Рекомбинантная технология совершила прорыв в создании принципиально новых вакцин. Принцип создания генноинженерных вакцин заключается в том, что в геном живых аттенуированных вирусов, бактерий, дрожжей или клеток эукариотов встраивается ген, кодирующий образование протективного антигена того возбудителя, против которого будет направлена вакцина.

В качестве вакцин используются сами модифицированные микроорганизмы или протективный антиген, образующийся при их культивировании в условиях in vitro. В первом случае иммунный ответ направлен не только против продуктов встроенного гена, но и на носитель вектора.

Примером рекомбинантной вакцины, состоящей из готового антигена, является вакцина против гепатита В, а примером векторных вакцин, антигены которых образуются in vivo, является антирабическая вакцина. Она получена на основе осповакцины и нашла широкое применение в профилактике бешенства среди диких животных с помощью приманки, содержащей эту вакцину.

Для создания векторных живых вирусных вакцин используют аттенуированный ДНК-содержащий вирус, в геном которого встраивается необходимый предварительно клонированный ген. Вирус, носитель вектора, активно размножается, а продукт встроенного гена обеспечивает формирование иммунитета. Вектор может содержать несколько встроенных генов, отвечающих за экспрессию соответствующих чужеродных антигенов. Экспериментальные векторные вакцины на основе вируса осповакцины получены к ветряной оспе, гриппу А, гепатиту А и В, малярии, простому герпесу. К сожалению, вакцины испытаны преимущественно на животных, которые устойчивы к большинству из этих инфекций.

Рекомбинантный продукт не всегда имеет ту же структуру, что и естественный антиген. Иммуногенность такого продукта может быть сниженной. Естественные вирусные антигены в клетках эукариотов подвергаются гликозилированию, что повышает иммуногенность таких антигенов. В бактериях гликозилирование отсугствует или оно происходит не так, как в клетках высшихэукариотов. У низших эукариотов (грибов) посттрансляционные процессы занимают среднее положение.

Разработчик генноинженерной вакцины должен представить данные о стабильности системы экспрессии антигена во время хранения рабочего банка клеток. При наличии изменений в посевной культуре, которые могут сопровождаться перестройкой, делением или вставками нуклеотидов, необходимо определить нуклеотидную последовательность, исследовать пептидные карты и последовательность концевых аминокислот генноинженерного продукта. Использование рестриктазного картирования в сочетании с изучением маркеров, кодируемых вектором (чувствительность к антибиотикам и пр.), могут указать о появлении изменений в структуре вектора.

Принципы создания бактериальных рекомбинантных вакцин аналогичны. Важным этапом является клонирование генов и получение мутантных генов, кодирующих иммуногенные, но не токсические формы антигена. Клонированы гены для дифтерийного и столбнячного токсинов, токсина синегнойной палочки, сибиреязвенного, холерного, коклюшного, шигеллезного токсинов. Предпринимаются попытки получить рекомбинантные вакцины против гонореи и менингококковой инфекции.

В качестве носителя бактериального вектора используется БЦЖ, Vibrio cholerae, Escherichia coli, Salmonella tythimurium. Кишечная группа возбудителей перспективна для разработки энтеральных вакцин. Живые рекомбинантные вакцины, введенные через рот, имеют короткий период жизни, но способны за этот период вызвать стойкий иммунитет. Возможно создание многокомпонентных вакцин для одномоментной профилактики против нескольких диарейных инфекций. Бактериальные векторные вакцины в отличие от вирусных можно контролировать с помощью антибиотиков. Прошли экспериментальную проверку оральные вакцины против гепатита В и малярии.

В перспективе предполагается использовать векторы, в которые встроены не только гены, контролирующие синтез протективных антигенов, но и гены, кодирующие различные медиаторы иммунного ответа. Получены рекомбинантные штаммы БЦЖ, которые секретируют уинтерферон, интерлейкины, гранупоцит-стимулирующий фактор. Предварительные исследования свидетельствуют о высокой эффективности штаммов в отношении туберкулеза и рака мочевого пузыря. Получать эффективную векторную вакцину на основе бактерий достаточно трудно из-за нестабильности транфекции генного материала, токсичности чужеродного антигена для бактерий, малого количества экспрессированного антигена.

