Живые вакцины

Живые микроорганизмы были первыми препаратами, использованными для искусственного воспроизведения противоинфекционного иммунитета. Эмпирику Э.Дженнера сменил принцип аттенуации Л.Пастера, предусматривавший ослабление вирулентности при культивировании бактерий в жестком режиме. Сегодня аттенуацию понимают не как тотальное подавление болезнетворности всей микробной популяции, а как селекцию мутантных клонов, утративших вирулентность. Поскольку болезнетворность – поливалентный признак, детерминируемый несколькими (иногда многими) генами, аттенуация может иметь разную генетическую основу, а протективность и безвредность аттенуированных штаммов не всегда совпадают. Направленной аттенуации добиваются при делеции генов вирулентности (например, плазмид) или их повреждения путем инсерционного мутагенеза (нарушение линейной структуры генов при внедрении (инсерции) подвижных генетических элементов).

Достоинствами живых вакцин являются высокая иммуногенность и длительность вакцинального эффекта. Напряженный иммунитет возникает даже после однократной прививки, так как вакцинные штаммы способны размножаться (а иногда и персистировать) в организме хозяина (реплицирующиеся вакцины). К недостаткам относятся повышенная реактогенность, нестабильность, вероятность (хотя и ничтожная) реверсии вирулентного фенотипа. Опасность осложнений возрастает у лиц с дефектами иммунитета1.

Убитые вакцины

Понятие относится к вакцинным препаратам, содержащим цельные инактивированные бактерии, простейшие, грибы или вирионы. Их достоинства и недостатки противоположны живым вакцинам. Поэтому при некоторых инфекциях убитые и живые вакцины используются на паритетных началах (полиомиелит, грипп).

Протективные антигены

Анатоксины – обезвреженные токсины бактерий. Исторически первая и наиболее известная группа такого рода препаратов. Идея об их применении возникла после открытия дифтерийного и столбнячного токсинов, но была реализована лишь после разработки метода щадящей (сохраняющей иммуногенность) инактивации (Г. Рамон, 1923). Попытки распространить этот принцип на другие инфекции оказались менее удачными или неудачными. Главная причина в том, что моноинтоксикация определяет патогенез немногих инфекций. Механизм инфекционного процесса обычно сложнее, и антитела против «токсинов частного приложения» не обеспечивают протективного эффекта.

Вместо цельных обезвреженных токсинов в перспективе могут быть использованы их фрагменты, ответственные за взаимодействие с рецепторами клеток. Расчет состоит в том, что, экранируя лигандные (рецепторные) сайты токсинов, антитела будут подавлять их агрессивность. Такой подход наиболее реален для «бинарных токсинов», у которых рецепторные и токсигенные функции поделены между структурными субъединицами (дифтерийный, столбнячный, холерный, сибиреязвенный и другие токсины). Сходный принцип может быть использован для получения вакцин из микробных адгезинов и контактных (инъекционных) токсинов бактерий.

Кроме анатоксинов практическое применение нашли капсульные антигены палочки инфлюэнцы и пневмококка, гемаггютинин и нейраминидаза вируса гриппа А (сплит-вакцина, т.е. «расщепленная вакцина»), поверхностный антиген вируса гепатита В и др.

Усиление и коррекция иммуногенности. Иммуногенность очищенных протективных антигенов можно изменить при помощи адъювантов и конъюгации с белковыми носителями.

Адъюванты. Это наиболее универсальный способ усиления иммунного ответа или качественного изменения его результата (например, перестройка в направлении реакций клеточного или гуморального иммунитета). Адъювантность особенно ярко выражена при первичном иммунном ответе и слабо проявляется при повторных контактах с антигеном.

Природа иммуноадъювантного эффекта неоднозначна (см. лекция 2). Важным представляется усиление воспалительной реакции в зоне введения антигенов. Это активирует антигенпредставляющие (дендритные) клетки, повышая их способность к презентации антигенов Т-лимфоцитам и меняя баланс Тh1/Th2-цитокинов. Действие некоторых адъювантов связано с депонированием антигенов (например, «корпускуляризация» растворимых антигенов на сорбентах или создание водно-масляного депо). Однако и здесь иммунопотенцирующий эффект зависит от воспалительной реакции и активации вспомогательных клеток иммунной системы.

Адъювантными свойствами обладает множество веществ различной природы, но применение в медицинской вакцинологии нашли пока лишь минеральные сорбенты – гидроокись и фосфаты алюминия1. Вызывают интерес адъювантные эффекты цитокинов (ИЛ-2, ИЛ-12 и др). Возможно, с их помощью удастся прицельно воздействовать на качество иммунного ответа, активируя определенные субпопуляции Т-лимфоцитов.

Разновидностью адъювантов являются «системы доставки». Они обеспечивают стабилизацию антигенов и/или способствуют их взаимодействию с иммунокомпетентными клетками. Примером служат липосомы (микросокпические пузырьки, построенные из фосфолипидных мембран), нагруженные антигенами. После поглощения макрофагами или слияния с мембранами антигенпредставлящих клеток, они содействуют концентрации и презентации антигенов Т-лимфоцитам. Липосомы со встроенными цитокинами избирательно активируют различные субпопуляции лимфоцитов.

Конъюгированные вакцины. Идея базируется на представлениях о Т-зависимых и Т-независимых антигенах. Т-независимые антигены лишены белкового носителя (источника Т-эпитопов) и поэтому не обеспечивают взаимодействия между Т- и В-лимфоцитами (см. лекции 2, 7). Т-независимость лишает антигены результативности полноценных вакцин. Они отличаются слабой иммуногенностью в раннем детстве, не оставляют иммунологической памяти и не обеспечивают трансплацентарного иммунитета (так как не вызывают образования IgG антител). Это характерно для капсульных полисахаридов ряда бактерий, наиболее опасных для детей первых лет жизни (палочка инфлюэнцы, менингококк, пневмококк). С целью искусственного воспроизведения Т-зависимости предложено соединять (конъюгировать) такие антигены с белками, имитируя структуру гаптен-носитель. Примером является вакцина против палочки инфлюэнцы (Haemophilus influenzae, тип b) – конъюгат фрагментов b-капсульного полисахарида с дифтерийным или столбнячным анатоксином.

Опираясь на этот принцип, можно предвидеть конструирование препаратов, в которых единственный белок будет носителем для протективных эпитопов разных антигенов, сочетая в себе понятия об ассоциированных и поливалентных вакцинах2. В качестве эпитопов могут быть использованы не только фрагменты Т-независимых антигенов, но и синтетические пептиды.