В поисках вакцины против лейшманиоза
Исследователи надеются, что иммунизация обеспечит столь необходимую защиту от распространенного паразитарного заболевания в зонах конфликтов.
Вооруженный конфликт на севере Эфиопии в период с 2020 по 2022 гг. привел к перемещению огромного количества людей в лагеря беженцев в других частях страны и в восточном Судане. Агентствам по оказанию помощи было трудно обслуживать удаленные районы, и люди оказались в зонах, зараженных висцеральным лейшманиозом - паразитарным заболеванием, известным также как кала-азар. Теперь, когда в Судане разгорается конфликт, а жители городов бегут в сельскую местность, есть опасения, что история может повториться.
В Восточной Африке висцеральный лейшманиоз вызывается одноклеточным паразитом Leishmania donovani, который передается через укусы самок песчаных мух (Phlebotomus spp.). Попадая в организм, простейшие поражают иммунные клетки. Через несколько месяцев болезнь проявляется в виде лихорадки, анемии, отека селезенки и печени. "Висцеральный лейшманиоз - это смертельное заболевание, если его не лечить, - говорит Элени Айеле, врач из университета Гондара на севере Эфиопии. А беженцы и перемещенные лица в этом регионе особенно уязвимы.
Песчаные мухи, являющиеся переносчиками заболевания, обитают в акациевых лесах в приграничных районах Эфиопии и Судана, и ночевка под открытым небом повышает риск укуса. Укус не является гарантией развития заболевания. В среднем только у одного из десяти человек, в организм которых попадает паразит, развивается заболевание", - обьясняет Керт Ритмейер, ученый-медик из Амстердама, сотрудник международной организации "Врачи без границ". "Остальные девять выработают естественный иммунитет". Однако беженцы снова оказываются в невыгодном положении: недоедание во время конфликтов ослабляет иммунную систему людей, делая их более восприимчивыми к развитию заболеваний. Скученность в лагерях также может способствовать передаче инфекции.
Связь между конфликтами и висцеральным лейшманиозом подтверждалась неоднократно. После начала гражданской войны в 1983 г. на территории нынешнего Южного Судана в течение последующего десятилетия от висцерального лейшманиоза умерло около трети населения одного из штатов, насчитывающего 280 тыс. человек. Когда в 2013 г. в стране вновь вспыхнула война, число случаев заболевания в некоторых восточных штатах возросло более чем в три раза. А в Эфиопии, по словам Айеле, война привела к увеличению числа людей с прогрессирующим заболеванием, поскольку люди реже обращались в больницу.
Последняя война в Судане разразилась в апреле, и некоторые мирные жители бегут в сельские районы, являющиеся очагами лейшманиоза. Многие исследователи опасаются, что они знают, что будет дальше. Абхай Сатоскар, паразитолог из Университета штата Огайо, в декабре прошлого года посетил больницу в восточной части Судана и воочию увидел людей с этим заболеванием. Он видел лагеря с десятками тысяч людей, спасающихся от конфликта в Эфиопии, среди которых было много детей, ранее не сталкивавшихся с этим заболеванием. "Лагеря находятся в эндемичных районах, и там ожидается крупная вспышка", - рассказывает Сатоскар. По его словам, примерно 90% местных жителей в некоторых деревнях имеют признаки перенесенной инфекции.
Необходимость создания эффективных средств защиты от этого заболевания очевидна, но найти их оказалось непросто. С песчаными мухами трудно бороться - они меньше комаров, практически бесшумны и не нуждаются в воде для откладывания яиц. Заболевание также трудно поддается лечению. В Восточной Африке стандартная терапия заключается в ежедневном введении двух инъекционных препаратов в течение 17 дней, что трудно сделать и при самых благоприятных обстоятельствах, а в зоне конфликта в стране с ограниченными ресурсами - практически невозможно. Кроме того, препараты могут быть токсичны для сердца и других органов, а инъекции болезненны. Многие люди с этим заболеванием вынуждены лежать в больнице до двух месяцев.
Поэтому надежды многих возлагаются на вакцинацию. Эффективная вакцина могла бы предотвратить заболевание и сдержать его передачу. За десятилетия работы до сих пор не удалось создать вакцину против лейшманиоза. Но теперь исследователи, разрабатывающие две совершенно разные вакцинные стратегии, переходят к испытаниям на людях. Успех любой из них станет гигантским шагом на пути борьбы с болезнью, которая жестоко бьет по людям, и без того находящимся в тяжелом положении.
