Генетические вакцины (ДНК-вакцины)

Генетические вакцины представляют собой рекомбинантные молекулы ДНК, сконструированные на основе бактериальных плазмид, в которые встроены гены протективных микробных белков и эукариотические промоторы транскрипции. Попадая в клетки, такие ДНК начинают синтезировать антигены, индуцирующие гуморальный и клеточный иммунный ответ. Последнее особенно важно, так как убитые и субкомпонентные вакцины являются слабыми индукторами Т-клеточного иммунитета. Важно и то, что ДНК подвергается репликации, стабилизируя источник антигенов. В этом отношении ДНК-вакцины повторяют достоинство живых вакцин.

Иммуногенность ДНК-вакцин доказана в опытах на животных с антигенами из различных микроорганизмов, прежде всего вирусов. Интенсивность иммунного ответа можно усилить, вводя в плазмиду гены иммунотропных цитокинов. Таким же путем удается манипулировать качеством иммунного ответа, сдвигая его в направлении цитотоксических Т-лимфоцитов, образования секреторных IgA-антител и пр. Оказалось, что и сама бактериальная (плазмидная) ДНК обладает иммунопотенцирующими свойствами, выступая в роли адъюванта. Это объясняется наличием в ней так называемых «иммуностимулирующих последовательностей» (CpG), которых почти нет в ДНК эукариот.

Разрабатываются два основных варианта ДНК-вакцин – «голые» и векторные. В первом случае используют свободные плазмиды или плазмиды, сорбированные на искусственных (небиологических) носителях (микроскопические частицы золота, катионные липиды и пр.). В векторных вакцинах для доставки ДНК применяют живые аттенуированные бактерии, трансфицированные рекомбинантными плазмидами (трансгенные бактерии). Преимущество отдается бактериям, которые способны внедряться в клетки, внося вакцинную ДНК (микобактерии, сальмонеллы, шигеллы, листерии). Можно использовать и рекомбинантные вирусы. В этом случае гены вакцинных пептидов включаются в состав вирусного генома (например, аденовирусов и вируса осповакцины).

Предстоит еще многое сделать, чтобы довести эту блестящую идею (объединившую достижения молекулярной генетики, иммунологии и микробиологии) до практической реализации. Ведутся исследования над повышением экпрессии рекомбинантных генов, модуляцией иммуностимулирующих эффектов, оптимизацией способов доставки ДНК к «месту назначения». В этом будущее вакцинологии в ее наиболее современном варианте. Фантастикой (но в то же время реальностью) выглядит, например, предложение использовать в качестве вектора трансгенные растения. В этой связи говорят о «съедобных вакцинах», в частности, о «банановых и морковных вакцинах» против ротавирусных кишечных инфекций.

Т-вакцины

До недавних пор единственным критерием иммуногенности вакцин был титр антител. Лишь 10-15 лет назад в связи с развитием представлений о протективных функциях Т-лимфоцитов возникло новое направление, связанное с получением вакцин, предназначенных для стимуляции Т-клеточного иммунитета. Есть основания полагать, что, кроме профилактического эффекта против облигатных внутриклеточных паразитов, они окажутся полезными для лечения хронических вирусных инфекций, когда необходима элиминация персистентных вирусов. В таких случаях антитела беспомощны и требуется вмешательство эффекторов (прежде всего цитотоксических CD8 Т-лимфоцитов), способных распознать и уничтожить зараженные клетки. Большой интерес к Т-вакцинам проявляют онкоиммунологи, рассматривая их как перспективный способ борьбы со злокачественными опухолями.

Работа над Т-вакцинами стала возможной после открытия механизма распознавания антигенов Т-клетками. Он базируется на МHC-зависимом представлении антигенов, определяя главный принцип конструирования Т-вакцин: их основой должны быть фрагменты молекул, адекватные пептидам, которые образуются в антигенпредставляющих клетках (см. лекция 4)1. Выполнение данного условия требует решения сложных задач по разработке способов и систем доставки Т-пептидов в антигенпредставляющие клетки с учетом особенностей экспрессии эпитопов, распознаваемых CD4 и CD8 Т-лимфоцитами. С этой целью испытываются технологии, повышающие вероятность презентации антигенных пептидов по экзогенному или эндогенному пути, т.е. в системах “МНС-I – СD8 лимфоциты» и «MHC-II – СD4 лимфоциты» (см. лекция 4).

Другая возможность связана с применением ДНК-вакцин (см. выше). Оказалось, что антигены, синтезируемые клетками на основе рекомбинантных ДНК, хорошо вписываются в конвейер МНС-презентируемых пептидов, а индуцируемый ими иммунный ответ сдвинут в направлении Th1-зависимых реакций, т.е. эффекторов клеточного иммунитета. Этому можно содействовать, включая в препараты цитокины, такие как ИЛ-2, ИЛ-12 и др.1