Учитывая глобальное распространение вируса COVID-19, обусловленное его высокой трансмиссивностью, существует острая необходимость в быстрой разработке безопасных и эффективных вакцин для сдерживания дальнейшего распространения вируса. В частности, тревожная угроза пандемии COVID-19 для глобальных систем здравоохранения и ее влияние на экономику обусловили необходимость срочной разработки эффективных вакцин. Таким образом, вакцины разрабатывались темпами, не имеющими аналогов в истории человеческой вакцинологии. Первоначальная разработка вакцины против SARS-CoV-2 быстро прошла доклиническую и клиническую стадии вскоре после того, как стала доступна полногеномная последовательность штамма SARS-CoV-2 Wuhan [1]. Ускоренная разработка вакцин против SARS-CoV-2 стала результатом сотрудничества между правительствами, университетами и крупными фармацевтическими компаниями [2]. Одним из таких примеров является операция "Ускоренная разработка вакцины против SARS-CoV-2" - государственная и частная инициатива, инициированная Конгрессом США и направленная на ускорение исследований, разработки, производства и распространения вакцин. При разработке вакцины против SARS-CoV-2 в ускоренном режиме использовались новые и ранее нелицензированные платформы [3]. мРНК- и вирус-векторные вакцины были одними из первых кандидатов в вакцины, наряду с инактивированной вакциной (IV), одобренными для III фазы клинической разработки и последующих разрешений на применение в чрезвычайных ситуациях [4].

Поиск вакцин нового поколения проводился с использованием баз данных Google Scholar и PubMed. Поиск рецензируемых работ, содержащих информацию о вакцинах нового поколения против SARS-CoV-2, проводился в литературе с декабря 2019 г. по январь 2023 г. Поиск проводился в Международном реестре клинических исследований (ICTRP) по адресу http://trialsearch.who.int/ (дата обращения - 1 декабря 2022 года). Всего было выявлено 8275 исследований. После исключения дубликатов и нерелевантных исследований на основе проверки названий и рефератов окончательное число статей, включенных в обзор, составило 26.

С момента обнаружения первого варианта вируса SARS-CoV-2 стало ясно, что для обозначения и отслеживания новых возникающих вариантов, несмотря на существующие номенклатуры, используемые в GISAID и Nextstrain, необходимо внедрить подходящую схему наименования. Последующие варианты SARS-CoV-2 и их линии будут обозначаться буквами греческого алфавита [5]. Эта работа была дополнена еще одной системой классификации для описания степени тяжести, трансмиссивности и эпидемиологического надзора со стороны органов здравоохранения. Эти варианты были обозначены как варианты, находящиеся под наблюдением (VUM), варианты, представляющие интерес (VOI), и варианты, вызывающие озабоченность (VOC) (источник: ВОЗ). В течение пандемии COVID-19 ВОЗ сообщила о 5 VOC: B.1.1.7 (Alpha), B.1.351, (Beta), P.1 (Gamma), B.1.617.2 (Delta) и B.1.1.529 (Omicron). Эти варианты содержат многочисленные мутации в белке S, которые ассоциируются с повышенной трансмиссивностью, вирулентностью и уклонением от иммунитета [6].

Первый зарегистрированный VOC, вариант Alpha (B.1.1.7), нес сигнатурную мутацию N501Y наряду со следующими мутациями: D614G, Δ69-70 и P681H в белке S [7-9]. Эти мутации были связаны с повышенной трансмиссивностью варианта SARS-CoV-2 B.1.1.7, причем мутация D614G имеет большое значение, так как в результате этой мутации белок S вируса имеет более высокое сродство к белку-мишени ангиотензин-превращающего фермента 2 (ACE2) человека, сохраняя при этом свою существующую функцию иммунного избегания [10,11,12]. Кроме того, делеция H69-V70 изменила конформацию петли NTD, что повысило инфекционность [7].

Вариант Beta из Южной Африки стал первым вариантом, который продемонстрировал повышенную скорость передачи вируса среди более молодого и здорового населения, что повысило вероятность заражения. Он также привел к увеличению вероятности госпитализации инфицированных лиц и повышению уровня смертности [13]. В качестве сигнатурных мутаций были выбраны K417N, E484K, N501Y, ?242-244, R246I и N501Y, расположенные в RBD. Мутации N501Y и D614G, присутствующие в варианте Alpha, были идентифицированы для увеличения сродства связывания между субъединицей S1 и рецептором ACE2. Добавление мутаций K417N и E484K, как сообщается, еще больше увеличивает сродство связывания субъединицы и рецептора [14,15].

Гамма-вариант, обозначенный как P.1, появился вскоре после бета-варианта в октябре 2020 года. Он содержал 12 мутаций в белке spike (шпилек), которые обеспечивали повышенную передачу и вирулентность, а также способствовали избеганию вируса. Мутации, присутствующие в RBD, включали также такие сигнатурные мутации, как N501Y, E484K и K417T, которые присутствовали и в предыдущих вариантах Alpha и Beta [15].

Вариант Delta (B.1.617.2) был впервые обнаружен в Индии в конце 2020 года. В период с октября по май 2021 года Delta распространился во многих других странах, вызвав последующие волны вспышек SARS-CoV-2 [16]. Штамм Delta показал, что он обладает повышенной трансмиссивностью и вирулентностью по сравнению с вариантами Alpha, Beta и Gamma. Это объясняется мутациями, присутствующими в его белке в spike. Мутации T478K, P681R и L452R, присутствующие в Delta, способствовали повышению инфекционности [16].

Вариант Omicron (B.1.1.529) оказался более заразным, с более высокой трансмиссивностью, чем штамм дикого типа Wuhan и вариант Delta, и с декабря 2021 г. он является доминирующим штаммом SARS-CoV-2 во всем мире. В результате эволюции Omicron возникло пять субвариантов: BA.1, BA.2, BA.3, BA.4 и BA.5. Высокая частота мутаций в гене spike (S) субвариантов Omicron (более 30 мутаций) повлияла на связывание с ACE2 [17] и позволила им избежать нейтрализующих антител [18,19]. Хронология появления вариантов SARS-CoV-2, а также аминокислотные изменения, присутствующие в вариантах SARS-CoV-2 в гене spike (S), сведены в табл. 1.

Таблица 1. Хронология появления вариантов SARS-CoV-2 и мутаций, присутствующих в генах Alpha. Beta, Gamma, Delta и Omicron в гене spike (S) вируса.

Gagne et al. (2022) разработали мРНК-вакцину "Омикрон" - мРНК-1273.529, используя платформу, аналогичную той, на которой была создана мРНК-1273 вакцины Moderna. Вакцина мРНК-1273.529 (мРНК-Омикрон) кодировала полноразмерный префузионно стабилизированный spike-белковый антиген, полученный из варианта SARS-CoV-2 Омикрон, инкапсулированный в липидные наночастицы [28]. Макаки-резусы были иммунизированы 100 мкг вакцины мРНК-1273 на 0-й и 4-й неделях и усилены на 41-й неделе 50 мкг мРНК-1274 или мРНК-Omicron. Титры нейтрализующих антител против штамма WT и Omicron были выше в сыворотках макак, получивших вакцину мРНК-Омикрон; 50%-ные ингибирующие разведения (ID50) составляли 5360 и 2980 по сравнению с вакциной мРНК-1273, ID50 которой составляли 2670 и 1930, соответственно. Титры нейтрализации против двух субвариантов Omicron, BA.1 и BA.2, были сопоставимы между группами мышей, получивших вакцину. Вирусная репликация в нижних дыхательных путях была обнаружена после заражения омикроном через 1 месяц после каждого booster (усилителя), что свидетельствует о том, что бустирование вакциной мРНК-1273 или мРНК-Омикрон обеспечивает сходную защиту легких от омикрона [28].

