Причина тромбозов после иммунизации аденовирусной вакциной — определенный вариант гена иммуноглобулина и мутация в нем

Предыстория

Вакцины на основе аденовирусных векторов, доставляющих в клетки ген S-белка коронавируса, который вызывает иммунный ответ — это, например, ChAdOx1-nCoV-19 от AstraZeneca (также известная как AZD1222, Covishield, Vaxzevria), вакцина Ad26.COV2.S компании Johnson&Johnson и отечественный «Спутник V» (Гам-КОВИД-Вак). Вакцина AstraZeneca содержала вектор на основе аденовируса шимпанзе, вакцина Johnson&Johnson — вектор на основе человеческого аденовируса 26 подтипа, или Ad26, «Спутник V» — два разных вектора для первой и второй дозы, на основе Ad26 и Ad5.

После иммунизации аденовирусными вакцинами зафиксированы крайне редкие случаи тромбоцитопении (снижения содержания тромбоцитов в крови) и тромбозов, некоторые с летальными исходами. В том числе описаны случаи тромбоза венозных синусов головного мозга, тромбозов воротной, чревной или печеночной вен, тромбоэмболия легочной артерии.

В рамках фазы 3 клинических исследований Гам-КОВИД-Вак был отмечен один случай тромбоза и один случай нарушения мозгового кровообращения, однако общая частота всех сердечно-сосудистых осложнений в группе плацебо оказалась выше. Как сообщается в отчете Минздрава Аргентины 2021 года, на 13 млн доз вакцины «Спутник V» зафиксировано шесть осложнений, характеризующихся нарушением тромбоцитарного звена, из них два связаны с тромбозами на фоне тромбоцитопении. Шесть возможных случаев тромбоза церебральных венозных синусов (с тромбозом висцеральных вен или без него) были зарегистрированы среди более чем 7 млн человек, иммунизированных вакциной Johnson & Johnson/Janssen Ad26.COV2.S. Что касается вакцины AstraZeneca, речь идет о единичных случаях тромбозов на сотни тысяч.

В мае 2024 года AstraZeneca начала отзывать разрешения во всех странах мира на продажу и использование своей вакцины. Согласно заявлению производителя, препарат вытеснили с рынка конкурирующие разработки.

Беспокойство по поводу безопасности продукта AstraZeneca возникло еще в 2021 году. В марте 2021 года Комитет по безопасности Европейского агентства лекарственных средств (ЕМА) завершил предварительную проверку сообщений об осложнениях у людей, привитых этой вакциной. Преимущества вакцины перевешивают риски, связанные с COVID-19, говорилось в итоговом документе. Тем не менее комитет признавал, что иммунизация этой вакциной может быть связана с очень редкими случаями тромбоза и тромбоцитопении.

В августе 2021 года The Lancet опубликовал результаты исследования компании AstraZeneca, согласно которому у привитых двумя дозами Vaxzevria тромбоз с синдромом тробмоцитопении возникает с той же частотой, что и у непривитых. Однако после первой дозы это осложнение встречалось в четыре раза чаще, чем после второй (8,1 против 2,3 случая на 1 млн вакцинированных).

Редкий, но тяжелый побочный эффект

Гипотезу, объясняющую это осложнение, выдвинули авторы статьи в NEJM, опубликованной в апреле 2021 года. Они исследовали пациентов из Германии и Австрии, у которых после вакцинации ChAdOx1 nCov-19 развился тромбоз или тромбоцитопения.

Первая пациентка, ранее здоровая 49-летняя сотрудница здравоохранения, получила первую дозу вакцины ChAdOx1 nCov-19 в середине февраля 2021 года. В следующие несколько дней симптомы были обычными и незначительными (усталость, миалгия, головная боль). Однако с пятого дня начались озноб, повышенная температура, тошнота, дискомфорт в эпигастральной области; на 10-й день она была госпитализирована. У женщины было снижено количество тромбоцитов в крови. Не помогли ни переливание тромбоцитарной массы, ни другие меры; на 11-й день началось желудочное кровотечение, и пациентка умерла. КТ и посмертное вскрытие выявили множественные тромбозы, в том числе с необычной локализацией.

Этот случай произвел тяжелое впечатление на гематолога Сабину Эйхингер из Венского университета. «Я почти не спала», — признается она. Объяснение помогло найти сотрудничество с Андреасом Грайнахером, гематологом из Университета Грайфсвальда (Германия); он был первым автором статьи 2021 года, а Сабина Эйхингер — последним.

