Вакцины против болезней птиц

Создание иммунобиологических препаратов с использованием методов нанобиотехнологий

Многовековой опыт борьбы с инфекционными болезнями человека и животных показывает, что наиболее эффективным способом защиты против вирусных, а также многих бактериальных и паразитарных болезней является вакцинация. Родоначальником вакцинопрофилактики следует считать Эдварда Дженнера, который в 1798 году предложил вакцинацию для профилактики оспы у людей. Луи Пастер в конце 19-го века теоретически и практически (экспериментально) обосновал идею и заложил основополагающие принципы вакцинопрофилактики как способа борьбы с инфекционными болезнями. Следующим этапом развития вакцинопрофилактики стало развитие в 50-х годах прошлого столетия способов массового выращивания клеток животных. С использованием клеточных культур вирусология получила широкие возможности для выделения, исследования вирусов, а также для получения биомассы при производстве вакцин. С развитием человеческого общества, интенсификацией сельскохозяйственного производства, климатическими изменениями, загрязнением окружающей среды, негативно влияющими на здоровье человека и животных происходят значительные изменения в микромире. В результате мы наблюдаем атипичные, ассоциированные, латентные, возникающие по вакцинному (иммунному) фону формы течения инфекционных болезней. Это значительно затрудняет проведение профилактических и противоэпизоотических мероприятий. Как живые, так и инактивированные вакцины имеют как преимущества, так и недостатки. К примеру, применение живых вакцин, особенно при крупномасштабном птицеводстве, представляет собой опасность в плане возможности реверсии и горизонтальной передачи, рекомбинации с полевым вирусом и другими вакцинными штаммами, персистенции, контаминации посторонними агентами. Возможности расшифровки последовательностей ДНК и РНК, появление различных направлений в технологии рекомбинантной ДНК открывают новую эру в создании более эффективных и безопасных биопрепаратов для профилактики инфекционных болезней человека и животных. Разработки вакцин из вирусных компонентов, получаемых путем расщепления вирусных частиц или выделением из инфицированных вирусом клеток, либо генно-инженерными методами базируются на том, что иммунный ответ при вирусных инфекциях направлен не на вирус или вирусный белок, а на некоторое количество антигенных детерминант, представляющих не всю белковую молекулу, а только ее отдельные участки. К иммунобиологическим препаратам, при создании которых используются нанобиотехнологические методы относятся:

Вакцины из очищенных нативных вирусных белков, так называемые субъединичные вакцины.

Эти вакцины обычно содержат очищенные или частично очищенные вирусные белки, выделенные после разрушения вирионов. Антигенноактивные компоненты успешнее всего выделяются при работе с вирусами, имеющими оболочку. Для усиления иммуногенной активности вирусных компонентов используют: масляные адъюванты, адсорбенты, иммуностимуллирующие комплексы и др. Высокая степень очистки субединичных вакцин дает возможность стандартизировать содержание вирусного антигена в прививной дозе и отказаться от использования трудоемких и дорогостоящих методов контроля иммуногенности. В результате исследований было установлено, что только крупные антигенные комплексы могут вызывать иммунный ответ, подобный ответу, индуцированному цельным вирусом. Поэтому технология создания эффективных субъединичных вакцин предусматривает создание мультимерных агрегатов. Другим способом повышения иммуногенности является встраивание изолированных гликопротеинов в липосомы. Реконструкция в липосомы, вероятно, более всего приближает структуру трансмембранных белков к естественной. Липосомы взаимодействуют с клетками иммунной системы посредством связывания с клеточной поверхностью. Субъединичные вакцины разработаны и применяются или апробируются в лабораторных условиях против гриппа А и В («грипповак»), герпесвирусной инфекции КРС и лошадей тип 1, болезни Ауески, инфекционного ларинготрахеита, парамиксовирусных инфекций животных и человека (корь, чума плотоядных, ньюкаслская болезнь, краснуха), трансмиссивного гастроэнтерита свиней, бешенства, везикулярного стоматита, клещевого энцефалита, лейкоза кошек, желтой лихорадки, ящура, катаральной лихорадки овец, гепатита В. К этой группе относятся так называемые расщепленные «split» вакцины, которые изготавливают из капсидов, суперкапсидов и клеточных мембран, содержащих протективные антигены и вызывающие образование специфических антител. Примером этих вакцин являются вакцины против вирусов гриппа, герпеса, коронавирусов. Недостатком субъединичных вакцин является неспособность индуцировать клеточный иммунитет.

Реассортантные вакцины.

Реассортация является формой генетической рекомбинации у РНК-вирусов с сегментированным геномом. При инфицировании клеток двумя родственными вирусами внутри каждого семейства возможен обмен сегментами с образованием стабильных реассортантов. Полученные атеннуированные реассортанты имеют необходимую антигенность в соответствии с антигенностью актуальных полевых изолятов вируса, которые пригодны для использования в качестве живой вакцины. Суть технологии состоит в следующем: от доноров берут гены, кодирующие внутренние белки и ограничивающие репликацию, от актуальных эпидемических штаммов используют гены, кодирующие поверхностные белки (гликопротеины). Сконструированы живые реассортантные вакцины против гриппа, которые включают два гена, кодирующие поверхностные гликопротеины (НА и NA) современного вирулентного штамма, и шесть генов, кодирующих внутренние белки донора аттеннуации, что обеспечивает достаточный уровень аттенуации и ее стабильность. Также созданы вакцины против ротавирусной инфекции человека на базе культуральных аттенуированных ротавирусов крупного рогатого скота и обезьян.

Рекомбинантные живые векторные вакцины.

