Как организм борется с вирусами антитела
Обновлено: 15.04.2024
Сейчас это слово у всех на слуху. Но какова роль антител в защите организма? Действительно ли анализ на антитела снимает все вопросы о том, сталкивались ли вы с вирусом? Насколько он точен? Почему антитела могут усугубить болезнь? Читайте в нашем разборе
Коротко
Антитела создаются клетками иммунитета для борьбы с конкретным вредителем: вирусом, бактерией или паразитом.
Они появляются не сразу, потому что организму нужно время на изучение вредителя (патогена).
Чем больше антител, тем сильнее защита. Со временем они могут исчезнуть, но клетки способны создавать их вновь при столкновении со знакомой опасностью.
Вариантов антител для одного патогена может быть много. Тесты могут "увидеть" не все, поэтому их точность не абсолютна.
Вирус может мутировать, и тогда старые антитела не смогут его распознать. Или, распознав, не смогут обезвредить и сами станут его проводниками в клетки.
Как антитела связаны с иммунитетом?
Это один из главных его инструментов в борьбе с угрозами. Антитела — не самостоятельные клетки, а белковые структуры, которые создаются защитными клетками (лимфоцитами) под определенную мишень. Бывает, что ею оказываются и вполне безобидные вещества — например, пыльца или белок куриных яиц. Так возникает аллергическая реакция. Но чаще всего антитела борются с вирусами, бактериями, паразитами и прочими "диверсантами".
Антитела могут вырабатываться и против собственных клеток организма — их называют аутоиммунными. На каждой клетке тела есть специальные белковые молекулы — опознавательные знаки, которые говорят, что она "своя". Но если клетка состарилась, погибла или переродилась в злокачественную, против нее тоже высылают "наряд" на уничтожение.
То есть антитела уничтожают вирусы и бактерии?
Не совсем. Задача антител в том, чтобы обезвредить "нарушителя", чтобы он не мог размножаться, или пометить его для уничтожения. Например, они налипают на вирусные частицы, мешая им проникать в клетку. Так как вирус не способен размножаться вне клеток, он погибает. Также антитела могут склеивать бактерии в комочки, которые затем пожираются фагоцитами, или активировать систему иммунных белков, которые прорвут мембрану бактерии и убьют ее.
Антитело работает как молекулярная отмычка: оно рождается на свет уже заточенным под определенную особенность строения чужеродного тела. Например, это может быть участок (шип) на поверхности вирусной частицы, с помощью которого она связывается с клеткой. Антитело блокирует шип, и вирус не может заразить клетку. У родственных вирусов могут быть схожие элементы строения, и тогда антитела к одному представителю семейства будут эффективны против другого. Например, некоторые люди, переболевшие в прошлом атипичной пневмонией (ее вызывает вирус SARS-CoV-1), уже имеют эффективные антитела против его родственника — SARS-CoV-2, который вызывает инфекцию COVID-19.
Почему антитела во время болезни образуются не сразу?
Чтобы создать нужное антитело, иммунной системе сначала нужно изучить нарушителя. Для этого в организме сотрудничают разные "ведомства". Сначала клетки-перехватчики (макрофаги) поглощают и переваривают чужеродные частицы. Затем знакомят с их строением клетки-"лаборатории" (B-лимфоциты). Те, в свою очередь, образуют множество своих копий с разными вариантами "отмычек". Подходящие варианты отправляются на конвейер.
Весь процесс занимает несколько дней, а устойчивый иммунитет достигается за неделю-две. Например, на 14-й день заболевания COVID-19 антитела появляются у половины зараженных, а спустя 20–24 дня — почти у всех пациентов. А тесты на наличие антител к коронавирусу специалисты советуют сдавать только через одну-две недели через одну-три недели с момента возникновения первых симптомов.
Если нет антител, значит, не было заражения?
Возможно, было, но иммунитет не успел отреагировать выработкой антител. Такое случается, например, когда в организм попало мало возбудителей или ему активно помогали с помощью лекарств. С одной стороны, это хорошо, ведь такие люди обычно переносят инфекцию в легкой форме. С другой стороны, в иммунной системе не остается следов — так называемой антительной памяти. А значит, во второй раз заражение может протекать так же, как и в первый. Или даже серьезнее.
У меня нашли антитела. Я больше не заболею?
Есть связь между концентрацией в крови антител и устойчивостью к заражению. Чем выше концентрация, тем сильнее иммунитет. Особенно важно содержание антител класса G — они вырабатываются на последней стадии, когда организм уже победил инфекцию. Людей с высокой концентрацией таких антител даже призывают стать донорами плазмы. С помощью их крови врачи пытаются помочь тем, кто переносит инфекцию особенно тяжело. Хотя эффективность лечения COVID-19 с помощью донорской плазмы пока не доказана.
Другой вопрос, что концентрация антител со временем падает. Для разных инфекций это происходит с разной скоростью. Например, после кори они остаются в организме на всю жизнь, а после сальмонеллеза — только полгода-год. Если говорить о коронавирусе, данные обследования 20 тыс. человек говорят о том, что у большинства переболевших стойкий антительный иммунитет сохраняется как минимум три месяца.
Иммунитет зависит только от антител?