Грайнахер с коллегами изучал гепарин-индуцированную тромботическую тромбоцитопению (ГИТТ) — хорошо известный побочный эффект гепарина, гликозамина с антикоагулянтным действием. Главную роль в развитии этого осложнения играет тромбоцитарный фактор 4 (PF4) — цитокин, вырабатываемый тромбоцитами. В норме он взаимодействует с гепариноподобными молекулами на стенке сосудов, нейтрализуя их и тем самым способствуя свертыванию крови. Но он также образует прочные комплексы с гепарином, введенным извне (молекула гепарина заряжена отрицательно, а PF4 положительно). Антитела к этим комплексам адсорбируются на мембране тромбоцитов, способствует их активации и тромбообразованию. Это так называемый ГИТТ 2 типа (существует еще и ГИТТ 1 типа, когда гепарин взаимодействует с мембраной тромбоцита напрямую).

Осложнение после вакцинации по аналогии назвали вакцино-индуцированной иммунной тромботической тромбоцитопенией (ВИТТ). У многих пациентов, которых обследовали по поводу тромботических событий после вакцинации, были обнаружены антитела к PF4. Было ясно, что присутствие таких антител у вакцинированного человека — неблагоприятный признак, но механизм их действия еще предстояло установить. Предполагалось, что PF4 образует комплекс с каким-то компонентом вакцины, возможно, протяженным и отрицательно заряженным, например, с ДНК из клеток, в которых выращивали аденовирусы, или примесными белками.

Группа исследователей из США и Великобритании в конце 2021 года выдвинула предположение, что PF4 взаимодействует с электроотрицательной поверхностью аденовируса, например, ChAdOx1 в составе вакцины AstraZeneca, и такой комплекс обладает повышенной иммуногенностью.

В июне 2024 года The New England Journal of Medicine опубликовал письмо исследователей из разных стран (среди его авторов был и Андреас Грайнахер). Они сообщали о выявлении антител к PF4 у людей, перенесших естественную аденовирусную инфекцию и после нее — патологию, сходную с ВИТТ. (Да, при большом невезении и банальная инфекция в целом безвредным вирусом может привести к таким последствиям.) «Мы пришли к выводу, что антитела, индуцированные вакцинами против COVID-19 на основе аденовирусного вектора (классический ВИТТ), и ВИТТ-подобные антитела, индуцированные естественной аденовирусной инфекцией, чрезвычайно похожи. Такой необычайный уровень сходства профилей аутоантител (…) убедительно свидетельствует о том, что ВИТТ и заболевание, связанное с антителами к PF4 и аденовирусной инфекцией, представляют собой отдельный класс неблагоприятных иммунных реакций, связанных с вирусными (предположительно, аденовирусными) структурами», — говорилось в письме.

Новое исследование

Теперь, после нескольких лет работы, три научные группы — из Университета Грайфсвальда, а также из Университета Флиндерса в Аделаиде (Австралия) и Университета Макмастера (Канада) — расшифровали механизм, вызывающий ВИТТ. По сути, это цепочка неблагоприятных событий, в которой участвуют определенный генетический вариант, типичный для больных, и определенная мутация в В-лимфоците, производящим антитела. Исследование получило восторженные отзывы специалистов, к которым обратились за комментариями корреспонденты Science, — «элегантная работа», «настоящий прорыв».

Методом масс-спектрометрии ученые проанализировали последовательности аминокислот в молекулах антител к PF4, полученных от 21 пациента с ВИТТ (18 из них были вакцинированы ChAdOx1 и еще три — Ad26.COV2.S). Они также секвенировали участки генов, кодирующие гипервариабельный регион легкой цепи иммуноглобулина, у 100 пациентов с ВИТТ.

У антител, полученных от пациентов, обнаружились две общие черты. Во-первых, в позиции 31 легкой цепи антитела всегда находился остаток глутаминовой кислоты либо аспарагиновой кислоты — тот и другой имеют отрицательный заряд. При этом, когда проанализировали последовательность соответствующего участка гена в других клетках пациента, то увидели, что в этой позиции должен находиться положительно заряженный остаток лизина. Следовательно, замена произошла только в тех B-клетках, которые вырабатывают антитела, ассоциированные с болезнью.

