Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Ветеринарная иммунология (теория и практика)

АНТИГЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ КАК ВАКЦИНЫ

Выбор типа антигенного препарата для применения в качестве вакцины зависит от многих факторов. В общем, чем больше антигенов данного микроба останется в вакцине, тем лучше, и живые микроорганизмы, как правило, эффективнее убитых. Исключение составляют болезни, патогенез которых определяется действием токсина. В этом случае основой вакцины может служить сам токсин. Еще одно исключение — это вакцины, в которых нужные микробные антигены экспрессируются клетками других микробов, используемых в качестве вектора.

Для приготовления живых вакцин могут использоваться как штаммы дикого типа, так и аттенуированные, или ослабленные, штаммы микробов.

Живые микроорганизмы штаммов дикого типа редко используются для вакцин. За исключением вируса коровьей оспы ни один полностью нативный (циркулирующий в природе) микроорганизм не служил когда-либо для приготовления используемых на практике вакцин. Однако известны испытания бычьего и обезьяньего ротавирусов в качестве вакцин для детей. Одно время внимание исследователей привлекала иммунизация микобактериями (возбудителями мышиного туберкулеза) как средством противотуберкулезной защиты. На Ближнем и Среднем Востоке, а также в России для создания иммунитета к кожному лейшманиозу делают прививки живой культуры Leishmania tropica major, выделенной от больного с легким течением болезни. Вполне вероятно, что в будущем будет получена еще одна хорошая гетерологичная (как у Дженнера) вакцина, но при этом возможны серьезные проблемы, связанные с требованием безвредности.

Наиболее эффективны живые инактивированные вакцины. При разработке вакцин самой плодотворной оказалась стратегия ослабления (аттенуация) вирулентности возбудителей, вызывающих болезни, при сохранении нужных антигенов. Первый успех на этом пути был достигнут Кальметтом и Гереном при работе с одним из штаммов туберкулезных бактерий бычьего типа (Mycobacteriun bovis complex), который за 13 лет (1908—1921) пересевов приобрел намного менее вирулентную форму, известную теперь как BCG (bacille Calmette-Guerin), и в некоторой степени эффективную в качестве противотуберкулезной вакцины. По-настоящему удачными оказались работы по аттенуации вирусов. Началом их стало получение путем пассирования в мышах и куриных эмбрионах ослабленного штамма 17D вируса желтой лихорадки (1937). В дальнейшем принципиально сходный подход позволил создать вакцины против полиомиелита, кори, эпидемического паротита и краснухи. Об эффективности этих вакцин свидетельствует резкое снижение заболеваемости соответствующими инфекциями на протяжении двух-трех десятилетий.

Аттенуация может быть результатом мутаций. В чем суть изменений, приводящих к аттенуации? Впервые ослабленные микробы были получены в результате серии случайных мутаций, индуцированных неблагоприятными условиями роста; их удалось выделить благодаря постоянной перепроверке и отбору по признаку утраты вирулентности при сохранении исходного антигенного состава. Эта длительная кропотливая работа была остроумно названа генетической рулеткой. Когда стало возможным секвенирование вирусных геномов, оказалось, что результаты традиционного способа аттенуации весьма неоднозначны. Одним из примеров этого являются различия между вирусами полиомиелита трех типов, входящими в состав живой полиомиелитной вакцины Сейбина. Геном вируса первого типа содержит 57 мутаций и почти никогда не реверсирует к дикому (вирулентному) типу, в то время как с вакцинными штаммами полиовирусов второго и третьего типов это происходит часто, поскольку их безвредность зависит всего от двух ключевых мутаций. В некоторых случаях реверсия приводит к вспышкам поствакцинального паралитического полиомиелита. Одна из них, произошедшая в Швеции, стала достаточным убедительным аргументом для службы здравоохранения этой страны, чтобы прекратить применение живой вакцины, заменив ее инактивированной 100

вакциной. Однако в пользу живой вакцины свидетельствует то, что во многих районах США она в настояцее время вытеснила вирус полиомиелита дикого типа в источниках водоснабжения и, несомненно, обеспечивает иммунную защиту части никогда не вакцинированного населения — яркий пример «коллективного иммунитета».