Не только. Хорошая новость в том, что "память" иммунитета держится не на одних антителах. Ею обладают и клетки. Лимфоциты, которые производят антитела, пребывают в спящем состоянии до повторной встречи с вредителем. В нужный момент они могут быстро наделать новых "снарядов". Правда, у такой подготовки есть и обратная сторона, которая мешает создавать эффективные вакцины от некоторых вирусов.
Сталкиваясь со знакомым вирусом, организм бросает в бой в первую очередь клетки, которые были натасканы на него. Разработку новых антител он приостанавливает, чтобы сэкономить силы. Но вирус может мутировать таким образом, что его уязвимые места окажутся защищенными, а иммунитет этого не распознает. Даже хуже: вирус может использовать прикрепленное к нему антитело, чтобы проникнуть в иммунную клетку и заразить ее.
Как делается тест на антитела?
Для выявления антител в тестах используются антигены — участки с поверхности вируса, с которыми связываются эти самые антитела. Их закрепляют в лунках специальных планшетов, или плашек, а в лунки добавляют кровь пациента. Затем с помощью окрашивания выявляют антитела, которые должны были прикрепиться к антигенам. Если проба меняет цвет, это должно означать, что антитела есть.
Быстрые тесты на антитела, как правило, используются для получения простого результата "да/нет". В них две полоски, как в тесте на беременность. Есть и такие, которые ищут отдельно белки классов M (которые образуются во время болезни) и G (которые остаются в крови после выздоровления). В этом случае в тесте полосок уже три.
Есть и количественные тесты. Они уже позволяют определить не только наличие антител, но и их концентрацию. По ней можно судить и о состоянии иммунитета, и о стадии инфекционного процесса: находится он в острой форме или дело идет к выздоровлению. Для проведения количественных тестов разработчики отталкиваются от устоявшейся нормы антител, которая соответствует разными стадиям.
Стоит ли всегда доверять результатам тестов?
Результат во многом зависит от набора антигенов, которые использовали разработчики. Если выбранные антигены недостаточно специфичны, к ним прицепятся белки, вырабатываемые в ответ на другие патогены, например, родственные коронавирусы, вызывающие обычную простуду. В этом случае тест дает ложноположительный результат.
Бывают и ложноотрицательные результаты — когда у человека есть антитела к тому антигену, который в тесте не представлен. Например, так бывает с вирусами, которые открыли недавно, как в случае с SARS-CoV-2. Ложноотрицательный результат может быть и тогда, когда кровь взяли слишком рано и в ней еще недостаточно антител.
Как выбрать качественный тест на антитела?
Смотрите на показатели чувствительности и специфичности. Чувствительность — это совпадение положительных результатов теста и реальных диагнозов. Специфичность — это способность теста выявлять именно те антитела, которые относятся к конкретному патогену. Недостаточно чувствительный тест может "прозевать" часть случаев, а недостаточно специфичный — заподозрить вирус у тех, у кого его нет.
По результатам недавнего метаанализа самым надежным в определении антител к SARS-CoV-2 оказался тест ИФА — иммуноферментный тест. Его специфичность равна 99%, а чувствительность — 90–94%. Он делается в лабораторных условиях и занимает один-два дня. Менее точен экспресс-тест ИХА (иммунохроматографический), зато он занимает минут десять. На разные типы антител показатели чувствительности/специфичности могут быть разные.
Важно помнить, что тест на антитела показывает не наличие вируса, а лишь возможную реакцию организма на него. Самым точным и надежным методом диагностики вирусной инфекции ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) считает ПЦР-тест. Он позволяет выявить присутствие генетического материала вируса в крови. Помните, что в постановке окончательного диагноза определяющим служит не тест, а клиническая картина.
Неспецифическая защита
Существует два типа иммунитета: врожденный и приобретенный, каждый из которых по-разному реагирует на патогены и создает таким образом двухступенчатую систему защиты.
Врожденный иммунитет, как следует из названия, выдается нам с рождения и унаследован человеком от далеких предков. Комплекс реакций врожденного иммунитета сформировался в результате миллионов лет эволюции и сосуществования человека и патогенов. Но реакция эта — стандартная, одинаковая, вне зависимости от того, какой именно антиген попал в наш организм. За это его еще называют неспецифическим.
Система врожденного иммунитета (клетки иммунной системы и интерфероны) защищает организм от большинства возбудителей, например, гриппа и сезонных ОРВИ. Если она реагирует своевременно и правильно, то заболевание может не наступить вовсе.
Приобретенный иммунитет
Иногда происходит так, что при всех усилиях врожденного иммунитета заболевание все-таки наступает. Это значит, что высокопатогенному микроорганизму все же удалось обойти систему защиты человека и начать размножаться. Человек реагирует на это повышением температуры, кашлем, насморком и другими болезненными симптомами. При всей неприятности повышение температуры тела также направлено на борьбу с вирусом, что в конечном итоге приводит к его уничтожению. Кроме того, через несколько дней после заражения на помощь врожденному приходит приобретенный иммунитет. Реагирует он гораздо медленнее, зато уже знает, с чем имеет дело, — атакует попавший в организм антиген специфическими, предназначенными именно для него антителами, или иммуноглобулинами, — особыми белковыми молекулами.