Гены иммуноглобулинов в В-лимфоцитов, активированных взаимодействием с антигеном, накапливают мутации (явление, называемое соматической гипермутацией). Это нормальный процесс, который может увеличить сродство антител к антигену, но может привести и к нежелательным последствиям.

Во-вторых, у 99 из 100 пациентов с ВИТТ были варианты гена легкой цепи, которые кодировали отрицательно заряженную аминокислоту в позиции 50. Этот вариант (IGLV3‑21*02 или *03) встречается у 20–60% населения, в зависимости от этнической группы. Очевидно, что сам по себе он не опасен — если бы проблема была только в нем, ни одна аденовирусная вакцина не прошла бы клинические испытания. Риск создают еще два случайных события, инфекция аденовирусом перед вакцинацией, активировавшая В-клетки, и мутация в участке гена, вызвавшая замену в позиции 31.

Исследователи также продемонстрировали, что антитела, подобные тем, что были у пациентов, вызывают ВИТТ-подобные симптомы у мышей. При этом обратная замена глутаминовой кислоты в положении 31 на лизин смягчала симптомы.

Наконец, авторы статьи изучили профили связывания с антигенами антител против PF4 и антител против белков аденовирусных векторов, чтобы определить, какой компонент аденовируса вызывает образование аномальных антител. Антитела к PF4 не связывались с целыми вирионами ChAdOx1 или Ad26, однако распознавали коровый (внутренний) белок pVII аденовируса ChAdOx1 Его участок длиной в 15 аминокислот, образующий альфа-спираль, очень похож на структурный элемент PF4. Соответствующий участок в Ad26 высококонсервативен, так что это может объяснять случаи ВИТТ после иммунизации вакциной J&J.

Примечательно, что у здорового вакцинированного человека тоже присутствовали антитела к pVII, но они не проявляли перекрестной реактивности с PF4.

Механизм

Авторы описывают открытый ими механизм следующим образом. Пациенты, у которых развивается ВИТТ после вакцинации, ранее были инфицированы аденовирусом, и у них появились клоны В-лимфоцитов, распознающие pVII. Вакцинация активировала эти В-лимфоциты, в их генах, кодирующих иммуноглобулины антител, стали возникать новые мутации. В-лимфоциты начали производить антитела с дополнительным отрицательным зарядом в вариабельном участке. Такие антитела прочно связываются с положительно заряженным белком PF4. Комплекс из множества антител и белков активирует тромбоциты, они высвобождают больше PF4. Запускается опасная цепная реакция, которая вызывает образование тромбов. Истощение запаса тромбоцитов, в свою очередь, приводит к неконтролируемому кровотечению.

«Многие знают, что мутации в ДНК объясняют такие явления, как врожденные аномалии или рак, но то, что иммунная клетка, вырабатывающая ожидаемые антитела в ответ на вирус, внезапно меняет свою реактивность и реагирует на собственный белок [организма] из-за специфической мутации, — это впечатляющее открытие, беспрецедентное в научной литературе», — говорит один из руководителей исследования, Теодор Варкентин из Университета Макмастера.

Согласно данным Европейского агентства по лекарственным средствам, в Европе зарегистрировано около 900 случаев ВИТТ после иммунизации вакцинами AstraZeneca или J&J, включая 200 летальных исходов. Тем не менее эти вакцины спасли миллионы жизней во время пандемии COVID-19 (кстати, сама коронавирусная инфекция тоже сопровождается тяжелыми осложнениями, связанными с тромбозами).

Следует учитывать, что частота варианта IGLV3-21*02 или *03 варьирует в разных регионах. В Восточной Азии она существенно ниже, чем в Европе, и ВИТТ там встречается реже. Можно предположить, что, например, в китайской популяции аденовирусные вакцины более безопасны.

В настоящее время аденовирусные вакцины от COVID-19 все чаще уступают место вакцинам, основанным на других технологиях. Тем не менее на рынке остается вакцина от Эболы на основе аденовируса, находятся в разработке аденовирусные вакцины против других заболеваний, включая грипп, малярию, менингит, туберкулез, болезнь, вызванную вирусом Нипах. Эти вакцины можно сделать более безопасными, если модифицировать аденовирус. Возможно, удастся разработать варианты аденовируса, белок pVII которых не имеет опасного сходства с PF4, говорит Сара Гилберт из Оксфордского университета, которая участвовала в разработке вакцины AstraZeneca.

Тромбоцитопению и тромбоз после вакцинации от COVID-19 связали с реакцией организма на аденовирусный вектор