Вакцины: настоящее и будущее

ОСНОВОПОЛОЖНИКИ ВАКЦИНОЛОГИИ
Эдвард Дженнер
(1749-1823)

Луи Пастер
(1822-1895)
ОСНОВОПОЛОЖНИКИ ВАКЦИНОЛОГИИ

Антигенные пре-
параты анало-
говой природы
ВИДЫ ВАКЦИН
ВАКЦИНЫ
Антигенные препараты
из патогенных микро-
организмов (классические)
Антигенные препараты,
созданные методом
генной инженерии
Корпуску-
лярные
Молеку-
лярные
Рекомби-
нантные
ДНК-вакцины
Живые
Убитые/
инактиви-
рованные
Анатоксины
Химические
Растительные
Синтетические
Антиидиотипические
Субъединичные
Векторные
Неанти-
генные
вакцины
Рибосомальные
Дендрит-
ные
Toll-
рецеп-
торные
Конъюгированные, ассоцииро-
ванные, форсифицированные

ЖИВЫЕ ВАКЦИНЫ:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Живые вакцины изготовляют на основе ослабленных (аттенуиро-
ванных) штаммов микроорганизма со стойко закрепленной авиру-
лентностью (безвредностью)
Вакцинный штамм после введения размножается в организме
привитого и вызывает вакцинальный инфекционный процесс, кото-
у большинства привитых протекает без выраженных клинических
симптомов и приводит к формированию стойкого иммунитета
Вакцинация производится, как правило, однократно только с про-
филактической целью
У иммунокомпроментированных лиц живые вакцины могут про-
являть реактогенность
Недостатки живых вакцин: возврат патогенности, остаточная виру-
лентность, неполная инактивация, часто содержат микробы-загрязни-
тели (контаминанты), требуют специальных условий хранения и, как
правило, парентерального введения
Примеры: вакцины против краснухи (Рудивакс), кори (Рувакс), по-
лиомиелита (Полио Сэбин Веро), туберкулеза (БЦЖ), паротита (Имо-
вакс Орейон).

ЖИВЫЕ ВАКЦИНЫ: СПОСОБЫ
ПОЛУЧЕНИЯ И ИММУННЫЙ ОТВЕТ
Вирус
вакцины
Пиноцитоз
вируса
Воздействие через
Toll-рецепторы
Процессинг и
презентация
антигенов
в комплексе
с HLA-II
Секреция цитокинов,
в т.ч. ИФНα
Размножение вируса вакцины
в течение определенного срока
Запуск адап-
тивного гу-
морального
и клеточно-
го иммунно-
го ответа
Формирова-
ние иммуно-
логической
памяти
Мф
Мф
Поражение вирусом
чувствительных
клеток человека
Поражение вирусом чувствительных
клеток животных
Неспособность вируса
вакцины поражать чувстви-
тельные клетки человека
Вирус вакцины
Патогенный вирус
Мутация

ИНАКТИВИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Инактивированные (убитые) вакцины представляют собой бактерии или
вирусы, инактивированные химическим (формалин, спирт, фенол) или фи-
зическим (тепло, радиация, ультрафиолетовое облучение) воздействием,
либо содержат компоненты клеточной стенки или др. частей возбудителя
Положительные стороны: корпускулярные убитые вакцины легче дози-
ровать, лучше очищать, они длительно хранятся и менее чувствительны к
температурным колебаниям, возможно применение не только для профи-
лактики, но и для лечения
Отрицательные стороны: вакцина может содержать до 99 % балласта и
поэтому реактогенна, она нередко содержит агент, используемый для инак-
тивации микробных клеток (фенол и др.), микробный штамм не приживляет-
ся, поэтому вакцинация проводится в 2 или 3 приема (бустерные иммуниза-
ции), требует частых ревакцинаций (АКДС)
Иммунный ответ на инактивированную вакцину качественно отличается
от такового на живую вакцину
Примеры: коклюшная (как компонент АКДС и Тетракок), антирабическая,
лептоспирозная, гриппозные цельновирионные, вакцины против энцефали-
та, против гепатита А (Аваксим), инактивированная полиовакцина (Имовакс
Полио или как компонент вакцины Тетракок)

Инактиви-
рованный
микробный
компонент
вакцины
Пиноцитоз
вируса
Воздействие через
Toll-рецепторы
Презентация
антигенов
в комплексе
с HLA-II
Секреция цитокинов
Запуск адап-
тивного гу-
морального
иммунного
ответа
Продукция АТ, формирование кратковременной
иммунологической памяти
Блокада рецепторов чувствительной
клетки у вирусных инактивированных
вакцин, создающая препятствие для
взаимодействия клетки с патогенным («диким») вирусом
Мф
Мф
ПК
ИНАКТИВИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ:
ХАРАКТЕРИСТИКА ИММУННОГО ОТВЕТА

АНАТОКСИНЫ
ПРИМЕРЫ: Анатоксины применяются для профилактики и, реже,
лечения токсинемических инфекций (дифтерии, газовой гангрены,
ботулизма, столбняка, холеры и некоторых заболеваний, вызван-
ных стафилококками)
Анатоксины — препараты, полученные из бактериальных экзо-
токсинов, полностью лишенные токсических свойств, но
сохранившие антигенные и иммуногенные свойства
Нативные анатоксины
(по Рамону)
Культивирование бактерий, продуцирую-
щих экзотоксины, в жидкой питательной
среде. Фильтрование через бактериаль-
ные фильтры для удаления микробных
тел. Инкубирование с 0,3—0,4% раство-
ром формалина в термостате при 37—
40°С в течение 3—4 недель. Высокое со-
держание компонентов питательной сре-
ды, которые являются балластными и мо-
гут способствовать развитию нежела-
тельных реакций организма.
Адсорбированные
анатоксины
Для очищения нативных анатоксинов они под-
вергаются обработке различными физически-
ми и химическими методами (ионообменная
хроматография, кислотное осаждение и др.), в
результате которых получается концентриро-
ванный препарат, который адсорбируется на
адъювантах. Активтивность анатоксина опре-
деляется в реакции флоккуляции и выражает-
ся в единицах флоккуляции, или в реакции
ции связывания анатоксинов и выра-
жается в единицах связывания (ЕС).

ХИМИЧЕСКИЕ ВАКЦИНЫ:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Химические вакцины создаются из антигенных компонентов, извлечен-
ных из микробной клетки
Химические вакцины не содержат «балласта» и наименее реактогенны
Примеры: полисахаридные вакцины против менингококковой инфек-
ции групп А и С (Менинго А+С), гемофилюс инфлюенца типа b (Акт-ХИБ),
пневмомококковой инфекции (Пневмо 23), вакцина с Vi-антигеном брюш-
нотифозных бактерий (Тифим Ви), ацеллюлярные коклюшные вакцины
Бактериальные полисахариды являются тимуснезависимыми антиге-
нами, неспособными к формированию Т-клеточной иммунологической па-
мяти (особенно у детей), в связи с чем используют их конъюгаты с бел-
ковым носителем (дифтерийным или столбнячным анатоксином в количе-
стве, не стимулирующем выработку соответствующих антител, или с бел-
ком самого микроба, например, наружной оболочки пневмококка) – это
конъюгированные вакцины
Примечание: конъюгированные вакцины не следует путать с препаратами
ассоциированных вакцин, содержащих и анатоксины, и инактивирован-
ные вакцины в иммуногенных дозировках (например, АКДС)

ГЕННОИНЖЕНЕРНЫЕ ВАКЦИНЫ:
ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ
Вирус, патогенный
для человека
Гены связывания
с мембраной
клеток человека
Гены
сердцевины
вируса
Гены
оболочки
вируса
Гены, определяющие
размножение вируса
(«болезнетворные»)
Вирусный геном
с вырезанными «болезне-
творными» генами
Гены протективных
антигенов патогенного
вируса
Встраивание г е н о в протективного антигена
В генети-
ческий
аппарат
дрожжевых
клеток
В генетичес-
кий аппарат
непатогенных
для человека
бактерий
В генетичес-
кий аппарат
непатогенных
для человека
вирусов
В сос-
тав
«химер-
ного»
вируса
В геном
растений,
употребляе-
мых чело-
веком в пищу
В плаз-
миду и
далее
в липо-
сому

РАСТИТЕЛЬНЫЕ
ВАКЦИНЫ
ДНК-ВАКЦИНЫ
РЕКОМБИНАНТНЫЕ
ВЕКТОРНЫЕ ВАКЦИНЫ
РЕКОМБИНАНТНЫЕ
СУБЪЕДИНИЧНЫЕ
ВАКЦИНЫ
ВИДЫ ГЕННОИНЖЕНЕРНЫХ ВАКЦИН
ГЕН ПРОТЕКТИВНОГО АНТИГЕНА
В составе
генети-
ческого
аппарата
дрожжевых
клеток
В составе
генетичес-
кого аппарата
непатогенных
для человека
бактерий
В составе
генетичес-
кого аппарата
непатогенных
для человека
вирусов
В сос-
таве
«химер-
ного»
вируса
В составе
генома
растений,
употребляе-
мых чело-
веком в пищу
В составе
плазми-
ды, вве-
денной
в липо-
сому
Культивирование дрож-жей с накоплением в сре-де целевого антигена, вы-деление его, очистка, при- готовление вакцины путем связывания с адъювантом
Введение трансформированно-
го микроорганизма (сальмонелл, осповакцины, вирусов птичьей
оспы, аденовирусов) в организм человека,продукция ими целево-
го антигена в самом организме
Введение плазмиды с ге-
ном протективного антиге-на внутрь клеток макроор-ганизма с последующим синтезом этого антигена в организме (около года)
Употребление в пищу
трансгенных растений,
не требующих терми- ческой обработки и со-
держащих ген про- тективного ангтигена
Примеры: вакцины
против гепатита В,
вируса папилломы
человека (ВПЧ),
ротавирусов
Примеры: вирус коровьей оспы
применен для создания вакцины против ВИЧ-инфекции; сальмо-неллы использованы как носите-
ли антигенов вируса гепатита B
Примеры: на стадии испытаний
вацины против гепатитов B и C,
гриппа, лимфоцитарного хорио-
менингита, бешенства, ВИЧ, эн-
цефалита,сальмонеллеза,тубер-
кулеза, лейшманиоза, малярии
Примеры: «картофель-
ные» вакцины, содержа-
щие HBsAg, B-субъеди-
ницу холерного анаток-
сина, антигены патоген-
ной кишечной палочки

ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ГЕННОИНЖЕНЕРНЫХ ВАКЦИН
Не все ясно с безопасностью ДНК-вакцин:
необходимо исключить онкогенную опасность, так как недостаточно изучено,
может ли вводимая ДНК встраиваться в геном клетки человека и вызывать риск
развития рака;
образование антигена в организме может продолжаться длительное время (до
нескольких месяцев), а это может привести к развитию различных форм иммуно-
супрессии и других патологических явлений;
чужеродная ДНК может вызвать образование анти-ДНК-антител, которые спо-
собны индуцировать различные формы аутоагрессии и иммунопатологии;
сам образующийся протективный антиген может обладать побочным биологи-
ческим действием
Существует немало опасений и сомнений в отношении "съедобных растительных
вакцин":
насколько интенсивен будет иммунный ответ на пищевые продукты,
сохранится ли антиген в кислой среде желудка,
какова экспозиция для "созревания" растительных вакцин,
способны ли антигены переносить хранение пищевых продуктов,
как оптимально дозировать препарат
Многие рекомбинантные вакцины вызывают слабый иммунный ответ, возможно,
из-за того, что в таких препаратах содержится «голый» белок и отсутствуют дру-
гие молекулярные структуры, часто необходимые для запуска иммунного ответа
– отсюда потребность в веществах-усилителях (адъювантах)

ВАКЦИНЫ, ПРОИЗВОДИМЫЕ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВАКЦИНЫ:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Синтетические вакцины представляют собой синтезированные из ами-
нокислот пептидные фрагменты, которые соответствуют аминокислотной
последовательности тем структурам вирусного (бактериального) белка, ко-
торые распознаются иммунной системой и вызывают иммунный ответ
Положительные стороны: у синтетических пептидов нет недостатков, ха-
рактерных для живых вакцин (возврат патогенности, остаточная вирулент-
ность, неполная инактивация и т.п.). Синтетические вакцины обладают вы-
сокой степенью стандартности, они слабо реактогенны и безопасны
Отрицательные стороны: синтетические вакцины менее эффективны,
по сравнению с традиционными, т.к. дают меньшую иммуногенность, неже-
ли нативные микробные антигены. Однако, сочетанное использование од-
ного или двух иммуногенных белков в составе синтетической вакцины
обеспечивает формирование иммунологической памяти
Примеры: экспериментальные синтетические вакцины получены против
дифтерии, холеры, стрептококковой инфекции, гепатита В, гриппа, ящура,
клещевого энцефалита, пневмококковой и сальмонеллезной инфекций

АНТИИДИОТИПИЧЕСКИЕ ВАКЦИНЫ:
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Антитела
к антигену
АГ
АГ
Антиидио-
типические
антитела
Иммунизация
Иммунизация
Взаимодействие
идиотип-антиидиотип
Конкуренция
антиидиотипа
с антигеном
ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ
ТОЛЕРАНТНОСТЬ
Компоненты антиидио-
типической вакцины
Компоненты
обычной вакцины

ПРОЦЕСС ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИЧ
С РЕЦЕПТОРАМИ КЛЕТКИ-МИШЕНИ – CD4
ВИЧ
gp120
gp41
КЛЕТКА-МИШЕНЬ
CD4
CCR5/CXCR4
КЛЕТКА-МИШЕНЬ
CD4
CCR5/CXCR4
ВИЧ
gp120
gp41
КЛЕТКА-МИШЕНЬ
gp120
ВИЧ
gp41
Проникновение
ВИЧ в клетку
с помощью
белка слияния,
возможность
формирования
межклеточных
синцитиев
Запуск инфицирования
СD4+ клеток ВИЧ
путем взаимодействия
с молекулами СD4 и
их корецепторами
(для хемокинов),
токсические эффекты,
эффекты суперантигена,
антигенная мимикрия
в отношении CD4
gp160
Белок слияния

