Мутации в белке-шипе варианта Omicron указывают на то, что он может хорошо проскользнуть мимо иммунной системы человека, выздоровевшего от COVID, или даже того, кто был полностью вакцинирован. Эти изменения в генетическом коде делают понимание эффективности вакцин против инфекций Omicron критически важным вопросом.
Важно помнить, что вакцины могут быть эффективны по-разному. В лучшем случае вакцины могут не дать вирусу даже закрепиться в организме. Они могут предотвращать симптомы, но при этом допускать бессимптомное течение инфекции. Или же они могут предотвратить развитие легких симптомов до тяжелой болезни и госпитализации.
Все это значимые эффекты, но они меняют то, как вакцина влияет на течение вспышки. Например, мы до сих пор не знаем, насколько эффективны вакцины для предотвращения заражения диким штаммом SARS-CoV-2 - первоначальные испытания вакцин определяли эффективность только в отношении симптоматической инфекции и тяжелых исходов.
В случае некоторых других быстро мутирующих вирусов, например гриппа, исследователи обращаются к биологическим показателям, таким как уровень антител, чтобы предсказать, защитит ли вакцина человека от болезни. Опираясь на них, исследователи могут оценить эффективность вакцины только на основании анализа крови.
"В гриппе существует магическое число, при превышении которого необходимо получить антитела... и можно сделать вывод, что люди не заболеют [гриппом]", - говорит Джон Трегонинг, иммунолог, изучающий технологии вакцин в Имперском колледже Лондона. Но в случае с COVID исследователи все еще не знают, каким может быть это число, и насколько скользкий внешний вид Omicron приведет к реальным последствиям".
Вместо этого они собирают эту картину из комбинации компьютерного моделирования, экспериментов с использованием иммунных клеток в крови и реальных эпидемиологических данных.
Антитела
Большинство предварительных исследований омикрона и эффектов вакцин изучают активность антител в крови вакцинированных людей. Отчасти это объясняется тем, что антитела являются одной из первых линий защиты организма от вируса, а также тем, что их относительно легко измерить.
После вакцинации против SARS-CoV-2 специализированные иммунные клетки, называемые B-клетками, начинают вырабатывать антитела, предназначенные для белка spike коронавируса. Некоторые из этих антител цепляются за различные иммунные клетки и отмечают их. Другие, называемые "нейтрализующими антителами", связываются с белком спайк, не позволяя ему проникать в новые клетки.
Первые исследования иммунитета вакцины и Omicron измерят, насколько эффективно эти нейтрализующие антитела присоединяются к мутировавшему белку шипа варианта, используя процесс, называемый анализом нейтрализации антител.
"Вы берете частицы - либо живой вирус, либо частицы, имеющие на своей поверхности один и тот же белок spike, и смешиваете их с кровью людей, которые были привиты или ранее инфицированы", - говорит Винет Меначери, иммунолог из Медицинского отделения Техасского университета, который изучает взаимодействие иммунной системы с коронавирусами.
После их смешивания исследователи могут измерить, сколько частиц было покрыто антителами. Затем они повторяют процесс, но разбавляют кровь, эффективно уменьшая количество антител.
Исследователи продолжают разбавлять кровь до тех пор, пока более половины вирусных частиц не выживают после воздействия антител. Уровень разбавления, необходимый для достижения этого уровня, называется "нейтрализующим титром" и является одним из ключевых показателей ранних исследований Omicron. Это не показатель количества антител в крови человека - небольшое количество антител, плотно прилегающих к белку шипа, может быть эквивалентно большому количеству слабо прилегающих антител, - а показатель того, насколько хорошо антитела работают против конкретного варианта. Ранние исследования компании Pfizer показали, что нейтрализация в крови вакцинированных людей примерно в 25 раз ниже против Omicron, чем против оригинального вируса SARS-CoV-2 - примерно как при разведении 1:15 вместо 1:400.
Это гораздо лучше, чем худший сценарий, потому что это означает, что реакция все же есть, хотя и не такая сильная.
Проблема в том, что ученые не знают точно, какой уровень нейтрализующей активности не позволит вам заболеть или попасть в больницу.
Если у человека достаточно сильный ответ антител, он будет защищен, говорит Меначери. "Проблема в том, что мы не знаем, насколько высоким должен быть этот уровень. Достаточно ли разведения 1:100? Достаточно ли разведения 1:50? Мы не знаем".
Лабораторные исследования антител имеют и другие ограничения. Многие из ранних исследований омикрона связаны с имитацией белка шипа с помощью "псевдовирусов", которые быстрее в производстве и не требуют строгих мер биологической безопасности. Но они также менее похожи на реальный инфекционный процесс.
Организм также вырабатывает различные типы антител в разных тканях. Вполне вероятно, что реакция антител в слизистых тканях, таких как пазухи, помогает определить, заразится ли человек в первую очередь. Но это не то, что ученые могут предсказать по образцам крови.
И реакция антител меняется со временем. В течение нескольких дней после вакцинации организм наводняется антителами. "Эти антитела имеют широкий спектр действия, но не являются суперспецифичными", - говорит Меначери. Они достаточно хороши, и их вырабатывается много". В течение следующих шести-восьми недель ваш организм будет отбирать лучшие из этих антител".
Через несколько лет после вакцинации ученые могли бы ожидать, что у человека будет очень мало антител в крови и низкий нейтрализующий титр. Но если вирус попадет в организм, В-клетки - фабрики антител - немедленно включатся в работу, и иммунный ответ получит преимущество. Есть также свидетельства того, что В-клетки лучше адаптируются к новым вариантам вируса в течение нескольких месяцев после вакцинации. Чтобы понять, как иммунитет к вакцине Omicron изменяется со временем, процесс будет медленным, поскольку для этого необходимо многократно измерять реакцию антител у одних и тех же людей.
Через несколько лет после вакцинации ученые могли бы ожидать, что у человека будет очень мало антител в крови и низкий нейтрализующий титр. Но если вирус попадет в организм, В-клетки - фабрики антител - немедленно включатся в работу, и иммунный ответ получит преимущество. Есть также свидетельства того, что В-клетки лучше адаптируются к новым вариантам вируса в течение нескольких месяцев после вакцинации. Чтобы понять, как иммунитет к вакцине Omicron изменяется со временем, процесс будет медленным, поскольку для этого необходимо многократно измерять реакцию антител у одних и тех же людей.
Через несколько лет после вакцинации ученые могли бы ожидать, что у человека будет очень мало антител в крови и низкий нейтрализующий титр. Но если вирус попадет в организм, В-клетки - фабрики антител - немедленно включатся в работу, и иммунный ответ получит преимущество. Есть также свидетельства того, что В-клетки лучше адаптируются к новым вариантам вируса в течение нескольких месяцев после вакцинации. Чтобы понять, как иммунитет к вакцине Omicron изменяется со временем, процесс будет медленным, поскольку для этого необходимо многократно измерять реакцию антител у одних и тех же людей.
Исследования сосредоточены на антителах, потому что их относительно легко измерить. Но они являются лишь одним из элементов реакции организма на патогены. Как только вирус проникает в клетки и начинает размножаться, белые кровяные клетки, называемые Т-клетками, начинают действовать, чтобы остановить развитие инфекции.
Т-клетки могут распознать целую россыпь вирусного генетического материала, и поэтому мутации в белке шипа с меньшей вероятностью сбивают их с толку. Это потому, что в отличие от антител, они ищут фрагменты вирусного белка, которые выплевываются зараженными клетками. Альба Грифони, изучающая реакцию Т-клеток в Институте иммунологии Ла-Джолла, сравнивает вирус с домиком из лего. Т-клетки распознают дом по цвету его кирпичиков - возможно, красных, желтых и зеленых. Если зеленый кирпичик подвергнется мутации, Т-клетки все равно смогут распознать остальные части.
Тестирование распознавания Т-клеток является сложной задачей. До сих пор предварительные результаты были основаны только на моделях, которые сравнивают последовательности, распознаваемые существующими Т-клетками, с их аналогами на Omicron. Моделирование, проведенное командой Грифони, предполагает, что менее 10 процентов мишеней Т-клеток на Omicron мутировали и не распознаются.
Но в настоящее время проводятся исследования, чтобы выяснить, как именно эти клетки крови связываются с реальными частями вируса. "Вы можете имитировать инфекцию с помощью эксперимента", - говорит Грифони. "Я могу взять кровь у человека, который сделал прививку и никогда не видел Омикрон. Затем я могу проверить, распознает ли иммунный ответ этого человека вариант Omicron".
Существует несколько способов сделать это. Один из них включает купание Т-клеток в белках вируса, называемых пептидами, а затем измерение того, начинают ли Т-клетки сигнализировать о том, что они заметили захватчика. "У нас будут пептиды, специфичные для белка шипа", - говорит Дебора Фуллер, исследователь вакцин из Университета Вашингтона. "Мы бы инкубировали Т-клетки с пептидами, не относящимися к делу, которые, как мы ожидаем, Т-клетки нашего организма не будут распознавать. И мы могли бы поместить пептиды гриппа [с другими Т-клетками], потому что мы все видели грипп". Сопоставив, насколько мощно Т-клетки реагируют на эти белки Omicron, исследователи получат представление о том, насколько хорошо они будут работать в организме.
Сильный ответ Т-клеток на Омикрон позволит предположить, что вакцинированные люди по-прежнему защищены от тяжелых заболеваний, даже если они могут заразиться.
Но даже в этом случае есть неизвестные. "Мы не знаем, что находится в глубоких слоях легких", - говорит Трегонинг. "Потому что есть Т-клетки, живущие именно в этих тканях, которые являются очень хорошими дозорными клетками". Эти Т-клетки, вероятно, играют определенную роль в остановке прогрессирования простуды COVID до пневмонии. "Мы не знаем, что с ними происходит, а они очень важны, но чтобы их получить, нужно взять образец в глубоких слоях легких, а это непросто".
Люди
Все лабораторные тесты, в конечном счете, являются лишь косвенными показателями того, как иммунитет вакцины проявит себя в реальном мире. Они могут показать, что у некоторых людей реакция антител будет слабее, или что повторные прививки усилят определенные элементы иммунной системы.
Чтобы действительно понять, насколько эффективными остаются вакцины, мы должны увидеть, кто заболевает этим вариантом, и насколько тяжелой становится болезнь. Это требует времени.
"Прошло около двух-трех недель с тех пор, как Южная Африка начала сообщать об этих случаях", - говорит Меначери. "Что я буду искать: есть ли соответствующий рост госпитализаций, а через неделю - рост смертей?".
Если после заражения смертность не будет быстро расти, это будет свидетельствовать о том, что вакцины все еще эффективны. Именно это наблюдалось в Великобритании во время волны Дельта: Хотя этот вариант вызвал рекордное количество инфекций, смертность быстро выровнялась.
"Единственная реальная вещь, которая покажет эффективность, - это реальные данные о том, кто заболеет через месяц", - говорит Трегонинг. "Это и есть доказательство в пудинге".