Вот почему вакцины от COVID-19, такие как вакцины Pfizer, нужно хранить в таком холодном состоянии

 

Pfizer спешит получить одобрение своей вакцины COVID-19, 20 ноября подав заявку на разрешение на экстренное использование в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Но перед фармацевтическим гигантом стоит огромная проблема с распространением своей вакцины, которая должна оставаться незамерзающей – 70 ° C, требуются специальные морозильные камеры для хранения и транспортные контейнеры.

«У него есть особые требования к хранению», – говорит Курт Ситу, менеджер программы иммунизации Департамента здравоохранения штата Мэриленд в Балтиморе. «Обычно мы не храним вакцины при такой температуре, так что это определенно проблема».

 

Это означает, что даже несмотря на то, что вакцина, разработанная Pfizer и ее немецким партнером BioNTech, вероятно, станет первой вакциной, которая достигнет финишной черты в Соединенных Штатах, ее внедрение может быть ограничено. Комитет FDA по надзору за вакцинами соберется 10 декабря, чтобы обсудить запрос на использование в экстренных случаях. Эта встреча будет транслироваться в прямом эфире на веб-сайте агентства и на каналах YouTube, Facebook и Twitter.

Компании также ищут разрешения на распространение вакцины в Австралии, Канаде, Европе, Японии, Великобритании и других частях мира, что делает проблему глубокой заморозки глобальной проблемой.

Аналогичная вакцина, разработанная Moderna и Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний США, также требует замораживания. Но она выживает при температуре -20 ° C, поэтому ее можно хранить в стандартной морозильной камере и даже при температуре холодильника до месяца. Большинство вакцин вообще не требуют замораживания, но и Pfizer, и Moderna’s вакцины – это новый тип вакцины, для которого необходимы низкие температуры, чтобы вакцины не разрушались и не становились бесполезными.

Обе вакцины основаны на информационной РНК или мРНК, которая содержит инструкции по созданию копий шипового белка коронавируса. Человеческие клетки читают эти инструкции и производят копии белка, которые, в свою очередь, заставляют иммунную систему атаковать коронавирус, если он появится.

Так почему же вакцину Pfizer нужно замораживать при субантарктических температурах, а вакцину Moderna – нет?

Ответ на этот вопрос требует некоторых предположений. Компании вряд ли раскроют все уловки и коммерческие секреты, которые они использовали для создания вакцин, говорит Санджай Мишра, химик-протеин и аналитик из Медицинского центра Университета Вандербильта в Нашвилле.

Но есть по крайней мере четыре фактора, которые могут определить, насколько хрупка мРНК-вакцина и насколько глубоко ее необходимо заморозить, чтобы она оставалась свежей и эффективной. Мишра говорит, что то, как компании решили эти четыре проблемы, вероятно, является ключом к тому, насколько холодными должны быть вакцины.

Загадка потребности в холоде начинается с разницы в химическом составе РНК и ее двоюродной сестры, ДНК.

Одна из причин, по которой РНК намного менее стабильна, чем ДНК, заключается в важном различии сахаров, составляющих основу молекул. Позвоночник РНК представляет собой сахар, называемый рибозой, а ДНК – дезоксирибозой. Разница: в ДНК отсутствует молекула кислорода. В результате «ДНК может выживать в течение нескольких поколений», – говорит Мишра, но РНК гораздо более преходяща. «А для биологии это хорошо».

Когда у клеток есть какая-то работа, им обычно нужно задействовать белки. Но, как и у большинства производителей, в клетках нет запасов белков. Им каждый раз приходится делать новые партии. Рецепт приготовления белков хранится в ДНК.

Вместо того, чтобы рисковать повредить рецепты ДНК, кладя их на молекулярную кухонную стойку во время приготовления партии белков, клетки вместо этого создают РНК-копии рецепта. Эти копии считываются клеточным оборудованием и используются для производства белков.

Как Задание невыполнимо сообщение, которое самоуничтожается после воспроизведения, многие РНК быстро разрушаются после прочтения. Быстрая утилизация РНК – один из способов контролировать, сколько производится определенного белка. Есть множество ферментов, предназначенных для разрушения РНК, плавающих внутри клеток и почти повсюду. Приклеивание вакцин на основе РНК в морозильную камеру предотвращает разрыв РНК такими ферментами и превращение вакцины в инертную.

Еще одна причина, по которой стабильность молекул различается, заключается в их архитектуре. Двойные нити ДНК переплетаются в изящную двойную спираль. Но РНК идет сама по себе, образуя одну нить, которая в некоторых местах соединяется сама с собой, создавая фантастические формы, напоминающие леденцы, шпильки для волос и дорожные круги. Эти «вторичные структуры» могут сделать одни РНК более хрупкими, чем другие.

Еще одно место, где химические различия ДНК и РНК усложняют работу с РНК, – это части молекул, которые описывают инструкции и ингредиенты рецепта. Субъединицы молекул, несущие информацию, известны как нуклеотиды. Нуклеотиды ДНК часто обозначаются буквами A, T, C и G, обозначающими аденин, тимин, цитозин и гуанин. В РНК используются те же A, C и G, но вместо тимина у нее другая буква: урацил или U.

«Урацил – проблема, потому что он выступает наружу», – говорит Мишра. Те, что выступают за Нас, похожи на развевающийся флаг для особых белков иммунной системы, называемых Toll-подобными рецепторами. Эти белки помогают обнаруживать РНК вирусов, таких как SARS-CoV-2, коронавирус, вызывающий COVID-19, и уничтожать захватчиков.

Все эти способы, которыми мРНК может распасться или попасть под контроль иммунной системы, создают препятствия для производителей вакцин. Компаниям необходимо следить за тем, чтобы РНК оставалась неповрежденной достаточно долго, чтобы проникнуть в клетки и поглотить партии спайкового белка. И Moderna, и Pfizer, вероятно, повозились с химией РНК, чтобы создать вакцину, которая могла бы выполнять эту работу: оба сообщили, что их вакцины примерно на 95 процентов эффективны в предотвращении заболеваний в клинических испытаниях (SN: 16.11.20; SN: 18.11.20).

Хотя детали подхода каждой компании неизвестны, они обе, вероятно, немного повозились с химическими буквами мРНК, чтобы облегчить человеческому клеточному механизму чтение инструкций. Компаниям также необходимо добавить дополнительную РНК – «шапочку» и «хвост», фланкирующие инструкции белка-шипа, чтобы сделать молекулу стабильной и читаемой в клетках человека. Это вмешательство могло привести к нарушению или созданию вторичных структур, которые могли повлиять на стабильность РНК, говорит Мишра.

Проблема с урацилом может быть решена путем добавления модифицированной версии нуклеотида, которую игнорируют Toll-подобные рецепторы, избавляя РНК от первоначальной атаки иммунной системы, чтобы вакцина имела больше шансов произвести белок, который будет создавать иммунную защиту против вирус. То, какая именно модифицированная версия урацила, возможно, была добавлена ​​компаниями в вакцину, также может повлиять на стабильность РНК и, следовательно, на температуру, при которой необходимо хранить каждую вакцину.

Наконец, сама по себе молекула РНК не привлекает внимания клетки, потому что она слишком мала, говорит Мишра. Поэтому компании покрывают мРНК эмульсией липидов, создавая маленькие пузырьки, известные как липидные наночастицы. Эти наночастицы должны быть достаточно большими, чтобы клетки могли захватывать их, вносить внутрь и разрушать частицу, чтобы высвободить РНК.

Некоторые типы липидов лучше переносят нагревание, чем другие. Это «как обычное масло против жира. Вы знаете, насколько твердое сало при комнатной температуре, а масло жидкое, – говорит Мишра. Что касается наночастиц, «то, из чего они сделаны, имеет огромное значение в том, насколько они будут в целом стабильными. [maintain] вещи внутри “. Липиды, которые использовали компании, могут существенно повлиять на способность вакцины выдерживать тепло.

Потребность в ультрахолодном хранении может в конечном итоге ограничить количество людей, которые будут вакцинированы вакциной Pfizer. «Мы ожидаем, что эту вакцину Pfizer можно будет использовать только на этом раннем этапе», – говорит Ситу.

Ожидается, что первая волна иммунизации пойдет для медицинских работников и других важных сотрудников, таких как пожарные и полиция, а также для людей, которые подвергаются высокому риску тяжелого заболевания или смерти от COVID-19, если они заразятся этим, например, пожилые люди. проживает в учреждениях сестринского ухода.

Компания Pfizer сообщила представителям здравоохранения, что вакцину можно хранить в специальных транспортных контейнерах, которые заполняются сухим льдом в течение 15 дней и остаются в холодильнике еще в течение пяти дней после размораживания, сообщает Ситу. Это дает чиновникам здравоохранения 20 дней, чтобы передать вакцину людям после ее доставки. Но вакцина Модерны и множество других, которые все еще проходят испытания, похоже, дольше работают при более высоких температурах. Если эти вакцины так же эффективны, как вакцины Pfizer, они могут быть более привлекательными кандидатами в долгосрочной перспективе, потому что они не нуждаются в таком экстремальном особом обращении.

Читать achtungpartisanen.ru в Telegram или Twitter
Оценить статью
( Пока оценок нет )
Поделиться
Последние новости, сводки, происшествия, ДТП, спорт онлайн