Таким образом, чтобы в организме развился приобретенный иммунитет к какому-либо патогену, необходимо перенести заболевание. Причем, по словам врачей, чем сложнее человек переносит заболевание, тем более сильный иммунитет у него сформируется. Ко многим болезням приобретенный иммунитет сохраняется практически бессрочно. Например, так называемыми детскими болезнями — ветрянкой, краснухой, корью — человек чаще всего болеет один раз. После этого даже через много лет в крови переболевшего можно выявить антитела к этим вирусам.
В случае тяжелого течения болезни, например, того же коронавируса, нагрузка на организм многократно возрастает. На борьбу с заболеванием организм тратит ресурсы и силы, для него это существенный стресс, который может привести к нарушениям в работе систем. В такой ситуации формируется приобретенный иммунитет к конкретной болезни, но из-за стресса повышается вероятность других заболеваний, растет уровень восприимчивости к ним. Тут вновь подспорьем могут быть индукторы интерферона, которые помогут снизить риски в этот непростой для организма период.
Более приятная альтернатива болезни — вакцинация, при которой в организме также вырабатываются антитела к распространенным и опасным инфекциям. Но вакцины, к сожалению, существуют не от всех болезней. Например, по словам врачей, создавать вакцины от многочисленных вирусов, вызывающих сезонные ОРВИ, — бессмысленно. С одной стороны, эти заболевания не настолько опасны, с другой — сезонные вирусы постоянно мутируют, что делает создание вакцины бесполезным и экономически невыгодным, ведь ее пришлось бы обновлять каждый год. Именно так, кстати, поступают с вакциной от гриппа, но тут речь идет только об одном типе вируса.
Исключение — новая коронавирусная инфекция, вакцины от которой в ускоренном порядке разрабатываются, тестируются или уже массово применяются в разных странах мира. Кстати, на этом актуальном примере можно наглядно разобрать работу приобретенного иммунитета.
Фото: Brittany Colette / Unsplash
Какие антитела важнее
Для борьбы с коронавирусом организм синтезирует три класса антител: иммуноглобулины A (IgA, вырабатываются первыми в острой фазе заболевания, но обладают низкой специфичностью), M (IgM, вырабатываются чуть позже, активно борются с вирусом и сохраняются в крови примерно месяц) и G (IgG, появляются через 3-4 недели после выздоровления и обеспечивают долгосрочный иммунитет, который, впрочем, в случае COVID-19 сохраняется всего 3-4 месяца).
IgG, как и антитела других классов, вырабатываются к различным частям (антигенам) оболочки вируса. Из всего объема выработанных антител IgG только часть способна блокировать расположенный на шипах вируса S-белок и препятствовать тем самым проникновению вируса в клетку. Именно эти антитела больше всего интересуют врачей.
Фото: Kelly Sikkema / Unsplash
Нейтрализовать вирус
На основе частей S-белка созданы все первые вакцины против коронавируса, в том числе и российская Sputnik V, разработанная центром имени Н. Ф. Гамалеи. При вакцинации организм начинает вырабатывать не все подряд антитела, а только те, которые наиболее эффективно защищают от вируса. Их называют вируснейтрализующими. По прогнозам, в результате вакцинации они сохранятся в организме до двух лет.
Чтобы разобраться с этим, сначала нужно понять, как иммунная система устроена и какие бывают виды иммунитета.
по теме
Мнение
Кто отвечает за работу различных видов иммунитета?
- Костный мозг. Это центральный орган иммуногенеза. В костном мозге образуются все клетки, участвующие в иммунных реакциях.
- Тимус (вилочковая железа). В тимусе происходит дозревание некоторых иммунных клеток (Т-лимфоцитов) после того, как они образовались в костном мозге.
- Селезенка. В селезенке также дозревают иммунные клетки (B-лимфоциты), кроме того, в ней активно происходит процесс фагоцитоза — когда специальные клетки иммунной системы ловят и переваривают проникших в организм микробов, фрагменты собственных погибших клеток и так далее.
- Лимфатические узлы. По своему строению они напоминают губку, через которую постоянно фильтруется лимфа. В порах этой губки есть очень много иммунных клеток, которые также ловят и переваривают микробов, проникших в организм. Кроме того, в лимфатических узлах находятся клетки памяти — это специальные клетки иммунной системы, которые хранят информацию о микробах, уже проникавших в организм ранее.
Таким образом, органы иммунной системы обеспечивают образование, созревание и место для жизни иммунных клеток. В нашем организме есть много их видов, вот основные из них.
по теме
Эпидемия
Учёные выяснили, как вирусы обманывают иммунитет
Как наша иммунная система понимает устройство антигена и подбирает подходящее для него антитело?
После этого успешно справившийся с задачей B-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает в большом количестве синтезировать антитела. Они поступают в кровь, разносятся по всему организму и связываются со всеми проникшими бактериями, вызывая их гибель. Кроме того, бактерии с прилипшими антителами гораздо быстрее поглощаются макрофагами, что также способствует уничтожению инфекции.
Есть ли еще какие-то механизмы?
Специфический иммунитет не был бы столь эффективен, если бы каждый раз при встрече с инфекцией организм в течение двух недель синтезировал необходимое антитело. Но здесь нас выручает другой механизм: часть активированных Т-хелпером В-лимфоцитов превращается в так называемые клетки памяти. Эти клетки не синтезируют антитела, но несут в себе информацию о структуре проникшей в организм бактерии. Клетки памяти мигрируют в лимфатические узлы и могут сохраняться там десятилетиями. При повторной встрече с этим же видом бактерий благодаря клеткам памяти организм намного быстрее начинает синтезировать нужные антитела и иммунный ответ запускается раньше.
Таким образом, наша иммунная система имеет целый арсенал различных клеток, органов и механизмов, чтобы отличать клетки собственного организма от генетически чужеродных объектов, уничтожая последние и выполняя свою главную функцию — поддержание генетического гомеостаза.
Прусс: Практически это главное, что мы про него знаем. Недавно вышли очень интересные британские данные про спектр симптомов заболевания, насколько они изменились в сравнении с дельтой. Я должен сказать, что изменились они, по-видимому, не настолько сильно. Да, британцы видят больше больных с больным горлом, их с омикроном около половины, но и с дельтой был каждый третий. Также они видят меньше зараженных с потерей обоняния. Это фиксировалось у трети пациентов с дельтой и осталось у каждого восьмого с омикроном.
То есть для пациентов, которые не испытывают серьезных последствий от ковида, разница симптомов не такая большая.
А вот при тяжелом течении болезни уже есть существенные отличия. Для омикрона больше характерен бронхиолит средних дыхательных путей. А для дельты — более глубинное поражение самих легких, альвеол.
Ясно ли, какая длительность иммунитета после омикрона? Он действует против дельты?
До недавнего времени я рассказывал, что это будет понятно не раньше чем через три месяца. Традиционно считалось, что в первые месяцы после заболевания не всегда просто определить новое это заражение или вспышка старого. Чтобы не ошибиться, отсчитывали 90 дней и только потом выясняли, заразились люди снова или нет.
Сегодня я с большим удовлетворением вижу, что британцы начали смотреть повторное заражение начиная уже с 30-дневного срока. Они, конечно, пока не получили информацию о том, через какое время после омикрона можно заразиться, потому что большинство пациентов еще только-только выздоровели. Но британцы анализируют, насколько у болевших дельтой в осеннюю волну на 30-й день после выздоровления ослабла чувствительность к омикрону.
Теоретически можно предположить, что первые месяц-два, чем бы человек ни переболел, у него сохраняется значительная устойчивость ко всем штаммам, которыми можно заразиться. Иммунная система еще очень активная, в ней много всех активизированных компонентов: и Т-клетки циркулируют, и концентрация антител большая. Реально риски начинаются где-то после третьего месяца после выздоровления, а где-то и больше. Точнее мы об этом узнаем скорее всего в мае.
Омикрон сам по себе менее патогенен или вызывает более легкое течение болезни только у вакцинированных?
И то, и другое — правда. Поначалу это было очень трудно различить, потому что большинство жителей тех стран, по которым омикрон прокатился первым, были или вакцинированы, при этом хорошо, с ревакцинацией, как в Британии, или относительно недавно переболели, как в Южной Африке. По небольшим прослойкам населения, которые все-таки не вакцинированы в Дании и Великобритании
ученые делают вывод, что тяжесть заболевания заметно меньше и для тех, кто ни разу не был вакцинирован. Заметно — это, конечно, не в разы. В зависимости от того, что мы измеряем, — на 30-50 процентов
Хотя статистически установлено, что при омикроне ковид протекает легче, не стоит успокаиваться, это палка о двух концах. Даже уменьшенная в полтора-два раза в группах риска опасность, где она изначально была очень высокой, остается огромной.
В России уровень вакцинации меньше, чем в Европе. Но, мне кажется, найти непереболевших и непривитых уже очень трудно. Многие болели неофициально, поэтому не попали в статистику.
Так случилось в Англии, где трудно было до конца провести анализ, потому что значительная часть населения переболела без официального статуса. В расчетах они пытались применить условные поправочные факторы. Смотрели, у скольких людей нашли антитела к вирусу, больше ли их, чем официально болевших. Но это трудно верно рассчитать.
Фото: Maxim Shemetov / Reuters
Мне все-таки кажется, что именно среди людей пожилых, именно среди тех, кто склонен тяжело переносить ковид, доля болевших, но не имевших подтвержденного диагноза, небольшая. Потому что это гораздо чаще происходит с перенесшими болезнь легко, без дискомфорта, то есть с молодыми.
За счет чего снизились патогенные свойства вируса?
Люди часто думают, что вирусы становятся менее патогенными потому, что они не смогут существовать, убив всех своих носителей. Но никакие штаммы коронавируса не убивали так много людей. С точки зрения общества смертность от ковида очень большая, однако с точки зрения вируса — это не так много, чтобы помешать ему распространяться.
Как вирус изменяет свои свойства? Иммунная система наших организмов учится все лучше и лучше бороться против него. Вирус должен постоянно изменяться, чтобы противостоять давлению иммунитета. Не все изменения проходят вирусу даром. Иногда что-то меняется в белках, это позволяет избежать ему защитной реакции иммунной системы. Но для вируса это тоже вредно, может сделать его менее активным. Именно так произошло с омикроном.
Главное, почему он не проходит в глубину легких, а остается в верхних и средних дыхательных путях, это потому, что в процессе мутирования, чтобы избежать нашей иммунной системы, он утратил один из сайтов расщепления шиповидного белка на поверхности. И в результате больше не может войти в клетки так, как раньше
Но это не сам вирус стал менее патогенен, потому что ему захотелось оставить в живых человечество. Просто наша иммунная система загнала его в такой угол, что у него не осталось другого выхода.
