5. умеренной ценой, которая не препятствовала бы массовому применению вакцины.
Новое поколение вакцин. Внедрение новейших технологий позволило сделать вакцины второй генерации.
К ним относятся:
а) конъюгированные - некие бактерии, вызывающие такие опасные заболевания, как менингиты либо пневмонию (гемофилюс инфлюэнце, пневмококки), имеют антигены, тяжело распознаваемые незрелой иммунной системой новорожденных и грудных детей. В конъюгированных вакцинах употребляется принцип связывания таковых антигенов с протеинами либо анатоксинами другого типа микроорганизмов, отлично распознаваемых иммунной системой дитя. Протективный иммунитет вырабатывается против конъюгированных антигенов.
б) субъединичные вакцины. Субъединичные вакцины состоят из фрагментов антигена, способных обеспечить адекватный иммунный ответ. Эти вакцины могут быть представлены как частицами микробов, так и получены в лабораторных условиях с внедрением генно-инженерной технологии.
Примерами субъедиинчных вакцин, в которых употребляются фрагменты микроорганизмов, являются вакцины против Streptococcus pneumoniae и вакцина против менингококка типа А.
Рекомбинантные субъединичные вакцины (к примеру, против гепатита B) получают методом введения части генетического материала вируса гепатита B в клеточки пекарских дрожжей. В итоге экспрессии вирусного гена происходит наработка антигенного материала, который потом очищается и связывается с адъювантом. В итоге выходит эффективная и безопасная вакцина.
в) рекомбинантные векторные вакцины. Вектор, либо носитель, - это ослабленные вирусы либо бактерии, вовнутрь которых может быть вставлен генетический материал от другого микроорганизма, являющегося причинно-значимым для развития заболевания, к которому нужно создание протективного иммунитета. Вирус коровьей оспы употребляется для сотворения рекомбинантных векторных вакцин, в частности, против ВИЧ-инфекции. Подобные исследования проводятся с ослабленными бактериями, в частности, сальмонеллами, как носителями частиц вируса гепатита B. В настоящее время широкого внедрения векторные вакцины не нашли.
Несмотря на неизменное улучшение вакцин, существует целый ряд событий, изменение которых в реальный момент нереально. К ним относятся следующие: добавление к вакцине стабилизаторов, наличие остатков питательных сред, добавление лекарств. Понятно, что вакцины могут быть различными и тогда, когда они выпускаются различными фирмами. Не считая того, активные и инертные ингредиенты в различных вакцинах могут быть не постоянно идентичными (для одинаковых вакцин).
Таковым образом, создание современных вакцин - это высокотехнологичный процесс, использующий заслуги во многих отраслях знаний.
Вакцины будущего. В 1990 г. в некоторых исследовательских лабораториях приступили к разработке новых вакцин, которые основаны на введении «голой» молекулы ДНК. Уже в 1992–1993 гг. несколько независимых групп исследователей в результате эксперимента доказали, что введение чужеродной ДНК в организм животного способствует формированию иммунитета.
Принцип применения ДНК-вакцин заключается в том, что в организм пациента вводят молекулу ДНК, содержащую гены, кодирующие иммуногенные белки патогенного микроорганизма. ДНК-вакцины называют еще генными, генетическими, полинуклеотидными вакцинами, вакцинами из нуклеиновых кислот. На совещании специалистов по генным вакцинам, проведенном в 1994 г. под эгидой ВОЗ, было решено отдать предпочтение термину «вакцины из нуклеиновых кислот» с их подразделением соответственно на ДНК- и РНК-вакцины. Для получения ДНК-вакцин ген, кодирующий продукцию иммуногенного протеина какого-либо микроорганизма, встраивают в бактериальную плазмиду. Плазмида представляет собой небольшую стабильную молекулу кольцевой двухцепочечной ДНК, которая способна к репликации (воспроизведению) в бактериальной клетке. Кроме гена, кодирующего вакцинирующий протеин, в плазмиду встраивают генетические элементы, которые необходимы для экспрессии («включения») этого гена в клетках эукариотов, в том числе человека, для обеспечения синтеза белка. Такую плазмиду вводят в культуру бактериальных клеток, чтобы получить большое количество копий. Затем плазмидную ДНК выделяют из бактерий, очищают от других молекул ДНК и примесей. Очищенная молекула ДНК и служит вакциной. Введение ДНК-вакцины обеспечивает синтез чужеродных протеинов клетками вакцинируемого организма, что приводит к последующей выработке иммунитета против соответствующего возбудителя. При этом плазмиды, содержащие соответствующий ген, не встраиваются в ДНК хромосом человека.