С появлением современной технологии получения рекомбинантных ДНК стало очевидно, что как вирусные, так и бактериальные аттенуированные вакцины должны создаваться на основе направленно точечных, а не случайных мутаций.

Инактивированные вакциныэто сохранившие нативность антигенов, но нежизнеспособные микроорганизмы. Эти вакцины создают по принципу упомянутых выше инактивированных вакцин Пастера. Некоторые из инактивированных вакцин высокоэффективны (антирабическая вакцина), эффективность же других невысока (сальмонеллезная и гриппозная вакцины) или спорна (чумная вакцина). Применение некоторых вакцин встречает возражения из-за их токсичности (цельноклеточная коклюшная вакцина). Можно надеяться, что некоторые из них будут заменены более эффективными вакцинами на основе ослабленных возбудителей (и уже видна определенная перспектива появления такой антирабической вакцины), а также вакцинами, полученными методом генной инженерии.

Инактивированные токсины и анатоксины — наиболее удачные из бактериальных вакцин. Самыми эффективными среди всех бактериальных вакцин считаются столбнячная и дифтерийная вакцины, приготовленные из инактивированных экзотоксинов (табл. 7.1). Как оказалось, тот же принцип может быть использован для приготовления вакцин против ряда других инфекционных болезней.

Таблица 71

Вакцины, приготовленные на основе токсинов

Микроорганизм

Вакцина

Комментарий

Clostridium tetani

Токсин, инактивированный фор- мальдегидом

Три инъекции анатоксина, адсорбированного на геле гидроксида алюминия; ревакцинация каждые 10 лет; обычно вводят вместе со столбнячным анатоксином

Clostridium

perfringens

Иммунизируют новорожденных ягнят

Примечание. В список не включены препараты против многочисленных экзотоксинов стафилококков и стрептококков, а также против бактериальных эндотоксинов, подобных липополи- сахариду.

Столбнячный анатоксин может служить носителем в составе других вакцин. Столбнячный анатоксин, кроме применения в качестве вакцины против столбняка, используется еще и как носитель в вакцинах, состоящих из коротких пептидов, которые иначе лишены иммуногенности. Такой способ эффективен благодаря тому, что население в большинстве вакцинировано против столбняка и обладает Т-клетками иммунологической памяти, распознающими токсин. Однако в качестве носителя целесообразно использовать белок того же микроба, против которого направлена конструируемая вакцина (в частности, пневмококковая, малярийная и т.д.).

Безвредными и эффективными вакцинами служат поверхностные антигены и фрагменты микробных клеток.

Иммунная система (главным образом В-клетки и антитела) распознает прежде всего поверхностные антигены большинства микроорганизмов и отвечает на них. Они и служат безвредной и эффективной вакциной в тех случаях, когда вторичное образование антител способно сдерживать инфекцию. Наиболее удачными оказались вакцины против инкапсулированных бактерий, капсульные полисахариды которых удается получить в препаративных количествах, и против вируса гепатита В, обладающего необычным свойством сверхсинтеза поверхностного антигена (HBs).

Низкомолекулярные антигены можно получать путем химического синтеза или молекулярного клонирования. Если установлено, что защиту обеспечивает небольшой пептид (нечастый случай), удобнее, возможно, получать его путем синтеза или клонирования в подходящем векторе экспрессии. Пример успешной реализации этого подхода — получение HBs-антигена, клонированного в клетках дрожжей. Изготовленная таким способом вакцина вытеснила теперь HBs- вакцину первого поколения, которую приходилось готовить трудоемким методом выделения HBs-антигена из крови носителей вируса и последующей очистки. При применении нового способа снизилась стоимость вакцины.