FDA выдало разрешение на экстренное использование (EUA) бивалентных вакцин производства компаний Moderna (мРНК -1273.222) и Pfizer-BioNTech для однократного применения в качестве бустера не менее чем через два месяца после первичной или бустерной вакцинации [29]. Бивалентная вакцина производства компании Pfizer-BioNTech содержала 15 мкг мРНК, кодирующей spike-белок дикого типа SARS-CoV-2, и 15 мкг мРНК spike-белка субвариантов Omicron BA.4/BA.5 [30]. Поскольку белки spike омикрон BA. 4 и BA. 5 идентичны, на оба варианта можно нацелить одну нить мРНК. FDA одобрило бивалентную мРНК-вакцину BA.4/BA.5, несмотря на то, что клинические испытания бивалентной мРНК-вакцины BA.4/BA.5 компании Pfizer BioNTech еще продолжались (NCT05472038). Разрешение было получено на основании обширных данных по безопасности и иммуногенности моновалентной мРНК-вакцины, а также клинических испытаний бивалентной вакцины BA.1 и доклинических данных, полученных при иммунизации бивалентной мРНК-вакциной BA.4/BA.5 [29].

Для оценки безопасности, переносимости и иммуногенности бивалентной вакцины BA.4/BA.5 в клиническое исследование II/III фазы (NCT05472038) было включено около 900 здоровых добровольцев в возрасте от 12 лет и старше, проживающих в США, которые ранее получили не менее трех доз разрешенной вакцины COVID-19 [31]. Участникам в возрасте от 18 до 55 лет вводилась 30-мкг или 60-мкг бустерная доза бивалентной мРНК-вакцины BA.4/BA.5, а участники в возрасте от 12 до 17 лет получали 30-мкг бустерную дозу той же вакцины. Первые данные клинических испытаний, проведенных с участием 40 человек, показали, что бивалентная мРНК-вакцина BA.4/BA.5 обеспечивает более надежную защиту от субвариантов омикронного BA.4 и BA.5, чем оригинальная вакцина на основе мРНК. Бивалентная вакцина BA.4/BA.5 хорошо переносилась и имела сходный с оригинальной мРНК-вакциной профиль безопасности. Сыворотки, собранные через 7 дней после введения 30 мкг бустерной дозы бивалентной вакцины BA.4/BA.5, показали значительное увеличение реакции нейтрализующих антител Omicron BA.4/BA.5 по сравнению с уровнем до введения бустерной дозы [31]. Данные о реакции через месяц после введения бустерной бивалентной вакцины BA.4/BA.5 пока отсутствуют. Компания Pfizer-BioNTech в сентябре 2022 г. начала аналогичное исследование I/II/III фазы (NCT05543616) для изучения бивалентной вакцины BA.4/BA.5 у детей в возрасте от 6 месяцев до 11 лет. Бивалентные вакцины Pfizer-BioNTech и Moderna были разрешены FDA для вакцинации детей в возрасте до 6 месяцев в декабре 2022 года [32].

Бивалентная вакцина Moderna, мРНК-1273.222, содержала две мРНК (в соотношении 1:1, по 25 мкг каждая), кодирующие префузионно-стабилизированные шпилевые гликопротеины исходного SARS-CoV-2 (Wuhan-Hu-1) и омикронного варианта BA.4/BA.5 [33]. Одобрение бивалентной вакцины Moderna было основано на результатах доклинических исследований мРНК-1273.222 и данных II/III фазы клинических испытаний бивалентной бустерной вакцины мРНК-1273.214, направленной на субвариант Omicron BA.1. Клиническое испытание мРНК-1273.222 (NCT04927065) II/III фазы полностью включило 512 участников и находится в стадии завершения.

Нейтрализующая активность бивалентных бустерных доз мРНК-1273.214 (смесь 1:1 мРНК, кодирующих белки шипов Wuhan-1 и BA.1) и мРНК-1273.222 (смесь 1:1 мРНК, кодирующих белки шипов Wuhan-1 и BA.4/5) была выше, чем у бустерной дозы мРНК-1273 [34]. Сыворотки, полученные после применения бустерной дозы мРНК-1273.214, проявили наибольшую реакцию против омикрон BA.1 (GMT: 13 183), но показали низкую активность против омикрон BA.4/5 (GMT: 293). Бивалентная вакцина мРНК-1273.222 показала самые высокие титры нейтрализации против BA.4/5 (GMT: 15 561). Подпитка бивалентными вакцинами с мРНК несколько усилила защиту мышей от патологии легких после интраназального заражения вирусами Omicron BA.5 [34].

Hajnik et al. (2022) разработали мРНК-вакцину, кодирующую полноразмерный нуклеокапсидный белок SARS-CoV-2 (штамм Wuhan-Hu-1), заключенный в липидные наночастицы (мРНК-N) [35]. В дополнение к мРНК-N была создана мРНК-вакцина, кодирующая полноразмерный префузионно стабилизированный шпилечный белок SARS-CoV-2 (штамм Wuhan-Hu-1) с двумя пролиновыми мутациями S-2P (мРНК-S), аналогичная вакцинам Pfizer BNT162b2 и Moderna mRNA-1273. Мышей или хомяков иммунизировали двумя дозами мРНК-S или мРНК-S + N (по 1 µкг каждой мРНК) на 0-й и 3-й неделях, после чего на 5-й неделе проводили вакцинацию вариантами Delta и Omicron (2 х 104 pfu). По сравнению с вакцинацией только мРНК-S, бивалентная вакцина, сочетающая мРНК-N и мРНК-S (мРНК-S + N), обеспечила защиту легких и верхних дыхательных путей хомяков против SARS-CoV-2 Omicron и Delta. Нейтрализующая активность в сыворотках хомяков, иммунизированных мРНК-S + N, была выше как против вируса WT (PRNT50: ~6000), так и против варианта Delta (PRNT50: ~1000) по сравнению с вакцинацией только мРНК (PRNT50 WT: 2667, Delta: 440). Вакцинация мРНК-S + N также вызывала мощный S-специфический и N-специфический CD4+ и CD8+ Т-клеточный ответ, о чем свидетельствовало повышение уровня TNF-α, IFN-Γ и IL-2 [35].

Инактивированная вакцина "Омикрон" была разработана компанией China National Biotec Group Company Limited и Пекинским институтом биологических продуктов. Вакцина была произведена на основе субварианта Omicron BA.1 (HK-OM-P0), выделенного из мазка из горла пациента с COVID-19 [36]. Аналогично инактивированной вакцине, вакцина Sinopharm COVID-19 (BBIBP-CorV), полученная из оригинального штамма SARS-CoV-2 Wuhan (HB02), была выращена в клетках Vero и инактивирована с помощью β-propiolactone. Двухдозовая иммунизация средними (6 µкг) и высокими (12 µкг) дозами инактивированной вакцины Омикрон способствовала выработке у мышей высоких уровней нейтрализующих антител против варианта Омикрон (BA.1). Кроме того, было показано, что иммунизация инактивированной вакциной "Омикрон" вызывает клеточный иммунный ответ, о чем свидетельствует секреция IFN-Γ из Т-клеток. Было показано, что инактивированная вакцина "Омикрон" безопасна и не вызывает острой токсичности у крыс [36]. В настоящее время эта инактивированная вакцина "Омикрон" проходит III фазу клинических испытаний (NCT05374954) среди участников в возрасте 18 лет и старше, имеющих в анамнезе 2 или 3 дозы вакцинации инактивированной вакциной BBIBP-CorV.

ДНК-вакцина ZyCoV-D была разработана с использованием плазмидного вектора pVAX-1 для формирования рекомбинантной ДНК-плазмиды, состоящей из сигнальной последовательности IgE, а затем гена S прототипа SARS-CoV2 штамма Wuhan. Получив благоприятные результаты в клиническом испытании I/II фазы с эскалацией дозы (CTRI/2020/07/026352), а также в клиническом испытании III фазы (CTRI/2020/07/026352) в 2021 г., вакцина показала свою безопасность и иммуногенность, особенно против дельта-варианта SARS-CoV-2 [37].

ДНК-вакцина ZyCoV-D, разработанная индийской компанией Zydus Cadila Healthcare, является единственной ДНК-вакциной против SARS-CoV-2, одобренной индийским правительством для иммунизации людей. Состоящая из полноразмерного шпилечного белка (S) SARS-CoV-2 в качестве основного антигенного региона, включенного в ДНК-плазмидный вектор pVAX1, ДНК-вакцина показала многообещающие результаты на до-клиническом и клиническом этапах. На до-клиническом этапе внутрикожное введение ДНК-вакцины на различных животных моделях, таких как мыши, морские свинки и кролики, в дозе 25, 100 и 500 µг вызывало гуморальный иммуноантителовый ответ в виде нейтрализующих антител против SARS-CoV-2, а также вызывало Th-1 ответ, о чем свидетельствовало 10-12-кратное увеличение продукции IFN-γ[38].

