Инженерская вакцина: как бороться с пандемиями будущего?
В 1918 году завершилась самая кровопролитная на тот момент война. Этот год также положил начало новой войне. Положив конец массовому смертоубийству среди людей, природа взяла эту прерогативу на себя и начала сеять хаос. Эпидемия гриппа 1918-1919 годов унесла порядка 20-40 миллионов жизней, больше, чем Первая мировая война, и убила больше людей за один год, чем бубонная чума за четыре года.
«Четыре с половиной года медицина посвящала себя поддержанию людей на линии огня», писали в Журнале Американской медицинской ассоциации в 1918 году. «Теперь она должна обрушиться всей своей мощью на злейшего врага всего - инфекционные заболевания».
Может ли такой смертельный вирус возродиться? Да. Вопрос в том, будем ли мы к этому готовы.
Выступая на конференции, посвященной экспоненциальной медицине в Singularity University, доктор Джордж Пост предположил, что мы уделяем недостаточно внимания риску развития очередной глобальной пандемии.
«Нас усмирило постоянное внимание к глобальным инфекционным заболеваниям», говорит Пост. «У нас неадекватное состояние надзора за угрозами».
Пост является профессором по инновациям в области здравоохранения и главным научным сотрудником по части адаптивных систем в Университете штата Аризона. В своем выступлении он очертил болезни по всему миру за последнее десятилетие. От вируса Чикунгунья до Эбола и Зика, говорит доктор, дремлющие болезни вспыхивают снова и продолжают появляться новые. Последняя эпидемия Эбола унесла 10 000 человек, а вирус Зика быстро распространяется.
Скверные вирусы быстро развиваются. «Это своего рода гонка вооружений», говорит Пост.
Самая большая проблема, по мнению Поста, в том, как быстро мы сможем развернуть нашу оборону. Скорость имеет первостепенное значение. Но когда дело доходит до разработки и производства вакцин, скорости нет как нет. Диагностические тесты разрабатываются до одного года; вакцины - от трех до десяти лет.
Даже если бы мы бросили все наши возможности по производству вакцин на борьбу с одним вирусом, общая мощность составит порядка 900 миллионов доз для населения в 7 миллиардов.
Чтобы эффективно бороться с будущим вирусом пандемического потенциала - Пост называет его агентом X - нам нужно ответить на следующие вопросы:
Как выяснить, против чего защищаться?
Как произвести новую вакцину?
Как распространять лекарства?
Как сделать их доступными?
Он считает, что новые технологии вроде быстрого секвенирования генома, продвинутых вычислений и белковой инженерии приведут к более быстрым и эффективным решениям в будущем.
Производство вакцин по большей части биологическое, отмечает Пост. Интересующий нас вирус - это отправная точка создания новой вакцины. Нужно ускорить этот процесс путем создания молекулярных компонентов вакцин с нуля.
Для этого, говорит Пост, нам потребуются мощные компьютеры для анализа, моделирования и каталогизации структуры молекул, которые стимулируют иммунитет. Эта иммунологическая библиотека очертит правила взаимодействия с новыми захватчиками.
«Если агент Х попадет к нам - и если у нас будут под рукой эти правила - мы сможем секвенировать геном агента Х в считанные дни, даже часы», говорит Пост. Этот геном расскажет нам, какие белки производит вирус и какие антигены нужно синтезировать нам.
Затем нам нужно будет использовать нашу способность изменять белки и произвести саму вакцину инженерным путем.
Пост говорит, что это мир, к которому мы движемся, даже если этого еще незаметно. Для анализа сложных трехмерных структур белков и определения того, как они складываются, нужно много вычислительной мощности, а химический синтез белков по-прежнему остается серьезной проблемой для ученых.
Но поскольку методы секвенирования генома, вычислительная мощь и белковая инженерия развиваются и сходятся, нас ждет мир, способный быстро и широкомасштабно реагировать на будущие вирусные угрозы. Эффективно используя глобально распределенные химические производства и имея четкий план по производству вакцины, мы могли бы нарастить производственные мощности в сотни миллионов или миллиарды доз.