Вакцинация способствует формированию у ре­ципиента иммунитета к патогенным микроорга­низмам и тем самым защищает его от инфекции. В ответ на пероральное или парентеральное вве­дение вакцины в организме хозяина вырабаты­ваются антитела к патогенному микроорганиз­му, которые при последующей инфекции приводят к его инактивации (нейтрализации или гибели), блокируют его пролиферацию и не позволяют развиться заболеванию.

Эффект вакцинации открыл более 200 лет на­зад - в 1796 г. - врач Эдуард Дженнер. Он дока­зал экспериментально, что человек, перенесший коровью оспу, не очень тяжелую болезнь крупно­го рогатого скота, становится невосприимчивым к оспе натуральной. Натуральная оспа - высоко­контагиозное заболевание с высокой смертно­стью; даже если больной не погибает, у него не­редко возникают различные уродства, психические расстройства и слепота. Дженнер публично провел прививку коровьей оспы 8-лет­нему мальчику Джеймсу Фиппсу, использовав дая этого экссудат из пустулы больной коровьей оспой, а затем через определенное время дважды инфицировал ребенка гноем из пустулы больно­го натуральной оспой. Все проявления заболева­ния ограничились покраснением в месте привив­ки, исчезнувшим через несколько дней. Вакцины такого типа получили название дженеровских. Однако такой путь вакцинации не получил большого развития. Это объясняется тем, что в природе не всегда возможно найти малопатогенный аналог болезнетворного микроорганизма, пригодный для приготовления вакцины.

Более перспективным оказался метод вакцинации предложенный Пастером. Пастеровские вакцины получают на основе убитых (инактивированных) патоген­ных микроорганизмов либо живых, но не виру­лентных (аттенуированных) штаммов. Для этого штамм дикого типа выращивают в культуре, очищают, а затем инактивируют (убивают) или ослабляют (аттенуируют) таким образом, чтобы он вызывал иммун­ный ответ, достаточно эффективный в отноше­нии нормального вирулентного штамма.

Для иммунопрофилактики некоторых болезней, таких, например, как столбняк или дифтерия, наличие самих бактерий в вакцине необязательно. Дело в том, что главной причиной этих заболеваний являются выделяемые этими бактериями патогенные токсины. Ученые обнаружили, что эти токсины инактивируются формалином и могут затем безопасно использоваться в вакцинах. При встрече иммунной системы с вакциной, содержащей безопасный анатоксин, она вырабатывает антитела для борьбы с настоящим токсином. Такие вакцины получили название анатоксины .

Ранее такие инфекционные болезни, как ту­беркулез, оспа, холера, брюшной тиф, бубонная чума и полиомиелит, были настоящим бичом для человечества. С появлением вакцин, анти­биотиков и внедрением мер профилактики эти эпидемические болезни удалось взять под конт­роль. К сожалению, против многих болезней человека и животных вакцин до сих пор не существует или они малоэффективны. Сегодня во всем мире бо­лее 2 млрд. людей страдают заболеваниями, ко­торые можно было бы предотвратить с помощью вакцинации. Вакцины могут оказаться полез­ными и для профилактики постоянно появляю­щихся «новых» болезней (например, СПИДа).

Несмотря на значительные успехи в создании вакцин против таких заболеваний, как краснуха, дифтерия, ко­клюш, столбняк и полиомиелит, произ­водство и использование классических ”пастеровских” вакцин сталкивается с це­лым рядом ограничений.

1. Не все патогенные микроорганизмы удается культивировать, поэтому для многих заболе­ваний вакцины не созданы.

2. Для получения вирусов животных и человека необходима дорого-стоящая культура живот­ных клеток.

3. Титр вирусов животных и человека в культу­ре и скорость их размноже-ния часто бывают очень низкими, что удорожает производство вакцин.

4. Необходимо строго соблюдать меры предос­торожности при производстве вакцин из высокопатогенных микроорганизмов, чтобы не допустить инфициро­вания персонала.

