Вакцины – это биологические препараты, предназначенные для создания в неиммунном организме искусственного активного иммунитета.
Вирусные вакцины должны быть: 1) безопасными – не вызывать заболевания, поствакцинальные реакции и осложнения; 2) иммуногенными – вызывать развитие надежного и длительного иммунитета к возбудителям «дикого» типа; 3) стандартными – содержать равное количество иммуногенного вещества в единице объема; 4) стерильными – отсутствие в препарате посторонней микрофлоры.
Классификация вирусных вакцин.
По способу получения различают: живые аттенуированные, инактивированные, химические, генно-инженерные, антиидиотипические и синтетические вакцины.
По количеству входящих в вакцину антигенов выделяют моновакцины (содержат один антиген) и комбинированные вакцины (содержат несколько антигенов).
Живые аттенуированные вирусные вакцины. Получают путем ослабления (аттенуации) вирусов при культивировании в чувствительных, малочувствительных или нечувствительных живых системах (куриные эмбрионы, клеточные культуры). Живые аттенуированные вакцины способствуют развитию стойкого активного искусственного иммунитета. Недостатком вакцин является потенциальная опасность обратной мутации вакцинного штамма вирусов, что может вызвать заболевание, особенно у лиц с иммунодефицитами. К живым аттенуированным вакцинам относятся вакцины против желтой лихорадки, полиомиелита, кори, эпидемического паротита, краснухи, гриппа и других вирусных заболеваний.
Инактивированные вирусные вакцины. В тех случаях, когда ослабить вирулентность вирусов не представляется возможным, либо вирусы являются возбудителями весьма опасных инфекций, вакцинные штаммы инактивируют формалином, спиртом либо ультрафиолетовыми лучами. Инактивированные вакцины менее эффективны, чем живые аттенуированные, однако при их использовании отсутствует потенциальная возможность развития вирусного заболевания. К инактивированным относятся полиомиелитная вакцина, вакцина клещевого энцефалита, вирионная хроматографическая гриппозная вакцина и другие.
Химические вирусные вакцины. Подразделяются на субъединичные, субвирионные и липосомные химические вакцины. Субъединичные химические вакцины состоят из отдельных антигенов вирусов, субвирионные вакцины – из отдельных компонентов вирионов. В обоих случаях компоненты вакцин получают путем воздействия на популяцию вирусов агрессивных веществ (кислоты, щелочи и др.), разрушающих вирусные частицы, с последующим очищением вакцинной фракции. Химические вирусные вакцины состоят из протективных вирусных антигенов и не содержат балластных веществ.
Разновидностью химических вакцин являются липосомные вирусные вакцины. Липосомы – это полые частицы, содержимое которых ограничено мембраной, образованной двойным слоем молекул. Липосомы образуются при механическом диспергировании взвеси набухших фосфолипидов в воде. В качестве липидной фазы используется фосфатидилхолин – основной компонент многих биологических мембран. Липосомы способны включать в себя и удерживать вещества белковой природы. Встраивание белков в липидный бислой называется реконструкцией, а получаемые при этом белоксодержащие липосомы – протеолипосомами. Включение белков, пептидов и нуклеиновых кислот в липосомы значительно повышает иммуногенность этих макромолекул.
В результате реконструкции вирусных белков образуются вирионоподобные структуры, называемые виросомами, которые могут быть использованы в качестве вакцин. Для их получения протективные антигены суперкапсида или капсида интересующего вируса солюбилизируют детергентами, а затем встраивают в липосомы. Для повышения иммуноадъювантных свойств виросом в их состав включают различные иммуномодуляторы (интерлейкины-1 и -2, γ-интерферон).
В 1993 г. в Швейцарии разработана и апробирована в клинике трехвалентная гриппозная липосомная вакцина. Вакцина содержала гемагглютинины трех штаммов вирусов гриппа. Разработана и клинически испытана моновалентная гриппозная липосомная вакцина из штамма A/Taiwan/1/86(Н1N1), содержащая как гемагглютинин, так и нейраминидазу вирусов гриппа.
В 1995 г. на основе липосомной гриппозной вакцины путем введения в ее состав антигена вируса гепатита А, была получена липосомная вакцина против вирусного гепатита А. Вакцина разрешена для применения у людей.
На основе гриппозных виросом разработаны и получены: 1) комбинированные липосомные вакцины против гепатита А и гепатита В; 2) мультивалентная вакцина, содержащая ковалентно связанные антигены вирусов гепатита А и В, дифтерийный, α- и β-столбнячные антигены, а также гемагглютинины и нейраминидазы различных штаммов вирусов гриппа. Недостаток мультиантигенных липосомных вакцин – возможность развития антигенспецифической супрессии гуморального иммунного ответа, особенно при повторной иммунизации. Это ограничивает применение мультиантигенных вакцин и требует тщательного подбора доз для каждого антигена.
Генно-инженерные вирусные вакцины. Различают субъединичные, векторные, полинуклеотидные и трансгенные генно-инженерные вакцины. Субъединичные генно-инженерные вирусные вакцины получают путем встраивания интересующих генов протективных вирусных антигенов в самореплицирующуюся систему (плазмиды бактерий, дрожжевые грибы). При размножении таких рекомбинантных микроорганизмов вырабатываются вирусные антигены, которые выделяют, очищают и используют в качестве вакцин. Генно-инженерные вакцины получают из некультивируемых или особо опасных вирусов (вирус гепатита В, ВИЧ).
В настоящее время широко используется субъединичная генно-инженерная вакцина против вирусного гепатита В, которая представляет собой поверхностный антиген вируса гепатита В (НВs-Ag).
Разновидностью генно-инженерных вакцин являются векторные вакцины. Они создаются путем встраивания протективного гена (генов) интересующего вируса в геномы других слабо патогенных для человека вирусов (аденовирусы и др.), которые затем клонируют и вводят в неиммунный организм. При репродукции вируса-вектора происходит образование протективного антигена, что стимулирует развитие к нему специфического иммунитета. За рубежом созданы и используются в узких кругах векторные вакцины против вирусного гепатита В, герпетической и ВИЧ-инфекции, псевдобешенства.
Другой разновидностью генно-инженерных вирусных вакцин являются полинуклеотидные вакцины, получаемые следующим образом. В геноме вируса или провируса определяют, а затем вырезают ген, кодирующий наиболее протективный антиген, после чего ген многократно копируют при помощи ДНК-полимераз. Вакцинацию проводят полученными ДНК-копиями гена. Данная технология использована при получении вакцин для профилактики ВИЧ-инфекции. При этом реципиенту производится инъекция ДНК-gp120-кодирующей последовательности вируса иммунодефицита человека. В результате этого образуются антитела, которые нейтрализуют gp-антигены ВИЧ и инициируют ответ антигенспецифических Т-киллеров и Т-хелперов. Полинуклеотидная вакцина против ВИЧ-инфекции относительно безопасна и является альтернативой живым векторным и живым аттенуированным вакцинам. Вместе с тем, полинуклеотидные вакцины имеют некоторые недостатки: 1) могут образовываться анти-ДНК-антитела, ассоциированные с аутоиммунными заболеваниями; 2) возможна интеграция ДНК-вакцины в геном клетки с последующей ее трансформацией.
Разрабатываются трансгенные генно-инженерные вакцины на основе использования трансгенных растений – растений, в геномы которых с помощью вирусных векторов вводятся протективные гены интересующих вирусов. Трансгенные растения являются наиболее продуктивными биологическими системами, производящими необходимые антигены в безопасной нативной форме. Вакцины, получаемые из трансгенных растений, дешевы и не нуждаются в холодовой цепи. Конструирование трансгенных растений включает следующие этапы: 1) идентификация и клонирование целевого гена; 2) перенос целевого гена в растения с помощью векторов или путем прямой доставки в протопласты; 3) интеграция целевого гена в геном растения; 4) анализ экспрессии целевого гена. Для конструирования трасгенных растений используются томаты, картофель, репа, табак, соя, бананы, салат-латук, вигна, арабидопсис. В настоящее время сконструированы и клонированы трансгенные растения, продуцирующие поверхностный антиген вируса гепатита В, антигены ВИЧ, вирусов ящура, бешенства, риновирусов, вирусов Норфолк, а также антигены патогенных для человека бактерий – Vibrio cholerae, Escherichia coli, Streptococcus mutans. Генно-инженерные вакцины, полученные на основе трансгенных растений, не уступают по эффективности уже существующим, безопасны, способны при однократном введении внутрь вызывать стойкий иммунитет.
Антиидиотипические вирусные вакцины. При вакцинации клеточными рецепторами, с которыми взаимодействуют конкретные вирусы, образуются антитела, сходные с антигенами-рецепторами этих вирусов. Такие антитела называются антиидиотипическими. При введении этих антител в качестве вакцины в организм реципиента происходит образование идиотипических антител, которые являются гомологичными клеточным рецепторам, использованным для получения антиидиотпических антител. Идиотипические антитела конкурентно взаимодействуют с вирусными рецепторами, нейтрализуют вирус и не позволяют ему прикрепиться к аналогичным рецепторам на клетках организма. Технология получения антиидиотипических вакцин использована при разработке вакцин против ВИЧ-инфекции. Первый вариант вакцины получен при использовании в качестве первоначального антигена рецептора Т-хелперов CD4. Для второго варианта вакцины использованы рецепторы вируса иммунодефицита человека gp120. Обе разновидности вакцин используются в узких кругах.
Синтетические пептидные противовирусные вакцины представляют собой искусственно созданные протективные пептиды вирусов. Имеется одна синтетическая вакцина против ВИЧ-инфекции. Иммуногеном в вакцине служат синтезированные гликопротеины вируса иммунодефицита человека gp120-V3. Вакцина используется в первую и вторую клинические фазы ВИЧ-инфекции и подходит ко всем штаммам ВИЧ.
Глава 9
