Не е тайна за никой че ваксинационната програма в България не върви и призивите на здравните власти и специалисти остават нечути може би защото някои хора не намират отговори на обяснимите си страхове.

Какво има в тези ваксини, какво става когато ваксината стигне до човешката клетка, може ли да има това дълготрайни ефекти, как да се доверя на толкова нова технология, с какво ваксинирането е по-добро за мен, отколкото да преболедувам?

В тази статия може да намерите отговорите, дадени от д-р Иван Димов, на най-разпространените аргументи, с които някои хора обясняват нежеланието си да се ваксинират. Иван Димов не е лекар, а е бакалавър по химия от Оксфорд, защитава докторантура по бионанотехнологии в Кембридж.

Той отговаря на някои от най-често срещащите се опасения спрямо иРНК ваксините.

1. Какво има в иРНК ваксините?

На сайта на Министерството на здравеопазването, както и в няколко други чуждоезични източници, човек може да открие списъка със съставките на ваксината на Pfizer-BioNTech срещу COVID-19. Той е кратък, което ще ми позволи сравнително изчерпателно разглеждане на съставките. Ето го и него:

• Активно вещество: иРНК ваксина срещу COVID-19. След разреждане флаконът съдържа 5 дози по 0,3ml , всяка с 30микрограма иРНК.
• Други съставки:

1. ((4-хидроксибутил)азанедиил)бис(хексан-6,1-диил)бис(2-хексилдеканоат)(ALC-0315)
2. 2-[(полиетиленгликол)-2000]-N,N-дитетрадецилацетамид(ALC-0159)
3. 1,2-дистеароил-sn-глицеро-3 -фосфохолин(DSPC)
4. холестерол
5. калиев хлорид
6. калиев дихидрогенфосфат
7. натриев хлорид
8. динатриев фосфат дихидрат
9. захароза
10. вода за инжекци

Ще започна с активната съставка – РНК молекулата. В случая това е молекулата съдържаща информацията за шипа на коронавируса, който рибозомите ни ще се впрегнат да правят, за да дресират имунната ни система. Представлява дълга молекула, която прилича на “гердан“ с четири вида “мъниста“, т.нар. азотни бази. Уязвимостта на ваксината към високи температури идва от тук – “влакното“ на което е нанизан “гердана“ е низ от молекули на захарта рибоза, закачени една за друга. При продължително време на стайна температура, това “влакно“ се разплита от само себе си и се губи от активната съставка. Държа да отбележа, че това е лесно проверим процес при формулацията на ваксината и препоръките за складиране са отчели такива неща, вероятно с доста предпазлив толеранс.

Сега на ред са помощните съставки (които съм номерирал, с оглед на дългите им имена). Вещества от 1-4 са т.нар. липиди. Това са клас молекули, участващи в изграждането на клетъчните мембрани във всички живи организми. Всяка такава молекула има глава и опашка, като обикновенно главата е полярна, водоразтворима (или по-точно, хидрофилна) а опашката е някакъв въглеводород (т.е. мазен, хидрофобен участък). Комбинацията от тези два участъка карат тези молекули да образуват редица структури, когато се озоват във вода, в които опашките търсят контакт помежду си, и избягват този с водата. Една от структурите е които могат да се получат е т.нар. липозома. Това е синоним на т.нар. липидна наночастица (подозирам именно думата нано е тригер за някои конспирации с чипиране – нано в случая няма нищо общо с чипове, а показва че размера на частиците е от порядъка на нанометри – 1 nm = 0.000001 mm, по старому се наричат колоидно-дисперсни системи). Тези липозоми представляват малки мехури, в сърцевината на които е опакована РНК молекулата. Тези липозоми трябва да пазят РНК от имунната система до достигане до дадена клетка. Също така, трябва да могат да се слеят с мембраната тази клетката (отново изградена от липиди) и безпрепяствено да позволят на РНК молекулата да достигне рибозомата. Трето, липозомите трябва да са достатъчно стабилни за да оцелеят при -80 градуса целзий. С оглед на тези изисквания, може да си обясним коя молекула каква роля играе.

Липид 1 е т.нар. катионен липид – неговата хидрофилна глава има положителен заряд, докато тази на клетката има отрицателен – спомага за сливането на липозомата с клетката. Клетъчната мембрана също е изградена от липиди, но преобладаващо от такива с отрицателен заряд.

Липид 2 е т.нар. пегилиран липид – това е липид, чиято хидрофилна глава се състои от дълга полимерна молекула, нарчена полиетлиен гликол (съкратено пег). Това е доста често срещан полимер във всякакви лекарствени и хранително вкусови приложения – той е абсолютно инертен и се ползва често по биологични повърхности когато трябва да се избегне залепване на биологична материя (например конкатни лещи, импланти и т.н.). Неговата роля е да придаде “стелт“ свойства на липозомата – голямата полимерна глава отблъсква редица молекули в човешкия серум, които биха засекли и спукали преждевременно липозомата. Ако този липид 2 липсваше, произволна липозома би било нещо доста подозрително и имунната система би я сръфала преди да си свърши работата (това именно е била една от първите научни бариери пред този тип ваксини).