Тестирование иммуногенности в клинических испытаниях I/II фазы показало наличие как гуморального, так и клеточного иммунного ответа [39]. Показатели сероконверсии на 56-й день по титрам нейтрализующих антител (NAB) составили 0%, 16-67%, 20-00% и 10-00% в четырех группах участников [1 мг, игла; 1 мг, безыгольная инъекционная система (NFIS); 2 мг, игла; 2 мг, безыгольная инъекционная система (NFIS)], соответственно. Уровень сероконверсии был значительно выше на 84-й день, так как титры NAB составили 18-18%, 16-67%, 50-00% и 80-00% в четырех группах лечения (1 мг, игла; 1 мг, NFIS; 2 мг, игла; 2 мг, NFIS), соответственно [39]. Внутрикожное введение 2 мг ДНК-вакцины с помощью безыгольной системы инъекций привело к пику клеточного ответа в виде продукции IFN-γ с 41,5 пятнообразующих клеток (SFC) на миллион PBMC, который продолжался с 56-го по 84-й день. Аналогичный иммунный ответ наблюдался при внутрикожном введении 1 мг ДНК-вакцины, при этом продукция IFN-γ составила 73 SFC на миллион PBMC.

В клиническом испытании III фазы ZyCoV-D продемонстрировал эффективность 64-9% при легких инфекциях SARS-CoV-2 на основании 58 из 78 легких инфекций COVID-19 в группе плацебо и 20 легких случаев у иммунизированных ДНК-вакциной ZyCoV-D [40]. В частности, после введения вакцины наблюдаемые концентрации антител были значительно выше в группе вакцины (952-67 EU, 95% ДИ 707-94-1282-00), чем в группе плацебо (154-82 EU, 91-25-262-70). Показано, что иммуногенетический ответ в группе, получавшей ДНК-вакцину, был выше, чем в контрольной группе (сероконверсия IgG 100% против 93-33%). Клеточный ответ по уровню IFN-γ на 56-й день показал 13-кратное увеличение продукции SFC на миллион PBMC, а на 84-й день - 9-6-кратное по уровню продукции SFC на миллион PBMC по сравнению с группой плацебо.

Другие исследователи также использовали усовершенствованные составы для разработки ДНК-вакцин против SARS-CoV-2 VOCs. Одним из таких подходов была разработка более универсальной ДНК-вакцины против SARS-CoV-2, содержащей антигенные регионы из нескольких штаммов SARS-CoV-2 [41]. Более конкретно, вакцина была сконструирована с использованием нуклеотидов, кодирующих рецептор-связывающий домен, мембрану и нуклеопротеины прототипа SARS-CoV-2 штамма Wuhan, а также вариантов Alpha и Beta. Введение вакцины вызывало образование антител, нейтрализующих штаммы Wuhan, Beta и Delta, и предотвращало заражение штаммами SARS-CoV-2 Wuhan, Beta, Delta и Omicron. Таким образом, гуморальный и клеточный иммунные ответы, индуцированные у мышей, иммунизированных универсальной ДНК-вакциной, были способны защитить от вариантов Alpha и Beta, а также штамма Wuhan [41]. Более того, ДНК-вакцина также была способна индуцировать клеточный ответ в виде нуклеопротеиноспецифических Т-клеток, что составило 60% от общей защиты, полученной в результате введения вакцины [41]. Эти данные не только продемонстрировали, что выработка Т-клеток была необходима для преодоления инфекции SARS-CoV-2, но и подчеркнули целесообразность разработки вакцин, обеспечивающих широкий и функциональный иммунитет против штамма SARS-CoV-2 Wuhan и его VOCs.

Jang et al. (2022 г.) сообщили о разработке AcHERV-COVID19S - рекомбинантной бакуловирусной ДНК-вакцины против SARS-CoV-2, созданной на основе эндогенного ретровируса человека (HERV) [42]. Исследователи использовали нереплицирующийся рекомбинантный бакуловирус, который доставлял ген S SARS-CoV-2 из штамма Wuhan. В исследованиях по реакции на введение кандидата в ДНК-вакцины AcHERV-COVID19S мышам K18-hACE2 Tg обеспечило 50%-ную защитную эффективность при заражении дельта-вариантом SARS-CoV-2. Дальнейшая разработка ДНК-вакцины AcHERV-COVID19D заключалась в замене гена белка spike (S) из исходного штамма SARS-CoV-2 Wuhan на рецепторсвязывающий RBD из субъединицы S1 варианта Delta. Для повышения иммуногенности вакцина также содержала замены пролина и удаление полибазисного сайта расщепления. Перекрестная защита ДНК-вакцины AcHERV-COVID19S от инфекций, вызванных штаммом SARS-CoV-2 Wuhan и VOCs, такими как штаммы Delta и Omicron, показала, что мыши, иммунизированные ДНК-вакциной AcHERV-COVID19D, показали 100% выживаемость при заражении VOCs Delta и Omicron и 71,4% выживаемость против прототипа - штамма SARS-CoV-2 Wuhan [42]. В ходе исследования клеточного иммунитета исследователи также использовали ELISPOT-анализ, показавший более высокий уровень IFN-γ-секретирующих спленоцитов из селезенки мышей линии C57BL/6, иммунизированных ДНК-вакциной AcHERV-COVID19S, по сравнению с нативными мышами. Уровень экспрессии мРНК TNF-α, IL-2 и IL-4 был значительно выше у мышей, получивших вакцину, по сравнению с контрольной группой. Иммунизированные мыши демонстрировали более мощный Th1-клеточный иммунный ответ и поддерживали более высокий уровень мРНК Th1-цитокинов по сравнению с группой плацебо [42]. Эти данные свидетельствовали о том, что цель разработки вакцин, обеспечивающих перекрестную защиту от распространения SARS-CoV-2 VOCs, может быть достигнута.

Недавно разработка ДНК-вакцины против SARS-CoV-2, известной как вакцина pSARS2-S, содержащей ген S из штамма Wuhan и вводимой с помощью электроакупунктуры на мышиной модели, показала, что вакцина способна вызывать высокие титры нейтрализующих антител и IFN-γ/TNF-α-секретирующих CD4+ и CD8+ Т-клеток, а также нейтрализующих антител, которые способны перекрестно нейтрализовать различные VOCs [43]. В других подходах, например в работе Mucker et al. (2022), использовалась конструкция из ДНК собачьих костей (dbDNA), представляющая собой новый синтетический ДНК-вектор для создания ДНК-вакцины, содержащей последовательность белка SARS-CoV-2 spike (S) на основе штамма Wuhan. Тестирование вариантов SARS-CoV-2, таких как Beta, Delta и Delta+ VOC, на сыворотках, полученных от хомяков, иммунизированных вакциной на основе dbDNA, показало, что вакцина способна вырабатывать перекрестные нейтрализующие антитела против вариантов SARS-CoV-2, отличных от штамма Wuhan [44].

V-01D-351 - бивалентная вакцина на основе белка, разработанная китайской компанией Livzon Pharmaceutical Inc. и содержащая целый белок RBD из обоих вариантов - бета и дельта (в соотношении 1:1), снабженная интерфероном-α на N-конце и димеризованным человеческим IgG1 Fc на С-конце, а также pan HLA-DR-связывающим эпитопом (IFN-PADRE-RBD-Fc димер) [45]. В настоящее время проводится клиническое исследование II фазы (NCT 05273528) по оценке иммуногенности и безопасности бивалентной вакцины на основе белка V-01-351 у взрослых в возрасте 18 лет и старше после вакцинации двумя дозами инактивированных вакцин. Участники, получившие бустер V-01D-351, продемонстрировали мощную иммуногенность против исходного штамма Wuhan, а также значительные перекрестные нейтрализующие реакции против Delta и Omicron BA.1, что указывает на наличие консервативных нейтрализующих эпитопов у штаммов Beta и Delta с Omicron [45]. Однако данных о нейтрализующей способности против современных субвариантов Omicron BA.4 и BA.5 не было.

