Разработки вакцин против новой коронавирусной инфекции ведутся в настоящее время по всему миру. Одно из перспективных направлений, на котором уже достигнуты первые успехи,— наработка рекомбинантных белков в растениях.
Созданные с помощью таких технологий вакцины и фармацевтические препараты могут использоваться и уже используются в борьбе со многими вирусными инфекциями.
Ростки надежды
Канадская биофармацевтическая компания Medicago объявила в марте об успешном производстве вирусоподобной частицы (VLP) коронавируса всего через 20 дней после получения гена SARS-CoV-2 (штамма вируса, вызывающего коронавирусную инфекцию COVID-19). Получение вирусоподобной частицы — первый шаг к разработке вакцины против COVID-19, которая затем должна пройти доклинические испытания на безопасность и эффективность. По их завершении Medicago планирует обсудить с органами здравоохранения планы проведения клинических испытаний вакцины-кандидата с участием добровольцев уже в июле-августе этого года. Компания планирует завершить программу разработки вакцины и передать ее результаты властям к ноябрю 2021 года. В случае если вакцина будет одобрена, начнется ее серийное производство. По утверждению генерального директора Medicago Брюса Кларка, компания способна будет производить до 10 млн доз вакцины в месяц.
Параллельно с разработкой вакцины Medicago в сотрудничестве с Научно-исследовательским центром инфекционных заболеваний Университета Лаваля (Квебек, Канада) ведет исследовательские работы с антителами SARS-CoV-2. Созданные на основе этих антител лекарственные средства могут быть использованы для лечения людей, инфицированных коронавирусом.
Medicago — латинское название люцерны. С экспериментов с этим растением началась история созданной в 1999 году компании. В 2009 году компания всего за 19 дней разработала вакцину-кандидат исследовательского уровня против вируса H1N1, так называемого свиного гриппа. В 2012 году Medicago в течение одного месяца произвела 10 млн доз моновалентной вакцины против гриппа по заказу DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США). А в 2015 году в сотрудничестве с Университетом Лаваля компания в кратчайшие сроки разработала терапию на основе моноклональных антител против вируса Эбола. В настоящее время Министерство здравоохранения Канады рассматривает заявку на одобрение к применению созданной Medicago четырехвалентной вакцины на основе VLP против сезонного гриппа, прошедшей проверку на безопасность и эффективность.
Medicago — первопроходец и один из мировых лидеров в области систем синтеза и накопления рекомбинантных белков с использованием растений. Компания и ее сотрудники владеют многочисленными патентами, основанными на такой технологии: например, на получение с ее помощью вирусоподобной частицы вируса бешенства и химерных вирусоподобных частиц, содержащих мегагглютинин, сходный с вирусом гриппа.
Как устроена растительная биофабрика
В настоящее время в фармакологии широко применяются технологии наработки рекомбинантных белков (то есть созданных с помощью генной инженерии с нужными заданными свойствами) в растении. Растения используются как своеобразная биологическая фабрика, производящая нужный продукт — белок.
Компания Medicago использует в своих разработках табак Бентама (Nicotiana benthamiana), принадлежащий к тому же, что и обычный табак (Nicotiana tabacum), семейству пасленовых.
Генетическая информация закладывается в агробактерии Agrobacterium tumefaciens, способные переносить фрагменты ДНК в растительную клетку. Растение действует как миниатюрный биореактор, производящий вирусоподобные частицы в своих листьях. Затем выделенные из растения VLP используются в производстве вакцины.
В системах синтеза и накопления рекомбинантных белков (экспрессионных системах) могут использоваться не только растения, но и бактерии, дрожжи, культуры клеток насекомых и млекопитающих. Системы с использованием растений обходят всех конкурентов по такому показателю, как чистота финального продукта. В растительных тканях нет риска загрязнения рекомбинантного белка вирусами животных и прионами — инфекционными белками. Среди других преимуществ — простота, скорость производства и высокий выход конечного продукта. Быстрота создания вакцины важна при борьбе с сезонным гриппом, вирусы которого быстро мутируют. Но важнейшее значение скорость разработки имеет в случае появления новых штаммов вируса, повышающих риск пандемии.
Компания Medicago в своих исследованиях не использует продукты животного происхождения и живые вирусы. Вместо этого она работает с вирусоподобными частицами, повторяющими форму и размеры вируса. Это позволяет организму распознавать их и выдавать иммунный ответ без развития инфекции. Согласно данным клинических исследований, вакцины, созданные с использованием технологии вирусоподобных частиц, отличаются от неактивированных вакцин многомодальным механизмом действия, благодаря чему активизируются сразу обе сферы иммунной системы — гуморальный и клеточный иммунный ответ.
Братство табаков
В 2008 году табачный гигант Philip Morris International (PMI) инвестировал в Medicago 15,975 млн канадских долларов, в 2013 году вложил еще 13,164 млн канадских долларов. В настоящее время PMI принадлежат 30% акций Medicago, а 60% акций владеет японская фармацевтическая компания Mitsubishi Tanabe Pharma.
«Эта инвестиция является частью нового курса компании, основанного на науке, технологиях и инновациях,— говорит руководитель исследований биомаркеров и биосенсоров научно-исследовательского центра PMI в Невшателе (Швейцария) Николай Иванов.— Поскольку Nicotiana benthamiana имеет свойства, очень похожие на Nicotiana tabacum, у нас общие научные интересы. Отдел исследований и разработок PMI обладает глубокими знаниями в области биологии табака. У нас есть многочисленные патенты, мы опубликовали десятки рецензируемых публикаций о видах табака, включая публикацию генома табака в Nature Communications. В нашем научно-исследовательском центре мы разрабатываем бездымные продукты, которые являются менее вредной альтернативой традиционным сигаретам, и сфокусированы на двух способах, исключающих сжигание (сгорание) табака: нагреваемый табак, пар которого содержит значительно более низкий уровень вредных химических веществ, и никотинсодержащий аэрозоль, получаемый без использования табака. Мы изучаем в основном Nicotiana tabacum и иногда другие виды табака, включая Nicotiana benthamiana».
У технологии Medicago с использованием табака Бентама есть еще одно важное преимущество: в случае одобрения вакцины против COVID-19 регуляторными органами компании будет очень легко нарастить большие объемы производства. Для этого просто нужно больше растений.
Автор: Алексей Алексеев