Липид 3 е липид с електронеутрална хидрофилна глава. Неговата роля е да държи липиди 1 и 2 на разстояние едни от други – липид 1 е положително зараден, както казахме, което означава че две такива молекули биха се отблъсквали електростатично ако са твърде наблизо, което би попречило на съществуването на липозома. За да не остане празно мястото между тях, и да не се накъса липозомата, се използват липиди като 3, които не се самоотблъскват. Аналогичен е и случая с липид 2 – големите полиетилен гликолови молекули на главите на две близки молекули липид 2 биха се отблъсквали (или на химичен език, биха си пречили стерично), и затова е нужно някой да “фугира“ разстоянието между тях. Липид 3 отново самоотвержено “затваря амбразурата“.

Липид 4 е добре познатия ни холестерол. В клетъчните мембрани, той регулира механичните свойства. Подобна е и ролята му в липозомата. Както всеки материал в природата, от сладолед до стомана, липидната обвивка има свойства, зависещи от температурата (модул на огъване, на усукване, вискозитет и т.н.). За да е стабилна липозомата, и да може успешно да се слее с клетката, и най-важното, да оцелее след замразяване и размразяване от и до – 80 градуса, тези свойства трябва да бъдат в определени граници. Добавянето на холестерол най-общо е както добавянето на различни метали в стоманените сплави, с цел осигуряване на конкретните стойности в нужните температурни диапазони.

В общи линии, никой от тези липиди не е повод за притеснение. Тялото ни разполага с много богат метаболитен арсенал за изичистване на такива молекули след като си свършат работата (неспецифични липази и естерази които разграждат липиди, както и редица окислителни ензими в черния дроб които ги окисляват до неузнаваемост, откъдето отиват в отделителната система). Отделно в ежедневието се срещаме с килограми техни аналози безпроблемно.

Молекули 5-9 са прости неорганични соли, които изобилстват в човешкото тяло. Тяхната роля е поддържането на определени параметри на липозомата близки до тези на човешкия серум (например pH, осмотично налягане, концентрация на соли и т.н.) Молекула 10 е просто вода (буквално).

2. Какво става, когато вируса влезе в клетката, и какво търси там?

Влизайки в клетката, вирусът се възползва от части на клетката, наречени рибозоми (миниатюрни нанофабрики, които разчитат РНК, за да правят протеини), за да разчетат неговото РНК и да синтезират протеините на вируса. Протеините на вируса са общо 29 на брой. Част от тях директно съставят обвивката (3, сред които познатия шип), други спомагат на сглобянето и синтезата на вирусните протеини (например вирусната протеаза – потенциална мишена за лекарство срещу ковид), и около десетина смущават т.нар. интерферонна сигнализация в клетката.

Интерфероните са широк клас молекули (със стотици представители), които тялото използва в редица дейности, съврзани с имунитет, противотуморна активност и какво ли още не. Тяхното изучаване активно продължава и днес. Вирусите като цяло имат интерес да смущават тази комуникация, тъй като по този начин могат незабелязано да се разпространяват в тялото. Страничен ефект от това е, че тази нарушена комуникация довежда до т.нар. цитокинова буря. Тези способности на COVID-19 са причината за тежкото изкарване, и евентуалните му дългосрочни последици.

След като една клетка синтезира копия на коронавирусните протеини, те се самосглобяват в нови копия цял коронавирус и биват изхвърлени навън, след което заразяват съседните клетки.

3. Какво става като иРНК ваксината влезе в тялото?

РНК ваксината представлява РНК инструкциите нужни за синтез на сегмент от шиповия протеин от коронавируса, във суспензия от липидни (т.е. мастни) частици, наречени липозоми.

Ваксината се поставя в мускулно, обичайно в делтовидния мускул. От там една част от липозомите остават в мускула, една част се дренират в тялото, предимно чрез лимфната система. Инжектираните и циркулиращи липозоми могат да се сливат с близките клетки. Сливайки се с дадена клетка, РНК молекулата, която сме заредили в липозомата, започва да се носи из вътрешността на клетката. От там рибозомите в клетката синтезират шиповия протеин. Този протеин е мембранен – т.е. шипът един вид има острие (хидрофилна част) което стърчи, но и дръжка (хидрофобна, или мастна част) която е заровена в мембраната на клетката. Стърчащата част е разпозната от имунната система като чужда, и съответно срещу нея биват изградени антитела. На тъканно ниво този процес протича на мястото на инжекцията, в най-близкия лимфен възел (под мишницата на инжектираната ръка), в далака и в черния дроб в рамките на два-три дни.

4. Откъде-накъде преболедувалите ще се ваксинират, естествения имунитет не е ли автоматично най-добър?

Всички експериментални данни показват, че ваксината дава по-силен имунен отговор (например може да прегледате тези две изследвания, озаглавени "Антителата, предизвикани от иРНК-1273 ваксинация, се свързват по-широко с рецепторния свързващ домейн, отколкото тези от SARS-CoV-2 инфекция" и "Индуцираният от ваксина имунитет осигурява по-силен хетеротипен имунитет, отколкото естествената инфекция на нововъзникващи варианти на SARS-CoV-2"), особено срещу нови варианти, което е вече истинската опасност, колкото и странно да се струва на някой. Отговорът на въпроса защо имунитета от ваксина е по-силен, е сложен, и съществуват няколко хипотези.