Liu et al. (2022) разработали пансарбековирусную вакцину, соединив RBD из исходного штамма SARS-CoV-2 с Fc-фрагментом человеческого IgG, а в качестве адъюванта использовали малую молекулу "агонист STING CF501" (CF501/RBD-Fc) [46]. Эта вакцина вызывала мощный перекрестный нейтрализующий ответ антител против живого оригинального штамма SARS-CoV-2 и девяти псевдотипированных вариантов SARS-CoV-2 (Alpha, Beta, Gamma, Delta, Epsilon, Zeta, Eta, Iota и Kappa), псевдотипированных SARS-CoV и SARS-родственных коронавирусов у кроликов и макак-резусов. Важно отметить, что нейтрализующие антитела в сыворотках макак-резусов, вакцинированных двумя дозами вакцины CF501/RBD-Fc, способны нейтрализовать псевдотипированный вариант Omicron с NT50 6469 на 28-й день после первичной вакцинации [47]. Три дозы вакцины CF501/RBD-Fc у макак вызвали чрезвычайно высокий уровень нейтрализующих антител против псевдотипированного варианта Omicron с NT50 35 066 на 122-й день после первичной вакцинации. Сыворотки макак были способны нейтрализовать аутентичный вариант Omicron (hCoV-19/Hong Kong/HKU-344/2021) с NT50 9322 на 122-й день. Уровень нейтрализующих антител против аутентичного варианта Омикрон сохранялся на уровне NT50 2430 на 191-й день, что позволяет предположить, что вакцина CF501/RBD-Fc может обеспечивать более стойкий защитный иммунитет. Вакциноиндуцированный Т-клеточный ответ оценивали по уровню выработки IFN-γ одноядерными клетками периферической крови (PBMCs), выделенными от макак после первичной иммунизации с использованием библиотеки пептидов, охватывающей полноразмерный белок RBD [46]. Было показано, что вакцинация CF501/RBD-Fc вызывает сильные ответы IFN-γ у макак через 14 дней после первичной вакцинации, причем ответы сохраняются на высоком уровне вплоть до 210 дней спустя.

Разработка вакцин нового поколения против штамма SARS-CoV-2 Wuhan и его VOCs требует, прежде всего, идентификации эпитопов из антигенных областей, которые могли бы вызывать широкий и длительный иммунный ответ. Такой подход к разработке вакцин нового поколения против SARS-CoV-2 оправдан, поскольку он позволяет повысить эффективность иммунизации и широту защиты от постоянно появляющихся и передающихся населению вариантов/субвариантов вируса.

В настоящее время ведутся активные исследования по выявлению таких иммуногенных эпитопов. Например, Heide et al. (2021) идентифицировали иммуногенные эпитопы из различных структурных белков, присутствующих в SARS-CoV-2, с целью получения специфических Т-клеточных эпитопов [48]. Эти эпитопы были получены из 135 перекрывающихся 15-мерных пептидов, охватывающих оболочку (E), мембрану (M) и нуклеопротеин (N) SARS-CoV-2, взаимодействующих с сыворотками как инфицированных, так и выздоровевших пациентов с SARS-CoV-2. Пептид-специфический ответ CD4+ Т-клеток по выработке интерферона-γ (IFN-γ) оценивали с помощью иммуноферментного анализа (ELISpot) и подтверждали анализом внутриклеточного окрашивания цитокинов (ICS) по одному пептиду. Было отмечено, что 97% участников продемонстрировали реакцию CD4+ Т-клеток, направленную на белки N, M или E. Более конкретно, высокую частоту ответа продемонстрировали 10 N-, M- или E-специфических пептидов, половина из которых проявила сильное сродство к нескольким HLA II класса. Примечательно, что три пептида - Mem_P30 (aa146-160), Mem_P36 (aa176-190) и Ncl_P18 (aa86-100) - смогли вызвать CD4+ специфический Т-клеточный ответ примерно у 55% участников, что свидетельствует о высоком охвате популяции. В то время как Mem_P30 и Mem_P36 принадлежат к М-белку, пептид Ncl_P18 был обнаружен в N-белке. После уточнения длины и HLA-ограничения пептидов был разработан новый тетрамер DRB*11 (Mem_aa145-164), который был использован для оценки фенотипа CD4+ Т-клеток, специфичных к SARS-CoV-2, ex vivo. Углубленный анализ пептидного ответа отдельных Т-клеток показал, что инфекция SARS-CoV-2 повсеместно вызывает широкий Т-клеточный ответ, направленный на несколько специфических пептидов, содержащихся в структурных белках N, M и E.

Как сообщают Lim et al. (2022), реакция В-клеток может быть определена путем идентификации эпитопов с помощью анализа литературы и биоинформационных инструментов для выявления антигенных областей, способных вызывать гуморальный иммунный ответ [49]. Несмотря на то что существующие вакцины могут обеспечивать более низкий уровень защиты от SARS-CoV-2 ЛОС из-за многочисленных мутаций в антигенных областях, все же наблюдалась удовлетворительная эффективность защиты от SARS-CoV-2 VOCs. Такая защита может быть обусловлена клеточным иммунитетом. Идентификация эпитопов, способных вызывать CD8+ специфический Т-клеточный ответ, представляется перспективной, поскольку многофункциональные CD8+ Т-клетки могут позволить ингибировать ибегание вирусами SARS-CoV-2 VOCs. Существование консервативных эпитопов CD8+ Т-клеток может эффективно компенсировать снижение активности CD8+ Т-клеток в результате мутаций внутри Т-клеточных эпитопов. Boni et al. (2021) продемонстрировали, что несколько иммунодоминантных эпитопов CD8+ Т-клеток находятся в консервативных местах генома SARS-CoV-2, которые с высокой вероятностью не подвергнутся мутациям без существенного нарушения функциональных генов SARS-CoV-2 [50]. Это особенно важно, поскольку некоторые иммунодоминантные эпитопы CD8+ T-клеток расположены в высоко-консервативных областях SARS-CoV-2, которые не могут мутировать без нарушения функциональности SARS-CoV-2. Существенно, что некоторые из этих консервативных эпитопов были помечены как вырожденные, что позволило им ассоциироваться с несколькими молекулами HLA класса I на APCs и одновременно взаимодействовать с популяциями CD8+ Т-клеток с различными HLA-ограничениями. Дегенеративные эпитопы CD8+ Т-клеток были признаны логичными кандидатами для разработки вакцин нового поколения COVID-19 с усиленным ответом CD8+ Т-клеток.

Исследования также были направлены на выявление эпитопов CD4+ Т-клеток для обеспечения защиты от штамма SARS-CoV-2 Wuhan и его VOCs. Хотя влияние мутаций в геноме SARS-CoV-2 на иммунный ответ CD4+ T-клеток изучено недостаточно хорошо, картирование эпитопов может дать полезные знания о способности CD4+ T-клеток обеспечивать широкую и консервативную защиту от VOCs. Выделив более 100 клонов CD4+ Т-клеток, специфичных к SARS-CoV-2, от выздоровевших пациентов с COVID-19, Long et al. (2022) картировали HLA II ограничения 21 эпитопа на трех белках SARS-CoV-2, чтобы оценить широту иммунного ответа. Было замечено, что после вакцинации ответы на эпитопы шипов наблюдались и у людей, не инфицированных SARS-CoV-2 [51]. В отличие от ранее существовавших перекрестно-реактивных коронавирус-специфических Т-клеточных ответов, отсутствие перекрестной реактивности CD4+ Т-клеток с эндемичными бета-коронавирусами позволило предположить, что эти ответы были вызваны наивными Т-клетками. Десять из семнадцати spike-эпитопов имели мутации в VOCs, и семь из них, в том числе три из четырех измененных в Omicron, нарушали распознавание CD4+ Т-клетками. Это показало, что идентификация широких эпитопов CD4+ Т-клеток может быть ключом к ограничению возможностей иммунного уклонения, связанных с SARS-CoV-2 VOCs.

