Нові технології виробництва вакцин
Створювати вакцини проти нових інфекцій, використовуючи старі випробувані технології, вдається не завжди. Деякі мікроорганізми, наприклад, вірус гепатиту B, практично неможливо виростити в культурі клітин, щоб отримати інактивовану вакцину. У багатьох випадках вакцини на основі убитих мікробів виявляються неефективними, а живі вакцини - занадто небезпечними. Великі надії покладалися на вакцини, отримані на основі рекомбінантних білків-антигенів (саме таким способом в 1980-і роки створили вакцину, яка захищає від гепатиту B). Але зараз стало очевидним, що багато рекомбінантних вакцин викликають слабку імунну відповідь. Ймовірно, причина в тому, що в таких препаратах міститься «голий» білок і відсутні інші молекулярні структури, часто необхідні для запуску імунної відповіді. Щоб рекомбінантні вакцини увійшли в практику, потрібні речовини-підсилювачі (ад'юванти), що стимулюють антигенну активність.
"ГЕНЕТИЧНА ІМУНІЗАЦІЯ"
За останні 10 років сформувався новий напрям - Генетична імунізація. Його називають також ДНК-вакцинацією, оскільки в організм вводять не білок-антиген, а нуклеїнові кислоти (ДНК або РНК), в яких закодована інформація про білок. Реальна можливість використовувати цю технологію в медицині і ветеринарії з'явилася в середині 90-х років минулого століття. Новий підхід досить простий, дешевий і, найголовніше, універсальний. Зараз вже розроблені відносно безпечні системи, які забезпечують ефективну доставку нуклеїнових кислот в тканини. Потрібний ген вставляють в плазміду (кільце з ДНК) або в безпечний вірус. Такий носій-вектор проникає в клітину і синтезує необхідні білки. Трансформована клітина перетворюється в «фабрику» з виробництва вакцини прямо всередині організму. Вакцинна «фабрика» здатна працювати тривалий період - до року. ДНК-вакцинація призводить до повноцінного імунної відповіді і забезпечує високий рівень захисту від вірусної інфекції.
ДНК-вакцинація полягає в тому, щоб ввести фрагмент ДНК, що кодує захисні антигени і цитокіни, безпосередньо в м'язову тканину. «Заразність» більшості вірусів багато в чому визначається їх структурними білками. Плазміда (кільцева молекула ДНК) з генами таких білків, введена в м'яз, стимулює імунну відповідь, яка перешкоджає розвитку захворювання. Використовуючи один і той же плазмідний або вірусний вектор, можна створювати вакцини проти різних інфекційних захворювань, змінюючи тільки послідовність, що кодує необхідні білки-антигени. При цьому відпадає необхідність працювати з небезпечними вірусами і бактеріями, стає непотрібною складна і дорога процедура очищення білків. Препарати ДНК-вакцин не вимагають спеціальних умов зберігання і доставки, вони стабільні тривалий час при кімнатній температурі.
Уже розроблені і випробовуються ДНК-вакцини проти інфекцій, що викликаються вірусами гепатитів B і C, грипу, лімфоцитарного хоріоменінгіту, сказу, імунодефіциту людини (ВІЛ), японського енцефаліту, а також збудниками сальмонельозу, туберкульозу і деяких паразитарних захворювань (лейшманіоз, малярія). Ці інфекції вкрай небезпечні для людства, а спроби створити проти них надійні вакцинні препарати класичними методами виявилися безуспішними.
ДНК-вакцинація - один з найперспективніших напрямків в боротьбі з раком. В пухлину можна вводити різні гени: ті, що кодують ракові антигени, гени цитокінів та імуномодуляторів.
ВАКЦИНИ «З РОЗРАХУНКУ» або «ЗВОРОТНЯ ВАКЦИОНОЛОГІЯ»
Бурхливий розвиток в останнє десятиліття геноміки, біоінформатики і протеоміки призвело до зовсім нового підходу в створенні вакцин, який отримав назву «Зворотня вакцинологія» (reverse vaccinology). Цей термін чітко висловлює суть нового технологічного прийому. Якщо раніше при створенні вакцин вчені йшли по низхідній лінії, від цілого мікроорганізму до його складових, то тепер пропонується протилежний шлях: від генома - до його продуктів. Такий підхід заснований на тому, що більшість захисних антигенів - білкові молекули. Маючи в розпорядженні повні знання про всі білкові компонентах будь-якого збудника захворювання, можна визначити, які з них годяться в якості потенційних кандидатів на включення до складу вакцинного препарату, а які - ні.
Рекомбінантні технології дозволяють отримати ослаблений вірус за більш короткий час. Для цього з геному вірусу «вирізають» ген, який відповідає за вірулентність (хвороботворні властивості), але не впливає на розмноження і імуногенність. Одержаний нешкідливий вірусний штам використовують для виготовлення вакцини.
Перший підхід. Провівши комп'ютерний (in silico) аналіз генома, дослідник отримує не тільки список кодованих білків, але і деякі їх характеристики, наприклад, приналежність до певних груп, можлива локалізація всередині бактеріальної клітини, зв'язок з мембраною, антигенні властивості.
Другий підхід до відбору кандидатів в вакцини - визначення активності окремих генів мікроорганізмів. Для цього одночасно вимірюють рівень синтезу матричної РНК всіх продуктів генів, вироблених в клітці. Така технологія дозволяє «вирахувати» гени, залучені в процес поширення інфекції.
Третій підхід заснований на протеомних технологіях. Її методи дають можливість деталізувати кількісну і якісну характеристики білків в компонентах клітини. Існують комп'ютерні програми, які по амінокислотної послідовності можуть передбачити не тільки тривимірну структуру досліджуваного білка, а й його властивості та функції.
Використовуючи ці три методи, можна відібрати набір білків і відповідні їм гени, які представляють інтерес для створення вакцини. Як правило, в цю групу входить близько 20-30% всіх генів бактеріального генома. Для подальшої перевірки потрібно синтезувати і очистити відібраний антиген в кількостях, необхідних для імунізації тварин. Очищення білка проводять за допомогою повністю автоматизованих приладів. Використовуючи сучасні технології, лабораторія, що складається з трьох дослідників, може протягом місяця виділити і очистити більше 100 білків.
Вперше принцип «зворотньої вакцинології» використовували для отримання вакцини проти менінгококів групи B. За останні роки таким способом розроблені вакцинні препарати проти стрептококів Streptococcus agalactiae і S. pneumoniae, золотистого стафілокока, бактерії Porphyromonas gingivalis, що викликає запалення ясен, провокує астму мікроорганізму Chlamydia pneumoniae і збудника важкої форми малярії Plasmodium falciparum.
Комментарии
Отправить комментарий