С ваксините (били те иРНК, аденовекторни, или протеинови) се вкарва единствено шиповия белтък на вируса. Спестен ни е контакта с останалия, наистина опасен арсенал. По този начин, може да се вкара по-голяма доза от антигена, без риск от последиците, които би имала същата доза див вирус.

Второ, експериментално е установено (а не теоретично предположено), че антителата генерирани от ваксината приоритетно са срещу рецептор-свързващия домейн (т.е. важната част на шипа), докато естествено придобитите не показват такова фокусиране. Вижте цитираните проучвания по-горе.

Трето, при естествена инфекция, с леко протичане, вирусът седи по лигавиците, където имунната система не го “вижда“ толкова добре, колкото инжектиран в рамото.

5. Защо е сигурно, че няма да има дългосрочни последици?

Вижте първия въпрос – ваксината вкарва много по-малко неща от самия вирус. Нито една от екстрите на вируса не е там, за да ви пази. Те са там да му помагат да прави повече от себе си, и ако в процеса на това ви видят сметката или осакатят вируса грам не го интересува.

Второ, голото РНК, което ваксините вкарват е изключително лесна плячка за нашия метаболизъм. По дефиниция, ролята на РНК е нещо като РАМ паметта на компютъра – информация която се създава и изтрива бързо, докато ДНК е нещо като твърд диск или компакт диск (за по-старите от нас) – траен носител на генетична информация, от който обаче се чете и пише много по-бавно. Неща които не се натрупват и не се застояват дълго време, обичайно са добри новини в отношение на безопасността. Голямо препятствие пред РНК технологиите доскоро бе именно тази мимолетност на РНК молекулите, и са отишли десетилетни усилия, за да се стабилизират малко, та да влезнат у клетката и да си свършат работата.

6. Достатъчно проучени ли са РНК технологиите?

В случая процесът, който използват РНК ваксините за направата на шиповия протеин, е т.нар. транслация – един от най-добре изучаваните в цялата молекулярна биология.

На по-практично ниво в момента има три лекарства одобрени от FDA, които се основават на сходна, но по-сложна РНК технология, наречена малка интерферираща РНК – патисиран от 2018, гивосиран от 2019 и лумасиран от 2020. Всички тези лекарства лекуват тежки и редки заболявания, за които няма аналог от познатите ни лекарства като малки молекули или протеинови медикаменти (напр. пептиди или моноклонални антитела).

Идеята за подобни РНК терапии е от края на миналия век, а конкретни лекарства са проучвани от около 2005 насам.

Справка:

1. Antibodies elicited by mRNA-1273 vaccination bind more broadly to the receptor binding domain than do those from SARS-CoV-2 infection
   Allison J. Greaney1,2, Andrea N. Loes, Lauren E. Gentles, Katharine H.D. Crawford, Tyler N. Starr, Keara D. Malone, Helen Y. Chu and Jesse D. Bloom
   l. Science Translational Medicine 08 Jun 2021:eabi9915 DOI: 10.1126/scitranslmed.abi9915
2. Vaccine-induced immunity provides more robust heterotypic immunity than natural infection to emerging SARS-CoV-2 variants of concern.
   Donal T. Skelly, Adam C. Harding, Javier Gilbert-Jaramillo, Michael L. Knight, Stephanie Longet, Anthony Brown, Sandra Adele, Emily Adland, Helen Brown, Medawar Laboratory Team, Tom Tipton, Lizzie Stafford, Síle A. Johnson, Ali Amini, OPTIC Clinical Group, Tiong Kit Tan, Lisa Schimanski, Kuan-Ying A. Huang, Pramila Rijal, PITCH Study Group, CMORE/PHOSP-C Group, John Frater, Philip Goulder, Christopher P. Conlon, Katie Jeffery, Christina Dold, Andrew J. Pollard, Alain R. Townsend, Paul Klenerman, Susanna J . Dunachie, Eleanor Barnes, Miles W. Carroll, William S. James
   DOI: 10.21203/rs.3.rs-226857/v1

Допълнителен материал за четене

За по-масов и разбираем език д-р Иван Димов препоръчва блога на лекарствения химик Дерек Лоу  и този на директора на NIH в САЩ – Францис Колинс. Ако искате солидно въведение в областта, може да погледнете удивителния безплатен лекционен курс на MIT воден от Ерик Ландер.

Още по темата

25/06/2021

Животът

Преди около 25 000 години епидемия от коронавирус е избухнала в Източна Азия, показва геномно проучване

24/06/2021

Медицина

Учен възстановява данните за коронавирусни декодирания, тайно изтрити миналата година в Ухан

21/05/2021

Медицина

Мутация в британския вариант на коронавируса, типична за бразилския, е установена за първи път в България

11/05/2021

Животът

Проектират се „нанокапани“ за улавяне и изчистване на коронавирус от тъкани