Противовирусные средства и разработка вакцин

Противовирусные средства и разработка вакцин — это два взаимодополняющих направления борьбы с вирусными заболеваниями: противовирусные препараты подавляют уже развившуюся инфекцию, блокируя этап цикла репликации вируса, в то время как вакцины заранее подготавливают иммунную систему, предотвращая или ослабляя будущую инфекцию. Вместе они преобразуют молекулярную вирусологию и иммунологию в инструменты вирусной профилактики и терапии.

Definition

Противовирусные средства — это вещества, которые ингибируют репликацию вирусов для лечения или подавления инфекции, а разработка вакцин — это наука о создании и оценке иммуногенов, которые индуцируют защитный иммунитет против вирусов; эта область охватывает открытие, механизмы, оценку и ограничения как первых, так и вторых.

Scope

Эта область исследует, как вирусные инфекции предотвращаются и лечатся на популяционном и лабораторном уровнях. Она охватывает основные классы противовирусных препаратов и их мишени, основные платформы вакцин и логику их рационального дизайна, методы измерения иммуногенности и эффективности, причины развития устойчивости вирусов к лекарствам, а также развитие иммунотерапии на основе антител. Это справочный и образовательный обзор механизмов и доказательств, а не клиническое руководство.

Sub-topics

• Классы противовирусных препаратов и механизмы их действия
• Моноклональные антитела и иммунотерапия при вирусных заболеваниях
• Иммуногенность, эффективность и безопасность вакцин
• Типы вакцин и рациональное конструирование вакцин
• Резистентность и ускользание вирусов от действия противовирусных препаратов

Core questions

• Какие этапы цикла репликации вируса могут быть мишенями для лекарств, и насколько избирательны получаемые агенты?
• Какие существуют платформы вакцин, и как выбор платформы формирует вызываемый ими иммунный ответ?
• Как количественно оценивается защитный иммунитет, и что служит коррелятом защиты?
• Почему и как вирусы становятся устойчивыми к противовирусным препаратам, и как можно ограничить резистентность?
• Каково место пассивно вводимых антител и иммунотерапии наряду с лекарствами и вакцинами?

Key concepts

• Цикл репликации вируса как набор мишеней для лекарств
• Избирательная токсичность и терапевтический индекс
• Активная и пассивная иммунизация
• Платформы вакцин (живые аттенуированные, инактивированные, субъединичные, вирусные векторные, нуклеиновокислотные)
• Иммуногенность, эффективность и действенность
• Коррелят защиты
• Противовирусная резистентность и ускользание вируса
• Нейтрализующие моноклональные антитела

Mechanisms

Противовирусные препараты действуют, связываясь с вирусным или клеточным белком, необходимым для репликации — рецепторами входа, полимеразами, протеазами, интегразами или ферментами высвобождения — так, что цикл останавливается; избирательность в отношении вирусных процессов по сравнению с клеточными определяет переносимость. Де Клерк и Ли (2016) каталогизируют примерно пять десятилетий одобренных агентов по этим механистическим категориям. Вакцины же представляют вирусный антиген адаптивной иммунной системе, генерируя В- и Т-клетки памяти; платформа (живая, инактивированная, субъединичная, вирусный вектор или мРНК/ДНК) определяет величину и качество этого ответа, как рассмотрено Поллардом и Бийкером (2020). То, следует ли за этим защита, оценивается по корреляту защиты, часто по титру нейтрализующих антител (Plotkin, 2010). Крупные рандомизированные исследования, такие как исследования мРНК-вакцины BNT162b2 (Polack et al., 2020) и ремдесивира (Beigel et al., 2020), иллюстрируют, как эти механизмы подтверждаются у людей.

Clinical relevance

Описанные здесь средства и платформы лежат в основе большей части современной профилактики и лечения инфекционных заболеваний, от детской иммунизации до лечения ВИЧ, гепатита, герпесвирусов, гриппа и новых вирусов. Статья объясняет, как работают эти инструменты и как их польза устанавливается на основе доказательств; она не предоставляет рекомендаций по дозировке или индивидуальному лечению, которые относятся к компетенции клиницистов и текущих руководств.

Epidemiology

Вакцинация привела к историческому снижению бремени вирусных заболеваний, включая искоренение оспы и резкое сокращение заболеваемости корью, полиомиелитом и гепатитом B, в то время как противовирусные препараты превратили такие состояния, как ВИЧ, из смертельных в хронически управляемые. Развертывание вакцин и противовирусных препаратов против COVID-19 в 2020-2021 годах с беспрецедентной скоростью (Polack et al., 2020; Beigel et al., 2020) изменило ожидания в отношении быстрой разработки контрмер.

History

Вакцинология предшествует вирусологии, начиная с прививки оспы Дженнером, но молекулярная эра рационального дизайна противовирусных препаратов последовала за выяснением репликации вирусов во второй половине двадцатого века. Де Клерк и Ли (2016) прослеживают одобренные противовирусные препараты с 1960-х годов, в то время как наука о вакцинах перешла от препаратов целых патогенов к субъединичным и, совсем недавно, к платформам на основе нуклеиновых кислот, обобщенным Поллардом и Бийкером (2020).

Key figures

• Erik De Clercq
• Stanley Plotkin
• Andrew Pollard

Seminal works

• declercq-li-2016
• pollard-bijker-2020
• plotkin-2010

Frequently asked questions

В чем разница между противовирусным препаратом и вакциной?

Противовирусный препарат — это лекарство, которое подавляет вирус, уже реплицирующийся в организме, блокируя этап его жизненного цикла, тогда как вакцина вводится до заражения, чтобы обучить иммунную систему таким образом, чтобы последующее воздействие было предотвращено или протекало в более легкой форме.

Почему противовирусные препараты сложнее разрабатывать, чем антибактериальные?

Вирусы реплицируются, используя клеточный аппарат хозяина, поэтому существует меньше уникально вирусных мишеней для атаки без вреда для хозяина, что делает достижение избирательной токсичности более сложным, чем для многих бактерий.