На самом деле и дельта на начальной стадии первых волн резко молодела — гораздо больше заражала людей, которые были младше, чем болевшие до того. К концу волн эта динамика поменялась на противоположную — болело больше пожилых людей. Это связано скорее не с биологией вируса, а с социальными навыками тех, кто первыми или последними подхватывают инфекцию.
Первыми подхватывают вирус те, кто ходит в школу, на всякие гулянки, концерты. Пенсионеры как бы немножко более изолированы, их круг общения уже. А иногда они осторожничают и вообще сокращают его до полного минимума, поэтому к ним поздно приходит инфекция.
Биологический эффект трудно даже оценить, учитывая, что это проявляется на фоне социального аспекта. Перемены наблюдаются в такой стране, как Дания. Там волна омикрона дошла до пика и, возможно, начала спадать. За четыре недели до пика среди зараженных наблюдалось значительное преобладание молодых, особенно 20-24-летних. Но к последней неделе этот эффект начал сходить на нет. Теперь доля омикрона среди пожилых — практически такая же.
Дети стали чаще болеть?
В Дании дети попадали в статистику немного меньше, чем при дельте. Связано ли это с более легким течением болезни, честно говоря, не знаю. Дело в том, что детей тестируют не совсем по тем правилам, по которым тестируют взрослых. Очень многие страны делают программы тестирования в зависимости от уровня инфекции в школах. И получается, что дети охвачены тестированием гораздо шире. Взрослые, чтобы им сделали анализ, должны реально заболеть. А дети — всего лишь находиться в школе, где довольно много заболевших, в этом случае они сразу попадают под обязательное тестирование. Такая программа была и у нас в штате Юта. Сегодня ее отменили по причине того, что болеет столько детей, что тестов уже не хватает на всех.
Фото: Pavel Golovkin / AP
Есть ли вероятность, что омикрон к весне тоже уйдет, как и другие штаммы?
Дельту и омикрон от всех предыдущих штаммов отличает ускоренный жизненный цикл. Это делает более трудным прогноз, исчезнут эти штаммы напрочь или будут возвращаться периодически.
После волн высокой заболеваемости тем или иным штаммом два-три месяца, а то и больше у населения остается нейтрализующий иммунитет. Но постепенно его уровень спадает, и его уже недостаточно, чтобы предохранить людей.
Но буквально за считаные дни после новой инфекции иммунная система вспоминает, что она умеет бороться с этой угрозой, берется за дело и очень быстро останавливает вирус. Однако достаточно ли быстро, чтобы предотвратить новую волну?
Допустим, для альфы или для гаммы реально люди становились заразными на четвертый или на пятый день после инфицирования. К этому сроку иммунная система уже набирала обороты, вирус во внеклеточном пространстве весь инактивировался. И люди, переболевшие даже давно, все равно становились неспособными эффективно распространять эту заразу.
С дельтой было не так. Дельта уже парой волн прокатывалась по России. Хотя организм помнит, как с ней бороться, имеет иммунные клетки памяти, Т-клетки, В-клетки, но те 3-4-5 дней, которые требуются, чтобы на полную скорость раскрутить иммунную реакцию, недостаточны для предотвращения передачи дельты дальше. Жизненный цикл этого вируса быстрее, уже на третьи сутки после инфицирования зараженный человек способен заразить других.
Возможно, то же самое будет характерно и для омикрона. Предполагается, что у него тоже более быстрый жизненный цикл, но точных данных по этому поводу нет.
Пока эпидемия развивается при доминировании какого-то одного штамма. Есть ли опасность, что появятся разные виды вируса, которые будут параллельно ходить в популяции?
В принципе, новой волне подняться на фоне старой волны довольно сложно потому, что у недавно переболевших какое-то время сохраняется иммунитет. Омикрон в какой-то мере является исключением, так как он слишком несхож в иммунологическом плане с другими штаммами, иммунный ответ на него более узок.
Как правило, люди, которые переболели старыми штаммами или вакцинированы, формируют свой иммунный ответ против омикрона из того разнообразия антител, которые у них сформированы. Но в случае омикрона имеющиеся антитела в основном не подходят для решения новой задачи.
Такого биохимического, иммунологического механизма раньше не было. Поэтому есть некоторая вероятность, что будущие варианты вируса смогут изначально избегать нейтрализации. Так что, возможно, прямо на хвосте омикрона придет что-то еще.
Я сейчас внимательно наблюдаю за очень необычной разновидностью омикрона. Формально она считается омикроном, но на практике очень далека от него. Это штамм, который имеет международную номенклатуру ВА.2. Он сейчас очень распространен в Индии, на Филиппинах, в Дании, Швеции
И буквально в ближайшую неделю мы должны узнать, способен ли он распространяться как дополнительная волна на хвосте волны омикрона.
Фото: Kirill Braga / Reuters
Я правильно понимаю, что это преобразованный омикрон?
Месяц или чуть больше назад у них с обычным омикроном (обозначаемым BA.1) были общие предки. Но затем эти две ветки начали развиваться разными эволюционными путями. Штамм ВА.2 отличается от омикрона 20 мутациями. Можно решить, что это омикрон набрал дополнительные 20 мутаций. Но это не так. На самом деле у него нет десяти из мутаций, которые есть у омикрона, зато есть десять других.