5. При нарушении производственного процесса в некоторые партии вакцины могут попасть живые или недостаточно ослабленные виру­лентные микроорганизмы, что может приве­сти к неумышленному распространению ин­фекции.

6. Аттенуированные штаммы могут ревертировать (восстанавливать свою вирулентность), поэтому необхо­димо постоянно контролировать их вирулент­ность .

7. Некоторые заболевания (например, СПИД) нельзя предупреждать с помощью традици­онных вакцин.

8. Большинство современных вакцин имеют ог­раниченный срок годности и сохраняют ак­тивность только при пониженной температу­ре, что затрудняет их использование в развивающихся странах.

В последнее десятилетие, с развитием техно­логии рекомбинантных ДНК, появилась воз­можность создать новое поколение вакцин, не обладающих недостатками традиционных вак­цин. Основные подходы к созданию вакцин нового типа на основе методов генной инженерии заключаются в следующем:

1. Модификация генома патогенного микроорганизма. Работы в этой области ведутся по двум основным направлениям:

А) Патогенный микроорганизм модифицируют, делетируя (удаляя) из его генома гены, ответственные за вирулент­ность (гены кодирующие синтез бактериальных токсинов). Способность вызывать иммунный ответ при этом сохраняется. Такой микроорганизм можно безбоязненно использовать в качестве живой вакцины, поскольку выращивание в чистой культуре исключает возможность спонтанного восстановления удаленного гена.

Примером такого подхода является разработанная недавно противохолерная вакцина на основе рекомбинантного штамма V.cholerae, у которого была удалена нуклеотидная последовательность, кодирующая синтез энтеротоксина, ответственного за патогенный эффект. Проводимые в настоящее время клинические испытания эффективности этой формы как противохолерной вакцины пока не дали однозначного результата. Вакцина обеспечивает почти 90%-ную защиту от холеры, но у некоторых испытуемых наблюдаются побочные эффекты, поэтому она нуждается в дальнейшей доработке.

Б) Другой способ получения непатогенных штам­мов, пригодных для создания на их основе живых вакцин, состоит в удалении из генома патоген­ных бактерий хромосомных областей, отвечаю­щих за некоторые независимые жизненно важные функции (метаболитические процессы), например синтез определенных азотистых оснований или витаминов. При этом лучше делетировать по крайней мере две такие области, поскольку вероятность их од­новременного восстановления очень мала. Пред­полагается, что штамм с двойной делецией будет обладать ограниченной пролиферативной спо­собностью (ограниченным сроком жизни в иммунизируемом организме) и сниженной патогенностью, но обес­печит выработку иммунного ответа. На подобном подходе в настоящее время созданы и проходят клинические испытания вакцины против сальмонеллеза и лейшманиоза.

2. Использование непатогенных микроорганизмов с встроенными в клеточную стенку специфическими имуногенными белками. С помощью методов генной инженерии создают живые непатогенные системы пере­носа отдельных антигенных участков (эпитопов) или целых имуногенных белков не­родственного патогенного организма. Один из подходов, используемых при создании таких вакцин, состоит в разме­щении белка - антигена патогенной бак­терии на поверхности живой непатогенной бак­терии, так как в этом случае он обладает более высокой иммуногенностью, чем когда он локализован в цитоплазме. Многие бактерии имеют жгутики, состоящие из белка флагеллина; под микроско­пом они выглядят как нити, отходящие от бак­териальной клетки. Если сделать так, что жгути­ки непатогенного микроорганизма будут нести специфический эпитоп (белковую молекулу) патогенного микроорга­низма, то можно будет индуцировать выработку защитных антител. Вакцина созданная на основе таких рекомбинантных непатогенных микроорганизмов будет способствовать развитию вы­раженного иммунного ответа на патогенный микроорганизм.

Именно такой подход использовали при соз­дании противохолерной и противостолбнячной вакцины.