Появление вариантов SARS-CoV-2, которые проявляют повышенную склонность к уклонению от антител, привело к повторным волнам инфекций с пониженной эффективностью вакцин. В поисках вакцинации с широким спектром защиты до сих пор существует существенный пробел в знаниях о том, в какой степени стимулируемые вакциной мукозальные или системные Т-клетки памяти могут защищать от таких уклоняющихся от антител вариантов SARS-CoV-2. Используя адъювантные вакцины на основе спайк-белков, вызывающие мощный Т-клеточный ответ, Кингстад-Бакке и др. (2022 г.) оценили, защищают ли системные или легочные CD4+ и CD8+ Т-клетки от вариантов SARS-CoV-2 в присутствии или отсутствии нейтрализующих антител [52]. Было отмечено, что вызывание ответа слизистой ассоциируется с мощным вирусным контролем и защитой от патологии легких за счет выработки нейтрализующих антител. Хотя мукозальный иммунитет приводил к появлению мукозальных CD8+ Т-клеток памяти, гуморальные иммунные реакции играли более важную роль в эффективной нейтрализации вторгшегося вируса. Действительно, слизистые CD8+ Т-клетки памяти не были способны обеспечить адекватный уровень защиты в ответ на гомологичный SARS-CoV-2 без CD4+ Т-клеток и нейтрализующих антител. Однако при отсутствии нейтрализующих антител Т-клетки памяти CD4+ и CD8+ были способны обеспечить защиту от варианта B1.351 (β) без признаков иммунопатологии легких. Для борьбы с вариантами SARS-CoV-2, способными избегать нейтрализующих антител, может оказаться полезным индуцировать системные и слизистые Т-клетки памяти, направленные против консервативных эпитопов.

Хотя первые результаты, полученные с помощью иммуноинформационных подходов in silico, связанных с разработкой вакцин и их иммуногенностью, позволили идентифицировать эти эпитопы на основе высокого уровня антигенности и широкой консервативности, необходимо провести дальнейшие исследования для оценки этих эпитопов и возникающих иммунных ответов на моделях животных и человека. Тем не менее, использование биоинформатики для предсказания высококонсервативных и иммунодоминантных эпитопов, способных вызывать мощный иммунный ответ как против штамма SARS-CoV-2 Wuhan, так и против его VOCs, служит полезной отправной точкой, направляющей разработку вакцинных платформ следующего поколения.

Концепция вакцины против SARS-CoV-2 на основе пептидов заключается в стимулировании иммунных клеток к иммунному ответу на эпитопы, полученные из антигенных областей вируса. Однако главное преимущество этой вакцинной платформы по сравнению с вакцинами на основе цельного S-белка или нуклеиновых кислот заключается в том, что она может вызывать специфический ответ на иммуногенные эпитопы, представленные в виде пептидов. Пептидные вакцины могут быть разработаны для индукции cytotoxic T cells (CTL) CD8, которые будут убивать инфицированные клетки хозяина, чтобы остановить процесс вирусной репликации, путем включения в конструкцию вакцины эпитопов CD8+ Т-клеточных эпитопов в конструкцию вакцины. Аналогичным образом можно задействовать и хелперные клетки CD4+ Т-хелперные клетки также могут быть вызваны эпитопами, включенными в создаваемую пептидную вакцину. В качестве альтернативы можно разработать пептидную вакцину, вызывающую только В-клеточный ответ и выработку нейтрализующих антител, которые не позволят циркулирующим вирусам инфицировать клетки хозяина. Целью разработки пептидной вакцинной платформы для иммунизации против COVID-19 было преодоление ограничений, связанных с использованием только целого S-белка штамма Wuhan, который являлся целевым антигеном в первом поколении вакцин против COVID-19. В настоящее время ни одна пептидная вакцина, состоящая из эпитопов SARS-CoV-2 из целого генома, не одобрена и не применяется клинически, однако на основе пептидной вакцинной платформы разрабатываются четыре кандидата в вакцины, которые в настоящее время проходят клинические испытания.

Heitmann et al. (2021) разработали вакцину, ориентированную на индуцирование широкого и длительного Т-клеточного иммунитета, поскольку Т-клеточные эпитопы редко подвергаются воздействию мутаций, присутствующих в рассматриваемых вариантах [53]. Прототип вакцины состоял из Т-клеточных эпитопов SARS-CoV-2, полученных из вирусных шипов (S), мембраны (M), нуклеокапсида (N), оболочки (E) и открытой рамки считывания 8 (ORF8) белков, в сочетании с агонистом Toll-like receptor 1/2 XS15, эмульгированным в адъюванте Montanide ISA51VG. Эта вакцина была разработана таким образом, чтобы сфокусироваться на антигенных пептидах SARS-CoV-2, которые могли бы распознаваться HLA-ограниченными Т-клетками и обеспечивать длительную иммунную защиту. Прототип вакцины недавно прошел I фазу клинических испытаний (NCT4954469) с участием 36 человек (18-80 лет), в ходе которых было установлено, что прототип индуцирует многофункциональные CD4+ и CD8+ Т-клеточный ответ, направленный на множество эпитопов у всех участников. Эффективность препарата оценивалась путем сравнения уровней IFN-γ, полученных в результате ELISPOT-анализа и внутриклеточного окрашивания Т-клеток, стимулированных пептидами CoVac-1, против панели мононуклеарных клеток периферической крови (PBMCs) выздоровевших больных SARS-CoV-2 и здоровых людей, иммунизированных мРНК или адено-векторными вакцинами. Полученные результаты свидетельствуют о том, что иммунный ответ, опосредованный CoVac-1, индуцирует широкую, мощную и независимую от варианта конкрементов многофункциональную активность CD4+ и CD8+ Т-клеточную активность. Также было установлено, что эти клетки обладают более высокой величиной индуцированного иммунитета по сравнению с клетками, полученными при естественных инфекциях или от вакцинированных лиц. В ходе клинических испытаний I фазы не было выявлено серьезных побочных реакций, хотя у участников после иммунизации наблюдались локальные гранулематозные образования [53].

Эта вакцина на основе пептидов, определяющих эпитопы, была разработана в качестве доказательства концепции для определения достаточности Т-клеточного иммунитета для обеспечения защиты от инфекции SARS-CoV-2 [54]. Авторы также подробно описали прототип вакцины, сфокусировав внимание на иммуногенности Т-клеток. 20 высококонсервативных пептидов, определяющих эпитопы, полученные из белков S и N, были проверены на мышиных моделях для стимуляции длительного иммунитета путем индукции цитотоксических CD8+ Т-клеток и CD4+ Т-хелперных клеток. Все эпитопы подбирались с учетом ограничений со стороны MHC-I и MHC-II, чтобы соответствующие CD8- и CD4- Т-клетки распознавали пептиды и вызывали эффективный клеточный иммунный ответ путем выработки цитокинов и активации ко-стимуляционной сигнализации [54].

Появление таких VOCs, как Omicron, также послужило толчком к переходу на альтернативные вакцинные платформы, такие как многоэпитопные вакцины на основе пептидов, вызывающие Т-клеточно-опосредованный иммунитет [55]. Это могло бы стать подходящим решением проблемы резистентности вариантов, поскольку известно, что они не поддаются действию нейтрализующих антител, вырабатываемых современными вакцинами и даже естественным иммунитетом после перенесенных инфекций.

Авторы отобрали эпитопы, которые были оценены с помощью предиктивного программного обеспечения in silico, ориентируясь на белки-мишени с точки зрения их сохранности и иммуногенности [54]. Мышей линии C57BL/6 иммунизировали дважды с интервалом в 2 недели смесью пептидов или отдельными пептидами, полученными из белка S или белка N, вместе с РНК-адъювантом CUK2. Иммуногенность пептидов определяли по экспрессии IFN-γ на основе проточной цитометрии ICS, ELISpot и цитокинового иммуноферментного анализа. Результаты показали, что четыре пептида (2 Spike и 2 Nucleocapsid) способны индуцировать наиболее сильные Т-клеточно-опосредованные ответы in vivo. У мышей, иммунизированных смесью этих четырех пептидов и адъювантом CUK2 RNA, наблюдалось повышение уровня IFN-γ-продуцирующих Т-клеток и увеличение частоты пролиферирующих Т-клеток. Однако при этом наблюдалось незначительное снижение титров вирусов, а в легких после заражения SARS-CoV-2 наблюдалось вирусиндуцированное повреждение. Это свидетельствует о том, что пептиды, возможно, не способны вызывать иммунный ответ, полностью уничтожающий вирус. В настоящее время этот кандидат в вакцины был протестирован только на животных, и нет никакой информации об эффективности вакцины у человека, однако авторы утверждают, что они намерены продолжить разработку вакцины на основе пептидов, которые были проверены на мышиной модели.

