Специалисты НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи и НИИ гриппа им. А. А. Смородинцева опубликовали результаты in vitro исследования вируснейтрализующей активности вакцины «Спутник V» против различных геновариантов SARS-CoV-2, включая новые, в журнале Vaccines.
Настораживающие мутации в S-белке
Основные вакцины, применяемые в мире, по результатам клинических испытаний продемонстрировали убедительный уровень защиты (свыше 90 %) в краткосрочной перспективе и высокую эффективность от тяжелого течения COVID-19. Для стран, возглавляющих программу всеобщей иммунизации, очевидна тенденция к снижению заболеваемости и смертности. Статистические данные по Израилю, ОАЭ, США и Великобритании показывают сокращение заболеваемости и смертности от COVID-19 после достижения показателя 30 доз на 100 человек. Однако пока неясно, как можно поддерживать аналогичный уровень защиты от новых штаммов SARS-CoV-2 с мутациями в шипе (S; гликопротеин оболочки). Поскольку большинство вакцин включают спайк в качестве основного иммуногена, наблюдение за его изменчивостью может своевременно информировать о рисках ускользания от нейтрализующих антител, образующихся в результате вакцинации.
В базу GISAID внесено более миллиона геномных последовательностей SARS-CoV-2. Обеспокоенность вызывают отдельные варианты вируса с более выраженными эпидемиологическими, иммунологическими или патогенными свойствами. В начале 2021 года в список проблемных вариантов входили B.1.1.7, B.1.351, P.1; в настоящее время этот список содержит уже десяток записей, включая B.1.617.1, B.1.617.2, B.1.617.3. В некоторых вариантах идентичные мутации в S-белках появляются независимо, что требует глубоких исследований их влияния на трансмиссивность, тяжесть и способность преодолевать иммунитет, сформированный у выздоравливающих и вакцинированных.
Активное изучение состава мутаций, которые в последнее время накапливаются в S-белке, показывает, что большинство из них усиливают взаимодействие с рецептором ACE2 хозяина.
Нейтрализующий эффект образцов сыворотки, полученных от пациентов, вакцинированных Pfizer, был снижен для генотипов B.1.351, B.1.1.28 и B.1.617 в 7,85, 5,12 и 3 раза соответственно по сравнению с исходными вариантами. Оценка вклада отдельных мутаций показывает основное влияние мутации E484K.
Сравнительное исследование снижения нейтрализующей активности образцов сыворотки, полученных от пациентов, вакцинированных Modernа, и пациентов, вакцинированных Pfizer, показало соответственно 20- и 40-кратное снижение против B.1.351.
Становится очевидным, что мутации в RBD (рецептор-связывающем домене) могут представлять наибольший риск, делая SARS-CoV-2 как более заразным, так и снижая нейтрализацию антител. Эти мутации, согласно данным молекулярной динамики, включают K417N, L452R, E484K, S494P и N501Y/T.
Защитная эффективность вакцины «Спутник V» составила 91,6 % по результатам клинических исследований 3-й фазы. В настоящее время вакцину получили десятки миллионов человек более чем в 60 странах. Исследователи протестировали препарат на предмет оценки вируснейтрализующей активности (ВНА) с применением различных штаммов вируса и вируснейтрализующих сывороток, полученных от вакцинированных реципиентов. Сравнивалась ВНА сыворотки крови людей, вакцинированных обоими компонентами препарата, на образцах штаммов, имеющих международное распространение (B.1.1.7, B.1.351, P.1 и B.1.617), с ВНА против исходного штамма B.1.1.1.
Эффективность против новых вариантов
Эпидемиологические данные хорошо согласуются со значительной ролью ACE2 как рецептора входа. Например, мутация D614G увеличивает аффинность связывания между RBD и ACE2, что приводит к повышенной трансмиссивности вируса. Варианты с мутацией D614G сейчас доминируют в большинстве стран мира. К счастью, повышенная трансмиссивность вариантов D614G не связана ни с повышенной патогенностью, ни с эффектами нейтрализации антител из-за его удаленности от фрагмента RBD. N439K, подобно D614G, приводит к усилению аффинности связывания между RBD и ACE2, но обеспечивает устойчивость к некоторым моноклональным антителам и ускользает от некоторых поликлональных ответов.
Поскольку ни D614G, ни N439K не продемонстрировали способности увеличивать тяжесть заболевания или избегать нейтрализующих антител, генетические линии с этими мутациями не классифицируются как проблемные. Варианты VOC (variant of concern; статус варианта, вызывающего беспокойство, в классификации ВОЗ) характеризуются мутациями RBD, которые изменяют взаимодействие ACE2 и снижают активность нейтрализующих антител.
Наиболее значимыми проблемными вариантами являются «альфа» (линия B.1.1.7), «бета» (линия B.1.351), «гамма» (линия P.1) и «дельта» (линия B.1.617.2) — из Великобритании, Южной Африки, Бразилии и Индии соответственно. В геноме B.1.1.7 есть 23 мутации, включая N501Y, которая увеличивает сродство связывания рецептора ACE2.