Рекомбинация может происходить как между близкородственными, так и отдаленно родственными вирусами, что обеспечивает генетическое разнообразие вирусов в природе, особенно корона-, флави- и тогавирусов. В основе технологии рекомбинантной ДНК лежит возможность замены удаленного гена чужеродным геном. При этом методе вирусы используются в качестве векторов для переноса генов протективных антигенов других вирусов. В геном авирулентного вируса встраивают ген актуального вируса, кодирующий антиген, вызывающий протективный ответ в привитом организме. Модифицированный вирус используют как живую вирусную вакцину. Клетки, где происходит репликация векторного вируса, экспрессируют чужеродный белок, на который вырабатывается гуморальный и опосредованный клетками иммунный ответ на данный белок. В качестве векторов используют такие вирусы как вирус оспы, адено-, бакуло-, герпесвирусы, вирус ньюкаслской болезни, вирус инфекционного ларинготрахеита птиц. Рекомбинантные векторные вакцины несут положительные качества живых и инактивированных вакцин, в частности индуцируют гуморальный и клеточный иммунитет. Введение рекомбинантных живых вакцин в организм может вызывать иммунный ответ, как против вируса донора чужеродного гена, так и против векторного вируса. Данное свойство использовано на примере вакцины, представленной в настоящее время фирмой Мериал, Франция на Российский рынок против болезни Марека со встроенным геном болезни Гамборо. Вакцинация данной вакциной цыплят в суточном возрасте позволяет защищать птицу, как от болезни Марека, так и от болезни Гамборо, исключая влияние материнских антител, уровень которых является отправной точкой при разработке схем вакцинаций. Этой же фирмой создана коммерческая вакцина Trovax, в которой инсертирован подтип вируса гриппа Н5. ВНИВИП совместно с НИИ гриппа птиц РАМН занимается разработкой генно-инженерной вакцины против гриппа птиц на основе обратной генетики.

Рекомбинантные субъединичные вакцины.

Вакцины данной группы готовят из очищенных вирусных белков, экспрессируемыми клонированными вирусными генами. Гены, кодирующие протективные антигены, вводят в подходящую плазмиду, которую клонируют в экспрессирующую клеточную систему. В качестве систем экспрессии используют дрожжи, клетки насекомых, клетки млекопитающих, E.coli. К примеру вакцина против гепатита В человека (дрожжи), краснухи, лейкоза кошек.

Вакцины на основе вирусоподобных частиц и трансгенных растений.

Вирусоподобные частицы представляют собой капсидные белки, образующие оболочечные структуры, не содержащие внутри вирусной нуклеиновой кислоты. Вследствие этого ВПЧ безопасны и в то же время в иммуногеном отношении они могут быть эквивалентны цельновирионным инактивированным вакцинам. Иммуногенность ВПЧ выявлена у пикорна-, калици-, рота-, орбивирусов. Однако данные вакцины не получили распространения, вследствие высокой стоимости производства, недостаточной иммуногенностью по сравнению с существующими вакцинами. Преимуществом ВПЧ является их эффективность при оральном и назальном применении, при котором обеспечивается клеточный иммунитет. Перспективным направлением является использование трансгенных растений для изготовления субъединичных оральных вакцин. Созданы трансгенные картофель и люцерна, экспрессирующие гликопротеин S вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней, люцерна, экспрессирующая главный иммуногенный белок VP1 вируса ящура, картофель, экспрессирующий главный структурный белок VP60 вируса геморрагической болезни кроликов и др. Разработаны способы экспрессии в отношении ВИЧ, ящура в листьях вигны.

ДНК-вакцины.

ДНК-вакцины создаются на основе вирусных векторных систем. Данное направление получило название «генетической иммунизации» или «иммунизации нуклеиновыми кислотами». Принцип иммунизации состоит в том, что в организм вводят не вирусный антиген, а ДНК, кодирующую синтез этого антигена (белка), т.е. ДНК можно использовать как вакцину. ДНК-вакцины содержат рекомбинантные плазмиды (E.coli), представляющие собой конструкции, содержащие гены, способные экспрессировать нужные вирусные антигены. Плазмиды в месте инъекции трансформируют клетки организма, ДНК транспортируется к ядру, где транслируется нужный белок. Наиболее эффективным способом иммунизации данными вакцинами является внутримышечное введение. Преимуществами ДНК-вакцин являются чистота, физико-химическая стабильность, низкая стоимость производства, простота доставки за счет включения в одну плазмиду генов, кодирующих множество антигенов. Повторное введение не вызывает интерференции, вызывает образование гуморального и клеточного иммунного ответа. ДНК-вакцины эффективны в присутствии материнских антител. Основным недостатком ДНК-вакцин является опасность введения чужеродной генетически измененной ДНК. Введением ДНК-вакцин можно экспрессировать широкий спектр антигенов: вирусы ринотрахеита КРС, гепатита В, С, простого герпеса тип1, ВИЧ тип1, гриппа, бешенства и др.

Синтетические пептидные вакцины.

Это препараты, содержащие искусственно синтезированные короткие пептиды, имитирующие небольшие участки протективных антигенов вируса и способные вызывать специфический иммунный ответ организма и защищать его от конкретного заболевания. Исследования проведены на модели вируса ящура, парвовируса собак, гриппа, лейкемии кошек, бешенства, ВИЧ тип 1, кори, и др. Однако лабораторные испытания синтетических пептидных вакцин не дали ощутимых результатов. Таким образом, создание иммунобиологических препаратов на основе нанобиотехнологий является очень важным и перспективным направлением биологической науки. Это принципиально новый подход в создании профилактических препаратов, способных обеспечить надежную защиту против вирусных болезней человека и животных.

Тип информации: