Как работают вакцины: от лабораторной разработки до защиты иммунитета

Каждая вакцина, независимо от технологии, опирается на один и тот же базовый принцип: она учит иммунную систему распознавать конкретный патоген до того, как человек когда-либо столкнется с настоящей болезнью. По данным Всемирной организации здравоохранения, вакцины содержат ослабленные или неактивные части организма — антиген — которые активируют защиту организма без вызывания самой болезни.

Что происходит в организме после вакцинации

После введения антиген (или генетические инструкции по его созданию) захватывается иммунными клетками. Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) объясняют, что этот процесс активирует В-лимфоциты, которые производят антитела, связывающие и нейтрализующие патоген, и Т-лимфоциты, которые помогают координировать ответ и уничтожают инфицированные клетки.

В справочнике CDC «Розовая книга», справочном пособии для медицинских работников, это описывается как активация гуморального иммунитета — выработка антител В-клетками — и клеточного иммунитета, вызванного Т-клетками. После начальной реакции некоторые В-клетки становятся долгоживущими клетками памяти, которые остаются в крови и костном мозге, готовые быстро размножаться, если позже появится реальный патоген.

Это объясняет, почему активный иммунитет, полученный в результате вакцинации или инфекции, может длиться годы или всю жизнь, согласно CDC, в отличие от пассивного иммунитета — такого как антитела, переданные матерью новорожденному — который исчезает в течение недель или месяцев, потому что организм не производил антитела самостоятельно.

Всемирная организация здравоохранения отмечает, что полная защита не является немедленной: иммунной системе требуется время для генерирования антител и клеток памяти, и некоторые вакцины требуют нескольких доз, разделенных неделями или месяцами, чтобы создать долговременную защиту. CDC добавляет, что для вакцин COVID-19 в частности, обычно требуется несколько недель после вакцинации, чтобы организм произвел соответствующие Т- и В-лимфоциты.

Различные технологии, стоящие за вакцинами

Не каждая вакцина доставляет антиген одинаково. Справочник CDC «Розовая книга» и Всемирная организация здравоохранения описывают несколько установленных категорий, которые все еще используются.

Вакцины на основе мРНК работают иначе, чем старые типы, потому что они не содержат никакой части вируса. CDC объясняет, что созданная в лаборатории мРНК инструктирует собственные клетки организма производить безвредный кусок целевого белка — для вакцин COVID-19, фрагмент спайкового белка. Иммунная система реагирует на этот белок как на чужеродный, генерирует антитела и активирует Т-клетки, после чего клетки разрушают мРНК и удаляют ее как отходы.

Вакцины на основе белковых субъединиц, такие как вакцина COVID-19 компании Novavax, вместо этого инъецируют фактический фрагмент спайкового белка непосредственно, в паре с адъювантом — ингредиентом, добавленным специально для усиления иммунной реакции, согласно CDC.

Как вакцина переходит из лаборатории в клинику

Прежде чем какая-либо вакцина попадает в клинические испытания, она проходит исследовательскую и доклиническую стадии, на которых исследователи тестируют ее в лабораторных и животных исследованиях, чтобы определить, вероятно ли, что она будет безопасна и вызовет полезный иммунный ответ, согласно Управлению по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Разработчики затем подают заявку на получение Investigational New Drug в FDA до того, как могут начаться испытания на людях.

Испытания на людях проходят через три основные клинические фазы, как описано FDA:

1. Фаза 1 — небольшое испытание, обычно 20-100 здоровых добровольцев, в основном сосредоточено на безопасности и ранних признаках иммунного ответа.
2. Фаза 2 — расширяется на сотни участников с различными профилями здоровья, сравнивая различные дозы и отслеживая распространенные побочные эффекты.
3. Фаза 3 — тестирует тысячи участников, часто против контрольной группы плацебо, чтобы измерить эффективность в реальном мире и выявить редкие побочные эффекты.

Если данные это поддерживают, производитель подает Biologics License Application в FDA для проверки перед выдачей одобрения. Даже после того, как вакцина получит лицензию, FDA продолжает контролировать ее безопасность через системы постмаркетингового надзора, такие как Система отчетности о побочных событиях вакцин (VAERS). FDA заявляет, что нет фиксированного временного графика для всего процесса, поскольку он зависит от сложности вакцины и данных, полученных на каждом этапе.

Всемирная организация здравоохранения отмечает, что исторически только один из пяти кандидатов вакцин, достигших клинических испытаний, в конечном итоге был одобрен.