3. Создание субъединичных (пептидных) вакцин. Если какие то патогенные микроорганизмы не растут в культуре, то на их основе не возможно создать классическую пастеровскую вакцину. Однако, можно выделить, клонировать и экспрессировать в альтернативном непатогенном хозяине (например, в Е. coli или линии клеток млеко­питающих) гены, отвечающие за выработку тех или иных антигенных белков, а затем выделить и использовать эти белки после очистки как «субъединич­ные» вакцины.

Субъединичные вакцины имеют свои достоинства и недостатки. Достоинства состоят в том, что препарат, содержащий только очищенный иммуногенный белок, стабилен и безопасен, его хими­ческие свойства известны, в нем отсутствуют дополнительные белки и нуклеиновые кислоты, которые могли бы вызывать нежелательные по­бочные эффекты в организме-хозяине. Недо­статки заключаются в том, что очистка специ­фического белка стоит дорого, а конформация выделенного белка может отличаться от той, ко­торую он имеет in situ (т.е. в составе вирусного капсида или оболочки), что может приводить к изменению его антигенных свойств. Решение о производстве субъединичной вакцины прини­мается с учетом всех имеющих отношение к де­лу биологических и экономических факторов. В настоящее время в разных стадиях разработки и клинических испытаний находятся вакцины против герпеса, ящура и туберкулеза.

4. Создание “векторных вакцин”. Эти вакцины принципиально отличаются от вакцин других типов тем, что имуногенные белки не вводятся в готовом виде в имунизируемый организм с компонентами вакцины (клетки микроорганизмов и продукты их разрушения), а синтезируются в непосредственно в нем, за счет экспрессии кодирующих их генов, которые в свою очередь переносятся в имунизируемый организм с помощью специальных векторов. Наиболее широко “векторные вакцины” создаются на основе вируса коровьей оспы (ВКО), а так же ряда других условно- или малопатогенных вирусов (аденовирус, полиовирус, вирус ветряной оспы). ВКО достаточно хорошо изучен, его геном полностью секвенирован. ДНК ВКО реплицируется в цитоплазме инфицированных клеток, а не в ядре, благодаря наличию у вируса генов ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы и фер­ментов, осуществляющих кэпирование, мети­лирование и полиаденили-рование мРНК. Поэ­тому, если в геном ВКО встроить чужеродный ген, так чтобы он находился под контролем ВКО-промотора, то он будет экспрессиироваться независимо от регуляторных и ферментных систем хозяина.

ВКО имеет широкий спектр хозяев (позво­ночных и беспозвоночных), остается жизне­способным в течение многих лет после лиофилизации (испарения воды с помощью замораживания) и не обладает онкогенными свойствами, а потому весьма удобен для создания векторных вак­цин.

Векторные ВКО-вакцины позволяют провести иммунизацию сразу от нескольких заболева­ний. Для этого можно использовать рекомбинантный ВКО, который несет несколько генов, кодирующих разные антигены.

В зависимости от используемого ВКО-промотора чужеродный белок может синтезироваться в ранней или поздней фазе инфекционного цикла, при этом его количество определяется силой промотора. При встраивании в одну ДНК ВКО нескольких чужеродных генов каждый из них помещают под контроль отдельного ВКО-промотора, чтобы предотвратить гомологическую рекомбинацию между различными участками вирусной ДНК, которая может привести к утрате встроенных генов.

Живая рекомбинантная векторная вакцина имеет ряд преимуществ перед неживыми вирусными и субъединичными вакцинами:

1) образование и активность аутентичного антигена практически не отличается от такового при обычной инфекции;

2) вирус может реплицироваться в клетке-хозя­ине и увеличивать количество антигена, который активирует продукцию антител В-клетками (гуморальный иммунитет) и стимулирует выработку Т-клеток (клеточный иммунитет);

3) встраивание нескольких генов антигенных белков в геном ВКО еще больше уменьшает его вирулентность.

Недостаток живой рекомбинантной вирус­ной вакцины состоит в том, что при вакцинации лиц со сниженным иммунным статусом (напри­мер, больных СПИДом) у них может развиться тяжелая вирусная инфекция. Чтобы решить эту проблему, можно встроить в вирусный вектор ген, кодирующий человеческий интерлейкин-2, который стимулирует Т-клеточный ответ и ог­раничивает пролиферацию вируса.

