Лица наноиндустрии
Кто те ученые, инженеры, предприниматели, которые за 10 лет на наших глазах создали
новую отрасль? Как они пришли в высокотехнологичный бизнес и что их объединяет?
Посмотрите на мир нанотехнологий глазами тех, кто его создает.

Красильников Игорь Викторович

Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский институт вакцин и сывороток ФМБА России, заместитель директора
Область научных интересов: биотехнологическое конструирование и производство диагностических, лечебных и профилактических иммунобиологических препаратов
Вице-президент Общества биотехнологов России
Академик РАЕН
Лауреат премии Совета Министров СССР (1984)
д.б.н., профессор
Автор более 30 авторских свидетельств и патентов, более 150 научных публикаций. Подготовил 4 кандидатов наук.

Любой вирус — это наночастица, только содержащая белки, нуклеиновую кислоту и полисахариды, она способна создавать много копий (размножаться) в клеточных системах. А если рассматривать инактивированный вирус, то он представляет собой наночастицу, не способную к копийности, но сохраняющую остальные свойства вируса.

Отечественные биотехнологии в области разработки вакцин за последние сорок лет прошли сложный путь. Этот путь совпал с научной деятельностью профессора Игоря Викторовича Красильникова, который после Ленинградского политехнического института по распределению попал в Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М. П. Чумакова в Москве. Первая вакцина, с которой ему пришлось иметь дело, была против бешенства. В то время ее выращивали в культуре клеток почек сирийских хомячков. Она представляла собой ослабленный штамм инактивированного вируса бешенства. Вакцину человеку требовалось вводить в среднем семнадцать раз — после того, как его укусит больное животное. Одной из задач, стоявшей перед разработчиками, было создание препарата, требующего намного меньшего количества инъекций, но такого же эффективного.

«Задача была решена, — рассказывает Игорь Красильников. — С помощью технологий ультрафильтрации и хроматографии исследователи получили очищенную вакцину, инактивированный вирус бешенства практически без примеси белков. Испытания показали, что достаточно делать 3–5 инъекций, чтобы достичь того же эффекта, который был при 17-ти инъекциях. Эта вакцина внедрена в производство и выпускается до сих пор».

Следующим этапом исследований стало усовершенствование свойств вакцины клещевого энцефалита, разработка технологии повышения ее иммуногенности. Существующей тогда культуральной вакциной иммунизировали население 5–6 раз, вакцина содержала неочищенный инактивированный (убитый) вирус вместе с культуральной средой. Предстояло с помощью методов ультрафильтрации и препаративной хроматографии сконцентрировать и очистить инактивированный вирус, и на его основе создать стабильную безвредную и эффективную вакцину. Эта задача стала темой кандидатской диссертации Игоря Красильникова. В 1982 году после окончания клинических испытаний новую концентрированную и очищенную вакцину зарегистрировали в Институте полиомиелита. Она была абсолютно безвредной, и ее немедленно внедрили в практику здравоохранения. За эту работу коллектив авторов получил премию Совета Министров СССР.

Важно, что обе вакцины для своего времени оказались достаточно эффективны. Вакцина клещевого энцефалита была создана параллельно с вакциной австрийской фирмы «Иммуно». В Австрии, Чехии, Словакии клещевой энцефалит остается одной из серьезных проблем, так же как и для севера нашей страны, Дальнего Востока и Сибири. Советская и австрийская вакцины были зарегистрированы с разницей в полгода. Европейцы шли тем же путем, что и ученые из Института полиомиелита, но с помощью других методов. Они использовали проточную центрифугу, что в то время было инновацией. Сегодня проточные центрифуги применяются практически на всех предприятиях, где производятся вакцины.

Дальнейшие исследования привели Игоря Викторовича в Институт иммунологии в Москве к Рэму Викторовичу Петрову, который занимался разработкой вакцин на основе поверхностных вирусных белков. В этом случае белки, как бусины, привязываются к полимеру, и появляется структура, содержащая, помимо полимера, еще и антигены, на которые формируется иммунный ответ. Оказалось, что иммуногенность таких вакцин не очень велика из-за того, что сами антигены образовывали не вирусоподобные, а линейные структуры. Стояла задача добиться более высокого иммунного ответа. Для этого использовалась технология получения корпускулярных адъювантов — иммуностимуляторов неорганической и органической природы, повышающих специфический иммунный ответ на антигены. Адъювант был изобретен: его получили из экстракта бересты, и он оказался необычным, потому что образовывал в воде глобулярные структуры размерами 100–120 нанометров, то есть близко к вирусу. Использования такого наноадъюванта в привязке к поверхностным антигенам вируса гриппа привело к созданию экспериментальной вакцины. Самое важное, что надоадъювант оказался эффективным и позволял повышать титр специфических антител к вирусу. В случае с вирусом гриппа титр повышался в 3–4 раза.