ДНК-вакцины можно вводить в солевом растворе обычным парентеральным способом (внутримышечно, внутрикожно). При этом бoльшая часть ДНК поступает в межклеточное пространство и только после этого включается в клетки. Применяют и другой метод введения, используя так называемый генный пистолет. Для этого ДНК фиксируют на микроскопических золотых гранулах (около 1–2 мкм), затем с помощью устройства, приводимого в действие сжатым гелием, гранулы «выстреливают» непосредственно внутрь клеток. Следует отметить, что аналогичный принцип введения лекарства с помощью струи сжатого гелия используют и для разработки новых способов доставки лекарственных средств (с этой целью оптимизируют размеры частиц лекарственного вещества и их плотность для достижения необходимой глубины проникновения в соответствующую ткань организма). Этот метод требует очень небольшого количества ДНК для иммунизации. Если при иммунизации классическими субъединичными вакцинами вводят микрограммы протеина, то при использовании ДНК-вакцины — нанограммы и даже меньше. Говоря о минимальном количестве ДНК, достаточном для индукции иммунного ответа, С.А. Джонстон, директор Центра биомедицинских изобретений Техасского университета, отмечает, что с помощью генного пистолета можно однократно ввести мыши «фактически 27 тыс. различных плазмид и получить иммунный ответ на индивидуальную плазмиду».
Ученые из Института биоорганической химии (ИБХ РАН) разработали универсальный способ получения микрокапсул — своего рода миниконтейнеров ради снадобий или вакцин. В многослойную биодеградируемую полимерную оболочку можно внедрять белки, ДНК, иные молекулы. На основе таких микрокапсул разрабатывают вакцины новоиспеченного поколения — ДНК-вакцины.
Похожих микроконтейнеров ради доставки, например, ДНК, придумано не так много. Есть зарубежные аналоги, в которых оболочка капсулы выполнена из полимолочной кислоты. На их основе создают вакцины против гепатита и даже СПИДа.
В пористую микросферу из карбоната кальция (CaCO3) внедряют белок, ДНК, иные вещества, которые нужно доставить в организм. Покрывают ее полупроницаемой оболочкой из немногих слоев естественных полимеров — полисахаридов. Можно покрыть каркас полипептидами или приобрести комбинированную оболочку. Если микросферы в полимерной оболочке поместить в подкисленный раствор, карбонат кальция внутри растворится и уйдет через полимерную мембрану. Внутри останется только белок или ДНК, подлежащие транспортировке. Микрокапсулы с бодрой «начинкой» готовы
Средний диаметр микрокапсул ради доставки ДНК-вакцин — 1—2 микрона (мкм). Его можно уменьшить, если взять карбонатные микросферы меньшего размера. Такие микрокапсулы можно ввести подкожно или даже в кровь. Короткий размер обеспечивает им свободное действие по сосудам: они меньше эритроцитов (диаметр которых 7,2—7,5 мкм), пластичны, меняют форму, протискиваясь через утонченные капилляры. Клетки «заглатывают» капсулы, их оболочка растворяется клеточными ферментами, выпуская бодрую «начинку».
Метод разрешает не просто доставить лекарственные вещества в клетки организма, но продлевать и регулировать время их движения. Если в микрочастицу вместе, например, с ДНК или снадобьем поместить фермент, расщепляющий оболочку капсулы изнутри, высвобождением снадобья можно править: чем меньше фермента, тем медлительнее рушится оболочка.
Российские ученые успешно применили микрокапсулы ради получения ДНК-вакцин, испытали их на клеточных линиях и лабораторных мышах. Традиционная вакцина содержит белки вирусов или бактерий, ДНК-вакцина — гены таких белков. Белки-антигены традиционной вакцины скоро разрушаются, поскольку чужеродны. То же проистекает с некапсулированной ДНК — ее в организме скоро расщепляют соответствующие ферменты. Микрокапсулированная ДНК, попав в клетки, разрешает организму самому производить достаточное число антигена, формирующего иммунитет. Это проистекает в движение длительного времени: в организме капсулы постепенно, как минимум месяц, растворяются и помогают нужную концентрацию антигена, что важно ради воспитания стабильного иммунитета.
Привлекательность ДНК-вакцин заключается в относительной простоте их создания, дешевизне производства и удобстве хранения, что позволило некоторым авторам заговорить о ДНК-вакцинах, как о вакцинах третьего поколения и о произошедшей революции в вакцинации. Однако, их широкое применение сдерживается некоторыми опасениями, вызванными, в первую очередь, теоретической возможностью внедрения такой чужеродной ДНК в геном вакцинированного организма. Тем не менее, до сих пор не получено сколько-нибудь убедительных доказательств встраивания ДНК таких вакцин в геном млекопитающих, в то время как имеется множество подтверждений о длительном существовании введенных в организм ДНК-вакцин в форме исходной плазмиды. Впрочем, подобные опасения, пожалуй, можно считать излишними, если вспомнить, что при использовании классических вакцин (применяющихся уже две сотни лет) в организм человека тоже попадает, в частности, ДНК патогена, которая теоретически также способна встраиваться в геном. Более того, как считают некоторые исследователи – если бы ДНК-вакцины были разработаны раньше классических, то ситуация могла бы быть в корне обратной, и предложения применять «живые» или «убитые» вакцины, как вакцины нового типа, также вызывали бы аналогичные и наверное справедливые опасения.