Одно из самых выдающихся достижений науки – разработка вакцин, защищающих от опасных заболеваний: кори, эпидемического паротита, краснухи, гриппа, столбняка, полиомиелита, гепатита B, дифтерии, коклюша, COVID-19. По данным ВОЗ, вакцинация ежегодно спасает от 2 до 3 миллионов жизней. В последние годы к классическим вакцинам добавились пептидные, не только защищающие от инфекций, но и применяемые для иммунотерапии неинфекционных заболеваний. Некоторые из них уже получили одобрение, а российская «ЭпиВакКорона» успешно применялась во время эпидемии COVID-19.
Чем отличаются обычные вакцины от пептидных
Традиционные вакцины против инфекционных заболеваний содержат инактивированные или живые ослабленные микроорганизмы. После вакцинации они стимулируют иммунную систему, чтобы она могла защитить организм до встречи с патогеном – вирусом или микроорганизмом. Но любые возбудители могут вызвать нежелательную поствакцинальную реакцию, проявляющуюся повышенной температурой, слабостью, головной болью, плохим самочувствием. Иногда из-за особенностей микроорганизма использовать такой биоматериал для изготовления вакцин очень сложно или по разным причинам изготовленные препараты оказываются неэффективными.
Сейчас разрабатываются новые виды вакцин на основе пептидов — молекул, состоящих из коротких последовательностей аминокислот. Эти фрагменты белков-эпитопов возбудителя распознаются иммунной системой и помогают сформировать иммунитет. В отличие от традиционных вакцин, материал для них не получают из возбудителей, а создают в лабораториях с помощью генной инженерии. Иммунизация такими вакцинами легче переносится и практически не вызывает побочных эффектов.
Создаются поливалентные пептиды на основе пептидов, используемые для защиты от различных штаммов гриппа, инфекционных гепатитов, COVID-19. Это препараты для вакцинации будут действовать на консервативные участки вирусов, которые остаются при появлении новых мутаций.
На основе пептидов можно создавать вакцины не только против возбудителей, но и, например, против опухоль-ассоциированных антигенов, MART-1 или gp100 для иммунотерапии рака. Уже применяется препарат против простатспецифических антигенов, концентрация которых увеличивается при раке предстательной железы.
Вакцины на основе пептидов планируется применять для иммунотерапии рака – метода лечения, при котором для уничтожения злокачественной опухоли мобилизуется иммунитет. В отличие от химиотерапии, которая напрямую воздействует на раковые клетки, иммунотерапия направлена на повышение способности иммунной системы распознавать и уничтожать злокачественные клетки или на устранение препятствий, мешающих этому процессу.
Планируется создание вакцины против болезни Альцгеймера, которая будет уничтожать белки в мозге, вызывающие заболевание. В будущем будут разработаны иммунопрепараты и для лечения и профилактики других неинфекционных болезней.
Преимущества пептидных вакцин
Это препараты имеют множество преимуществ перед традиционными вакцинами:
- Безопасность. Такие препараты содержат лишь небольшую часть патогена, поэтому их искусственно созданных пептидов можно использовать даже больным с ослабленным иммунитетом.
- Чистоту. В отличие от классических вакцин, искусственные пептидные препараты не имеют побочных включений, нежелательных для организма.
- Отсутствие остаточной вирулентности. При использовании вакцин с искусственно созданными пептидами в организм не попадают микроорганизмы, вызывающие поствакцинальные осложнения.
- Персонализацию. Пептидные вакцины адаптированы под конкретные антигены и мутации. Эти препараты «учат» рецепторы иммунитета находить и разрушать определенные клетки, например, злокачественные.
- Эффективность. В одной вакцине можно объединить несколько антигенов для усиления эффекта.
Постепенный переход на такие препараты выгоден пользователям и производителям. Работать с аминокислотами и пептидами гораздо проще, чем с болезнетворными микроорганизмами: синтетические пептидные соединения не подвержены мутациям, а химическая обработка структуры пептидного соединения может повысить его стабильность и уменьшить побочные эффекты. Выпуск препаратов для иммунотерапии значительно расширит рынок сбыта вакцин.
Что такое адъюванты и для чего их включают в состав вакцин с пептидами
Пептидные вакцины, состоящие из коротких цепочек аминокислот, помогают организму выработать иммунитет против инфекций и направить иммунную систему на борьбу с неинфекционными заболеваниями. Но сами по себе пептиды не всегда вызывают сильный иммунный ответ, поэтому к ним добавляют специальные вещества – адъюванты, которые усиливают действие вакцин.
Вот несколько примеров таких соединений:
- Агонисты Toll-подобных рецепторов (TLR). Вещества, активирующие клетки иммунной системы: моноциты, макрофаги, дендритные клетки, нейтрофилы и лимфоциты. Заставляют иммунитет думать, что в организме уже есть инфекция, и таким образом усиливают иммунный ответ.
- Эмульсионные адъюванты. Эмульсии «масло в воде». Выполняют две важные задачи: доставляют вакцину в ткани и активизируют иммунную систему. Продлевают действие препаратов для вакцинации и усиливают их действие. В итоге организм вырабатывает более мощный и специфический иммунный ответ.
- Система адъювантов в виде частиц. Помогает организму лучше реагировать на иммунизацию. Состоит из двух компонентов: липосом и веществ, усиливающих иммунный ответ. Липосомами называют маленькие мешочки, сделанные из жиров, которые помогают доставить частички вируса, бактерии и пептидную вакцину прямо в клетки иммунной системы. Защищают содержимое от разрушения, чтобы оно дольше оставалось активным. Такие адъюванты включены в экспериментальные вакцины против малярии и опоясывающего лишая. Недавно их использовали для создания иммунопрепаратов против туберкулеза, и результаты испытаний оказались очень хорошими.
- Алюминиевые адъюванты и неполный адъювант Фрейнда. Вещества, помогающие создать эффект «депо». Благодаря им, антигены – частицы, вызывающие иммунный ответ, медленно высвобождаются в организме, долгое время стимулируя иммунную систему. Адъювант такого типа используется в отечественной вакцине «ЭпиВакКорона» против возбудителя COVID-19 SARS-CoV-2. Неполный адъювант Фрейнда включен в состав экспериментальных вакцин против туберкулеза и рака.
Пептидные вакцины с адъювантами — современный метод иммунизации, показывающий прекрасные результаты. Такие препараты в перспективе помогут предотвратить заражение инфекциями и лечить опасные болезни.
Примеры пептидных вакцин
Пока одобрено только две вакцины на основе пептидов:
- Sipuleucel-T (Provenge). Единственная терапевтическая вакцина для лечения рака предстательной железы на поздних стадиях. Стимулирует иммунную систему пациента к выявлению и атаке клеток злокачественных клеток простаты.
- Пептидные вакцины против COVID-19. ЭпиВакКорона – разработка ФБУН «ГНЦ ВБ «Вектор» показала свою эффективность против различных штаммов возбудителя. ЭпиВакКорона безопасна, поскольку содержит только короткие фрагменты, аналогичные участкам вирусного белка. С ее помощью можно проводить иммунизацию пациентов с иммунодепрессивными состояниями. В мире проводятся разработки новых пептидных препаратов против COVID-19, направленных против консервативных участков шиповидного белка, нуклеокапсида или мембранного белка. Способность воздействовать на менее изменчивые участки вируса делает их идеальными кандидатами для создания панкоронавирусных вакцин, эффективных против большого количества штаммов возбудителя.