Параллельно с поисками адъюванта коллектив, в котором работал Игорь Красильников, разрабатывал первую рекомбинантную вакцину в нашей стране — против гепатита В. Это заболевание было тогда огромной проблемой — и во всем мире, и в России в частности. Рекомбинантную вакцину создали на основе дрожжей. В дрожжевой штамм с помощью методов генной инженерии водился ген с соответствующей последовательностью поверхностного антигена вируса гепатита В, и дрожжи при размножении нарабатывали его в своем составе. Далее шла цепочка сложных комбинаций: разрушение дрожжей, очистка их и выделение HBs антигена. Вакцину зарегистрировали в 1994 году. Это был значительный прорыв отечественной науки: в тот момент в мире против гепатита В существовали всего одна или две подобные вакцины На основе работ, связанных с разработкой вакцин против гепатита В, гриппа и клещевого энцефалита Игорь Викторович Красильников защитил докторскую диссертацию.

Приблизительно та же технология была разработана и для гриппозной вакцины. Грипп — отдельная проблема, существующая во всем мире и до сих пор не имеющая универсального эффективного решения. С 2009 года, когда произошла пандемия «свиного» гриппа, ВОЗ пытается создать универсальные вакцины, которые будут обладать широким спектром действия против многих штаммов вируса гриппа. Это сложно сделать: геном вируса состоит из 8 фрагментов, а гриппом, помимо человека, болеют огромные популяции птиц и свиней. В природе идет интенсивный обмен этими фрагментами, поэтому вирус изменчив и каждый год появляются новые актуальные штаммы вируса. «Птичий» грипп, «свиной», грипп, которым болеют люди — как раз примеры подобной изменчивости, что связано с пандемиями: «испанка» 1918–1919 годов унесла жизни 50–70 млн человек. Угроза гриппозных пандемий является наиболее серьезной из периодических вспышек вирусных инфекций. Сегодня существует четырехвалентная вакцина на основе поверхностных белков вируса гриппа, в некоторых из них используются различные адъюванты. Но это сезонная вакцина, которая позволяет получить устойчивый иммунитет только на протяжении года. Перед мировой наукой стоит задача не допустить развития вируса гриппа до пандемического штамма и одной вакциной обезопасить людей от новых штаммов вируса. К сожалению, пока такая вакцина не создана.

Но есть и плюс в этой ситуации. «Каждая пандемия становится значительным толчком для развития наноиндустрии, генной инженерии, биотехнологии и производства, — комментирует профессор Красильников. — Неустанные поиски решения проблемы гриппа на протяжении последних 11 лет привели к тому, что создался плацдарм новых технологий, которые сегодня помогли многим компаниям достаточно быстро сделать вакцину против СOVID-19».

Прежде всего, это испытанная технология: инактивированный вирус, который очищается и используется в качестве вакцины. В нашей стране ее создали в Институте полиомиелита. Сейчас вакцина апробируется.

Вторая технология, которую можно использовать для борьбы с коронавирусом — векторная. Такая вакцина под названием «Спутник-V» была получена в Институте имени Н. Ф. Гамалеи. В Бразилии качестве вектора используется сам вирус гриппа. Фрагмент нейраминидазы заменен фрагментом, который кодирует белок коронавируса. В России в Институте гриппа используется другой вектор — тоже вирус гриппа, но живой штамм, где неструктурный NS белок заменен на кусочек нуклеиновой кислоты коронавируса, который кодирует белок. Эта вакцина в настоящее время исследуется на животных.

В нескольких странах идет разработка вакцины на основе вирусоподобных частиц. По этому пути пошел новосибирский «Вектор». Эпитопы, которые можно получать с помощью генной инженерии, сажаются на различные адъюванты или встраиваются в вирусную частицу и используются в качестве вакцины. Все эти абсолютно новые приемы ярко демонстрируют, насколько изменилась технологии в производстве вакцин. «Важно создать конфигурацию, которая близка к натуральному вирусу, — говорит Игорь Викторович. — Если такая конфигурация получается, то вакцина, как правило, эффективна. Сегодня идет работа над огромным количеством вакцин, но не все достигают цели. Какая из них окажется наиболее безвредной и эффективной, мы узнаем, вероятно, в течение следующего года».

Сегодня, по словам профессора Красильникова, мы наблюдаем второй прорыв биотехнологий после 2009 года. Появилось много новых платформ и путей создания антигенов и адъювантов. Получение векторных вакцин, возможно, приведет к созданию новых средств против пока неизлечимых заболеваний. Так, например, те же векторы, которые используются в институте им. Н. Ф. Гамалеи, были использованы для создания вакцины против лихорадки Эболы и могут стать основой других вирусных вакцин.

Для российских реалий есть еще один плюс этого прорыва. У нас в стране отсутствовал мостик между разработкой и производством вакцин. В западных странах существуют специальные компании, которые становятся связующим звеном: на основе научной разработки создают пилотную технологию и технологию производства. В итоге путь вакцины от лаборатории до рынка значительно упрощен. В России, к сожалению, ничего подобного не было. Cейчас создаются R&D — комплексы и организации, которые берут на себя адаптацию научной разработки к технологическим процессам. По мнению Игоря Викторовича, это даст еще один значительный толчок развитию отечественной бионанотехнологии.