Забросаем СПИД морковками и помидорами!

Российские ученые первыми в мире создали съедобную вакцину против СПИДа и гепатита В. На мышах новая вакцина работает. Смогут ли биологи создать защиту от смертельных вирусов и для людей?

Тысячи ученых по всему миру бьются над созданием эффективной вакцины от СПИДа. Несколько кандидатных вакцин, созданных разными методами, уже были испытаны на добровольцах, но, увы, оказались неэффективными. И вот обнадеживающая новость: российские ученые из двух сибирских научных центров сумели вырастить трансгенные томаты, которые формируют иммунитет сразу от двух тяжелых вирусных инфекций - гепатита В и ВИЧ ("Известия" сообщили об успехе россиян 4 июля с.г.). Эксперименты на мышах подтвердили - вакцина работает. Как они это сделали и насколько велика надежда на успешное создание недорогой и эффективной вакцины для людей?

Вместо предисловия. Как делают вакцины?

Традиционная схема создания вакцин была такой: возбудитель болезни (бактерия или вирус) - живой или "убитый" - в микродозах вводился человеку. На проникновение "чужака" иммунная система отвечает контратакой. Для этого ей достаточно определить, что это чужак, и дать команду особым клеткам вырабатывать антитела или клетки-убийцы. Мобилизовав разведчиков и вооружив целую армию терминаторов-антител, иммунитет и настоящую инфекцию встречает мощным отпором.

Со временем наука научилась использовать для создания вакцин не сам возбудитель, а лишь "значки" на его поверхности - характерные именно для него белки. А потом - даже части, огрызки этих белков. Их вполне достаточно, чтобы организм распознал "чужака". Новые вакцины - это значительно более безопасное, точечное оружие.

Почему трудно создать вакцину от СПИДа?

Но ВИЧ - вирус особый. Во-первых, у него на поверхности более 100 разных "значков", или антигенных детерминант, как их называют ученые. К тому же они постоянно сортируются - вирус, как шпион, все время изменяет внешность.

Во-вторых, в организме ВИЧ поражает как раз клетки иммунитета. И очень важно, чтобы вакцина сумела различать, кто из них "свой", а кто "чужой" - клетка, в которой уже сидит враг.

В-третьих, проникнув в человека, ВИЧ долго сидит в засаде - скрывается в геноме клеток, тихо там мутируя, то есть изменяясь. И когда он из клетки выходит, это уже не совсем тот вирус, который когда-то в нее влез. Все это и затрудняет разработку вакцин.

И все-таки они это сделали!

10 шагов к созданию вакцины ВИЧ

1. Ученые из ГНЦ вирусологии и биотехнологии "Вектор" (Кольцово, Новосибирская обл.) еще лет 12 назад отобрали фрагменты двух белков ВИЧ, в которых находились 9 самых важных маркеров вируса. Как из деталей "Лего", сконструировали из них новый, не существующий в природе белок. Эксперименты доказали: если этот белок ввести мышам, у них возникает иммунный ответ против ВИЧ.

2. Затем, подобно тому, как по готовой кофточке можно реконструировать ее выкройку, синтезировали искусственный ген, который мог бы производить этот белок. Вместе с коллегами из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск) присоединили к своей "придумке" ген одного из белков вируса гепатита В. Такие конструкции называют химерными.

3. Химерный ген встроили в плазмиду кишечной палочки. Плазмида - это кольцевая молекула ДНК, которая в микробах существует сама по себе, вне хромосом. Убедились, что искусственный ген запустил производство искусственного же белка.

4. Кишечную палочку ученые "Вектора" и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (СИФИБР, Иркутск) внедрили в бактерию Agrobacterium tumefaciens. Она живет в почве и может заражать растения, тогда на них образуются так называемые "корончатые галлы" - противные разрастания вроде кораллов. Молекулярных биологов она заинтересовала как "ракета-носитель" - бактерия способна "всунуть" в геном растения тот самый ген-химеру.

5. Хитрой бактерией ученые СИФИБРа заражали томаты итальянской селекции сорта "Вентура", выбранного за высокое содержание белка. Для этого тонкой иглой, на которой были бактерии, они укололи более 2000 маленьких проростков, полученных из семян томатов. Растили эти проростки на специальных средах - на них могли выжить только те кустики помидоров, в которых трансгенез состоялся, то есть химерный ген встроился-таки в геном растения. Таких оказалось около десятка.

6. Биологи расклонировали полученные трансгенные растения и стали выращивать их. Получили обычные красные помидоры, в которых был необычный белок - от вирусов СПИДа и гепатита В. Сам по себе он абсолютно безопасен, но организм животного и человека мгновенно определяет, что это нежелательный пришелец-антиген.

7. Спелые томаты сублимировали, т.е. высушивали в вакууме при минус 190, и передавали обратно в "Вектор". Здесь лабораторным мышам скармливали их в виде томатной пасты (порошок просто разводили водой - так же готовят фруктовые и овощные соки, которые мы покупаем в магазинах).

8. Через некоторое время у мышей брали анализы. Необходимые для уничтожения "чужаков" антитела у них исправно вырабатывались, и в большом количестве. Это означает, что если бы в них попали вирусы гепатита В или СПИДа, они были бы немедленно убиты.

Причем иммунный ответ появлялся не только общий - в крови, но и местный - в слизистых оболочках, поясняет главный научный сотрудник СИФИБРа, доктор биологических наук Наталья Рекославская. Это важно, ведь сексуальный путь заражения и ВИЧ, и гепатитом В становится все более частым. Значит, съедобная вакцина может быть даже более эффективна, чем классическая - в виде укола. Такого результата российские ученые добились первыми в мире.

А где же остальные два нужных шага?

Вы, конечно, заметили, что из 10 необходимых шагов по созданию вакцины перечислены только 8. Доклинические испытания вакцины на мышах можно считать завершенными. Она эффективна и безопасна - это доказано экспериментально. Каких же этапов не хватает?

9. Следующим шагом должны бы стать доклинические испытания на шимпанзе - единственных приматах, которые заражаются и болеют СПИДом и вирусным гепатитом В. Впрочем, этого этапа, если разрешит Этический комитет, можно избежать и перейти сразу к следующему и последнему.

10. Клинические испытания на добровольцах.

И то, и другое стоит немалых денег. По оценкам специалистов, не менее миллиона долларов. А где его взять нищим российским институтам? По-хорошему - их должно бы финансировать государство, которое как раз сейчас сильно озаботилось проблемой глобальных инфекций, в том числе хронического гепатита и СПИДа. Эта тема именно по инициативе России включена в повестку дня встречи "большой восьмерки", которая начнется завтра в Санкт-Петербурге.

Cамый главный вопрос

Ну хорошо, скажут скептики, на мышах-то ваша вакцина работает. А вот будет ли защищать людей - это еще вопрос.

Сергей Щелкунов, профессор, доктор биологических наук, руководитель проекта (ГНЦ "Вектор"):

- Учитывая все данные, накопленные на сегодня мировой наукой о СПИДе, скорее всего будет. Но, как ученый, абсолютно уверенно на этот вопрос я ответил бы после всех испытаний. Но однозначно можно сказать, что против гепатита В вакцина будет эффективной.

Рюрик Саляев, член-корреспондент РАН, соруководитель проекта со стороны СИФИБР:

- Иммунная система мышей близка к человеческой, поэтому можно дать гарантию, что вакцина будет работать и на людях. Но вот не изменится ли за это время набор важных антигенных детерминант у самого вируса - это вопрос открытый.

* * *

Противники генетически измененных растений всполошатся

В нашей стране множество людей, которые отрицательно относятся к генетически измененным растениям. Они не доверяют уверениям ученых, что генетически неизмененные растения остались лишь в дикой природе. А все, что мы едим и чем кормим животных, - это продукт мутаций: не важно, случайны ли они, как при обычной селекции, или получены методом генной инженерии, то есть в сотни раз быстрее.

Но тут ведь помидор с геном, который производит белки вирусов, - полный караул! А ну как этот ген влезет в наши собственные хромосомы и мы сами превратимся в подобия вируса - большие, двуногие и очень опасные? Напомним неверующим: генетический материал вакцин в ДНК человека встраиваться не умеет.

Ага, скажут все те же противники коварной генетики. А как же нас все время успокаивали, что чужеродные гены не опасны в продуктах, поскольку любая пища в желудке и кишечнике человека расщепляется до простых кирпичиков-аминокислот, которые не могут быть опасными. Значит, и ваш вирусный белок точно так же переварится - и дело с концом.

- Дело в том, что любой белок сначала расщепляется на "кусочки" - полипептиды, - поясняет член-корреспондент РАН Рюрик Саляев. - Этого вполне достаточно, чтобы их опознали специальные М-клетки, которые живут на слизистых оболочках нашего кишечника. Они-то и подают сигналы, которые запускают буквально все системы иммунитета на борьбу с коварным агрессором. А поскольку 70% иммунокомпетентных клеток в нас живут именно на слизистых, иммунитет будет формироваться даже и местно, а именно: там, где вирус может проникать в человека.

* * *

Как они это делают

Сочетание слов "генная инженерия" поражает именно своей несочетаемостью. Обычные инженеры создают конструкции, приборы, аппараты - тут вроде все ясно: черти чертежи, считай, стучи молотком, крути отверткой. А как собрать конструкцию из генов - величин менее чем микроскопических? Какие тут нужны отвертки, тисочки-молоточки? А никакие. Все эти манипуляции молекулярные биологи проводят при помощи химии и физики.

Со стороны это выглядит довольно скучно. Сливают и разливают какие-то жидкости, вертят их в центрифуге, нагревают, помещают в какие-то приборы, разглядывают под микроскопом. И так тысячи раз: что-то получается сразу, на что-то уходят годы труда. А на тысяча первый раз все получается. И радость в этом случае у всех - и обычных инженеров, и генных - очень похожая.

* * *

Какие еще продукты могут стать вакцинами

В принципе, в вакцину можно превратить любое растение. И в среднем они будут в 100 раз дешевле, чем вакцины, полученные по обычным технологиям. К тому же съесть томат или морковку куда приятнее, чем получить укол. В мире сейчас созданы десятки разных кандидатных вакцин из растений.

Сибирские ученые, в частности, уже почти создали две растительные вакцины против гепатита В - из морковки (Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск) и тех же томатов (СИФИБР, Иркутск). Можно получать из них хоть вакцины-сок, хоть вакцины-таблетки, хоть вакцины-порошок. В США работают над созданием аналогичной вакцины из картофеля, табака, а также съедобных вакцин от холеры, ящура, бешенства и других инфекционных заболеваний.

Грядущая революция в производстве вакцин, конечно, не может не волновать производителей вакцин традиционных, поэтому мы еще увидим нелегкую борьбу на поле, где будут расти и колоситься съедобные чудо-вакцины.

* * *

Кому все это достанется?

На самом деле вопрос вопросов: кто получит право на коммерциализацию вакцины, если работу выполнили наши ученые, а деньги на нее дали американцы?

По правилам международного научного сотрудничества право оформить патенты на такой продукт получают обе стороны. Но патентование тоже стоит денег, и немалых...