Получение вакцин методами молекулярного клонирования (рекомбинантные вакцины)

Технология рекомбинантных ДНК позволяет получать гены, кодирующие либо всю белковую молекулу антигена, либо ее фрагменты, встраивать их в подходящий вектор и экспрессировать в соответствующих клетках.

В последнее время ведется разработка целого ряда живых вакцин, в которых используются рекомбинантные формы бактерий и вирусов, обладающие высокой иммуногенностью и практически полным отсутствием патогенности. Они обладают низкой реактогенностью и высоким защитным эффектом.

Вакцины этого типа получают путем встраивания генов одного микроба или вируса в другой, менее вирулентный (например, в малопатогенный штамм сальмонелл или вирус осповакцины) (рис. 47).

Вирус осповакцины и другие крупные ДНК-содержащие вирусы могут служить векторами для успешного клонирования чужеродных генов, кодирующих антигенные белки. При этом рекомбинантный вирус сохраняет инфекционность для животных и для культур клеток, а антигенные белки, кодируемые встроенными в ДНК вируса генами, синтезируются в зараженных клетках и встраиваются в их плазматическую мембрану.

Векторы на основе вируса осповакцины были использованы для клонирования многих генов, в том числе генов гемагглютинина вируса гриппа, гликопротеина вируса везикулярного стоматита, gp120 ВИЧ, гликопротеина D вируса простого герпеса и др.

Рисунок 47. Принцип создания рекомбинантных вакцин

С помощью этой технологии в начале 1990-х годов была создана и рекомбинантная вакцина против вируса гепатита В, показавшая высокую эффективность в экспериментах на животных. В клетках, зараженных рекомбинантным вирусом осповакцины, в результате размножения образовывались и выделялись во внешнюю среду новые вирусы, содержащие поверхностный антиген вируса гепатита В. Эти вирусы и использовались в качестве вакцины.

Необходимо отметить, однако, что применение рекомбинантных вакцин данного типа в редких случаях может вызвать достаточно серьезные осложнения, характерные для оспенной вакцинации. В последнее время показано, что снизить риск осложнений при применении рекомбинантных вакцин можно путем лишения рекомбинантных вирусов гена тимидинкиназы, что снижает их вирулентность.

К настоящему времени более широкое применение получили вакцины, в которых используются рекомбинантные дрожжевые клетки со встроенными генами, кодирующими антигенные пептиды возбудителей.

Для вакцинации населения широкое применение получили коммерческие рекомбинантные вакцины против гепатита В. Этот тип вакцин получен путем введения гена поверхностного антигена вируса гепатита В в дрожжевые клетки. При экспрессии этого гена в быстро размножающихся дрожжевых клетках in vitro вырабатывается иммуногенный белок оболочки вируса гепатита В, который затем выделяют из культуральной среды микробиологического реактора, очищают специальными методами, конъюгируют с соответствующими адъювантами и используют для вакцинации.

Процедура клонирования генов экономична, а ее потенциал огромен. Большинство специалистов в данной области считают, что будущее принадлежит в первую очередь рекомбинантным вакцинам.