Нежелательные побочные эффекты проли­ферации ВКО можно предупредить инактива­цией вируса после вакцинации. Для этого был создан чувствительный к интерферону вирус (ВКО дикого типа относительно устойчив к его действию), пролиферацию которого можно ре­гулировать в случае возникших при вакцинации осложнений.

Вектор на ос­нове живого аттенуированного полиовируса (его исследования только начинаются) привлекателен тем, что позволяет проводить пероральную вакци­нацию. Такие «слизистые» вакцины (вакцины, компоненты которых связываются с рецепторами, расположенными в легких или желудочно-кишеч­ном тракте) пригодны для профилактики самых разных заболеваний: холеры, брюшного тифа, гриппа, пневмонии, мононуклеоза, бешенства, СПИДа, болезни Лайма. Но до любых клиниче­ских испытаний любого на первый взгляд безо­бидного вируса как системы доставки и экспрес­сии соответствующего гена необходимо убедиться в том, что он действительно безопасен. Например, повсеместно используемый ВКО вызывает у лю­дей осложнения с частотой примерно 3,0-10 -6 . По­этому из генома рекомбинантного вируса, кото­рый предполагается использовать для вакцинации человека, желательно удалить последовательности, ответственные за вирулентность.

К вакцинам для животных предъявляются менее жесткие требования, поэтому первыми вакцинами, полученными с помощью техноло­гии рекомбинантных ДНК, были вакцины про­тив ящура, бешенства, дизентерии и диареи по­росят. Создаются и другие вакцины для животных, а в скором времени появятся и рекомбинантные вакцины, предназначенные для человека.

Еще одним перспективным направлением в создании вакцин нового поколения является использование специально созданных трансгенных растений. Если встроить в геном вирусов этих растений гены, кодирующие синтез имуногенных белков или отдельных антигенных эпитопов различных патогенных микроорганизмов, то растения начнут их экспрессировать. После употребления в пищу таких растений в слизистой желудка и кишечника человека будут вырабатываться соответствующие антитела (так называемые мукозальные антитела). В бананах, например, удалось экспрессировать антиген холерного вибриона, антигены вируса гепатита В, и такие вакцины уже проходят клинические испытания. Антигены декарбоксилазы глутаминовой кислоты экспрессируются в картофеле и оказывают в опытах на животных антидиабетическое действие. Предполагается, что такие "банановые вакцины" в недалеком будущем могут составить серьезную конкуренцию как традиционным, так и генноинженерным вакцинам.

В 70-х гг. нашего века успехи генетической клеточной инженерии дали возможность разработать новую технологию получения противовирусных вакцин, получивших название генно-инженерных вакцин. Необходимость таких разработок диктовалась следующими причинами: 1) недостатком природных источников сырья/подходящих животных; 2) невозможностью размножать вирус в классических объектах/культуры ткани и пр. Принцип создания генно-инженерных вакцин включает: а) выделение природных генов антигенов или их активных фрагментов; б) встройку этих генов в простые биологические объекты - бактерии, дрожжи; в) получение необходимого продукта в процессе культивирования биологического объекта - продуцента антигена. Геномы вирусов по сравнению с геномом клетки (прокариотической или эукариотической) ничтожно малы по размерам. Гены, кодирующие протективные белки, можно клонировать у ДНК -содержащих вирусов непосредственно, у РНК-содержащих вирусов - после обратной транскрипции их генома(для вирусов с непрерывным геномом) или даже отдельных генов (у вирусов с фрагментированным геномом). На первом этапе развития новой биотехнологии ученые занимались преимущественно клонированием вирусных генов, кодирующих синтез белков, несущих главные антигенные детерминанты. Вскоре были получены рекомбинантные бактериальные плазмиды, несущие гены или геномы вирусов гепатита В, гриппа, полимиолита. Следующим этапом явилось получение антигена. Вопрос оказался сложным, ибо экспрессии вирусных генов в прокариотной системе была ничтожной. Это можно объяснить тем, что вирусы в ходе эволюции приспособились к паразитированию в организме человека. Однако со временем были получены экспрессии антигенов. И одним из наиболее типичных примеров, показывающих необходимость создания генно-инженерных вакцины, является гепатит В. Проблема заключается в том, что до сих пор не найдены чувствительные к вирусу культуры клеток или животных. Поэтому разработка генно-инженерного метода получения вакцин стала необходимостью. Метод заключается в том, что геном клонируют в клетках Е. coli с использованием плазмидных и фаговых векторов. Бактерии, несущие рекомбинантные плазмиды, продуцируют белки, специфически реагирующие с антителами против самого вируса. В 1982 г. в США была получена первая экспериментальная вакцина против гепатита В. Для продукции вирусспецифических белков (антигенов) используют и эукариотические клетки (дрожжи, животных). Интенсивно ведутся работы по созданию и других генно-инженерных вакцин, в частности против гриппа, герпеса, ящура, клещевого энцефалита и других вирусных инфекций. Новейшим подходом в создании вирусных вакцин является включение генов, отвечающих за синтез вирусных протеинов, в геном другого вируса. Таким образом создаются рекомбинантные вирусы, обеспечивающие комбинированный иммунитет.