Эта новость больше научная или на практике новый омикрон может оказать существенное влияние на пандемию?
Обычный омикрон (BA.1) начал завоевывать целые страны два месяца назад, и постепенно эпидемиологи и иммунологи разобрались в особенностях вызванного им ковида. Массовое распространение BA.2 началось только в последние дни, ясности с этим штаммом меньше.
Однако иммунологи уже предсказывают, что иммунитет у привитых сможет эффективно предотвращать тяжелое течение болезни у зараженных BA.2. И действительно, в Дании, где BA.2 уже преобладает, нагрузка на больницы стабилизировалась. Однако это совсем не означает безоблачную перспективу. Ведь большинство из нас рассчитывают, что волна омикрона закончится спустя считаные недели, и все снова откроется. А BA.2, возможно, удлинит волну, приведет к повторным заболеваниям и существенно замедлит возврат к норме.
С биологической точки зрения возможно ли создать универсальную вакцину от всех штаммов, которая бы обеспечивала длительный иммунитет?
Думаю, что можно. Но опыт показывает, что просто полагаться на широкий иммунитет против шиповидного S-белка вируса, видимо, невозможно. У меня есть своя неподтвержденная гипотеза. Неспроста иммунитет, вызываемый вакцинами или природной заболеваемостью, уходит довольно быстро, количество антител после непродолжительного времени снижается.
Поэтому иммунный ответ, который вызывается одной специфической разновидностью коронавируса, от природы не должен быть слишком долгим. Ведь наш организм ожидает, что придет другая разновидность вируса, против которого предыдущая версия ответа может быть не только неполезна, но даже вредна. Это, конечно, моя гипотеза, и она пока ничем не подтверждена. Но коронавирусы в истории человечества существуют давно, десятки тысяч лет. Ученые находят разнообразные следы эволюции в иммунной системе человека, которые примерно связаны с переселением людей в Восточную Азию, где коронавирусы были эндемичны. Так что не исключено.
Но если для вакцины выбрать другую мишень, не шиповидный белок, то, возможно, удастся найти универсальный ответ. Или выбрать какую-то более узкоспецифическую мишень. То есть такое место в геноме, которое вирус изменить принципиально не может, и оно у всех штаммов единое.
Такие разработки ведутся?
Пока мы идем по линии использования того, что есть. Это, конечно, эффективно, но не идеально. Вряд ли люди будут считать должным ревакцинироваться каждые несколько месяцев. Поэтому на повестке дня будет создание долгосрочных, более универсальных решений. Они точно разрабатываются, но в ближайший год мы этого не увидим.
Фото: Natacha Pisarenko / AP
Частая ревакцинация — с точки зрения биологии, есть ли вред для человека?
Вряд ли это вредно. При очередном столкновении с антигеном у нас не только увеличивается количество антител, но и улучшается их качество, улучшается их сродство, то есть сила связывания с вирусом, которая называется авидностью. Антитела немножко меняются. В Т-клетках, В-клетках происходят небольшие мутации, которые позволяют новым поколениям этих клеток узнавать не только те антигены, которые уже были им знакомы, но даже и родственные.
Определенная польза от этого есть. Но, конечно, эффективность может сходить на нет. Увеличивая количество доз, мы все меньше и меньше будем получать дополнительного эффекта. Особенно это касается векторных вакцин. По мере повторного их применения организм приучается бороться с вектором, на основе которого они сделаны. И тем самым аденовирусу, который используется как вектор, все труднее и труднее будет донести свой груз в виде коронавирусного гена в человеческие клетки, где он будет работать.
До сих пор все самые опасные штаммы коронавируса развивались параллельно — от одного уханьского предка. Почему не было постепенного перехода — от альфы к бете, а потом к дельте? Может быть, постепенная эволюция одного и того же штамма была бы лучше для человечества?
Главный упор в эволюции вируса был сделан на уход от иммунных реакций. Для этого вирусу нужны десятки мутаций. Создать их методом ступенчатой эволюции, одну за другой очень трудно. Поэтому реально оказывалось, что новые важные штаммы, которые вызывали озабоченность ВОЗ, возникали разом из глубинных корней.
Реально не было больших успехов, которые бы опасные штаммы смогли достичь методом постепенной эволюции. Возьмем ту же дельту, которой заболели сотни миллионов людей. В русле дельты постепенно возникли дополнительные, выгодные вирусу мутации, которые, возможно, позволяли ему распространяться быстрее. Но это было очень слабое, инкрементальное, как говорят у нас, изменение степени жизнеспособности вируса. Может быть, это давало пять-десять процентов дополнительной заразности по сравнению с двукратным перевесом, который дельта имела над альфой в самом начале.
Конечно, вирусы эволюционировали, когда было очень много переходов от одного больного к другому, при этом они чуть-чуть продолжали усовершенствоваться.
В свое время я уже был готов поставить точку на коронавирусе. Готов был сказать, что на основе наблюдений за дельтой, за тем, как она приходит круг за кругом, но меняется очень слабо, ступенчато приобретенные мутации дают ей очень копеечный выигрыш, виден конец эволюции вируса
Но с омикроном природа решила поставить нас на место.
