Ученые объяснили, почему вакцина против COVID-19 обеспечит лучшую защиту, чем естественный иммунный ответ

Два недавних исследования подтвердили, что люди, ранее инфицированные SARS-CoV-2 – вирусом, вызывающим COVID-19, могут быть повторно заражены этим вирусом. Интересно, что у этих двух людей были разные результаты. У человека в Гонконге не было симптомов болезни при повторном инфицировании, а вот у пациента из Рино, штат Невада, во второй раз наблюдалось более тяжелое течение болезни. Поэтому неясно, насколько сильным может быть иммунный ответ при повторном заражении SARS-CoV-2.

Означает ли это, что вакцина также не защитит от вируса? Конечно, нет. Во-первых, до сих пор неясно, насколько распространены эти повторные инфекции. Что еще более важно, угасающий иммунный ответ на естественную инфекцию, наблюдаемый у пациента из Невады, не означает, что ученые не могут разработать успешную защитную вакцину.

Любая инфекция изначально активирует неспецифический врожденный иммунный ответ, при котором лейкоциты вызывают воспаление. Этого может быть достаточно, чтобы удалить вирус. Но при более длительных инфекциях активируется адаптивная иммунная система. Здесь Т- и В-клетки распознают отдельные структуры (или антигены), происходящие от вируса. Т-клетки могут обнаруживать и убивать инфицированные клетки, а В-клетки вырабатывают антитела, нейтрализующие вирус.

Во время первичного инфицирования, то есть при первом заражении человека определенным вирусом, этот адаптивный иммунный ответ задерживается. Через несколько дней иммунные клетки, распознающие конкретный патоген, активируются и размножаются, чтобы контролировать инфекцию.

Некоторые из этих Т- и В-клеток, называемые клетками памяти, сохраняются еще долго после того, как инфекция исчезнет. Именно эти ячейки памяти имеют решающее значение для долговременной защиты. При последующем заражении тем же вирусом клетки памяти быстро активируются и вызывают устойчивый и специфический ответ для блокирования инфекции.

Вакцина имитирует эту первичную инфекцию, предоставляя антигены, активирующие адаптивную иммунную систему и генерирующие клетки памяти, которые могут быстро активироваться в случае реальной инфекции. Но поскольку антигены в вакцине происходят из ослабленного или неинфекционного материала вируса, риск тяжелого заражения невелик.

Лучший иммунный ответ

Вакцины имеют и другие преимущества перед естественными инфекциями. Во-первых, они могут быть сконструированы так, чтобы направить иммунную систему против определенных антигенов, которые вызывают лучший ответ.

Например, вакцина против вируса папилломы человека (ВПЧ) вызывает более сильный иммунный ответ, чем заражение самим вирусом. Одна из причин этого заключается в том, что вакцина содержит высокие концентрации вирусного белка оболочки – больше, чем при естественной инфекции. Это вызывает появление сильно нейтрализующих антител, что делает вакцину очень эффективной для предотвращения заражения.

Естественный иммунитет против ВПЧ особенно слаб, поскольку вирус использует различные тактики, чтобы уклониться от иммунной системы хозяина. Многие вирусы, включая ВПЧ, содержат белки, которые блокируют иммунный ответ или просто скрываются, чтобы избежать обнаружения. Действительно, вакцина, которая обеспечивает доступные антигены в отсутствие этих других белков, может позволить нам контролировать реакцию так, как это не делает естественная инфекция.

Иммуногенность вакцины, то есть ее эффективность в отношении иммунного ответа, также можно точно настроить. Агенты, называемые адъювантами, обычно запускают иммунный ответ и могут повышать иммуногенность вакцины.

Наряду с этим можно контролировать дозу и способ введения, чтобы стимулировать соответствующие иммунные реакции в нужных местах. Традиционно путем инъекции в мышцу вводятся вакцины даже от респираторных вирусов, таких как корь. В этом случае вакцина вызывает такой сильный ответ, что антитела и иммунные клетки достигают поверхностей слизистой оболочки носа.

Однако успех пероральной вакцины против полиомиелита в снижении заражения и передачи полиомиелита объясняется локализованным иммунным ответом в кишечнике, где реплицируется полиовирус. Точно так же доставка вакцины против коронавируса прямо в нос может способствовать усилению иммунитета слизистой оболочки носа и легких, обеспечивая защиту в месте проникновения.

Понимание естественного иммунитета – ключ к успеху

Хорошая вакцина, повышающая естественный иммунитет, требует от нас сначала понимания нашего естественного иммунного ответа на вирус. На данный момент нейтрализующие антитела против SARS-CoV-2 были обнаружены через четыре месяца после заражения.

Предыдущие исследования показали, что антитела против родственных коронавирусов обычно сохраняются в течение нескольких лет. Однако снижение уровня антител не всегда приводит к ослаблению иммунных ответов. И, что более многообещающе, недавнее исследование показало, что Т-клетки памяти запускают реакцию против коронавируса, вызывающего SARS, почти через два десятилетия после заражения людей.

Из примерно 320 вакцин, разрабатываемых против COVID-19, та, которая способствует сильному Т-клеточному ответу, может быть ключом к обеспечению длительного иммунитета.