Существуют множество пептидных вакцин-кандидатов, находящихся на этапах разработки и проходящих испытания.
| Наименование | Заболевание | Состав | Разработчики/ответственные |
| Мультимерика-001 (М-001) | Грипп | Пептиды гемагглютинина гриппа, соединенные со стандартной инактивированной вирусной вакциной. Формируют имуунитет | NIAID |
| BIPCV/IMX (V512) | Грипп | Пептиды, запускающие иммунный ответ на присуствие злокачественных клеток | Merck, Sharp and Dohme |
| Вакцина против вируса гепатита С | Гепатит С | Пептидные эпитопы CTL и Th — короткие пептидные последовательностииз 8–11 аминокислот, распознаваемые клетками иммунной системы и активизирующие ее. | CHUV |
| Вакцина FP-02.2 | Гепатит В | Девять пептидов эпитопов Т-клеток вируса гепатита В. Формируют иммунитет против вируса | Altimmune, Inc., |
| Вакцина против ВИЧ | ВИЧ | Высококонсервативные пептиды, полученные из ВИЧ-1, и матричный вирусный пептид. Направлены на индукцию клеточного иммунитета и выработки антител , | Университет Питтсбурга, США |
| Поливалентная пептидная вакцина ВИЧ-1 C4–V3 | ВИЧ | Пептидные эпитопы из четырех наиболее распространенных штаммов вируса | Университет Дьюка, США, 29 и NIAID |
| AFO-18 | ВИЧ | Смесь из 18 пептидов, взятых из различных белков ВИЧ-1, в сочетании с липосомальным адъювантом CAF01. | Отделение инфекционных заболеваний, Университетская больница Видовре, Копенгаген, Дания |
| UBI Vac | ВИЧ | Разветвленный октамерный пептид V3. Блокирует РНК вирусов РНК, служащие их генетическим материалом и шаблоном для создания вирусных белков. | Калифорнийский университет в Сан-Франциско, Университет Сент-Луиса, Университетом Рочестера, США |
| CTL MEP | ВИЧ | Мультиэпитопная пептидная вакцина, кодирующая сразу несколько антигенов | Pfizer |
| P27A | Малярия | Синтетический пептид , аналогичный белку возбудителя | CHUV CRC |
| Мультиэпитопная пептидная вакцина | Меланома | Фермент тирокиназа, участвующий в выработке пигмента и пептиды gp100, состоящие из измененных аминокислот антигена меланомы | Мемориальный онкологический центр Слоуна-Кеттеринга, Нью-Йорк, США |
| Длиннопептидная вакцина LPV7 | Меланома | Семь длинных пептидов для иммунотерапии рака | Техасский университет, Хьюстон, США |
| Вакцина против рака груди | Рак груди | Девять пептидов, активных против раковых опухолей | Университет Вирджинии, Шарлоттсвилль, США |
| Вакцина для иммунотерапии рака с α-пептидом фолатного рецептора. | Рак груди | Модифицированные пептиды, которые связываются с рецептором фолиевой кислоты α (FRα), чтобы вызвать иммунный ответ против опухоли | Marker Therapeutics, Inc. |
| MUC1 | Трижды негативный рак молочной железы | Доставляют мРНК MUC1 в антигенпрезентирующие клетки, вызывая иммунный ответ против раковых клеток, выделяющие MUC1. | Университет Кейс Кливленда |
| Вакцина на основе пептида простат-специфического антигена | Рак простаты | Содержит компоненты, стимулирующие иммунную систему выявлять и уничтожать клетки рака предстательной железы, выделяющие ПСА – простатический антиген | Мэрилендский университет, Балтимор, США |
| UV1 | Рак легких | Три длинных пептида, содержащих множественные эпитопы | Университетская больница Осло |
| MUC1 | Рак легких | Пептид муцина 1 (MUC1) и адъювант поли-ICLC. Усиливает иммунную систему, помогая организму бороться с опухолевыми клетками, которые производят MUC1. | Vaxil therapeutics Ltd |
Первую и вторую стадию клинических испытаний прошли другие зарубежные пептидные вакцины против гриппа, ВИЧ-инфекции, гепатита С, туберкулеза, малярии, лейшманиоза. В стадии разработки и испытаний находятся и противораковые вакцины.
Вакцинные препараты на основе пептидов – новый шаг в борьбе с инфекциями, онкозаболеваниями и другими тяжелыми болезнями. Большинство препаратов пока не одобрены, но ситуация может измениться в ближайшее время. Тогда больные и врачи получат новые препараты, которые позволят предотвратить заболевание, вылечить его или, если радикальное излечение невозможно, продлить жизнь.