За рамками традиций
Сатоскар с оптимизмом смотрит на перспективы вакцинации против лейшманиоза. "Иммунология и история говорят нам о том, что вакцинация возможна", - говорит он. На протяжении столетий бедуины на Ближнем Востоке натирали язвы, взятые у зараженного человека, на скрытые от глаз участки кожи своих детей, например, на ягодицы. Такая практика преднамеренного инфицирования - так называемая лейшманизация - приводила к появлению у детей поражений кожи, характерных для формы заболевания, называемой кожным лейшманиозом. Но, что очень важно, после выздоровления дети будут защищены от будущих инфекций. "Это почти как вакцина", - говорит Сатоскар. Рубцов на лице, которые, как опасались родители, могут помешать их ребенку вступить в брак, можно избежать, хотя и за счет следов на менее заметных частях тела.
После лечения висцерального лейшманиоза могут возникнуть кожные осложнения. Фото: Ahmed Musa
Хотя кожные формы заболевания, вызываемые основными видами лейшманий, обитающими в регионе, реже приводят к летальному исходу, чем висцеральный лейшманиоз, последствия все же значительны. "Мы называем их менее тяжелыми формами заболевания, но это не то, о чем вы думаете, если когда-нибудь сидите с зараженными детьми и видите поражения на их коже", - говорит Натан Питерс, иммунолог из Университета Калгари (Канада). Кожная форма заболевания также распространяется в зонах конфликтов. В 2012 году в Ливане началась вспышка заболевания, превышающая 1000 случаев, среди лиц, спасающихся от насилия в Сирии. С тех пор заболевание стало распространяться все активнее, появились сообщения о случаях заболевания среди сирийских беженцев в Турции и Иордании.
Попытки создать вакцину против всех видов лейшманиоза, обеспечивающую такую же защиту, как и лейшманизация, были предприняты еще в 1940-х годах. В их основе лежали живые паразиты, но после десятилетий работы от этого подхода отказались, поскольку он мог вызвать такие заболевания, как большие неконтролируемые поражения кожи. Затем вакцинологи обратились к вакцинам на основе убитых паразитов, а в 1980-х и 1990-х годах - к комбинациям белков паразита. Все они закончились неудачей, несмотря на первоначально многообещающие результаты исследований на животных. Число разочарований исчисляется сотнями.
Большинство вакцин действует, вызывая реакцию антител на часть патогена и закрепляя эту память в В-клетках, вырабатывающих антитела. Когда возбудитель попадает в организм, антитела уже ждут, чтобы прикрепиться к нему и пометить его для уничтожения. Этот способ отлично работает в отношении многих вирусов и бактерий, но одноклеточные организмы, такие как Leishmania и вызывающий малярию Plasmodium, являются более сложными соперниками. Они разработали способы поддержания хронической инфекции, манипулируя иммунной системой и прячась внутри клеток человека, в которых антитела не могут легко их найти и уничтожить. Вместо этого необходим Т-клеточный ответ - Т-клетки могут распознавать и убивать инфицированные клетки. К сожалению, Т-клеточный ответ трудно индуцировать у человека. Кроме того, Т-клетки гораздо сложнее изучать и измерять, чем антитела.
После десятилетий исследований вакцина, вырабатывающая антитела против малярии, вызываемой Plasmodium falciparum, получила рекомендацию Всемирной организации здравоохранения в октябре 2021 года. В настоящее время разрабатываются другие вакцины против малярии, которые служат источником вдохновения для исследователей лейшманиоза.
В Оксфордском университете (Великобритания) исследователи используют сконструированные вирусы, называемые аденовирусными векторами, для обучения Т-клеток организма уничтожать малярийных паразитов, скрывающихся в организме. Вектор проникает в клетки печени и заставляет их вырабатывать белки малярийного паразита. Эти белки затем презентируются на поверхности клеток, где их замечают Т-клетки, которые затем уничтожают инфицированные клетки. Вакцина против малярии, созданная на основе такой технологии, призвана вызвать стойкую память об инфекции, чтобы Т-клетки могли оперативно отреагировать, если в организм попадет настоящий паразит.
Для некоторых исследователей лейшманиоза достижения в области вакцин, использующих аденовирусные векторы, открывают новые возможности. Пол Кайе, иммунолог из Университета Йорка (Великобритания), говорит, что он и его сотрудники стремятся воспользоваться инвестициями в вакцины, в которых используются эти векторы. Кайе работает над тем, чтобы переправить генетический рецепт двух белков лейшманий внутрь клеток с помощью аденовирусного вектора. Затем Т-клетки будут распознавать и убивать эти паразитирующие иммунные клетки и формировать память. "Мы знаем, что вакцины с вирусным вектором хорошо справляются с задачей генерации Т-клеток CD8, которые играют важную роль в защите от лейшманий, и Т-клеток CD4", - утверждает Питерс.
