Молекулярные и синтетические вакцины

Способы получения молекулярных вакцин

Молекулярные вакцины базируются на использовании очищенных антигенов — молекул или их небольших участков, которые распознаются нашей иммунной системой. Поскольку в препарате нет целых патогенов, такие вакцины считаются максимально безопасными и точно направленными.

Существует три основных метода получения нужного протективного антигена:

• Биологический синтез. Искомые молекулы выделяют из культур природных бактерий или вирусов непосредственно в процессе их выращивания.
• Генная инженерия (рекомбинантные технологии). В геном безопасных микробов встраивают ген патогена, заставляя их синтезировать чужеродный для них антиген. Классический клинический пример — вакцина против гепатита B, где защитный антиген нарабатывается рекомбинантным штаммом обычных дрожжей. Также метод активно применяется для разработки препаратов против ВИЧ, малярии, сифилиса и гриппа.
• Химический синтез. Искусственное воссоздание детерминанты антигена «в пробирке» после полной расшифровки её химической структуры.

Анатоксины (токсоиды) как классический пример

Важной группой молекулярных вакцин являются анатоксины. Они формируют иммунитет не против самого микроба, а против вырабатываемого им токсина. Массовая иммунизация дифтерийным и столбнячным анатоксинами позволила резко снизить заболеваемость и ликвидировать эпидемии. Также существуют препараты против ботулизма, газовой гангрены (вызываемой Cl. perfringens и Cl. novyi), холеры и стафилококка.

Технология их производства строго регламентирована и включает несколько этапов:

1. Культивирование: масштабное выращивание бактерий для наработки экзотоксина.
2. Инактивация: экзотоксин обрабатывают 0,4% раствором формальдегида и выдерживают в тепле (37 °C) на протяжении 3–4 недель. Молекула полностью теряет токсичность, но сохраняет свою специфическую антигенность.
3. Очистка и концентрация: удаление балластных продуктов метаболизма микробов и остатков питательной среды.
4. Сорбция (добавление адъюванта): для усиления иммуногенности к препарату добавляют сорбенты (гель гидроксида алюминия или фосфат алюминия).

Готовые анатоксины вводятся подкожно или внутримышечно. Их дозировка измеряется в особых единицах: ЕС (единицы связывания антитоксином) или Lf (единицы флокуляции).

Синтетические вакцины: решение проблемы слабой иммуногенности

Главная проблема изолированных молекул (или эпитопов) — их крайне низкая иммуногенность. Попадая в организм, они не вызывают полноценного ответа иммунной системы по двум причинам:

• Их быстро разрушают тканевые ферменты.
• Низкая молекулярная масса не позволяет им полноценно прикрепиться (адгезироваться) к рецепторам иммунокомпетентных клеток.

Чтобы превратить слабый молекулярный раздражитель в сильную синтетическую вакцину, исследователи искусственно укрупняют антиген. Для этого антигенную детерминанту химически или физико-химически «сшивают» с крупномолекулярным носителем — безопасным полимером (например, поливинилпирролидоном). В такой конструкции полимер выполняет сразу две функции: работает как транспортер («шлеппер») и как адъювант.

Такая модификация дает мощные иммунологические преимущества:

• Трансформирует тимусзависимые антигены в тимуснезависимые.
• Обеспечивает длительную циркуляцию препарата в организме.
• Значительно облегчает адгезию молекул иммунными клетками.

Примечание: В РФ разработка таких вакцин активно ведется школой Р.В. Петрова и Р.М. Хаитова, примером чему служит гриппозная вакцина на базе полимера полиоксидония.

Ассоциированные (многокомпонентные) вакцины

Для оптимизации календаря прививок, сокращения числа инъекций и визитов к врачу при массовой профилактике создаются ассоциированные вакцины. Это препараты, включающие сразу несколько разнородных антигенов (в том числе живые или инактивированные компоненты). Иммунная система человека физиологически способна без перегрузки реагировать на десятки антигенов одновременно, однако главной технологической задачей является идеальная сбалансированность состава для исключения антигенной конкуренции и чрезмерных реакций.

В зависимости от природы входящих антигенов выделяют два типа таких вакцин:

• Поливакцины. Содержат однородные антигены (разные типы или штаммы одного и того же возбудителя). Например, живая полиомиелитная вакцина (вирусы I, II и III типов) или полианатоксин (смесь анатоксинов против ботулизма, столбняка и газовой гангрены).
• Комбинированные вакцины. Состоят из разнородных антигенов, направленных против совершенно разных болезней. Классический пример — вакцина АКДС, содержащая корпускулярный коклюшный компонент вместе со столбнячным и дифтерийным анатоксинами, а также тривирусная вакцина (против краснухи, эпидемического паротита и кори).

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Единицы дозирования анатоксинов (Lf и ЕС) и их биологический смысл в иммунологии
• Механизмы трансформации тимусзависимых антигенов в тимуснезависимые с помощью полимерных носителей
• Роль гидроксида и фосфата алюминия в формировании антигенного депо
• Принципы предотвращения антигенной конкуренции в комбинированных вакцинах
• Этапы создания рекомбинантных вакцин на примере вакцины против гепатита B

Другие темы раздела «Препараты для иммунопрофилактики»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.