Привлекательность молекулярного клонирования заключается и в том, что в продукт можно ввести дополнительные последовательности, например необходимые В- и Т-клеточные эпитопы, скомбинированные различным образом для оптимизации иммунного ответа. Т-клетки распознают линейные аминокислотные последовательности, тогда как В-клетки отвечают на трехмерную конфигурацию эпитопов антигена. Поэтому пептиды хорошо функционируют в качестве Т-клеточных эпитопов, но не способны имитировать структурированные В-кле- точные эпитопы. Даже если В-клеточная детерминанта имеет линейную конфигурацию, антитела, полученные к свободному гибкому пептиду, не связываются с ним также оптимально, как с идентичной последовательностью в составе нативного белка, где она имеет более жесткую структуру.

Вакцины будущего — это микробные гены в комбинации с векторами для экспрессии антигена in situ.

Дальнейшее развитие подхода с применением клонирования генов предполагает введение нужного гена в вектор, который способен после инъекции в организм обеспечивать репликацию и экспрессию с образованием большого количества антигена in situ. Ранее на роль вектора выдвигали вирус коровьей оспы (несмотря на изредка проявляемую им токсичность), однако его использованию препятствует то, что многие люди уже привиты против оспы и у них этот вирус будет слишком быстро выводиться из организма. В качестве альтернативы предлагались почти все из имеющихся аттенуированных вирусных вакцин.

Другой подход к созданию вакцины заключается в использовании в роли векторов аттенуированных бактерий, и естественным кандидатом на нее представляется вакцина БЦЖ (отфр. BCG— bacille Calmette- Guerin), поскольку геном микобактерий по расчетам достаточно велик для включения генов любых других микробов, из которых необходимо создать вакцину. Имеется также ряд мутантных штаммов сальмонелл, способных при пероральном введении проиммунизировать лимфоидную ткань кишечника, прежде чем они будут элиминированы. Эти бактерии идеально подходят на роль векторной вакцины для индукции местного иммунитета в кишечнике — очень важная задача, если учесть, что диарейные заболевания составляют главную причину детской смертности на земном шаре. Еще одно преимущество аттенуированных микроорганизмов как векторов заключается в том, что их могут поглощать макрофаги, вызывая в результате системный иммунный ответ вследствие миграции в другие части тела.

Самым новым направлением в этой области стала разработка метода вакцинирования чистой ДНК, в последовательность оснований которой включен подходящий промотор. Такая вакцина поразительным образом создает превосходный иммунитет, как гуморальный, так и клеточный, не вызывая при этом толерантности, которую можно было бы ожидать в случае потенциально неограниченного источника чужеродного антигена. Это направление, привлекающее огромный интерес, быстро развивается, и уже вскоре можно ожидать результатов испытаний «ДНКовой» гриппозной вакцины.

Когда нативный антиген непригоден для иммунизации, можно использовать антиидиотипические вакцины. Это единственный тип вакцин, созданный исключительно на основе теоретических представлений. Идея состоит в получении большого количества анти- идиотипических моноклональных антител (анти-Id) против V-области (идиотипа) иммуноглобулина, заведомо обладающего защитной активностью. Отобранные соответствующим образом антитела анти-Id по пространственной конфигурации будут подобны эпитопам исходного иммунизирующего антигена и пригодны для использования с целью активной иммунизации вместо него. Такая стратегия, хотя и воспринимается нередко скептически — как плод «умозрительной

юз

иммунологии», все же может оказаться действительно эффективной в тех случаях, когда сам по себе нативный антиген непригоден, т.е. не обладает иммуногенностью, как, например, некоторые бактериальные полисахариды или липид А из бактериального эндотоксина (липополисахарида, Л ПС). При этом моноклональные антитела имеют преимущество — они как белки должны индуцировать иммунологическую память, которую полисахариды и липиды обычно не вызывают.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы