Растенок - все о здоровье детей и будующих мам.
ГлавнаяНовостиКонтакты
 

Конъюгированные полимер - субъединичные иммуногены и вакцины

Конъюгированные полимер - субъединичные иммуногены и вакцины
Проблемы биобезопасности в наши дни необычайно актуальны. Это касается любой страны в любом регионе мира. Биологическая безопасность ассоциирована с созданием и разработкой средств защиты (в первую очередь, вакцин) от биологического оружия и, соответственно, способов профилактики биотеррористических актов.

Современный уровень молекулярной биологии и биотехнологии позволяет разработать генетические конструкции, вызывающие самые различные патологические состояния и заболевания. В качестве потенциального средства биотеррористической атаки традиционно рассматривают возбудителей особо опасных инфекций, особенно генетически модифицированные организмы, а также их продукты. Очень важным фактором биотерроризма могут быть модифицированные аллергены. Разумеется, в контексте противодействия биологической опасности в фокусе нашего внимания в первую очередь должны находиться проблемы, связанные с созданием, разработкой и внедрением принципиально новых вакцинирующих препаратов, причем не только для вакцинопрофилактики, но и для вакцинотерапии.

Успехи вакцинации очевидны.


С помощью вакцин удалось победить оспу, чуму, корь и др. Несмотря на это, создание новых вакцин и новых принципов вакцинации весьма актуально и в наши дни. Почему? Во-первых, против многих инфекционных заболеваний эффективных вакцин создать до сих пор не удалось. Во-вторых, многие вакцинные препараты содержат нежелательные примеси и вызывают серьезные побочные эффекты: аллергические реакции, энцефалиты, артриты и др. В-третьих, некоторые ранее эффективные вакцины в последние годы потеряли свою эффективность, поскольку возбудители соответствующих инфекций существенно изменились. Четвертая причина, связанная с проблемой биобезопасности, упомянута в начале сообщения. Современная биотехнология позволяет выделить практически любой антиген возбудителя в чистом виде или синтезировать его точную копию. Но получить нужный антиген еще не означает создать вакцину. Вакцины должны содержать не только бактериальные или вирусные антигены, но и обеспечивать развитие эффективной иммунной реакции при введении в организм человека.


Эта задача успешно решается путем химического соединения антигена с иммуностимулирующим полиэлектролитом.

ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА П0ЛИЗЛЕКТР0ЛИТОВ. В экспериментах на животных обнаружили иммуностимулирующие свойства ряда линейных синтетических полиэлектролитов. Были исследованы поли-4-винилпиридин, поли-2-метил-5-винилпиридин, поли-4-винил-N-этилпиридиния бромид, полиакриловая кислота, сополимеры акриловой кислоты с винилпирролидоном и их производные. Было установлено, что указанные полиэлектролиты стимулируют различные процессы в рамках иммунной системы: миграцию и взаимодействие Т- и В-лимфоцитов, продукцию антител в ответ на чужеродные антигены, функционирование NK-клеток и макрофагов. К 1982 г. было установлено, что иммуностимулирующие эффекты полиэлектролитов зависят от степени полимеризации макромолекул. Низкомолекулярные аналоги повторяющихся звеньев полимера стимулирующего влияния на иммунные реакции не оказывают. Иммуностимулирующая активность в каждом данном ряду полимергомологов возникает лишь после достижения ими определенной степени полимеризации, зависящей от химической природы мономерного звена.

В условиях культуры клеток in vitro показали, что в основе иммуностимулирующего действия полиэлектролитов лежит их прямое активирующее влияние на клетки иммунной системы — лимфоциты и фагоциты.


Даже in vitro под влиянием полиэлектролита усиливается синтез антител в ответ на чужеродный антиген; фагоциты активнее захватывают и переваривают микробные частицы, вырабатывают окислительные радикалы, с помощью которых они эффективно убивают микроорганизмы; лимфоциты переходят в начальную стадию клеточного цикла — фазу G1.

Клетки иммунной системы активируются при взаимодействии молекул поли-электролита с клеточной мембраной. Под влиянием иммуностимулирующего полиэлектролита быстро повышается ионная проницаемость клеточной мембраны, что регистрируют по усилению пассивных потоков К+ из клетки, Са2+ в клетку. Повышение ионной проницаемости клеточной мембраны происходит вследствие кластеризации белков мембраны. Методом электронной микроскопии показано, что полиэлектролит индуцирует объединение белков мембраны в кластеры, состоящие в среднем из 10-40 внутримембранных белковых частиц. Критическое значение для проявления мембранной активности полимеров имеют их степень полимеризации и наличие в структуре полимерной цепи множества ионогенных групп. Кластеры интегральных белков мембраны имеют повышенную проницаемость для воды и малых ионов, то есть обладают свойствами неселективной ионной поры, а не ионного канала. Это установлено методом локальной фиксации мембранного потенциала (patch-clamp) в лимфоидных клетках после их активации полиэлектролитом.

Индуцированная полиэлектролитом кластеризация антигенных, рецепторных, каталитических свойств и латеральной подвижности белков клеточной мембраны не нарушает. Это установлено для иммуноглобулиновых рецепторов на В-клетках, CD2, CD3, CD4, CD8 и рецептора для трансферрина на Т-лимфоцитах, b-адренорецепторов и рецепторов лектинов, мембранных ферментов аденилат- и гуанилатциклаз, фосфодиэстераз и ионотранспортирующих АТФаз в мембране клеток, обработанных полиэлектролитом.

КОНЪЮГИРОВАННЫЕ ИММУНОГЕНЫ «АНТИГЕН-ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТ». Химическое соединение полиэлектролита с антигеном позволяет концентрировать иммуностимулирующее действие полиэлектролита на антигенреактивных клетках. Введение ковалентных конъюгатов «антиген-полиэлектролит» в организм животных и человека индуцирует иммунный ответ на антиген значительно более интенсивный, чем ответ на введение антигена или нековалентного комплекса «антиген-полиэлектролит».

Первый конъюгированный иммуноген создали В.А. Кабанов, Р.В. Петров, P.M. Хаитов и соавт. в 1977 г. Он состоял из гаптена тринитрофенила и поли-2-метил-5-винилпиридина. Этот конъюгат вызывал образование антител, специфичных к гаптену, без дополнительных адъювантов. Следовательно, несмотря на простоту структуры конъюгата, в нем содержалось все, что необходимо для иммуногена: антигенная детерминанта и стимулятор реакции иммунной системы на эту детерминанту. Последующие работы В.А. Кабанова, Р.В. Петрова, P.M. Хаитова и соавт. показали, что конъюгированные иммуногены можно создавать, используя белковые и полисахаридные антигены, а также синтетические пептиды, имитирующие природные антигенные детерминанты. Были исследованы конъюгаты как с модельными антигенами, так и с антигенами микроорганизмов. Путем ковалентного соединения антигена с полиэлектролитом были созданы высоко- иммуногенные конъюгаты, содержащие О- и Н-антигены сальмонелл, гемагглютинин, нейраминидазу, NP- и М-белки вирусов гриппа А и В, гликопротеиновый антиген бруцелл, очищенный белковый компонент туберкулина и многие другие. Во всех случаях соединение антигена с полиэлектролитом повышало интенсивность иммунных реакций в отношении антигена на порядок или более.

Р.И. Атауллаханов, В.А. Кабанов, Р.В. Петров и P.M. Хаитов исследовали природу взаимодействий между полиэлектролитом и антигеном при формировании высокоиммуногенных комплексов и конъюгатов, а также взаимодействие полиэлектролитов с комплементарными по заряду полимерами и поверхностью микрочастиц, имитирующих клетку. Была доказана необходимость прочного связывания полиэлектролита с антигеном, создана теоретическая модель, описывающая взаимодействия антигенполимерного конъюгата с клетками иммунной системы. Ключевой параметр модели — способность полиэлектролита к многоточечным кооперативным взаимодействиям с поверхностью клетки, связавшей антиген с помощью антигенспецифичного рецептора. Детально были описаны особенности иммунных реакций, развивающихся в организме в ответ на введение конъюгированных иммуногенов. Показано, что происходит интенсификация образования антител изотипов IgM, IgGI, Ig2a, Ig2b, IgG3, IgA, но не IgE. После однократного введения конъюгата формировалась иммунная память, уровень иммунного ответа на повторное введение того же конъюгата в 10-100 раз превышал уровень первичной иммунной реакции. В лимфатических узлах, бли-жайших к месту инъекции конъюгата, активировались специфические к антигену Т-хелперы и цитолитические Т-клетки.

Среди важнейших особенностей иммунного ответа на конъюгированные имму-ногены необходимо выделить относительную Т- и IR-независимость. Под влиянием полиэлектролитов стимулируется образование антител к Т-зависимым антигенам даже в организме со сниженным содержанием Т-клеток. Полноценный иммунный ответ на конъюгат «антиген-полиэлектролит» развивается также и в организме, имеющем IR-тены слабой иммунной реакции на данный антиген. Благодаря Т- и IR-независимости конъюгированные иммуногены очень ценны в реальной практике, так как вызывают эффективный иммунный ответ при Т-иммунодефиците и при генетически обусловленном слабом реагировании на данный антиген. Обычные вакцины в таких случаях неэффективны.

КОНЪЮГИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ «АНТИГЕН-ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТ». В прямых экспериментах по заражению животных различными возбудителями инфекционных заболеваний было установлено, что конъюгированные иммуногены способны защищать от летальных доз патогенов. Конъюгированные иммуногены, содержащие гемагглютинин и нейраминидазу вируса гриппа, химически связанные с полиэлектролитомиммуностимулятором, индуцировали высокий уровень защиты при заражении мышей патогенным для них штаммом вируса гриппа в смертельной дозе 10 ЛД50.

При экспериментальном заражении мышей вирусом гриппа было установлено, что даже конъюгаты, содержащие в качестве антигена М-белок вируса гриппа, защищают в определенной мере от заражения патогенным вирусом. Ранее считали, что иммунные реакции, специфичные в отношении М-белка, существенной роли в защите от гриппозной инфекции не играют. Исследование протективных свойств конъюгированных иммуногенов, содер-жащих О- и Н-антигены сальмонелл, тоже показало высокий уровень вакци-нирующего (защитного) действия этих конъюгатов. В модели естественной для мышей инфекции Salmonella typlnimurium было показано, что в составе конъюгата с полиэлектролитом протективная эффективность полисахаридного О-антигена сальмонелл возрастает в 20-40 раз. Используя конъюгат О-антигена (или двух антигенов — О+Н) с полиэлектролитом, можно было защитить мышей при заражении абсолютно смертельной дозой 100 ЛД50 Salmonella typhimurium. Высокая вакцинная (защитная) эффективность конъюгированных иммуногенов, содержащих антигены возбудителя инфекции, была доказана не только на примере инфекции вирусом гриппа или сальмонеллами. Конъюгаты, построенные из антигенов микроорганизмов, химически соединенных с полиэлектролитомиммуностимулятором, эффективно защищали животных в моделях других инфекций: бруцеллеза, брюшного тифа, туберкулеза. Накопленные многочисленные данные позволяют с уверенностью констатировать, что после введения конъюгированных иммуногенов уровень защиты животных от заражения всегда значительно выше, чем после самостоятельного введения соответствующих инфекционных антигенов.

СОЗДАНИЕ ПРЕПАРАТОВ КОНЪЮГИРОВАННЫХ ВАКЦИН ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ. Была проведена специальная работа по созданию синтетического полимераиммуностимулятора, отвечающего требованиям к фармакологическим препаратам. От других полиэлектролитов такой препарат должен отличаться безвредностью, способностью к деструкции и выведению из организма. Решая эти задачи, необходимо было сохранить способность полимера к многоточечным кооперативным взаимодействиям, с которой и связана иммуностимулирующая активность полиэлектролитов. Полиоксидоний запатентован с приоритетом в 1990 г. Степень полимерности полиоксидония соответствует длине полимерной цепи, необходимой для осуществления ключевого события — кластеризации белков в мембране клеток иммунной системы. Множество повторяющихся дипольных групп обеспечивают высокую способность к многоточечным кооперативным взаимодействиям. Карбоксиэтильные группы привносят дополнительные адсорбционные свойства, а главное, служат универсальными сайтами для химического присоединения к любому антигену.

Полиоксидоний подвергается в организме деструкции биологическими системами утилизации N-оксидов третичных полиаминов. Хорошо известно, что окисление третичных аминов через образование N-оксидов — основной путь метаболизма азотистых соединений в живой природе. А.В. Некрасов и соавт. изучили механизмы деструкции полиоксидония, определили кинетические и термодинамические константы этого процесса. Установлено, что полиоксидоний разрушается вследствие разрывов N-C-связи, что характерно для алифатических N-оксидов. Детально изучена фармакокинетика 3Н- и 14С-меченых препаратов полиоксидония в организме экспериментальных животных. Показано, что полиоксидоний эффективно выводится из организма, определены периоды полураспределения и полуэлиминации, время удержания, клиренс и другие важные фармакокинетические показатели.

Иммуностимулирующие свойства полиоксидония сравнимы с таковыми ранее изученных синтетических полиэлектролитов. Под влиянием полиоксидония значительно активируются функции фагоцитов, повышается интенсивность антителообразования в ответ на чужеродные антигены. Ковалентное соединение полиоксидония с белковыми или полисахаридными антигенами приводит к усилению их иммуногенности. Полиоксидоний в качестве носителя повышает иммуногенность и протективные свойства антигенов, выделенных из возбудителей гриппа, бруцеллеза, брюшного тифа, гепатита А, туберкулеза и других бактериальных и вирусных инфекций.

Разработка перечисленных выше конъюгированных вакцин находится на различных стадиях. Полностью завершена и внедрена в практику здравоохранения конъюгированная вакцина против гриппа Al, А2 и В, завершены клинические испытания бруцеллезной вакцины, завершены доклинические испытания брюшнотифозной вакцины, проводят доклинические испытания вакцины против туберкулеза.

• На основе вышеизложенного принципа создания новых иммуногенных препаратов путем конъюгирования с иммуностимуляторами (в частности, с полиоксидонием) разработаны и внедряются в клиническую практику вакцины против аллергий (аллерговакцины, названные аллерготропинами).
• Сформулирован, теоретически обоснован и экспериментально подтвержден принцип создания конъюгированных полимерсубъединичных иммуногенов и вакцин путем присоединения антигенов к полиэлектролитным иммуностимуляторам.
• Иммуногенность и протективные свойства конъюгированных с полиэлектролитами антигенов возрастает в десятки и сотни раз с усилением как гуморального, так и клеточно-опосредованного иммунного ответа.
• Открыты механизмы иммуностимулирующего действия полиэлектролитов, состоящие в активации Т- и В-клеточной миграции, клеточной кооперации, компенсации функции Т-хелперов, кластеризации мембранных белков, сопровождающейся повышением проницаемости клеточной мембраны для ионов Са2+, Na\ К+ и активацией Са2+- и Nа+,К+-АТФаз.
• Разработанный принцип создания иммуногенов и вакцин нового типа позволяет «обойти» IR-генный контроль иммунного ответа, что обеспечивает сильный иммунитет даже у организмов с генетически обусловленной слабой реакцией на данный антиген.
• Разработанные иммуногены и вакцины усиливают синтез всех классов протективных антител (IgM, IgGl, IgG2a, IgG2b, IgG3, IgA), но не стимулируют синтеза аллергических IgE-антител.
• Полученные другими авторами конъюгированные антигены (конъюгаты гаптенов с белками и полисахаридами, конъюгаты пептидов с белками, конъюгаты антигенов с производными клеточных стенок бактерий) вышеуказанными свойствами не обладают, нуждаются в дополнительном стимулировании адъювантами, не обеспечивают фенотипической коррекции генного контроля иммунитета, обладают побочными эффектами (в частности, вызывают аллергические реакции).
• Разработанные конъюгированные иммуногены эффективны для получения высокоактивных антисывороток и для интенсификации производства моноклональных антител.
• Разработанный принцип создания конъюгированных иммуногенов был использован для повышения иммуногенности консервативных антигенов и эпитопов вирусов, отличающихся слабой иммуногенностью (в частности, М-белка и додекапептидного фрагмента легкой цепи гемагглютинина вируса гриппа).
• Доказано, что иммуностимулирующие и мембраноактивные свойства полиэлектролитов критически зависят от степени полимеризации и наличия повторяющихся ионогенных или дипольных групп, то есть обусловлены полимерностью как таковой. Таким образом, впервые в медицинскую практику внедрены синтетические макромолекулы, биологическое действие которых основано на их эффективном физико-химическом взаимодействии с клетками. До настоящей работы круг полимеров для медицины был ограничен химически нейтральными веществами, используемыми в качестве конструкционных материалов или пассивных носителей низкомолекулярных лекарственных средвств.
• Методом живой катионной полимеризации синтезирован новый линейный полимер — полиоксидоний, полностью отвечающий требованиям, предъявляемым к фармакологическим препаратам. Детально описаны механизм полимеризации, кинетические и термодинамические параметры синтеза и деструкции. Препарат обладает иммуностимулирующими свойствами, безвреден, разрушается и выводится из организма, разрешен и широко используется в медицине как иммуномодулятор. На основе полиоксидония стало возможным создание конъюгированных полимерсубъединичных вакцин для людей.


Оцените статью: (8 голосов)
4.25 5 8





Новые статьи

» Ожирение
Ожирение
Основные принципы лечения ожирения: • низкокалорийная диета; • изменение образа жизни; • дозированные физические нагрузки; • физиотерапия и иглорефлексотерапия; • лекарственная терапия (препараты... перейти

» Плоскостопие
Плоскостопие
Плоские стопы делят на врожденные (около 5%) и приобретенные (до 95%). Врожденное плоскостопие встречается очень редко и связано с костными искривлениями вследствие неправильного положения плода, в ре... перейти

» Сколиоз
Сколиоз
Лечебная физическая культура - важнейшее средство в комплексной терапии сколиоза, которая направлена на решение следующих задач: • создание физиологических предпосылок для восстановления правильного ... перейти

» Нарушение осанки
Нарушение осанки
Путь к формированию правильной осанки и направленной коррекции ее нарушений начинается с методически правильно выполненного осмотра и, при необходимости, проведения углубленного обследования. Это обус... перейти

» Детский церебральный паралич
Детский церебральный паралич
Основным средством лечебной физкультуры при детском церебральном параличе являются специально подобранные упражнения в соответствии с задачами лечебно-восстановительной работы, определяемые состоянием... перейти

» Хроническая почечная недостаточность
Хроническая почечная недостаточность у детей - это неспецифический синдром, развивающийся вследствие необратимого снижения почечных гомеостатических функций при любом тяжелом прогресс... перейти

» Тубулоинтерстициальный нефрит и интерстициальный нефрит
Тубулоинтерстициальный нефрит и интерстициальный нефрит
Тубулоинтерстициальный нефрит или интерстициальный нефрит - острое или хроническое неспецифическое абактериальное, недеструктивное воспаление интерстициальной ткани почек, сопровождающееся вовлечением... перейти