Чому вакцини зміцнюють імунітет краще, ніж власне інфекції

Ефективна вакцина проти нового коронавірусу, що забезпечує тривалий імунітет, зможе, нарешті, зупинити пандемію.

Два недавні дослідження підтвердили, що люди, раніше заражені вірусом SARS-CoV-2, можуть бути інфіковані ним повторно, причому з різними результатами. Імунітет, придбаний в результаті одноразового захворювання, не може гарантувати захисту від важкого перебігу хвороби при повторному зараженні. Але вакцина, незважаючи на це, можливо, все-таки здатна забезпечити стійкість до вірусу.

Практика показує, що бувають різні випадки перебігу повторної інфекції: наприклад, пацієнт з Гонконгу, підхопивши коронавірус вдруге, не виявляв жодних симптомів, а у пацієнта з Ріно, штат Невада, США, вдруге захворювання протікало важче. Чи означає це, що вакцина також не зможе гарантовано захистити від коронавірусу? Швидше за все, зможе.

Досі неясно, наскільки поширені випадки реінфекції. Але те, що імунна реакція на природну інфекцію загасає, не означає, що неможливо розробити успішну захисну вакцину. Це підтверджує випадок з Невади.

Будь-яка інфекція спочатку активує неспецифічну вроджену імунну відповідь, при якій фагоцити реагують не на конкретні специфічні антигени, а на цілі класи антигенів, характерні для патогенних організмів. Іноді цього достатньо, щоб позбутися патогена. Але якщо вроджений імунітет не справляється і інфекція триває, активізується адаптивна імунна система. Тепер Т- і В-клітини розпізнають різні органічні структури - антигени - отримані організмом від вірусу. Т-клітини можуть виявляти і вбивати інфіковані клітини, а В-клітини виробляють антитіла, що нейтралізують вірус.

Під час первинної інфекції - тобто, коли людина вперше заражається певним вірусом - адаптивна імунна відповідь виникає не відразу. Минає кілька днів, перш ніж імунні клітини, що розпізнають конкретний патоген, активізуються і починають вироблятися в достатній кількості, щоб придушити інфекцію.

Деякі з цих T- і B-клітин у результаті взаємодії з антигенами перетворюються на так звані клітини пам'яті і зберігаються протягом довгого часу після одужання. Саме ці клітини мають вирішальне значення для довгострокового захисту організму від інфекції. При подальшому зараженні тим же самим вірусом, клітини пам'яті швидко активізуються і викликають потужну і специфічну відповідь, щоб перешкодити інфекції.

Вакцини імітують первинну інфекцію, даючи адаптивній імунній системі навчитися на інактивованих антигенах. У цьому процесі формуються і клітини пам'яті, які можуть швидко зреагувати в разі реальної інфекції. Однак, оскільки антигени, що містяться в вакцині, отримані з ослабленого або незаразного вірусного матеріалу, вакцина не викликає власне захворювання.

У щеплень є й інші переваги перед тим, щоб звичайним чином перехворіти. По-перше, вони можуть бути розроблені таким чином, щоб «заточити» імунну систему проти специфічних антигенів, реакція на які буде найбільш ефективною.

Наприклад, вакцина проти вірусу папіломи людини (ВПЛ) викликає більш сильну імунну реакцію, ніж безпосереднє інфікування вірусом. Одна з причин полягає в тому, що вакцина містить високі концентрації білка вірусної оболонки - більші, ніж при хворобі. Це провокує потужну антильну реакцію, що робить вакцину більш ефективною в плані формування специфічного імунітету, ніж первинна інфекція.

Природний імунітет проти ВПЛ зазвичай слабкий, оскільки вірус різними способами ухиляється від впливу імунної системи хворого. Багато вірусів, включаючи ВПЛ, мають білки, що блокують імунну відповідь, або просто вміють ховаються від імунної системи. А вакцина надає організму антигени без цих білків, що допомагають вірусу ховатися або перешкоджати організму боротися з ним, тому дозволяє виробити таку імунну відповідь, яку не забезпечує природна інфекція.

Імуногенність вакцини - здатність антигену викликати імунну відповідь незалежно від його імунної специфічності - також може бути відрегульована. Агенти, звані ад'ювантами, можуть посилити імуногенність вакцини.

Поряд з цим можна контролювати дозу і спосіб введення вакцини, щоб викликати імунну реакцію потрібної сили в потрібних місцях. Традиційно вакцини вводяться шляхом ін'єкцій у м'язи навіть для респіраторних вірусів. У цьому випадку вакцина викликає таку сильну реакцію, що антитіла та імунні клітини досягають слизової оболонки носа.

Але не завжди важлива широка імунна відповідь: пероральна вакцина проти поліомієліту успішна завдяки локалізованій імунній відповіді в кишечнику, де розмножується поліовірус. Аналогічним чином, доставка коронавірусної вакцини безпосередньо в ніс може сприяти зміцненню імунітету слизової оболонки носа і легких, забезпечуючи захист у місці проникнення вірусу. Пероральна вакцина проти поліомієліту викликає імунну реакцію в кишечнику.

Для розробки хорошої вакцини, що посилює природний імунітет проти того чи іншого патогена, потрібно спочатку зрозуміти природну імунну реакцію на вірус. На даний момент нейтралізуючі антитіла проти SARS-CoV-2 виявляються в організмі аж до чотирьох місяців після інфікування.

Попередні дослідження показали, що антитіла проти споріднених коронавірусів, як правило, зберігаються в тілі протягом декількох років. Однак і зниження рівня антитіл не завжди призводить до ослаблення імунних реакцій. І більш багатообіцяючим є недавнє дослідження, яке показало, що Т-клітини пам'яті викликали специфічну імунну реакцію проти вірусу атипової пневмонії SARS-CoV протягом усього часу аж до двох десятиліть після того, як люди їм вперше заразилися.

Нарешті, повторні захворювання трапляються в тому числі тому, що вірус мутує і природний імунітет, специфічний для одного штаму вірусу, може не так активно реагувати або зовсім не реагувати на інший штам. Розробляючи вакцину, вчені намагаються зробити її такою, щоб вона або надавала організму для формування специфічного імунітету антигени, загальні для найбільшого числа вивчених різновидів патогену, або поєднувала антигени, характерні для різних штамів.

Таким чином, навіть коли перенесене інфекційне захворювання не стає причиною виникнення довгострокового імунітету, це не означає, що неможливо створити вакцину, яка такий імунітет все ж буде формувати. І з розроблюваних зараз, приблизно, трьохсот двадцяти вакцин проти COVID-19, найбільш вдалими, мабуть, стануть ті, що будуть сприяти сильній T-клітинній відповіді, специфічній для більшості різновидів вірусу. Така відповідь може бути ключем до тривалого ефективного імунітету.