Назальная вакцина останавливает распространение SARS-CoV-2 лучше, чем мРНК-вакцина

Коронавирус SARS-CoV-2 распространяется воздушно-капельным путем, как и многие другие вирусы, вызывающие респираторные заболевания. Первой атаке подвергается слизистая оболочка верхних дыхательных путей. Во время пандемии COVID-19 распространение вируса сдерживали социальное дистанцирование, использование масок и вакцинация. Первые вакцины против COVID-19 появились в конце 2020 года, но по мере появления новых вариантов коронавируса их эффективность снижалась, кроме того, большинство их не предотвращало инфекцию у всех вакцинированных, а лишь делало ее протекание легким или бессимптомным. Аналогичным образом, вероятность передачи инфекции сильно снижалась, но не становилась нулевой.

Эксперты, в том числе Флориан Краммер из Медицинской школы Икан в Маунт-Синай, еще в 2020 году отмечали, что интраназальные вакцины имеют важное преимущество перед внутримышечными. Они попадают в организм тем же путем, что естественная инфекция, и могут вызывать не только системный иммунный ответ, но и появление антител слизистой оболочки, которые нейтрализуют вирус «на входе». Однако среди победителей вакцинной гонки не было интраназальных препаратов. Работа над ними продолжается и сейчас. Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе сравнили влияние интраназальной вакцины ChAd-SARS-CoV-2-S на основе аденовируса шимпанзе (вакцина iNCOVACC, Индия) и внутримышечной мРНК-вакцины BNT162b2 (Pfizer/BioNTech, Германия) на распространение инфекции воздушно-капельным путем и при прямом контакте.

Сирийских хомячков инфицировали вариантом коронавируса D614G SARS-CoV-2 (WA1/2020 D614G). Этот штамм с мутацией D614G, вызывающей аминокислотную замену в S-белке, которая увеличивает скорость передачи вируса, доминировал в середине 2020 года.

Хомячкам-донорам вводили 10⁵ бляшкообразующих единиц (БОЕ) вируса. Через 24 часа зараженные животные на протяжении 8 часов контактировали с хомячками из группы первичного контакта (C1). Затем через один, два или три дня хомячков из группы C1 ссаживали на 8 часов с хомячками из группы вторичного контакта (C2), таким образом дизайн эксперимента имитировал распространение инфекции. Исследователи анализировали ткани носовых раковин животных, смывы из носовой полости и легкие.

В ходе эксперимента часть животных иммунизировали однократно назальной вакциной (дозировка 10¹⁰ вирусных частиц) или трижды внутримышечно мРНК-вакциной (дозировка 5,0 мкг). Через 21 день после иммунизации сыворотку крови анализировали на антитела. Еще две недели спустя вакцинированные и невакцинированные животные контактировали с зараженными хомячками.

Через три дня после контакта измерили количество вируса в носовых раковинах: 1х10⁷ БОЕ/мл у невакцинированных животных, в 11 раз меньше у хомячков, вакцинированных мРНК, и в 1700 раз меньше у хомячков, иммунизированных назальной вакциной. Количество субгеномной вирусной РНК (sgRNA) было в два раза меньше после вакцинации мРНК и в 44 раза меньше после вакцинации назальной вакциной соответственно. Тем не менее не заразились только 3 из 14 (21%) животных, привитых назальной вакциной, и 1 из 16 (6%) животных, привитых мРНК-вакциной. Схожие результаты авторы получили при анализе назальных смывов.

Еще более показательными были результаты исследования легких. У контактных хомячков, привитых назальной вакциной, количество вируса в легких было в 586 тысяч раз ниже, чем у непривитых, а субгеномной РНК — в 24 тысячи раз ниже; то и другое значение фактически опустилось ниже предела обнаружения. У животных, привитых мРНК-вакциной, титр вируса снизился в 1,5 тысячи раз, а РНК-нагрузка — в 100 раз по сравнению с непривитыми хомячками.

Таким образом, иммунизация вакцинами обоих типов значительно снизила вирусную нагрузку в тканях верхних дыхательных путей (носовая полость), но полной защиты от инфекции не давала. В то же время иммунизация назальной вакциной обеспечивала 100%-ную защиту нижних дыхательных путей (легкие), а при иммунизации мРНК-вакциной вирусную РНК не обнаружили в легких лишь у четырех животных из 16 (25%).

Поскольку вирусная нагрузка после иммунизации была снижена, ученые предположили, что передача вируса при контактах с вакцинированными заболевшими животными также будет ниже. Оказалось, что зараженные хомячки, иммунизированные мРНК-вакциной, все же передают вирус как невакцинированным, там и вакцинированным соседям, хотя частота передачи и титры вирусов снижаются. В то же время ни хомячок из группы С2, вакцинированный или невакцинированный, не заразился от животных, привитых назальной вакциной. Следовательно, иммунизация интраназальной вакциной надежно разрывает цикл передачи вируса.

Чтобы исследовать иммунный ответ слизистой оболочки, авторы анализировали специфичные к S-белку вируса иммуноглобулины классов G (IgG) и А (IgA) в назальных смывах животных из группы вторичных контактов. У хомяков, иммунизированных назальной вакциной, определялись высокие уровни S-специфичных IgG и IgA. У животных, привитых мРНК-вакциной, уровень IgG был намного ниже, а IgA не было обнаружено вовсе. Это означает, что интраназальная иммунизация вызывает более значимый местный иммунный ответ.

Результаты исследования подтверждают, что мукозальные вакцины, нацеленные на формирование местного иммунитета, могут сдерживать распространение респираторных инфекций, подавляя репликацию вируса в верхних дыхательных путях и снижая вероятность его воздушно-капельной передачи. Очевидно, это справедливо не только для возбудителя COVID-19, но и для гриппа, респираторно-синцитиального вируса и др.

Интраназальная маска защитила мышей от коронавируса