Производство вакцин

Разработка вакцин нового поколения

На основе фундаментальных знаний о генах ученые разработали технологии создания рекомбинантных ДНК. Это позволило вывести производство биопрепаратов на принципиально новый уровень безопасности. Сегодня выделяют три основные группы инновационных средств для вакцинопрофилактики:

• Генно-инженерные вакцины. Классический пример — препарат против гепатита B. Он абсолютно безопасен, так как не содержит цельного возбудителя: изолированный антиген вируса искусственно синтезируется в клетках обычных дрожжей.
• Синтетические вакцины. Конструируются путем соединения очищенных антигенных детерминант с полимерными носителями или специальными адъювантами, которые усиливают иммунный ответ.
• Живые векторные вакцины. Используют безопасные микроорганизмы в качестве своеобразного «транспорта» для доставки нужного генетического материала.

Биотехнология и микробный синтез

Используя приемы генетической инженерии, специалисты могут переносить гены как между родственными бактериями, так и между микроорганизмами совершенно разных видов и родов. Полученные таким образом микробы называются генно-модифицированными (ГМО) или трансгенными, а сам подход — ГМО-технологией.

Достижения генной инженерии широко применяются в биотехнологии. Производство медицинских препаратов с использованием микробиологического синтеза экономически гораздо выгоднее, чем получение их химическим путем. Главная причина кроется в невероятной производительности: всего одна микробная клетка способна синтезировать около 100 000 молекул белка в минуту. Органический синтез не обладает такими скоростями.

Помимо вакцин, с помощью дрожжевых клеток или клеток кишечной палочки массово производят:

• Генно-инженерный инсулин.
• Интерфероны и интерлейкины (1, 2, 3, 6).
• Фактор некроза опухолей, пептиды тимуса и миелопептиды.
• Антибиотики, витамины и аминокислоты.
• Пищевые белки и противоопухолевые лекарственные средства.

Иммуногенетика и современная диагностика

Генная инженерия открыла новые горизонты не только в профилактике, но и в лечении заболеваний. Внедрение препаратов на основе моноклональных антител совершило революцию в таргетной терапии и создании точных диагностикумов.

В рамках иммуногенетики активно развиваются следующие направления:

1. Использование генодиагностики, в первую очередь ПЦР (полимеразной цепной реакции).
2. Разработка методов генопрофилактики.
3. Генотерапия различных иммунодефицитных состояний.
4. Применение иммуномодуляторов при инфекционных и неинфекционных патологиях.

Луи Пастер: рождение биотехнологии

Французский ученый Луи Пастер (1822–1895), будучи химиком по образованию, благодаря своему экспериментальному таланту стал отцом сразу нескольких наук: микробиологии, биотехнологии, дезинфектологии и стереохимии.

Его путь начался с химии. В 26 лет он защитил диссертацию по мышьяковистым соединениям (калия, натрия, аммиака). Изучая кристаллы, он сделал важнейший вывод: при выращивании грибов усваиваются только определенные стереоизомеры. Это открытие сделало его основоположником стереохимии.

Позже Пастер совершил переворот в понимании природы брожения. До него в науке господствовала химическая теория Либиха. Пастер же неопровержимо доказал, что молочнокислое, спиртовое и уксусное брожение — это сугубо биологический процесс, который вызывается микроорганизмами и их ферментами. Это открытие ознаменовало рождение биотехнологии.

Опровержение догм и борьба с микробами

В XIX веке существовала старая догма о самозарождении жизни: считалось, что живое может возникать из неживого самопроизвольно (например, лягушки из ила или микробы из грязи). Пастер провел изящный эксперимент с колбой, имеющей спирально изогнутую трубку («лебединую шею»). Питательный бульон сообщался с воздухом, но пыль и микробы оседали на изгибах стекла. В стерильном бульоне жизнь не зарождалась. Но стоило удалить трубку, обеспечив прямой контакт с воздухом, как бульон быстро прорастал микроорганизмами.

Среди других важнейших достижений Пастера:

• Открытие анаэробиоза. Он первым обнаружил существование микроорганизмов, способных жить и размножаться без доступа кислорода.
• Пастеризация. Спасая вино от «болезней» (гниения и нежелательного брожения), он разработал метод прогревания жидкостей до 50–60 °C. Это уничтожало вегетативные формы бактерий и легло в основу принципов асептики и дезинфекции.
• Иммунология. Пастер разработал фундаментальный принцип вакцинации и способы получения вакцин, навсегда изменив подход к борьбе с инфекциями.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизмы создания рекомбинантных плазмидных ДНК
• Применение моноклональных антител в диагностике и терапии
• Генодиагностика и принципы полимеразной цепной реакции (ПЦР)
• Генотерапия иммунодефицитных состояний и применение иммуномодуляторов
• Открытие анаэробиоза: жизнь микроорганизмов без кислорода

Другие темы раздела «Введение в микробиологию и иммунологию»

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