Генно-инженерные вакцины содержат антигены возбудителей, полученные с использованием методов генной инженерии, и включают только высокоиммуногенные компоненты, способствующие формированию защитного иммунитета.

Возможны несколько вариантов создания генно-инженерных вакцин:

Внесение генов вирулентности в авирулентные или слабовирулентные микроорганизмы.
Внесение генов вирулентности в неродственные микроорганизмы с последующим выделением Аг и его использованием в качестве иммуногена.
Искусственное удаление генов вирулентности и использование модифицированных организмов в виде корпускулярных вакцин.

Иммунобиотехнология основана на реакции антиген (АГ)- антитело (АТ). В

качестве примера иммунобиотехнологического генного процесса может служить получение вируса полиомиелита из культуры ткани живого человека

для получения вакцины. Биопродукты (вакцины) должны проходить тщательную проверку на безопасность и эффективность. На эту стадию проверки вакцины уходит обычно около двух третей (2/3) стоимости вакцины.

Рассмотрим более подробно вакцины.

Вакцины – это препараты, приготовленные из убитых или ослабленных болезнетворных микроорганизмов или их токсинов. Как известно, вакцины

применяются с целью профилактики или лечения. Введение вакцин вызывает иммунную реакцию, за которой следует приобретение устойчивости организма человека или животного к патогенным микроорганизмам.

Если рассмотреть состав вакцины, то в них входят:

Действующий компонент, представляющие специфические антигены,

Консервант, который продлевает срок годности вакцины,

Стабилизатор, который определяет стабильность вакцины при ее хранении,

Полимерный носитель, который повышает иммуногенность антигена (АГ).

Под иммуногенностью понимают свойство антигена вызывать иммунный

В роли антигена можно использовать:

1. живые ослабевшие микроорганизмы

2. неживые, убитые микробные клетки или вирусные частицы

3. антигенные структуры, извлеченные из микроорганизма

4. продукты жизнедеятельности микроорганизмов, в качестве которых используют токсины, как вторичные метаболиты.

Классификация вакцин в соответствии с природой специфического антигена:

Неживые

Комбинированные.

Рассмотрим более подробно каждую из них.

Живые вакцины получают

а) из естественных штаммов микроорганизмов с ослабленной вирулентностью для человека, но содержащий полный набор антигенов (в качестве примера можно привести вирус оспы).

б) из искусственных ослабленных штаммов.

в) часть вакцин получают генноинженерным способом. Для получения таких вакцин используют штамм, несущий ген чужеродного антигена, например, вирус оспы со встроенным антигеном гепатита В.

2. Неживые вакцины – это:

а) молекулярные и химические вакцины. При этом молекулярные вакцины конструируют на основе специфического антигена, который находится в молекулярном виде. Эти вакцины могут быть получены и путем химического синтеза или биосинтеза. Примерами молекулярных вакцин являются анатоксины . Анатоксины – это бактериальный экзотоксин, потерявший токсичность в результате длительного воздействия формалина, но сохранивший антигенные свойства. Это дифтерийный токсин, столбнячный токсин, бутулинический токсин.

б) корпускулярные вакцины, которые получают из целой микробной клетки, которая инактивизирована температурой, ультрафиолетовым облучением или химическими методами, например, спиртом.

3. Комбинированные вакцины. Они комбинируются из отдельных вакцин,

превращаясь при этом в поливакцины , которые способны иммунизировать

сразу от нескольких инфекций. В качестве примера можно назвать поливакцину АКДС, содержащую дифтерийный и столбнячный анатоксины и коклюшные корпускулярные антигены. Эта вакцина, как известно, широко применяется в детской практике.

Рассмотрим подробнее токсины с точки зрения их, как продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

1 группа токсинов – это экзотоксины:

экзотоксины – это белковые вещества, выделяемые клетками бактерий во внешнюю среду. Они в значительной степени определяют болезнетворность микроорганизмов. Экзотоксины в своем строении имеют два центра. Один из

них фиксирует молекулу токсина на соответствующем клеточном рецепторе, второй – токсический фрагмент – проникает внутрь клетки, где блокирует жизненно важные метаболические реакции. Экзотоксины могут быть термолабильны или термостабильны. Известно, что под действием формалина они теряют токсичность, но сохраняют при этом иммуногенные свойства – такие токсины называются анатоксинами.

2 группа токсинов – это эндотоксины.

Эндотоксины являются структурными компонентами бактерий, представляя липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Эндотоксины менее токсичны, разрушаются при нагревании до 60-80 0 С в течении 20 минут. Эндотоксины выходят из клетки бактерий при ее разложении. При введении в организм эндотоксины вызывают иммунный ответ. Получают сыворотку путем иммунизации животных чистым эндотоксином. Однако эндотоксины относительно слабый иммуноген и сыворотка не может обладать высокой антитоксической активностью.

Получение вакцин

1. вакцины живые

1.1.живые бактерийные вакцины . Этот тип вакцин получается наиболее просто. В ферментере выращиваются чистые ослабленные культуры.

Существует 4 основных стадии получения живых бактерийных вакцин:

Выращивание

Стабилизация

Стандартизация

Лиофильное высушивание.

В этих случаях штаммы продуцентов выращиваются на жидкой питательной среде в ферментере вместимостью до 1-2 м3.

1.2. живые вирусные вакцины. В этом случае вакцины получают путем культивирования штамма в курином эмбрионе или в культурах животных клеток.

2. молекулярные вакцины. Чтобы иметь представление об этом типе вакцин, надо знать, что в этом случае из микробной массы выделяют специфический антиген или экзотоксины. Их очищают, концентрируют. Затем токсины обезвреживают и получают анатоксины. Очень важно, что специфический антиген может быть также получен путем химического или биохимического синтеза.

3. корпускулярные вакцины. Их можно получить из микробных клеток, которые предварительно культивируют в ферментере. Затем микробные клетки инактивируют температурой, или ультрафиолетовым облучением (УФ), или химическими веществами (фенолами или спиртом).

Сыворотки

Применение сывороток

1. Сыворотки широко используются в случаях профилактики и лечения

инфекционных заболеваний.

2. Сыворотки также используются при отравлении ядами микробов или животных – при столбняке, ботулизме дифтерии (для инактивации экзотоксинов), применяются сыворотки и от яда кобры, гадюки и др.

3. Сыворотки могут быть использованы и для диагностических целей, для создания различных диагностических наборов (например в тестах на определение беременности). В этом случае антитела используются в реакциях образования комплексов с антигенами (антиген (АГ) – антитело (АТ), когда происходит подтверждение наличия соответствующих антигенов, что может быть использовано в различных реакциях.

Профилактическое или лечебное действие сывороток основано на содержащихся в сыворотке антителах (АТ)

Для массового получения сыворотки вакцинируют ослов, лошадей. Введение

такой сыворотки дает образование пассивного иммунитета, то есть организм

получает готовые антитела. Сыворотки, которые получают путем иммунизации животных должны быть на контроле по такому показателю, как титр антител у животных, чтобы брать у них кровь в период максимального содержания антител. Из крови животных выделяют плазму крови, затем из плазмы удаляют фибрин и получают сыворотку. Это один способ получения сыворотки.

Другой способ получения сыворотки – это из культивируемых животных клеток.

Генная инженерия - это экспериментальная наука, изучающая закономерности конструирования in vitro и поведение в реципиентной клетке функционально активных молекул рекомбинантной ДНК.

Объектом исследования генной инженерии являются гены - отрезки ДНК, кодирующие синтез тех или иных белков.

Принцип создания генно-инженерных вакцин заключается в том, что интересующий нас ген (ответственный за синтез иммунного белка вируса) «вырезают» из ДНК вируса с помощью ферментов (рестриктаз) и встраивают, используя ферменты (лигазы), в ДНК вектора (например, в плазмиду Е. coli - это автономная кольцевая ДНК из 4-6 тыс. пар нуклеотидов, способная размножаться в клетках Е. сой). Затем эту рекомбинантную ДНК вводят в клетки Е. coli, в которых рекомбинантная ДНК размножается (реплицируется) и происходит экспрессия встроенного гена, т. е. синтез соответствующего белка (кодируемого встроенным геном вируса).

Бактериальные клетки Е. coli культивируют в питательной среде, и происходит «наработка» иммуногенного белка вируса, который выделяют и после соответствующей очистки используют в качестве материала для вакцины. Однако необходимо отметить, что многие вирусные белки, успешно синтезированные в микроорганизмах, имеют очень низкую иммуногенную активность. Причина этого в особенностях формирования структуры вирусных белков. Как правило, они гликозилированы, имеют сложную третичную или четвертичную структуру. Так, гемагглютинин вируса гриппа находится в вирионе в виде тримера, который образуется из мономерных полипепдидов в клетках животных. Получить in vitro такую функционально активную структуру гемагглютинина не удается. Иммуногенность гемагглютинина в вирионе в несколько тысяч раз выше, чем мономерного полипептида, синтезированного в бактериях.

При получении генно-инженерных вакцин в качестве векторов кроме плазмид используют фаги, дрожжи, вирусы животных (вирус осповакцины, аденовирусы, бакуло — и герпесвирусы).

Наибольший эффект получен с вирусом осповакцины, используемым в качестве вектора. Этот вирус имеет большой геном (около 187 тыс. пар нуклеотидов). Из него можно удалить значительный участок (около 30 тыс. пар нуклеотидов), который не является жизненно необходимым для репродукции этого вируса в клетках, а на его место встроить чужеродные гены тех вирусов, против которых получают вакцину. Полученные при этом рекомбинантные ДНК способны размножаться в организме привитых и индуцировать образование иммунитета не только против оспы, но и против того вируса, чей ген встроен в его геном. Использование вируса осповакцины в качестве вектора для вакцинации имеет ряд преимуществ: способность размножаться в клетках животных многих видов; экспрессировать несколько генов; индуцировать гуморальный и клеточный иммунитеты; термостабильность; экономичное производство и легкость применения. Выявленные ранее недостатки у вируса осповакцины, связанные с реактогенностью, были в основном устранены с помощью генетических манипуляций. Возможность включения нескольких генов, кодирующих соответствующие иммуногены, дают возможность вакцинировать животных одновременно против нескольких вирусных болезней. Однако необходимо иметь в виду, что индивидуумы, уже иммунные к вирусу осповакцины, при вакцинации рекомбинантным вирусам не дают эффекта ввиду отсутствия его приживаемости.

В последние годы получены профилактические препараты из рекомбинантного штамма вируса осповакцины, содержащего гены, кодирующие поверхностные гликопротеиды вирусов гриппа, бешенства, респираторно-сицитиального, болезни Ауески, инфекционного ринотрахеита крупного рогатого скота и др.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .