наряду с увеличением титра специфических антител свидетельствовало о запуске системного гуморального иммунного ответа [63].

Наряду с аденовирусными векторами и аттенуированными вакцинными препаратами активно разрабатываются новые платформы для вакцин на основе нанотехнологий. В доклинических исследованиях испытываются липосомальные наноконъюгаты [57, 60], в том числе с shRNA [64], различные органические наночастицы, например наночастицы на основе ацетата инулина — растительного полимера, способного активировать рецептор TLR4 [65], или наночастицы из хитозана, конъюгированного с RBD, что существенно повышает его иммуногенность по сравнению с растворимым RBD [66], везикулы на основе бактериальных мембран [59] и другие подходы, активирующие иммунный ответ.

Ключевую роль в локальном гуморальном и клеточном иммунном ответе на слизистых оболочках бронхолегочного дерева играют цитокины из провоспалительного суперсемейства TNF (tumor necrosis factor): фактор активации В-клеток BAFF (B-cell activation factor) и индуцирующий пролиферацию лиганд А APRIL (A proliferation-inducing ligand), а также хемокины CXCL13, CCL19 и CCL21, индуцирующие локальный ответ Т- и В-клеток в лимфоидной ткани бронхов [43]. Предполагается, что добавление последовательностей BAFF/APRIL и/или перечисленных хемокинов в состав новых поливалентных назальных вакцин также может существенно увеличить эффективность мукозального иммунного ответа.

Отдельное направление составляет разработка поливалентных назальных вакцин нового поколения. Так, тривалентная вакцина, включающая последовательности S1-домена (RBD+NTD) S-белка, полноразмерного нуклеокапсидного белка и фрагмента nsp12 (РНК-зависимая РНК-полимераза, RdRp), была создана на базе аденовирусных векторов Ad5 и ChAd68 [67]. S1-домен в конструкции был слит с трансмембранным доменом G-белка вируса везикулярного стоматита, обеспечивающего тримеризацию и экзосомальное таргетирование [68] для лучшего иммунного ответа. Полноразмерный N-белок, наиболее богатый Т-клеточными пептидными эпитопами, равно как и выбранный фрагмент RdRp, проявляющий, согласно биоинформатическому анализу, наибольшее сродство к Т-клеточным рецепторам, были включены в состав вакцины для активации клеточного иммунитета. Было показано, что интраназальная (но не внутримышечная) иммунизация одной дозой такой тривалентной вакцины приводит к формированию защитного мукозального иммунитета как против варианта B.1.1.7, так и против B.1.351 VOC [67]. Таким образом, интраназальная иммунизация мультивалентными вакцинами нового поколения может быть эффективной будущей стратегией вакцинации против COVID-19.

РЕАЛЬНО ЛИ СОЗДАНИЕ СТЕРИЛИЗУЮЩЕГО ИММУНИТЕТА ПРОТИВ НОВЫХ ШТАММОВ?

Задавшись целью изучить мукозальный иммунитет к новым штаммам SARS-CoV-2 у человека, J. Tang и соавт. [69] оценивали S-специфические суммарные и вируснейтрализующие антитела, а также В- и Т-клеточный иммунный ответ в бронхоальвеолярных лаважах и в крови вакцинированных мРНК-вакцинами и у переболевших COVID-19. Обнаружено, что у вакцинированных пациентов уровни нейтрализующих антител против вариантов В (D614G), Дельта (B.1.617.2) и Омикрон BA.1.1 в бронхоальвеолярном лаваже были существенно ниже, по сравнению с аналогичными у переболевших COVID-19, несмотря на сопоставимую вируснейтрализующую активность крови [69]. Примечательно, что вакцинация мРНК-вакцинами индуцировала циркулирующий S-специфический В- и Т-клеточный иммунитет, но в отличие от реконвалесцентов COVID-19 эти ответы отсутствовали в бронхоальвеолярном лаваже вакцинированных лиц. Используя модель иммунизации мышей, авторы продемонстрировали, что системная вакцинация мРНК вызывает слабый мукозальный иммунитет, особенно против штамма Омикрон BA.1.1. Комбинация системной вакцинации мРНК с эндоназальной иммунизацией псевдотипированным S-аденовирусом индуцировала выработку мукозальных вируснейтрализующих антител не только против штамма Дельта, но и против Омикрон BA.1.1, и многократно снижала вирусную нагрузку у экспериментальных животных. Таким образом, в рациональной стратегии поддержания противовирусного иммунитета к новым штаммам SARS-CoV-2 ключевую роль, по всей вероятности, займет именно эндоназальная/ингаляционная вакцинация, создающая стерилизующий иммунитет в дыхательных путях против SARS-CoV-2, включая последние варианты Омикрона и новые потенциально опасные штаммы [69].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новые варианты SARS-CoV-2, характеризующиеся высокой заразностью и способностью уклоняться от вируснейтрализующих антител, требуют новой стратегии противовирусной защиты. Такой стратегией может стать активация мукозального иммунного ответа бронхоальвеолярного дерева путем интраназальной и/или ингаляционной иммунизации векторными вакцинами наряду с разработкой мультивалентных вакцин нового поколения, активирующих специфические В- и Т-клетки и способствующих выработке широко нейтрализующих секреторных антител, обеспечивающих стерильный иммунитет.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. В.П. Баклаушев — концепция обзора, подбор литературы, написание и редактирование текста; Г.М. Юсубалиева, М.В. Бычинин — подбор литературы, написание и редактирование текста; С.М. Юсубалиева — подбор литературы, редактирование текста, подготовка таблиц; В.А. Кальсин — подбор литературы, редактирование текста; А.В. Троицкий — общее руководство, редактирование текста.

Author contribution. Baklaushev V.P. — the concept of the review, literature search, manuscript writing and editing. Yusubalieva G.M., Bychinin M.V. — literature search, manuscript writing and editing. Yusubalieva S.M. — literature search, manuscript editing, preparation of tables. Kalsin V.A. — literature search, manuscript editing. Troitsky A.V. — general guidance, manuscript editing. The authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (договор № 075-15-2021-1086, контракт № RF----193021X0015, 15.ИП.21.0015).

Funding source. The work was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (contract No. 075-15-2021-1086, Contract No. RF----193021X0015, 15.IP.21.0015).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов.

Competing interests. This study was not supported by any external sources of funding.

Благодарности. Авторы признательны А.В. Петрову за помощь в подготовке рисунка.

Acknowledgements. The authors are grateful to A.V. Petrov for preparing the drawing.

 

¹ Режим доступа: https://cov-lineages.org

² Режим доступа: https://nextstrain.org

Об авторах

Владимир Павлович Баклаушев

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России; Научно-исследовательский институт пульмонологии; Институт молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта

Email: baklaushev.vp@fnkc-fmba.ru
ORCID iD: 0000-0003-1039-4245
SPIN-код: 3968-2971
https://fnkc-fmba.ru/about/komanda-upravleniya/

д.м.н.

Россия, 115682, Москва, Ореховый бульвар, д. 28; Москва; Москва

Гаухар Маратовна Юсубалиева

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России; Научно-исследовательский институт пульмонологии

Email: gaukhar@gaukhar.org
ORCID iD: 0000-0003-3056-4889
SPIN-код: 1559-5866

к.м.н.

Россия, 115682, Москва, Ореховый бульвар, д. 28; Москва

Михаил Владимирович Бычинин

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России

Email: drbychinin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8461-4867
SPIN-код: 6524-9947

к.м.н.

Россия, 115682, Москва, Ореховый бульвар, д. 28

Сауле Маратовна Юсубалиева

Медицинский университет Астана

Email: sm_yusubalieva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8258-8148
Казахстан, Астана

Владимир Анатольевич Кальсин

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России; Научно-исследовательский институт пульмонологии

Email: vkalsin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2705-3578
SPIN-код: 1046-8801
Россия, 115682, Москва, Ореховый бульвар, д. 28; Москва

Александр Витальевич Троицкий

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России

Автор, ответственный за переписку.
Email: dr.troitskiy@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2143-8696
SPIN-код: 2670-6662

д.м.н.

Россия, 115682, Москва, Ореховый бульвар, д. 28

Список литературы

Дополнительные файлы