СТРУКТУРА gp120 И КОНФИГУРАЦИОННЫЕ
ИЗМЕНЕНИЯ ЭТОГО БЕЛКА В ПРОЦЕСС
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИЧ С CD4 РАЗНЫХ КЛЕТОК
Активация В-лимфоцита
cуперантигеном gp120
Инфицирование Т-лимфоцита и
моноцита/макрофага через gp120
Изменчивость
ВИЧ
До взаимодействия с CD4
После взаимодействия с CD4

НЕАНТИГЕННЫЕ ВАКЦИНЫ
Неантигенные вакцины содержат клетки организма человека в состоя-
нии иммунизации или их отдельные компоненты, а также компоненты
клеток микроорганизмов, отвечающих за образование антигенов
РИБОСОМАЛЬНЫЕ
ВАКЦИНЫ
Принцип получения:
Вакцины получают в форме ри-
босом, имеющихся в каждой
клетке и продуцирующих белки
в соответствии с матрицей –
информационной РНК.
В состав вакцины входят ри-
босомы бактерий разных видов
Примеры:
Вакцины для профилактики и ле-
чения инфекционных процессов
респираторного тракта (ИРС-19,
Рибомунил, бронхомунал), а так-
же дизентерийная вакцина
ДЕНДРИТНЫЕ ВАКЦИНЫ
Принцип получения:
Из крови больного выделяют предшественни-
ки дендритных клеток и культивируют в лабо-
раторных условиях. Одновременно из опухоли
пациента выделяют белки-антигены и добав-
ляют к дендритным клеткам. Дендритные клет-
ки в состоянии презентации опухолевых анти-
генов возвращают в организм больного для
более эффективной борьбы с опухолью.
Примеры:
У мышей дендритные вакцины помогают пре-
дупредить повторное развитие карциномы
после удаления опухоли. Испытания этих вак-
цин на люлюдях с IV стадией заболевания по-
казали их безвредность и, реже, – поло-
жительный клинический эффект

За последние годы методами генной инженерии разработаны вакцины:
Для терапии – против Streptococcus agalactiae, Streptococcus рneumoniae,
Staphylococcus aureus, провоцирующей астму и атеросклероз Chlamydia
pneumoniae
Для терапии и хирургии: завершено доклиническое изучение вакцины из
цельных клеток Helicobacter pylori для профилактики язвы желудка и двенадца-
типерстной кишки
Для стоматологии – против бактерии Porphyromonas gingivalis, вызываю-
щей воспаление десен
ВАКЦИНЫ ДЛЯ БОРЬБЫ С
НЕИНФЕКЦИОННЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ
Полным ходом идет разработка препаратов для иммунопрофилактики и иммуно-
терапии онкологических заболеваний. В опухоль можно вводить разные гены в
составе ДНК-вакцин: те, что кодируют раковые антигены, гены цитокинов и имму-
номодуляторов, гены «уничтожения» клетки. Все эти гены можно использовать
одновременно, организуя массированную атаку вакцинами разных видов
Есть надежда, что в XXI веке вакцины помогут снизить заболеваемость диабетом,
миокардитом, атеросклерозом и другими «неинфекционными» болезнями. В перс-
пективе — создание средств иммунологической защиты от наркозависимости и
курения, конструирование вакцин для лечения и предупреждения аллергии, ауто-
иммунных заболеваний

ВОЗМОЖНЫЕ МАЛОИЗУЧЕННЫЕ
ПОСЛЕДСТВИЯ ВАКЦИНАЦИИ
При инфицировании человека ретровирусами, реовирусами, ци-
томегаловирусом и вирусом Эпштейна—Барр, происходит фор-
мирование антител, которые атакуют клетки поджелудочной же-
лезы, что может привести к развитию инсулинозависимого диа-
бета. Ожидает ли человека тот же эффект при вакцинации этими
вирусами?
У 10–20% пациентов с синдромом врожденной краснухи, то есть
у детей, матери которых переболели краснухой в последнем три-
местре беременности, развиваются нарушения углеводного об-
мена, не связанные с прямым действием возбудителя. Наблюда-
ются ли эти явления при вакцинации против краснухи?
Вакцинация детей в США против паротита проявила нечаянный
«побочный» эффект: резко снизилась заболеваемость эндокар-
дитом. Обследование подтвердило, что большинство больных,
страдающих этим тяжелым заболеванием, приводящим к поро-
кам сердца, в раннем детстве перенесли паротит