Титры ВНА против варианта B.1.1.7 снизились в 2,1 раза для вакцины AstraZeneca спустя 28 дней после введения второй дозы. В аналогичном исследовании уровни ВНА в сыворотке крови, индуцированные вакциной Pfizer/BioNTech, были снижены в 3,3 раза. В другом исследовании вакцина AstraZeneca показала снижение ВНА в 9 раз в тесте на живом вирусе, в то время как эпидемиологическое снижение эффективности вакцины было незначительным (не более 11 %).
В нашем исследовании снижение эффективности ВНА в отношении варианта B.1.1.7 для сывороток людей, вакцинированных «Спутником V», было статистически незначимым. Следовательно, эффективность этой вакцины против британского штамма остается высокой.
Недавно появившийся вариант «дeльта» B.1.617 полиморфный: включает B.1.617.1, B.1.617.2 и B.1.617.3. Среди этих подтипов только B.1.617.2 имеет статус VOC. Две мутации RBD, T478K и E484Q, отличают варианты B.1.617.2 и B.1.617.3 друг от друга. Исследование показывает, что уклонение антител от B.1.617.2 (снижение ВНА в 2,5 раза) может способствовать быстрому распространению индийского варианта во всем мире.
Гораздо большее беспокойство вызывает B.1.351. Эта линия имеет 8 мутаций в S-белке, включая три замены в RBD (K417N, E484K и N501Y), что приводит к повышенной трансмиссивности и ускользанию от иммунитета. N501Y представляет собой хорошо известную мутацию штамма B.1.1.7, которая может усиливать взаимодействие с ACE2 и способствовать частичному уходу от нейтрализующего действия антител. Для мутации K417N показано положительное влияние на взаимодействие с ACE2 и ослабленное взаимодействие с нейтрализующими антителами. Мутация K417N проявляет более выраженный эффект в сочетании с N501Y, дополнительно усиленный мутацией E484K. Мутация E484K в настоящее время обнаружена в VOC B.1.351, P.1, P.2 и в B.1.1.7 с дополнительной мутацией E484K. Снижение сывороточной нейтрализации составляет 4,5 для вакцины Moderna и 6,7 для Pfizer.
В исследовании «Спутника V» было зарегистрировано трехкратное снижение вируснейтрализующей активности для сывороток вакцинированных пациентов против варианта B.1.351. Для варианта P.1 зарегистрировано снижение в 2,8 раза. Уменьшение эффекта нейтрализации особенно заметно для слабореактивных сывороток.
Таким образом, поддержание высоких титров антител в результате вакцинации «Спутником V» или последующих ревакцинаций может быть одним из решений для обеспечения высокой вируснейтрализующей активности против проблемных вариантов B.1.351, P.1, B.1.617.2 и других появляющихся генотипов. Результаты, полученные в текущем исследовании, выгодно отличаются от результатов по другим вакцинам, хотя прямые сравнения невозможны из-за отсутствия единой методологии оценки вируснейтрализующего эффекта.
Эпидемиологическая эффективность вакцины AstraZeneca против варианта B.1.351 составила всего 10,4 % (95% ДИ, от −76,8 до 54,8). Стоит отметить, что эта эффективность указана для случаев заболевания легкой и средней степени тяжести, эффективность против тяжелого заболевания в настоящее время неизвестна. Для рекомбинантной вакцины Novavax и векторной Janssen эпидемиологическая эффективность в Южной Африке, где доминирует генотип B 1.351, составила 60 % и 57 % соответственно. Записи по вакцине Janssen в основном делались для тяжелых случаев заболевания. Вероятно, большинство вакцин снизят профилактический эффект в случаях легкой болезни, но сохранят его для тяжелых.
Становится очевидным, что в условиях повышения коллективного иммунитета, развившегося в результате перенесенного заболевания и вакцинации, количество вариантов SARS-CoV-2 с мутациями в RBD и белке S будет быстро увеличиваться.
Выводы
- Полученные данные указывают на отсутствие значительных различий в ВНА против B.1.1.7 («альфа»-вариант, британский) и B.1.617.3 (подтип «дельта»-варианта, индийского).
- Для B.1.351 («бета»-генотип, южноафриканский) наблюдалось статистически значимое снижение в 3,1 раза.
- В отношении P.1 («гамма»-вариант, бразильский) зарегистрировано снижение вируснейтрализующей активности сывороток вакцинированных в 2,8 раза.
- Для B.1.617.2 (подтип «дельта»-варианта) отмечено снижение в 2,5 раза.
Примечательно, что это снижение ниже, чем сообщается в публикациях для других вакцин. Однако для окончательного вывода необходимо прямое сравнительное исследование.
На верхних графиках — образцы сыворотки крови, на нижних — индивидуальные изменения вируснейтрализующих титров антител. Среднее геометрическое, 95 % ДИ и значение p (критерий Вилкоксона) указаны на верхних графиках. Количество использованных образцов сыворотки отмечено на нижних графиках.