В 2017 году Кайе и его коллеги сообщили, что вакцина-кандидат может безопасно вводиться людям. Последующее небольшое испытание в Судане позволило получить некоторые доказательства иммунного ответа у людей, страдающих осложнением висцерального лейшманиоза, которое поражает кожу и может возникать после лечения. Затем вакцина была введена более крупной группе из примерно 80 человек, однако беспорядки в Судане в этом году затруднили завершение этого исследования. Столкнувшись с вынужденным перерывом, команда Кайе рассматривает возможность перехода на аденовирусный вектор, который использовался в вакцине COVID-19 компании Oxford-AstraZeneca, поскольку во время пандемии было получено очень много сведений об этом средстве вакцинации. Однако пока неясно, сможет ли вирусный вектор генерировать достаточное количество Т-клеток памяти, чтобы остановить лейшманиозную инфекцию до того, как она начнет развиваться.
Живой и невредимый
Другая стратегия иммунизации направлена на то, чтобы в большей степени соответствовать тому, что происходит при естественных инфекциях. Обычно, когда человека кусает песчаная муха, слюна и микроорганизмы насекомого привлекают к месту укуса иммунные клетки первой линии. Затем паразит проникает в эти иммунные клетки и устанавливает длительную инфекцию. "Эволюция оказывает огромное давление на паразита, заставляя его вызывать эти хронические инфекции, чтобы они сохранялись достаточно долго и могли быть подхвачены другой песчаной мухой", - пояснил Дэвид Сакс, паразитолог из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США (NIAID).
Песчаные мухи (Phlebotomus spp.) чаще всего кусают людей, спящих на открытом воздухе. Фото: Scott Camazine/Alam
Как давно известно бедуинам, человек, перенесший инфекцию, приобретает иммунитет к повторным инфекциям, и этот эффект, как считается, в значительной степени зависит от Т-клеток. Теперь группа исследователей из Северной Америки хочет имитировать этот процесс, вернувшись к идее живой вакцины. "По сути это лейшманизация, только с использованием безопасного и определенного препарата", - говорит Сатоскар.
Группа под руководством Хиры Нахаси, паразитолога и вакцинолога из Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, ослабила L. donovani путем инактивации одного из генов. Когда вакцина была введена мышам и хомякам, ослабленный паразит смог заразить клетки, но, оказавшись внутри, он с трудом пошел в рост. "Они сохраняются в течение 7-9 месяцев, а затем начинают погибать", - поясняет Сатоскар, входящий в состав исследовательской группы. Это, по-видимому, обеспечило мышам и хомякам долговременную защиту от будущей инфекции.
Теперь специалисты переключили свое внимание на паразитов L. major, обитающих на Ближнем Востоке, которые, в отличие от L. donovani, обычно остаются в коже и поэтому должны представлять меньшую опасность. Исследователи надеются, что эти виды достаточно схожи, чтобы вакцина на основе ослабленных паразитов L. major обеспечивала защиту от широкого спектра видов, вызывающих кожные и висцеральные заболевания, а также от других видов, таких как Leishmania braziliensis, вызывающих поражение слизистых оболочек носа, рта и горла.
Компания Gennova Biopharmaceuticals, расположенная в Пуне (Индия), в настоящее время производит паразитов L. major для использования в исследованиях на людях. "Мы планируем начать испытания I фазы безопасности в США и ведем переговоры с NIAID", - говорит Грег Матлашевски, микробиолог из Университета Макгилла в Монреале (Канада), который помогал генерировать ослабленных паразитов. Следующим шагом будет вакцинация здоровых добровольцев с последующим заражением их песчаными мухами, переносящими L. major.
Даже введение генетически ослабленных паразитов не является полной имитацией естественного лейшманиоза. Ослабленные паразиты могут сохраняться в организме в течение многих месяцев - достаточно долго, чтобы сформировать иммунную память, надеются исследователи, но при естественной инфекции паразиты могут оставаться в организме на низком уровне в течение всей жизни. "Когда вы проводите лейшманизацию, вы заражаетесь навсегда, и это обеспечивает прекрасную защиту от последующих заражений", - говорит Питерс. Некоторые исследователи полагают, что эти паразиты обеспечивают Т-клеткам постоянную подпитку и поддерживают готовность организма к быстрому подавлению любых новых вторжений.
Сможет ли живая вакцина сравниться с защитой, обеспечиваемой естественной инфекцией, станет ясно только после проведения испытаний в эндемичных регионах. Однако это будет непросто. Например, обильные осадки в Южном Судане в течение последних трех лет помешали размножению песчаных мух в почве, подавив передачу инфекции. Это означает, что испытания, проведенные в одном месте, могут не дать полезных данных только потому, что в том году там было мало случаев заболевания. Кроме того, заболевание перемещается по территории, и люди переносят паразитов с собой в новые районы. "В Эфиопии болезнь перемещается по стране. Вы не знаете, где будут случаи заболевания из года в год", - говорит Матлашевски. В результате, по его оценкам, для установления эффективности потребуется не менее 5 тыс. человек. Сакс полагает, что эта цифра может исчисляться десятками тысяч.
В Йорке Кайе создал центр тестирования вакцин, чтобы как можно больше узнать о кандидатах на вакцины, прежде чем проводить полевые испытания для подтверждения их эффективности. Он вырастил паразитов L. major в своей лаборатории, используя инфицированные ткани молодого человека, совершавшего поход в израильскую пустыню Негев. После этого около десятка добровольцев в Йоркшире позволили самкам песчаных мух, в которых обитают эти паразиты, питаться на их руках. Через две-четыре недели появляются небольшие бугорки, которые удаляются, чтобы у добровольцев не развился лейшманиоз (паразиты, обитающие в Израиле, обычно вызывают лишь легкое заболевание). В настоящее время группа Кайе готовит результаты исследования раннего иммунного ответа на паразита, который трудно изучить в естественных условиях, поскольку признаки инфекции обычно проявляются в течение нескольких месяцев, и только после этого люди обращаются в медицинские учреждения.
Следующий шаг группы Кайе - ввести вакцину добровольцам, подвергнуть их воздействию зараженных песчаных мух и посмотреть, окажется ли она защитной. "Если вакцина сработает, это даст нам новый импульс для ее испытания в реальных условиях", - говорит он. "Если не получится, то мы, скорее всего, остановимся".
Путь к успеху
Аденовирусные вакцины и живые вакцины не конкурируют между собой - у каждой из них есть свои преимущества. Большим плюсом для аденовирусных вакцин является то, что в некоторых странах, где лейшманиоз эндемичен, например, в Бразилии и Индии, благодаря вакцинации COVID-19 появились мощности по производству аденовирусов. Эти возможности можно использовать для местного производства вакцин против лейшманиоза. Однако, в отличие от живых вакцин, вирусно-векторный подход еще не доказал, что он может вызвать достаточно длительный Т-клеточный ответ для защиты от лейшманиоза. "У вас не будет такого широкого иммунного ответа, как в случае с интактным паразитом", - считает Кайе.
Данные, полученные при естественных инфекциях, свидетельствуют о том, что живые паразиты могут обеспечить стойкую защиту, однако применение живых вакцин сопряжено со значительными логистическими трудностями. В отличие от аденовирусных вакцин, которые можно хранить в холодильнике, живые паразитарные вакцины должны храниться при температуре -80 °C. Благодаря пандемии COVID-19 в эндемичных районах, таких как Восточная Африка, улучшилась инфраструктура доставки вакцин, однако доставка живой паразитарной вакцины в отдаленные сельские районы, расположенные вблизи зон конфликтов, по-прежнему будет сложной задачей, и, вероятно, связанные с этим затраты будут выше, чем при использовании аденовирусной вакцины.
Обеспечение доступности вакцин для многих людей с низким уровнем дохода, подвергающихся риску, является важнейшим условием борьбы с этим заболеванием. По оценкам Кайе, мировой спрос на вакцину может достичь миллиарда доз в течение десяти лет, и около четверти эндемичных стран смогут позволить себе оплатить вакцину, стоимость одной дозы которой составляет около 5 долларов США.
Даже по самым оптимистичным прогнозам до утверждения вакцины остается 5-7 лет. Каждый из этих годов принесет еще полмиллиона новых случаев висцерального лейшманиоза и не менее 50 000 смертей. Еще большее число людей получит шрамы от кожного заболевания, которым ежегодно заражается около полумиллиона человек. "Дети могут перестать ходить в школу, а женщины подвергаются дискриминации", - считаете Айеле. "В некоторых слоях общества эта болезнь считается проклятием", - добавляет она.
"Нам нужна вакцина, - подчеркивает Сатоскар. И хотя для людей, спасающихся от войны в Судане, она появится слишком поздно, она может стать залогом того, что история наконец-то перестанет повторяться".