Глядя на омикрон, уже нельзя увидеть конец эволюции вируса?
Думаю, что через пару-тройку месяцев мы увидим, насколько у переболевших омикроном сильна остаточная иммунная реакция, насколько долго она тянется, хватит ли ее, чтобы предотвратить новую волну омикрона. Я не берусь судить в долгосрочном плане, но есть надежда, что эффект иммунного обучения нашего организма при встрече с омикроном останется достаточно долгим. Это поможет предотвратить будущие волны, но стопроцентной гарантии нет.
У омикрона есть кое-какие качества, которые заставляют усомниться в таком ответе. Примерно известно, где омикрон выигрывает. Он может входить в клетки некоторых тканей организма через пузырьки эндосом. Считалось, что вирусам трудно так делать. Там очень опасная для вируса среда, там всякие ферменты, которые раскусывают, разгрызают вирусы. Но каким-то образом омикрон научился подавлять эти антивирусные процессы и выходить целехоньким из эндосом. То, что это происходит, достоверно известно, а вот как омикрон это делает — пока непонятно.
От изучения этого специфического процесса будет зависеть наше понимание, что вирусы смогут делать дальше, насколько легко им получить такие необычные изменения, позволяющие эффективно заражать клетки нашего организма. Ведь из-за стремления избежать антител, вся поверхность SARS-CoV-2 уже испорчена. Вирус может себя изменить, чтобы его не узнали, но ему от этого чаще больше вреда, чем пользы. Могу вспомнить русскую пословицу про то, что выбью себе глаз, чтобы у тещи был зять кривой. Наверное, так вирус борется с иммунной системой — что-нибудь портит себе на поверхности, иммунная система из-за этого его не узнает.
Вряд ли вирус умрет, скорее всего станет слабопатогенным. Такое происходит с коронавирусами обычной простуды.
Не может ли на место омикрона прийти еще более опасный новый штамм?
В октябре я бы сказал: да нет, мы уже столько прождали, и ничего опасного не приходило. Но омикрон, конечно, всех удивил, делать прогнозы побаиваюсь. Хотя считаю, что у вируса не должно быть слишком много эффективных решений задачи, как изменить свою поверхность, чтобы она не распознавалась иммунной системой, но при этом хорошо работала.
Как организм понимает, какие антитела вырабатывать?
Как антитела вырабатываются при вакцинации?
Продолжительность вакцинного иммунитета тоже зависит от иммунологической памяти и может отличаться от естественного иммунитета, возникшего после болезни. Когда иммунитет угасает, нужно вакцинироваться снова. Для вакцин от разных инфекций есть свои графики повторной вакцинации, их частота зависит от времени хранения иммунологической памяти.
Вакцины, полученные по различной технологии, могут отличаться по времени действия вакцинного иммунитета. Обычно эти различия не слишком велики, так как продолжительность иммунитета в гораздо большей степени зависит от вида самого возбудителя, чем от конкретной вакцины.
На формирование защитного иммунитета также влияет состояние самого организма. Например, при тяжелых заболеваниях иммунной системы (наследственные иммунодефициты, злокачественные новообразования) иммунный ответ на вакцину может быть снижен или не формироваться вообще. Как показывает многолетний опыт использования разных вакцин, в случае ВИЧ-инфекции иммунный ответ на вакцины, как правило, ничем не отличается от иммунного ответа у ВИЧ-негативных людей. Поэтому графики вакцинации и дозы вакцины для ВИЧ-позитивных пациентов не будут иметь никаких особенностей.
по теме
Лечение
Безумно дорогое лекарство, которое спасет мир от пандемии
Некоторые лекарства, например глюкокортикоиды и иммунодепрессанты, могут подавлять формирование вакцинного иммунитета. В таких случаях тактику вакцинации нужно обсудить с врачом.
Для вакцин от новой коронавирусной инфекции время действия вакцинного иммунитета остается одним из главных вопросов. Предсказать продолжительность защиты той или иной вакцины очень трудно. Обычно это выясняют на практике, регистрируя частоту инфекций у привитых во время массовой вакцинации людей спустя разное количество времени, а также измеряя титр защитных антител.
Титр? Какой еще титр?
Так как антитела — это сложные белки, определять их химическими методами крайне трудно. Поэтому для определения антител используют иммунологические реакции. Конкретных методов очень много, но в самом общем виде суть этих реакций очень простая. Мы берем раствор нужного антигена (например, того самого шиповидного белка коронавируса) и смешиваем его с сывороткой, в которой ищем антитела. Если антитела в сыворотке есть, то они связываются с антигеном и их соединение выпадает в виде осадка или раствор мутнеет. На практике проведение такой реакции выглядит сложнее, часто используют специальные гелевые среды и разные способы детектирования, но суть от этого не меняется.
Проблема в том, что такой подход отвечает нам только на вопрос, есть антитела в сыворотке или их нет, но ничего не говорит о количестве самих антител. Как в таком случае сравнить между собой две разные сыворотки? По количеству выпавшего осадка — не вариант, слишком большая погрешность. Но есть другой способ — можно разводить исследуемую сыворотку до тех пор, пока реакция (осадок) все еще будет обнаруживаться. И вот последнее, самое сильное разведение, при котором мы еще можем наблюдать реакцию сыворотки с раствором антигена, и называют титром этой сыворотки. То есть титр 1:50 говорит нам о том, что эту сыворотку можно развести в 50 раз и она еще будет давать реакцию с антигеном. Соответственно, чем больше вторая цифра в обозначении титра, тем выше концентрация антител в сыворотке.
Недостаток титра в том, что он указывает на относительное содержание антител. Если у нас есть две сыворотки с титрами 1:50 и 1:100, мы можем с уверенностью сказать, что во второй сыворотке антител в 2 раза больше, чем в первой. Но какая именно концентрация антител в каждой из этих сывороток, мы не знаем. На практике это часто бывает и не нужно: нам достаточно знать, с каким титром антител человек еще защищен от инфекции, а с каким — уже нет. Это легко выяснить, измеряя титр антител у вакцинированных людей, которые все же заразились.
В результатах лабораторных анализов обычно указывают концентрацию антител в международных единицах (МЕ) или относительных единицах (ОЕ). Результаты, полученные в МЕ, можно сравнивать между собой — значение не будет зависеть от лаборатории, тест-системы и условий анализа (для коронавируса таких пока нет). Результаты, выраженные в ОЕ, можно сравнивать между собой только для тестов одной марки, при этом сама лаборатория и время анализа роли не играют, то есть можно отслеживать динамику изменения уровня антител у одного человека.
Чтобы понять, нужна ли вакцина и подействовала ли она, достаточно измерить уровень антител? Какой нужен для ковида?
К сожалению, все немного сложнее. Антитела отвечают за гуморальный иммунитет — и это только лишь часть нашей иммунной системы. Помимо гуморального, есть еще клеточный иммунитет, работа которого не зависит от уровня антител. При защите от разных инфекций разные звенья иммунитета играют неодинаковые роли. В каких-то случаях ведущую роль имеет гуморальный иммунитет и антитела (например, в случае гепатита В, гриппа, столбняка и многих других инфекций). В других случаях — ведущая роль у клеточного иммунитета, например, при туберкулезе. По новой коронавирусной инфекции пока слишком мало данных, чтобы делать выводы о важности каждого из звеньев иммунитета и необходимом уровне антител. То есть даже если вы сделаете тест на антитела, эта информация практически ничего не даст по ряду причин.
Если вы еще не вакцинировались и тест на антитела будет положительным, что говорит о перенесенной инфекции в бессимптомной форме, это все равно не является противопоказанием к вакцинации. Мы не знаем, какова продолжительность естественного иммунитета, так что вакцина может продлить или усилить защиту.
Если вы делаете тест на антитела после вакцинации, сейчас нет надежных данных, с которыми можно было бы соотнести полученные результаты и сделать вывод о том, подействовала ли вакцина. Другими словами, пока никто не знает, сколько должно быть антител после вакцинации, чтобы гарантировать надежный уровень защиты. Плюс уровень антител ничего не говорит о состоянии клеточного иммунитета, а он тоже может быть очень важен для защиты.
Если вы наблюдаете за динамикой концентрации антител после вакцинации и видите ее снижение, это еще не говорит о снижении уровня защиты. Как мы выяснили выше, падение концентрации антител в крови с течением времени — это нормальное явление, а долговременную защиту обеспечивает иммунологическая память, которая с концентрацией антител не связана.
Не все антитела одинаково полезны
Для характеристики антител важно понимать их класс, тип и с каким антигеном они связываются.
Антитела бывают разных классов (A, M, G, E и др.). Основной класс защитных антител — G, в лабораторных исследованиях и тестах их обычно обозначают IgG. Наличие этих антител в крови говорит о наличие иммунитета после вакцинации или перенесенного заболевания. IgM — тоже защитные антитела, которые начинают вырабатываться первыми, раньше, чем IgG. Обычно IgM менее эффективны, чем IgG, и почти полностью исчезают к концу заболевания. Наличие этих антител обычно указывает на еще протекающее, или совсем недавно перенесенное заболевание, или на хроническую инфекцию. То есть, если нас интересует устойчивый иммунитет, в тестах ищем IgG.
И, наконец, антиген. Как мы разбирали выше, антитела обладают очень высокой специфичностью и связываются только с определенными белками. Когда иммунная система, столкнувшись с инфекцией, подбирает нужное антитело, она чаще всего начинает синтезировать сразу несколько разных видов, нацеленных на разные белки возбудителя. Ведь клетки, синтезирующие антитела, получают для анализа разные кусочки полупереваренного микроба — и поверхностные, и внутренние белки — и для каждого из них ищут антитело. Для эффективной защиты важны именно те антитела, которые связываются с белками на поверхности вируса или бактерии. Ведь антитела — это крупные молекулы, которые не могут поникать внутрь вирусных частиц или бактерий, для них доступны только поверхностные белки. Именно поэтому защитный иммунитет в первую очередь обеспечивают антитела к поверхностным антигенам. Например, в случае коронавирусной инфекции вырабатывается как минимум 2 вида антител — к S-белку (который на поверхности вирусной частицы) и к N-белку (он же нуклеокапсидный белок, который находится внутри вирусной частицы). Так как до N-белка антитела добраться не могут, защиту будут обеспечивать именно антитела к S-белку. То есть, если вы все же хотите определить уровень защитных антител после прививки от ковида, нужно искать тест на нейтрализующие IgG к S-белку.
Читайте также: