Вакцины можно выращивать и извлекать из листьев растений.
Ключевые выводы
- Вакцины абсолютно необходимы для сохранения здоровья всей планеты. Никто из нас не в безопасности, пока все мы не в безопасности.
- Но странам с низким и средним уровнем дохода трудно их приобретать и распространять.
- Вакцины растительного происхождения можно хранить, собирая и лиофилизируя листья. Они могут помочь решить проблему глобального распространения вакцины.
Вакцины являются основой усилий по подавлению пандемии COVID-19. Темпы их разработки и усовершенствования были поразительными, но характеристики многих доступных вакцин затруднят их доставку в бедные страны. Нам потребуется больше термостабильных вакцин, которые можно будет легко транспортировать и хранить. Одним из перспективных подходов к этому является производство их на растениях.
Население во многих более богатых странах может вернуться к разумному приближению к нормальному состоянию к четвертому кварталу этого года, если - большое если - они смогут вакцинировать 80 или более процентов своего населения против SARS-CoV-2.. Им также необходимо будет осуществлять постоянное наблюдение за «вызывающими озабоченность вариантами», которые более заразны, вызывают более тяжелое заболевание или, особенно, способны лучше избегать иммунитета, обеспечиваемого вакцинами против COVID-19. Примером может служить вариант коронавируса под названием «дельта», впервые обнаруженный в Индии, который стал доминирующим штаммом в Соединенном Королевстве, несмотря на очень успешную кампанию вакцинации в этой стране. На этот вариант сейчас приходится около 6 процентов инфекций в Соединенных Штатах, что удвоило его проникновение месяц назад.
Вакцинация беднейших стран - огромная проблема
Перспективы для более бедных стран очень разные, однако, для каждого аспекта пандемии - случаев, госпитализаций, смертей и способности подавить пандемию с помощью вакцин, - которые по многим причинам более иллюзорны, чем для более богатых стран.
Некоторые страны со средним уровнем дохода, такие как Индия и Бразилия, недавно пережили разрушительный всплеск заболеваемости после преждевременного ослабления ограничений в своих странах. Число заболевших и смертей в Африке на удивление мало, хотя скудость данных делает цифры, сообщаемые правительством, подозрительными.
Задача быстрого производства огромных количеств вакцин против COVID-19, которые являются безопасными, эффективными, недорогими и транспортабельными без строгих требований холодовой цепи, является сложной.
Вакцины, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода, станут спасательным кругом, но при нынешних траекториях на обеспечение достаточного количества вакцин против COVID-19 для их населения потребуются годы. Например, при нынешнем уровне вакцинации в Индии, составляющем 1,8 миллиона доз в день, потребуется более трех лет, чтобы вакцинировать 80 процентов из 1,4 миллиарда человек. Точно так же более 24 миллионов человек - менее двух процентов населения - были полностью вакцинированы в Африке (по данным Африканского центра по контролю и профилактике заболеваний). В настоящее время мизерные 0,3 процента доз вакцины, которые были введены по всему миру, были предоставлены 29 беднейшим странам. Напротив, в Соединенных Штатах более 60 процентов взрослых к настоящему времени получили хотя бы одну прививку вакцины.
Хотя США закупили более чем достаточно вакцин для всего своего населения, они могут предпочесть сохранить некоторые излишки на случай, если этой осенью или в начале следующего года потребуются повторные прививки существующих вакцин. Также возможно, что США будут готовы перенаправить внутреннее производство на создание новых вакцин, которые преодолеют «уклонение от иммунитета» у субъектов, вакцинированных текущими вакцинами.
Такое развитие событий может поставить под угрозу возможности расширения производства для обеспечения глобального доступа к вакцинам, еще больше увеличивая разрыв между теми, у кого есть вакцины, и теми, у кого ее нет, особенно в условиях ограниченных ресурсов, когда расширение доступа, распределения, охлаждения, и доступность проблематичны. Например, мРНК-вакцины Pfizer-BioNTech и Moderna, которые имеют ограничения холодовой цепи (непрерывный ряд требований к производству, хранению и распределению в холодильнике), будет трудно распространять в условиях с ограниченными ресурсами, таких как сельские районы Индии или Африки.
В составы некоторых вакцин были внесены усовершенствования, позволяющие избежать необходимости в охлаждении. Прошлые успехи включают лиофилизированную версию вакцины против оспы, которая имела решающее значение для искоренения этой смертельной болезни. Создание лиофилизированной версии мРНК-вакцины, такой как Pfizer и Moderna, может быть осуществимо, но может быть непомерно дорогостоящим для глобального рынка. Согласно исследованию, опубликованному в The Lancet, предполагаемые затраты на глобальные усилия по вакцинации могут достичь 74 миллиардов долларов.
Эти проблемы вместе могут свести на нет наши усилия по борьбе с пандемией на долгие годы, напоминая часто слышимую мантру: «Никто из нас не в безопасности, пока все мы не в безопасности». Наша неспособность быстро производить большое количество вакцин приведет к продлению пандемии, что приведет к нагрузке на здравоохранение и национальную экономику, а также к увеличению смертности, и в то же время позволит появиться и закрепиться большему количеству вариантов SARS-CoV-2.
Задача быстрого производства огромных количеств вакцин против COVID-19, которые являются безопасными, эффективными, недорогими и транспортабельными без строгих требований холодовой цепи, является сложной. Эти проблемы могут оказаться непреодолимыми, если мы не попытаемся воспроизвести недавние клинические успехи вакцин против мРНК с помощью растительных вакцин против COVID-19.
Вакцины на растительной основе являются потенциальным решением
Вакцины на растительной основе, вероятно, являются перспективой массовой вакцинации в странах с низким и средним уровнем дохода. На протяжении тысячелетий растения были не только источником пищи, клетчатки и топлива, но и, в последнее время, важным компонентом нашей аптечки. Идентификация и применение биоактивных молекул из лекарственных растений не является чем-то новым; примеры включают активный ингредиент аспирина, салициловую кислоту, полученную из ивы и используемую в качестве болеутоляющего средства; таксол из тиса для лечения рака; наперстянка из растения наперстянки; и лекарство от малярии артемизинин из сладкой полыни; среди прочего.
Но эти примеры - вчерашние успехи. Наша недавно приобретенная способность к генной инженерии растений, которые содержат новые биологические препараты, такие как вакцины для борьбы с пандемическим гриппом или антитела для блокирования инфекции, вызванной вирусом Эбола, показывает, как далеко мы продвинулись. Эти новые фармацевтические препараты легко масштабируемы, недороги в производстве и не требуют холодовой цепи. Вакцины на растительной основе для предотвращения COVID-19, безусловно, в наших силах.
Хотя большая часть первоначальных исследований растительных вакцин проводилась путем стабильной экспрессии интересующего белка в генетически модифицированных растительных тканях, растительные вирусы также можно использовать для быстрого (в течение нескольких минут) производства биофармацевтических белков. дней) и по низкой цене. Вирусы растений также могут действовать как каркасы, демонстрируя вакцинные эпитопы на поверхности самособирающихся вирусоподобных частиц (ВПЧ). В этих VLP отсутствует нуклеиновая кислота, поэтому они неинфекционны и безвредны для животных и растений.
Вакцины растительного происхождения можно хранить, собирая и лиофилизируя листья или просто выделяя растительный вирус, если он использовался в качестве носителя антигена. Кроме того, было показано, что ряд растительных вирусов действуют как адъюванты и помогают стимулировать более сильный иммунный ответ в целом. Эта технология в настоящее время используется несколькими компаниями, производящими молекулярную фармацию растений, для производства вакцин против COVID-19, которые подойдут для Индии, Африки и других нуждающихся стран.
Вакцины против COVID на растительной основе
Квебекская компания по молекулярной фармакологии растений Medicago объявила в пресс-релизе в прошлом месяце об успешном завершении фазы 2 клинических испытаний своего кандидата на растительную вакцину против COVID-19, которая содержит адъювант, полученный от GlaxoSmithKline (GSK). Титр нейтрализующих антител и степень клеточно-опосредованного иммунитета, вызванного вакциной, были устойчивыми, и о каких-либо серьезных побочных эффектах не сообщалось.
Вакцина основана на упомянутой выше технологии вирусоподобных частиц. Эти VLP собираются в растениях с шиповидным белком на их поверхности, так что конечный продукт выглядит точно так же, как настоящий, но не является инфекционным. Medicago в настоящее время проводит клиническое испытание своей вакцины на третьем этапе и имеет статус «ускоренного» от FDA. По оценкам компании, начиная с этого года они смогут производить до 80 миллионов доз вакцины в год, а к 2023 году - более миллиарда доз вакцины против COVID-19 в год. Это может быть как раз то, что нужно странам с низким и средним уровнем дохода для подавления пандемии COVID-19.
Другие компании, занимающиеся молекулярной фармакологией растений, не сильно отстают. Kentucky BioProcessing (KBP), член группы British American Tobacco, использует технологию, аналогичную Medicago, для производства вакцин против COVID-19 на растениях. Предыдущее заявление KBP о славе заключалось в производстве антител в растениях для блокирования инфекции Эбола, а вакцина KBP против COVID-19 на растительной основе успешно вызвала иммунный ответ на вирус у животных и в настоящее время проходит клинические испытания. Компания также использует технологию, основанную на вирусах. Присоединение вакцинного антигена к растительному вирусу обеспечивает большую стабильность вакцины при комнатной температуре. Этот растительный вирус также не заразен для человека, но может поглощаться иммунными клетками, вызывая сильную реакцию.
Третья компания, которая делает успехи, - это техасская компания iBio, которая работает над несколькими вакцинами-кандидатами. К ним относятся вирусоподобная частица, субъединичная вакцина и вакцина второго поколения, нацеленная на белок N вируса SARS-CoV-2, который является более консервативным, чем шиповидный белок. Таким образом, белок N с меньшей вероятностью мутирует, даже когда появляются и циркулируют варианты вируса, что делает вакцину более эффективной против вариантов. Эти вакцины хорошо зарекомендовали себя в доклинических и токсикологических исследованиях.
Поскольку микробы мутируют, мы должны внедрять инновации
Нынешняя пандемия далека от завершения, и необходимо немедленно расширить программы вакцинации, чтобы уменьшить распространение COVID и уменьшить появление новых вариантов, вызывающих озабоченность. Хотя распространение вакцины, безусловно, остается серьезным препятствием для многих стран, просто наращивание производства вакцин в настоящее время является нашей самой большой проблемой. По крайней мере часть этого бремени можно облегчить, добавив в наш глобальный арсенал растительные вакцины. Они безопасны, недороги, эффективны, их легко производить в больших количествах, и они менее подвержены требованиям холодовой цепи для распределения и введения. Быстрое увеличение производства растительных вакцин против COVID-19 может стать важным шагом на пути к подавлению или даже прекращению пандемии, а также предложить важную новую технологию для будущего.
Кэтлин Хефферон, доктор философии, преподает микробиологию в Корнельском университете. Найдите Кэтлин в Твиттере @KHefferon. Генри Миллер, врач и молекулярный биолог, старший научный сотрудник Тихоокеанского научно-исследовательского института. Он был научным сотрудником Национального института здоровья и директором-основателем Управления биотехнологии FDA США. Найдите Генри в Твиттере @henryimiller.