UB-612 - мультиэпитопная вакцина на основе пептидов, разработанная компанией Vaxxinity, США. Вакцинная конструкция UB-612 содержит RBD (полученный из штамма WT Wuhan), слитый с модифицированным одноцепочечным Fc-белком человеческого IgG1 (S1-RBD-sFc), пептид UBITh1a в качестве катализатора активации Т-клеток и смесь из пяти синтетических Th/CTL-пептидов, полученных из белков шипов, нуклеокапсида и мембранных белков, продуцируемых в клетках CHO [56]. Синтетические пептиды были стабилизированы отрицательно заряженным олигонуклеотидом (CpG1) и адсорбированы на фосфатном адъюванте алюминия. Было установлено, что эти пептиды обладают высокой консервативностью среди всех VOCs, включая варианты Delta и Omicron, и способны связываться с MHC I и II человека с широким генетическим охватом HLA, а также вызывать пролиферацию Т-клеток.

В клинических исследованиях I/II фазы было показано, что UB-612 безопасен и хорошо переносится, вызывает длительный нейтрализующий ответ антител с периодом полураспада 187 дней и устойчивый Т-клеточный ответ у лиц в возрасте от 20 до 55 лет (NCT04545749 и NCT04773067) [57]. Три дозы UB-612 вызвали значительные титры нейтрализующих антител против живых вариантов Delta (VNT50 2358) по сравнению с живым вирусом WT (VNT50 3992) в исследовании I фазы с бустером 100 µg (NCT04967742), а титры нейтрализующих антител показали лишь небольшое снижение в 1,7 раза [57]. Было установлено, что вакцина UB-612 имеет перекрестно-реактивные титры нейтрализующих антител против псевдотипированных вариантов SARS-CoV-2, таких как Alpha, Beta, Gamma и Omicron (BA.1), по сравнению с псевдовирусом WT (pVNT50 Alpha: 9300, Beta: 4974, Gamma: 13408, Omicron: 2325 против WT: 12778). Третья доза вакцины UB-612, введенная через 7-9 месяцев после первичной вакцинации, резко повысила титры нейтрализующих антител против штаммов Omicron и WT до VNT50 670 и 970, соответственно, при незначительном снижении в 1,4 раза против варианта Omicron по сравнению с 5,5-кратным снижением, наблюдаемым в анализе псевдовируса [57,58].

В настоящее время вакцина UB-612 проходит III фазу клинического исследования в качестве бустерной вакцины для вакцинированных лиц, получивших первичную иммунизацию мРНК-вакциной (Pfizer), аденовирусной векторной (AstraZeneca) или инактивированной вирусной (Sinopharm BIBP) вакцинами (NCT05293665). Три дозы UB-612 в дозе 100 µg на дозу вызывали титры нейтрализующих антител со средним геометрическим титром (GMT) титра нейтрализации вируса (VNT50) 335 против варианта Omicron, что более чем в 3 раза превышало титры нейтрализующих антител, наблюдавшиеся после трех доз мРНК-вакцины Pfizer [59].

Этот кандидат в вакцины был разработан на основе иммунодоминантных эпитопов, представленных в виде пептидов, представляющих антигенные регионы [60]. Эти пептиды были отобраны с помощью вычислительной биоинформатики с учетом данных рентгеноструктурного анализа гомологичного белка SARS-CoV spike и генетической последовательности SARS-CoV-2. Для кандидата в вакцины были отобраны только эпитопы, расположенные вблизи сайтов S1 и S2, которые являются жизненно важными для вируса. Для исключения потенциально токсичных пептидов также использовался вычислительный анализ. В качестве подложки, на которой ковалентно связывались отобранные эпитопы, использовался белок-носитель, полученный из N-белка SARS-CoV-2. Окончательный вариант вакцины состоял из пептидных иммуногенов белка S SARS-CoV-2, конъюгированных с белком-носителем, адъювантированных гидроксидом алюминия, и вводился путем внутримышечных инъекций. Клинические исследования I/II (NCT04527575) и III/IV (NCT04780035) фаз препарата ЭпиВакКорона были проведены в России в ноябре 2020 и марте 2021 гг. соответственно. В первом исследовании участники были разделены на нерандомизированное исследование (n = 14; группа 1) и однослепое плацебо-контролируемое рандомизированное исследование (две группы: группа 2, n = 43; группа 3, n = 43). Добровольцы из группы 1 получали две дозы EpiVacCorona внутримышечно в день 0 и день 21. В течение пяти дней после каждой иммунизации проводилось наблюдение за участниками на предмет побочных реакций с проведением стандартных физических, биохимических, иммунологических и гематологических исследований крови. По окончании периода наблюдения при отсутствии побочных реакций оценка препарата EpiVacCorona была продолжена для проведения рандомизированного исследования, в котором участники группы 2, получившие иммунизацию препаратом EpiVacCorona, сравнивались с участниками группы 3, получавшими только плацебо.

Судя по результатам, полученным в каждой группе, после двух иммунизаций вакцинируемые отмечали лишь легкие местные реакции. Было показано, что вакцина обладает низкой реактогенностью и безопасна для использования при иммунизации. Наиболее частой побочной реакцией была локальная боль в месте инъекции (наблюдалась у четырех из 43 добровольцев, получавших EpiVacCorona, после первой дозы и еще у двух пациентов после второй дозы). Все местные реакции были слабыми и преходящими, длились 1-2 дня. В одном случае у участника наблюдалось повышение температуры тела через 12 ч после первой инъекции. Однако в ходе исследования было зарегистрировано три случая острой респираторной вирусной инфекции (ОРВИ), которые, как позже было подтверждено, были вызваны заражением COVID-19.

Иммуногенность вакцины оценивали по результатам ELISA и титрам нейтрализации. Вакцина вызвала сероконверсию IgG к 42-му дню после введения первой дозы у 82% участников, получивших EpiVacCorona. Нейтрализационный анализ, проведенный в клетках Vero E6 с использованием разбавленных сывороток в соотношении 1:160, показал, что все участники продемонстрировали нейтрализующие антитела к 42-му дню после первой иммунизации. У участников, получавших плацебо, сероконверсии не наблюдалось [60].

В том же году были проведены клинические испытания III фазы, в которых приняли участие более 3000 добровольцев, однако их результаты не были обнародованы [61]. Несмотря на отсутствие эффективной защиты от штамма SARS-CoV-2 Delta, вакцина была зарегистрирована в Правительстве РФ и получила экстренное разрешение на проведение иммунизации внутри страны.

Большинство используемых COVID-19 вакцин вводятся внутримышечно. Существуют и другие перспективные подходы к вакцинации, такие как аэрозольное ингаляционное и интраназальное введение, которые могут вызвать мукозальный иммунный ответ непосредственно в месте проникновения вируса в дыхательную систему. Например, в клиническом исследовании I фазы, включавшем 130 участников, было продемонстрировано, что две дозы аэрозольной вакцины COVID-19 на основе вектора аденовируса типа 5 (Ad5-nCov) вызывают образование нейтрализующих антител и Т-клеточный ответ [62]. Однако о стойкости антител и клеточного ответа, а также о перекрестной нейтрализующей активности этой вакцины против вариантов SARS-CoV-2 не сообщалось.

Было показано, что однократная внутримышечная вакцинация адено-ассоциированным вектором (AAVCOVID-1), кандидатом в вакцины на основе гена spike, кодирующего ген S штамма Wuhan, защищает нечеловекообразных приматов от воздействия SARS-CoV-2 после однократной низкой дозы (1010 копий генома) [63]. Большинство одобренных в настоящее время вакцин, за исключением аденовирусной вакцины 5-го типа (AD5) CanSino (Ad5-nCoV) и аденовирусной вакцины 26-го типа Ad26.COV2.S (Johnson & Johnson), требуют двух доз для полной защиты [64,65]. Нейтрализующая активность и Т-клеточный ответ, вызванные вакциной AAVCOVID-1, были мощными и сохранялись до 11 месяцев [63]. Важно отметить, что иммунные сыворотки нечеловекообразных приматов, вакцинированных AAVCOVID-1, показали определенную степень нейтрализации против всех четырех вариантов SARS-CoV-2 (Alpha, Beta, Gamma и Delta) при псевдовирусном анализе нейтрализации на 14-й неделе.

