Основная надежда — вакцина

Если бы человеческий организм обладал способностью противостоять всем существующим на Земле микробам, люди никогда не болели бы инфекционными заболеваниями. Но, к сожалению, мир микроорганизмов весьма разнообразен и к тому же очень изменчив. Иммунной системе человека порой просто не хватает необходимых ресурсов для того, чтобы справиться со всеми многообразными возбудителями инфекций и особенно их многочисленными «хитростями», когда организм ослаблен или болен. Тут уж без помощи лекарств никак не обойтись.

Создано множество лекарственных препаратов, убивающих микробы. Это разнообразные антибиотики и другие химиотерапевтические средства. Совершенно иначе действуют вакцины. Принцип вакцинации базируется на двух «китах»: на специфической реакции иммунной системы на чужеродный агент (антиген) и на способности иммунной системы «помнить» этот антиген, если ранее она уже сталкивалась с ним.

Целью любой прививки является доставка в человеческий организм ослабленного или убитого возбудителя болезни или не целого организма, а только похожего на него вещества. Все это называют вакциной. В ответ на появление вакцины здоровый организм начинает вырабатывать антитела, которые «охотятся» на возбудителя, и тем самым не дают заразиться. Некоторые вакцины влияют не только на гуморальный (антитела), но и на клеточный иммунитет. Чаще всего иммунная система запоминает вакцинный антиген и при повторном попадании возбудителя в организм быстро мобилизует свои силы для его нейтрализации. Эти механизмы и лежат в основе невосприимчивости ко многим заболеваниям, или, другими словами, иммунитета, о механизмах которого мы уже говорили выше.

Прежде чем продолжить рассказ о вакцинах против ВИЧ, следует сказать несколько слов о том, что вообще представляет собой вакцина и как она появилась в медицинской практике.

Естественно, что после обнаружения ВИЧ и начала распространения инфекции по миру ученые практически сразу же предприняли попытки получить вакцину против этого смертельно опасного возбудителя. B классическом понимании вакцина — это препарат, который не позволяет заразиться инфекционным заболеванием, т. е. обеспечивает невосприимчивость (иммунитет) к возбудителю. B случае ВИЧ это понятие расширено: кроме «профилактических» вакцин ученые одновременно стали разрабатывать и лечебные, которые должны воздействовать на вирус, уже проникший в организм. B самом начале казалось, что создание вакцины — дело самого ближайшего будущего. Однако в действительности проблема оказалась намного более сложной. Несмотря на огромные усилия ученых и гигантские средства, вложенные в эти работы, прогресс пока не соответствует ожиданиям. К сожалению, проблема не решена и сейчас, спустя почти четверть века после начала эпидемии. Отдавая должное сложности и важности этой проблемы, во всем мире начиная с 1997 г., 18 мая было признано Днем распространения знаний о вакцинах против ВИЧ. Идея бесспорно благородная, а вот реальное ее воплощение остается пока под большим вопросом.

За два последних десятилетия появлялось уже несколько десятков сообщений о различных вакцинах против ВИЧ, которые нередко доходили до стадии клинических испытаний. В настоящее время (2004 г.) еще около 30 вакцин проходят доклинические и клинические испытания. Однако до сих пор ни одна из них не оказалась достаточно эффективной для применения в клинической практике.

С момента первых клинических испытаний вакцины на людях, начатых более десяти лет назад, уже свыше 15 тыс. добровольцев из различных стран мира приняли участие в их тестировании. Но даже сами создатели различных вакцин зачастую относятся довольно скептически к возможным быстрым положительным результатам. Один из них говорит: «На сегодняшний день мы реально получили больше информации о том, почему ни одна вакцина не работает, нежели о том, как повысить эффективность вакцинации». Хотя газеты уже неоднократно писали: «Ура, найдено средство от СПИДа!» — реальный эффект созданных к настоящему времени вакцин равен пока нулю.

Может возникнуть вполне справедливый вопрос: почему еще более 100 лет назад, в отсутствие огромного арсенала средств современной биотехнологии, без компьютеров и роботов, создание вакцин против оспы, сибирской язвы и бешенства так быстро увенчалось успехом, в то время как создание вакцины против ВИЧ остается для современных ученых и врачей нерешенной задачей? Причин этому множество. Прежде всего следует вспомнить, что ВИЧ использует целый арсенал механизмов, которые защищают его: разрушение важных для нормального функционирования иммунной системы С4-клеток; подавление активности Т-клеток-киллеров; затаивание в местах, недоступных действию иммунных реакций; подавление работы некоторых ключевых генов; мутирование, постоянно видоизменяющее вирусные белки. Главная трудность при создании вакцины против ВИЧ связана с быстрой генетической изменчивостью вируса, о которой мы подробно писали выше. Как только в организме появляются антитела против молекул его оболочки, он готов до неузнаваемости изменить свой «внешний вид», чтобы иммунная система не смогла его «узнать» и обезвредить. Считается, что в природе не существует двух совершенно идентичных ВИЧ. Необычайно высокое разнообразие ВИЧ и осложняет создание вакцины, универсально эффективной в отношении различных вариантов вируса, циркулирующих в человеческой популяции. В этом отношении ВИЧ уникален. Другие вирусы тоже видоизменяются, но это происходит значительно реже и в существенно меньших масштабах. В качестве примера можно привести вирус полиомиелита, для которого уже существует очень эффективная вакцина. Эта вакцина успешно используется во всем мире, а создана она на основе всего трех вариантов этого вируса. B случае ВИЧ такой подход совершенно не работает. Антитела бессильны против этого вируса.

Серьезно осложняет проблему получения эффективных вакцин против ВИЧ так называемая суперинфекция, о которой уже шла речь выше. Еще один осложняющий вакцинацию момент — это образование вирусных рекомбинатов, причем не где-то в природе или пробирке, а прямо в организме больного. B результате суперинфекции в кровяном русле больного может появиться сразу два разных подтипа ВИЧ, например, один подтипа «А», а другой — подтипа «B». Как уже говорилось, такие разные вирусы могут «скреститься» между собой — этот процесс называется рекомбинацией. B результате рекомбинации возникнет некий гибрид — «А/B». Против такого гибрида не сможет действовать ни анти-«А», ни анти-«B» вакцины. Здесь уже будет нужна новая вакцина — анти-«А/В». Таким образом, рекомбинация вирусов, основанная на суперинфекции, создает серьезные дополнительные трудности для выработки «универсальной» действенной вакцины. Если идти традиционным путем, тогда для разных гибридов (а их разнообразие может быть огромным) потребуется создание многочисленных дополнительных вакцин. Еще одна проблема, препятствующая созданию «прививки от ВИЧ-инфекции», связана со способностью вируса прятаться внутри некоторых типов клеток (мы уже говорили выше об этом).

Ученые, работающие над созданием вакцин против ВИЧ, основываются на существующих знаниях и учитывают множество вышеуказанных факторов. Учитывая, что иммунная система реагирует на инфекционные агенты, в том числе и на ВИЧ, путем формирования как гуморального (антитела), так и клеточного (макрофаги, Т-клетки) ответов, оба этих иммунных механизма пытаются задействовать при разработке вакцины. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Чтобы вакцина против ВИЧ была эффективной, она должна индуцировать антитела, нейтрализующие вирус. Образование таких антител зависит от B-лимфоцитов памяти, т. е. от долгоживущей клеточной популяции. Одно из преимуществ действия антител заключается в том, что они обладают способностью инактивировать вирус до того, как у него появился шанс инфицировать клетки хозяина. По этой причине образование антител должно быть критически важным этапом при формировании антивирусного иммунитета. Однако многообразие вируса, его способность быстро изменяться помогают ему «убегать» от продуцирующихся в организме антител. Так, когда сумели получить антитела против белка оболочки ВИЧ, оказалось, что они обладают весьма ограниченной эффективностью. Такие антитела нейтрализуют адаптированные к лабораторным условиям варианты вируса, но неэффективны в отношении тех, которые существуют в природе. По этой причине очевидно, что один гуморальный иммунитет не в состоянии справиться с вирусом. Важным для обеспечения защиты от вируса является участие в этом процессе клеточного иммунитета. Киллерные Т-лимфоциты (элементы клеточного иммунитета) способны узнавать, связывать и уничтожать клетки, содержащие антигены ВИЧ. Это позволяет устранять из организма инфицированные клетки. Индуцировать такой ответ является крайне желательным в случае вакцины против ВИЧ.

Хотя эффективная вакцина от ВИЧ-инфекции до сих пор не создана, работа в этом направлении интенсивно продолжается во многих странах мира. Основные надежды сейчас возлагают на так называемые ДНК-вакцины. Дело в том, что для выработки в организме-хозяине иммунного ответа против вирусной инфекции не нужен целый вирус. Достаточно наличия лишь белка (или белков), которые расположены на его поверхности. Это и обеспечивают ДНК-вакцины. Они обычно представляют собой фрагмент ДНК, содержащий определенный ген, на котором в организме происходит синтез необходимого белка-антигена. Таким образом, вводится не белок-антиген, а продуцирующая его машина — ДНК. Конечный же результат тот же: появление в организме белка приводит к образованию белков-антител, направленных на его уничтожение. Это направление сейчас называют «генетической иммунизацией», с ним связывают революционные изменения в вакцинации ближайшего будущего.

Для переноса ДНК в клетки с целью вакцинации против вирусов и бактерий нужны соответствующие переносчики, иначе ничего не получается. В качестве таких переносчиков (из называют векторами) часто используется… опять же вирусы и бактерии. Апробировано уже более 20 различных ДНК- и РНК-содержащих вирусов, а также бактерий, в которые встраивают гены других опасных вирусов, а потом переносят в организм человека. Для этой цели наиболее часто используются вирус, который называется вирусом осповакцины, особенно значительно ослабленный его вариант Анкара, а также вирусы fowlpox и canarypox, которые обладают способностью инфицировать клетки человека, но вот размножаться там они не могут. Попав в клетку, такой необычный вирус (его называют рекомбинантным) сам по себе ничего плохого в клетке не делает, но обеспечивает работу того другого вирусного гена, который он в себе несет. Организм в ответ на новый вирусный белок продуцирует соответствующие антитела. В результате создается защита против опасного вируса, которого никогда до того в организме не было, но ген которого присутствовал в безопасном вирусе-векторе.

Существует еще один вариант ДНК-вакцинации, который состоит в том, что небольшое число ДНК, кодирующей вирусные белки, без всякого вектора помещается на крошечные металлические частички-носители, которые выстреливаются «генетической пушкой», пробивающей кожу. Какое-то количество таких частиц при этом попадает в специальные дендритные клетки, расположенные под кожей. В них происходит синтез чужеродного вирусного белка, что в конечном итоге приводит к появлению иммунной реакции организма на инфекционный агент.

Особенность «генетической иммунизации» заключается в том, что, используя в качестве действующего агента ДНК, можно легко регулировать уровень антигена, продолжительность и силу его действия. При обычной вакцинации антиген вводится в организм сразу в большой дозе и существует относительно недолго. В случае ДНК-вакцинации небольшие количества антигена синтезируются в организме внутриклеточно на протяжении длительного времени. Использование ДНК-вакцин может снять некоторые потенциальные недостатки старого поколения вакцин, изготовленных на основе живого ослабленного вируса. К таким недостаткам относится возможность патогенной инфекции и наличие побочных эффектов, связанных с хронической иммуностимуляцией.

Принцип ДНК-вакцинации был использован недавно при разработке вакцины «AIDSVAX» американской компанией VaxGen. Все продукты «AIDSVAX» были созданы на основе одного из уже упоминавшихся белков ВИЧ — gp120. Вспомним, что вирус использует этот белок в сочетании с другим белком — gp41 — для вторжения в клетку. Одна из возможностей перекрыть вирусу путь в клетку — это выработка антител к одному из этих белков (или к двум сразу). Вакцина «AIDSVAX» стала первым препаратом, прошедшим все стадии клинических испытаний в 2002 г. В компании очень надеялись, что им удастся доказать способность вакцины предотвратить заражение двумя штаммами вируса, особенно распространенными на Западе. Однако, как показали испытания, чуда не произошло — в целом вакцина оказалась практически неэффективной.

Неудача заставляет исследователей искать другие пути создания вакцины. Был использован еще один вариант защитного ответа иммунной системы на вторжение вируса — клеточный иммунный ответ, т. е. наработка большого количества иммунных клеток, которые способны уничтожать клетки, зараженные ВИЧ. На этой основе создан вакцинный препарат ALVAC. Такие вакцины сейчас проходят широкие испытания, однако и в этом случае результаты пока малообнадеживающие.

Еще один вид вакцин разработан совместно университетами Найроби и Оксфорда в партнерстве с организацией, называемой «International Aids Vaccine Initiative» (IAVI). Эта вакцина содержит ДНК ВИЧ субтипа А. Второй проект IAVI по разработке вакцины проходит в партнерстве с небольшой американской компанией «AlphaVax» из Северной Каролины и Университетом Кейптауна (ЮАР) и направлен на разработку вакцины против ВИЧ субтипа C. Испытания обеих вакцин (по сути дела ДНК-вакцин) также уже начались. Третья ветвь разработок IAVI будет использовать новые достижения Балтиморского института вирусологии в разработке вакцины от ВИЧ, которую можно будет употреблять как аэрозоль, распыляемую через рот или нос. Это может быть сделано путем помещения вакцины внутрь безопасных штаммов бактерии сальмонеллы, которые в состоянии выживать при заглатывании. Есть надежда, что иммунный ответ, который произойдет в ротовой полости или в носу, даст толчок иммунному ответу в уретре и влагалище, что предотвратит половой путь передачи ВИЧ.

Определенные надежды сейчас связывают с так называемыми суперантителами. Такие особые антитела обладают способностью проникать во все клетки, однако накапливаются только там, где обнаруживаются целевые вирусы. Ключом для проникновения суперантител сквозь клеточную мембрану служит специальный короткий белковый фрагмент, искусственно присоединенный к антителу, — мембранный транслокатор.

Недавно американские исследователи неожиданно установили, что прививка от оспы значительно увеличивает устойчивость к ВИЧ-инфекции. B лабораторных условиях инфицировали клетки крови людей, привитых и не привитых от оспы. B результате экспериментов было выявлено, что вирус ВИЧ в четыре раза менее опасен для клеток тех людей, которые ранее подвергались противооспенной вакцинации. По мнению исследователей, повышенная устойчивость после вакцинации обусловлена тем, что ВИЧ и вирус оспы используют похожие молекулярные механизмы для проникновения в клетки. В частности, для обоих вирусов на поверхности клеток необходимо наличие уже упоминавшегося рецептора CCR5.

В России разработка вакцины против ВИЧ ведется в нескольких лабораториях начиная еще с середины 90-х гг. прошлого века. Первая вакцина, полученная под руководством академика Р. В. Петрова, прошла доклинические испытания на животных, и в 2004 г. была передана дли клинического испытания на людях, которое они будут проходить в течение следующих двух лет. В качестве испытуемых планируется использовать несколько тысяч работниц секс-бизнеса, наркозависимых и гомосексуалов, еще не успевших заразиться ВИЧ. По имеющимся данным, на разработку вакцины российский бюджет тратит от 3 до 6 млн. долларов в год.

Продолжаются интенсивные работы и в Европе. На период 2003–2006 гг. Еврокомиссия выделила 400 млн. евро на поддержку исследовательских работ по разработке вакцины против этого смертельного заболевания.

Существует большая проблема не только с созданием вакцины, но и с проведением ее испытаний. На доклинической стадии вакцина обычно испытывается на экспериментальных животных. Неплохой моделью для разработки вакцины против вируса являются низшие приматы. Их использование уже дало важные данные в отношении патогенеза ВИЧ. Однако, несмотря на значительное сходство в симптоматике и патологии, у этих приматов и человека имеются определенные различия, которые могут повлиять на эффективность вакцины. Использование же в экспериментах высших приматов, таких как шимпанзе, практически невозможно в связи с их малочисленностью и существующими официальными ограничениями.

Таким образом, начиная с первой фазы клинических испытаний нельзя обойтись без человека. Но здесь существует непростая этическая проблема. Главный принцип — участие человека в клинических испытания должно быть только добровольным. Согласно международным нормам, прежде чем испытуемый примет участие в эксперименте, ему/ей необходимо объяснить все его плюсы и минусы (кроме тех случаев, когда эксперимент направлен на изобретение вакцины для детей — в этом случае требуется обязательно согласие их родителей). Для максимального снижения риска заражения испытуемого применяются специальные меры безопасности. С этой целью в период, пока действие вакцины от ВИЧ еще недостаточно изучено, вакцинация проводится совместно с другими мерами профилактики. B случае риска передачи ВИЧ-инфекции от матери к ребенку эксперимент должен сопровождаться приемом специальной антиретровирусной терапии.

Вакцины против ВИЧ еще нет, а многих уже тревожит вопрос, как обеспечить вакциной, если она реально появится, всех, кто в ней нуждается. IAVI утверждает, что все фармацевтические компании, с которыми она сотрудничает, готовы снабжать страны третьего мира вакциной по разумной цене, в случае если будет разработан удачный вариант. Остальные компании пока молчат о том, как обеспечить наиболее бедные слои населения вакциной.

На фоне явных неудач с созданием вакцины против ВИЧ можно услышать слова оппонентов: «ВИЧ-вакцина — это не только миф, но и бездонная кормушка для бессовестных ученых». И в оправдание своих слов они приводят некоторые довольно веские аргументы. Но, несмотря на множество нерешенных вопросов, способных порой привести в полное уныние, исследователи не теряют оптимизма и продолжают утверждать, что безопасные и эффективные вакцины против ВИЧ-инфекции все же будут разработаны. Осуществляется интенсивный поиск способов дать сигнал иммунной системе организма о появлении белков вируса; идет работа над созданием новых вакцин, содержащих суперантигены и иммуностимуляторы. Уже проходят клинические испытания на приматах и людях новые экспериментальные вакцины, количество которых все время растет. Научное сообщество постепенно приближается к созданию такой вакцины, которая будет пригодна для решающих крупномасштабных испытаний. Скорее всего, существующие трудности будут преодолены с помощью принципиально новых вакцинных технологий. Для решения этой проблемы в 2004 г. лидеры стран «большой восьмерки» поддержали проект международной программы по разработке вакцины против ВИЧ. Предполагается, что программа в самое ближайшее время вступит в действие. Международная программа по разработке вакцины против ВИЧ («Global HIV Vaccine Enterprise») предусматривает создание международной сети научно-исследовательских институтов и лабораторий, работающих по единой схеме и постоянно обменивающихся между собой получаемыми данными. Надо помнить, что in magnis et voluisse sat est (в великих делах само желание уже достаточная заслуга).

Но пока это только планы, желания и надежды, а эффективной вакцины против ВИЧ нет. Как же в этой ситуации врачи борются с инфекцией, чем они реально располагают в настоящий момент? Об этом и поговорим далее.