Вакцины: современный подход к получению
Вакцинация основана на способности организма формировать приобретенный иммунитет и иммунологическую память в отношении возбудителя.
К основным принципам получения эффективных вакцин относятся:
- безвредность вакцин для организма человека и животных (то есть, у микроорганизмов, из которых готовят вакцинный препарат, должна отсутствовать генетически детерминированная патогенность (вирулентность));
- вакцинные микроорганизмы при потере патогенности обязательно должны сохранять иммуногенность - способность вызывать сильный иммунный ответ и формировать длительную (по крайней мере в течение нескольких лет) иммунологическую память, проявляя тем самым протективные свойства;
- для ряда инфекций, возбудители которых атакуют невоспроизводящиеся клетки (например, вирус полиомиелита атакует нейроны), вакцины должны индуцировать высокий титр нейтрализующих антител для предотвращения проникновения в клетку;
- биологическая стабильность вакцин;
- легкость процедуры массовой вакцинации;
- доступная для населения стоимость.
К первой половине ХХ века были полученны вакцины к большому набору инфекционных заболеваний (некоторые из них представлены в табл. В.1 ). Все они были получены эмпирическим путем, что значительно удлиняет время достижения желаемого результата. К тому же использование нативных микробных клеток чревато опасностями, поскольку неразрушенные микроорганизмы представляют собой комплексные антигены, обладающие множеством B- и T-клеточных эпитопов . Каждый из таких эпитопов способен формировать самостоятельный ответ, что создает чрезмерное напряжение как для иммунной системы, так и для организма в целом и может сопровождаться рядом системных нарушений.
Снижение или полную отену побочных эффектов при вакцинации связывают с получением вакцин нового поколения.
Один из них состоит в выделении тех антигенов инфекционных микроорганизмов, которые обладают наибольшим протективным эффектом и инициируют таким образом наибольшее количество соответствующих по специфичности антител или обеспечивают преимущественный рост клона специфических T-лимфоцитов. Однако подобная процедура приводит к снижению иммуногенности выделенных антигенов. Задача состоит в получении такого вакцинного материала, который, с одной стороны, сохранял бы узкую, наиболее характерную антигенную специфичность патогена, а с другой - был бы достаточно иммуногенен для инициации сильного протективного иммунитета. Решение содержится в использовании иммунологически инертных полимерных молекул L-аминокислот (например, L-лизина), липидов (организованных в гранулы (липосомы), внутри которых содержится антиген), химических соединений в качестве носителей с адъювантным эффектом для белковых антигенов или пептидов.
Другой подход строится на применении технологии рекомбинантной ДНК. Традиционно для защиты от вирусной инфекции используют либо аттенуированные (ослабленные), либо убитые вирусы. Аттенуация вирусных частиц достигается пассажем дикого (исходного) вируса человека через культуру клеток животных (например, обезьян). Снижение патогенности вируса происходит за счет множественных мутаций той части вирусного генома, которая ответственна за вирулентность. Существует еще один прием, состоящий в прямом удалении методами рекомбинантной технологии той части вирусной ДНК, которая ответственна за вирулентность, при сохранении всех остальных участков генома и первую очередь тех, которые обеспечивают иммуногенность вируса. Вирусы с такой рекомбинированной ДНК могут использоваться в качестве вакцины.
Точное знание участков вирусных или бактериальных ДНК, ответственных за синтез протективных антигенов, позволяет получать белковые вакцины: отрезок такой ДНК вводится в геном экспрессирующей клеточной культуры с тем, чтобы иметь большое количество интересующего белка. Первая белковая вакцина, при разработке которой использовалась генноинженерная технология, была получена для гепатита B .
Еще один перспективный подход к производству вакцинных препаратов получил название "иммунизация генами". Опыты проведены на мышах. Часть ДНК, ответственная за синтез гемагглютинина вируса гриппа - достаточно сильного иммуногена, вводится в плазмиду, которая, в свою очередь, инъецируется в мышечную ткань. Подобная процедура обеспечивает синтез соответствующего вирусного белка - протективного антигена, сенсибилизирующего организм. Введение провоцирующей дозы вируса гриппа экспериментальным животным полностью предотвращает размножение нативного вируса.
Помимо разработки новых вакцин, основанной на технологии рекомбинантной ДНК, ведутся исследования с использованием приемов белковой инженерии. Сведения о первичной структуре белковых антигенов, локализации B- и T-клеточных эпитопов в структуре молекулы позволяют получать такие эпитопы синтетическим путем. Однако синтезированные пептиды теряют иммуногенность, свойственную целой молекуле. Это препятствие преодолевают с помощью адъювантов . Одним из таких адъювантов являются липосомы, позволяющие доставлять антигенные пептиды непосредственно в антигенпрезентирующие клетки и тем самым обеспечивать запуск специфической реакции.