Модифицированный вирус вакцины Ankara (MVA) - это высокоаттенуированный штамм вируса, имеющий дефект репликации в организме млекопитающих [66]. MVA-SARS-2-S - векторная вакцина на основе модифицированного вируса вакцины Ankara, экспрессирующего полноразмерный SARS-CoV-2 spike (S) белок. Было показано, что вакцина MVA индуцирует SARS-CoV-2-специфический Т-клеточный ответ и нейтрализующие антитела, а также защищает вакцинированных мышей от инфекции легких после заражения SARS-CoV-2. Однако стойкость клеточного и гуморального ответов, а также перекрестных нейтрализующих антител против вариантов SARS-CoV-2 не оценивалась.

COVI-VAC - живая аттенуированная вакцина, созданная путем перекодирования SARS-CoV-2 WT (штамм Wuhan) с использованием стратегии синтетической аттенуированной вирусной инженерии (SAVE) с деоптимизацией смещения пар кодонов (CPD) [67]. Перекодирование генома SARS-CoV-2 в вакцине-кандидате COVI-VAC привело к 283 молчащим точечным мутациям в гене, кодирующем белок spike (S) [68]. Для повышения безопасности вакцины COVI-VAC был также удален сайт расщепления фурина в белке spike (S). Однократное интраназальное введение COVI-VAC сирийским золотистым хомячкам вызывало образование нейтрализующих антител, которые были столь же эффективны, как и к вирусу WT, и обеспечивали защиту от заражения вирусом WT путем снижения вирусной нагрузки в легких и мозге [68].

cCPD9 - живая аттенуированная вакцина, созданная путем генетической модификации генома SARS-CoV-2 с использованием деоптимизации пар кодонов (CPD). Аттенуированный кандидат в вакцины, cCPD9, был получен путем перекодирования девяти фрагментов генома SARS-CoV-2, введенных с помощью системы обратной генетики. Однократная доза интраназальной иммунизации cCPD9 вызвала сильный нейтрализующий ответ антител и обеспечила полную защиту от SARS-CoV-2 у хомяков [69].

Однако оценка Т-клеточного ответа и длительности защитного иммунитета для вакцин COVI-VAC и cCPD9 не проводилась. Живые аттенуированные вакцины считаются наиболее эффективными вакцинами, поскольку они обычно вызывают широкие, надежные и длительные иммунные реакции, аналогичные тем, которые индуцируются при естественных инфекциях, вызванных WT-штаммом [70]. Однако безопасность, иммуногенность и эффективность обоих кандидатов в живые аттенуированные вакцины должны быть дополнительно изучены на нечеловекообразных приматах и людях. Основным недостатком живых аттенуированных вакцин является риск возврата к вирулентности. Ожидалось, что и COVI-VAC, и cCPD9 будут генетически стабильными благодаря большому количеству мутаций в геноме.

Еще одним важным преимуществом живых аттенуированных вакцин является то, что они способны вызывать иммунный ответ не только против белка-шипов, но и против всего ансамбля вирусных белков. Поэтому живые аттенуированные вакцины должны быть эффективны против всех вариантов SARS-CoV-2. Было показано, что однократная интраназальная капельная вакцинация sCDP9 вызывает сильный кросс-нейтрализующий ответ антител против четырех вариантов SARS-CoV-2 (Alpha, Beta, Gamma и Delta) [71], а вакцинация COVI-VAC обеспечивает защиту от гетерологичного воздействия варианта SARS-CoV-2 Beta (B. 1.351) в модели сирийского золотистого хомячка [72].

Хотя мРНК-вакцины показали самую высокую эффективность и безопасность среди лицензированных вакцин COVID-19, недостатками мРНК-вакцин являются их высокая стоимость и низкая стабильность с коротким периодом полураспада. Кроме того, мРНК-вакцины требуют крайне низких температур (-80 °C) для хранения и транспортировки, что делает их недоступными по цене и логистически нецелесообразными для многих стран с низким уровнем дохода. Достоинства и недостатки каждой вакцинной платформы мы обобщили в табл. 2. Стоимость производства аденовирусной векторной вакцины была ниже и составляла 0,15 долл. за дозу, в то время как стоимость мРНК-вакцин Pfizer и Moderna варьировалась от 14,70 до 23,50 долл. за дозу, а ДНК-вакцины - 3,53 долл. за дозу [73,74].

Таблица 2. Преимущества и недостатки различных вакцинных платформ против SARS-CoV-2.

Разработка ДНК-вакцин нового поколения является перспективной и направлена на профилактику SARS-CoV-2 VOC-инфекции. ДНК-вакцины, не требующие экстремально низкой температуры для хранения и транспортировки, предпочтительнее для проведения широкомасштабной иммунизации в слаборазвитых странах, не располагающих развитой инфраструктурой. Однако из-за малого количества антигенов, способных трансфицировать целевые APCs in vivo, иммуногенность ДНК-вакцин должна быть улучшена путем введения химических, генетических и молекулярных адъювантов, а также использования альтернативных систем доставки, таких как электропорация и безыгольные внутрикожные пластыри, для повышения эффективности трансфекции и вызывания мощного иммунного ответа.

Поскольку платформа ДНК-вакцин легко модифицируется, отличается удобством конструирования плазмид, возможностью производства для крупномасштабной иммунизации и легким хранением при комнатной температуре, она привлекает большое внимание как перспективная вакцинная платформа против SARS-CoV-2 и его VOCs [37]. Однако ДНК-вакцины требуют решения двух основных проблем, связанных с деградацией нуклеазами хозяина и низкой эффективностью трансфекции APCs [75,76]. Тем не менее, было показано, что использование генных пушек, электропорации и безыгольных инъекций позволяет успешно решать эти проблемы и вызывать мощный иммунный ответ в клинических испытаниях современных ДНК-вакцин против SARS-CoV-2 [37]. Например, устойчивый гуморальный ответ был отмечен после введения второй дозы ДНК-вакцины INO-4800 против SARS-CoV-2. Гомологичные бустерные дозы значительно усиливали иммунный ответ. Увеличение дозы вакцины с 1 мг до 2 мг привело к значительному увеличению числа цитокин-продуцирующих Т-клеток и активированных CD8+ Т-клеток с литическим потенциалом [77]. Более того, использование безыгольной системы введения в III фазе клинической оценки ZyCoV-D (CTRI/2020/07/026352) показало, что введение ДНК-вакцины вызывает мощный иммунный ответ, о чем свидетельствуют высокие показатели сероконверсии, титры нейтрализующих антител и повышенный уровень IFN-γ по сравнению с плацебо [40].

Важной проблемой, связанной с предотвращением распространения инфекций, вызванных штаммом SARS-CoV-2 Wuhan и VOCs, является нерешительность в отношении вакцин, которая представляет собой глобальную проблему здравоохранения, существенно влияющую на распространение инфекций при пандемиях [78]. Нерешительность в отношении вакцин и невозможность достижения хорошего стадного иммунитета особенно опасны для групп повышенного риска, таких как пожилые люди и лица с ослабленным здоровьем [79]. Возникновение таких осложнений, как вакциноиндуцированная иммунная тромботическая тромбоцитопения (VITT), является одним из основных факторов, способных усугубить нерешительность в отношении вакцин. До настоящего времени VITT была связана только с аденовирусной векторной платформой против SARS-CoV-2. В частности, среди 130 тыс. вакцинированных вакциной ChAdOx1 CoV-19 производства компании AstraZeneca было зарегистрировано пять случаев VITT [80]. При другой вакцинации вакциной AS26.COV2.S производства компании Johnson & Johnson было зарегистрировано 3,8 случая VITT на миллион вакцинированных (примерно 1 на 263 000) [81]. В отличие от этого, мРНК-вакцины не вызывали подобных опасений в отношении VITT. Сообщалось также, что самоадъювантная активность вакцины с мРНК в виде липидных наночастиц вызывает мощный антиген-специфический клеточный и гуморальный иммунный ответ. Другим недостатком, связанным с использованием вакцин на основе аденовирусных векторов, является индукция иммунного ответа против самого аденовирусного вектора [82].

Единственная утвержденная вакцина против COVID-19 на основе ДНК-плазмид - вакцина ZyCoV-D - не имеет сообщений о возникновении VITT при введении у иммунизированных лиц. ДНК-вакцины связаны с риском возможного инсерционного мутагенеза. Однако в течение многих лет и в период проведения COVID испытания ДНК-вакцин в доклинических условиях не выявили активности инсерционного мутагенеза в плане интеграции в геном хозяина [83].

Для поддержания иммунного ответа в течение длительного времени можно использовать режимы "prime-boost". Традиционно схемы праймирования были гомологичными, т.е. для прайминга и бустинга использовалась одна и та же вакцина. Однако новой перспективной стратегией является комбинированная вакцинация с использованием различных платформ для доставки одного и того же антигена в режиме prime-boost. В качестве альтернативы можно использовать гетерологичный подход к иммунизации prime-boost с использованием разных антигенов или разных платформ.

Желательна разработка пептидных вакцин против SARS-CoV-2, включающих антигенные структуры, легко распознаваемые иммунными клетками и способные вызывать быстрый иммунный ответ на возникновение VOCs [84,85]. В начале пандемии существовала мотивация к разработке вакцин, защищающих от инфекции, однако появление VOCs, способных противостоять реакции нейтрализующих антител, вызванной вакцинами Pfizer, Moderna и AstraZeneca, поставило под угрозу эту стратегию [86-88]. Таким образом, следует рассмотреть возможность создания пептидных вакцин, нацеленных на очень специфические антигены и вызывающих иммуногенность. Клинические испытания вакцин на основе пептидов, описанных в данном обзоре, также показали, что разработка данной платформы идет приемлемыми темпами.

Нейтрализующая активность и Т-клеточный ответ, вызванные адено-ассоциированной векторной вакциной (AAVCOVID-1), были мощными и стойкими в течение 11 месяцев [63]. Три дозы вакцины CF501/RBD-Fc вызывали образование нейтрализующих антител, которые сохранялись на чрезвычайно высоком уровне у макак в течение 191 дня (около 6 месяцев). Т-клеточный ответ у макак, иммунизированных CF501/RBD-Fc, оставался высоким на 210-й день после первой иммунизации [46]. Имеющиеся данные о долговечности других вакцин ограничены. Было показано, что две дозы мРНК-вакцины Moderna вызывают образование антител, которые сохраняются не менее 6 месяцев [89]. Разработка pan-sarbecovirus или панβ-КоВ вакцин против новых вариантов SARS-CoV-2 может стать наилучшим подходом к созданию вакцин против SARS-CoV-2 [90]. Было продемонстрировано, что pan-sarbecovirus вакцина (CF501/RBD-Fc) вызывает мощный перекрестный нейтрализующий ответ антител против исходного штамма SARS-CoV-2, девяти вариантов SARS-CoV-2 (Alpha, Beta, Gamma, Delta, Epsilon, Zeta, Eta, Iota и Kappa), а также псевдотипированных SARS-CoV и SARS-родственных коронавирусов у кроликов и макак-резусов [46].

В исследованиях сообщалось, что иммунный ответ cлизистой препятствовал репликации SARS-CoV-2 в точке входа и снижал передачу вируса [91,92]. Секреторные IgA-антитела играют критическую роль в защите от инфекции на слизистых оболочках. Однако данные о иммунитете слизистой для каждой вакцины были ограничены. Было показано, что усиление вакцины мРНК-1273 или мРНК Omicron повышает уровень антител IgG и нейтрализующих реакций на слизистых оболочках против WT, Beta, Delta и Omicron, при этом GMT составили ~10¹² для WT, Beta и Delta и ~10¹⁰ для Omicron [28]. Хотя внутримышечная вакцинация Ad5-nCoV вызывала более высокие концентрации IgA, связывающего RBD (GMT: 521 EU/mL), чем аэрозольный Ad5-nCoV (GMT: 148 EU/mL) на 28-й день после первой вакцинации, смешанные вакцинации (внутримышечная вакцинация Ad5-nCoV с последующим бустером аэрозольным Ad5-nCov) вызывали значительные уровни IgA, при этом GMT составлял 777 EU/mL на 28-й день после бустера, включающего аэрозольную вакцинацию [62]. Однократная вакцинация AAVCOVID привела к выявлению уровня RBD-связывающего IgA в бронхоальвеолярном лаваже, собранном через 5 месяцев после иммунизации [63].

Пандемия COVID-19 продолжается уже четвертый год, и признаков ее замедления не наблюдается. Прогнозируется, что вирус SARS-CoV-2 станет эндемичным в таких странах, как Израиль [93]. Инфекционные респираторные заболевания, такие как грипп, стали эндемичными из-за их способности вызывать повторные инфекции, несмотря на существование вакцин против множества серотипов гриппа и усилия, направленные на вакцинацию населения во всем мире. При повторном изучении моделей гриппозных инфекций и сравнении их с SARS-CoV-2 была доказана незначительная вероятность полного устранения инфекций, вызванных SARS-CoV-2, за счет стадного иммунитета в результате вакцинации [94].

Вероятность достижения стадного иммунитета против SARS-CoV-2 оказалась низкой по следующим причинам. Во-первых, на основании продольных наблюдений были получены данные, свидетельствующие о снижении гуморального ответа с течением времени после иммунизации одобренными в настоящее время вакцинами против SARS-CoV-2 [95]. Например, хотя иммунизация вакциной BNT162b2 Pfizer и привела к пиковому повышению уровня антител на 4-й и 5-й неделях после иммунизации, вскоре после этого титры снизились. Вторая доза также привела к повышению уровня антител, но он также значительно снизился, особенно у пожилых вакцинированных [96]. Кроме того, серьезным препятствием является нерешительность вакцинируемых. Имеются сообщения о возникновении VITT у лиц, иммунизированных аденовирусной векторной вакциной ChAdOx1, а также опасения по поводу антителозависимого усиления (ADE), приводящего к побочным эффектам мРНК-вакцин. Достижению цели создания стадного иммунитета также препятствует появление новых вариантов, обладающих способностью уклоняться от иммунитета. Омикрон VOC может уклоняться от нейтрализации антителами, вырабатываемыми у вакцинированных, получивших одну или две дозы вакцины, особенно при снижении титра антител. Три дозы вакцины на основе шипов могут лишь частично защитить от заражения SARS-CoV-2 WT.

Однако перспективной представляется разработка вакцин нового поколения, способных обеспечить широкую защиту от штамма SARS-CoV-2 Wuhan и VOCs. Для этого необходимо использовать реверсивные вакцинологические подходы, использующие in silico иммуноинформационные подходы для выявления высоко-консервативных эпитопов, которые могут быть подтверждены на предмет их мощной иммуногенности путем иммунизации мышей или нечеловекообразных приматов.

Ускоренное развитие вакцинных платформ нового поколения показало, что рекомбинантные белковые, мРНК- и ДНК-вакцины имеют преимущества перед традиционными LAVs и IVs, использующими цельные вирусы. МРНК-вакцины продемонстрировали высокоиммуногенный ответ, обеспечивающий высокий уровень (более 94%) иммунной защиты от симптоматических и тяжелых инфекций до появления варианта Omicron. Платформа мРНК, так же как и платформа ДНК, позволяет легко включать новые валидированные эпитопные последовательности путем включения новых генных последовательностей. Эти новые модифицированные мРНК- или ДНК-вакцины могут быть рассмотрены для разработки в качестве бустерных доз вакцин для предотвращения повторного заражения штаммом WT (Wuhan) или VOCs. Поскольку мРНК-вакцины требуют серьезной логистики для контроля их транспортировки и хранения, что может затруднить их использование и доступность, ДНК-вакцины могли бы обеспечить удобство хранения и доступность для развивающихся стран, не имеющих достаточной инфраструктуры. Хотя вакцины на основе рекомбинантных белков могут требовать длительной очистки, они, как было показано, вызывают мощный иммунный ответ при введении, а технология их производства более доступна для стран с низким уровнем дохода. Разработка рекомбинантных белковых или пептидных вакцин на основе COVID-19 может стать основой для дальнейшего совершенствования этой платформы, поскольку антигены, кодируемые плазмидой, не будут содержать потенциально опасных компонентов, что позволит сохранить "звездный" профиль безопасности [97]. Такая возможность модифицировать конструкцию ДНК- или рекомбинантных пептидных вакцин представляет особый интерес в связи с теми преимуществами, которые она дает в условиях быстро возникающих VOCs, требующих ускоренной модификации существующих антигенных последовательностей, входящих в состав одобренных в настоящее время вакцин. Это указывает на то, что антигены после их валидации могут быть легко включены в состав многоэпитопных рекомбинантных белковых, мРНК- или ДНК-вакцин.