Получение и стандартизация вакцин

1. Определение, общие свойства и классификация вакцин

Вакцины – это средства, приготовленные из убитых или ослабленных болезнетворных микроорганизмов или их токсинов.

Вакцины для медицинского применения – это лекарственные средства, содержащие aнтигенные вещества, способные индуцировать специфический и активный иммунитет у человека против возбудителя инфекции, или токсина, или антигена, вырабатываемого возбудителем.

Примерно с X века н.э. в Индии и Китае практиковалось прививание здоровых людей жидкостью из пузырьков больных легкой формой натуральной оспы (инокуляция). В 1700 году в Лондоне были представлены отчеты сотрудников Ост-Индийской компании об успешной практике прививок против оспы в Китае. В XVIII веке в было отмечено, что люди, перенесшие менее вирулентную коровью оспу, оказываются невосприимчивы к натуральной оспе. В то время в Российской империи от натуральной оспы умирал каждый седьмой ребенок. Первые прививки (вариоляции) в России сделал специально приглашенный из Англии врач Томас Димсдейл. При этом Екатерина Великая решила подать подданным личный пример: в октябре 1768 года прививку от оспы сделали самой императрице. Материал для прививки был взят у крестьянского мальчика Александра Маркова, за что ему впоследствии было пожаловано потомственное дворянство. Среди первых привитых оказались также Великий князь Павел Петрович и Великая княгиня Мария Федоровна. Через несколько лет так же были привиты и внуки Екатерины – Александр и Константин Павловичи. В 1798 году английский врач Эдвард Дженнер опубликовал статью о методе вакцинирования «рука-рука» для распространения вакцины, а также использовал термин «вакцинация». Примерно через 100 лет Луи Пастер разработал вакцины от куриной холеры и сибирской язвы на основе применение ослабленных микроорганизмов для формирования иммунитета против вирулентных штаммов.

Введение вакцин вызывает иммунную реакцию (выработку специфических антител), за которой следует приобретение устойчивости организма человека или животного к патогенным микроорганизмам.

В состав вакцин входит действующий компонент, представляющий специфические антигены (АГ); консервант, который определяет стабильность вакцины при ее хранении; стабилизатор, который продлевает срок годности вакцины; полимерный носитель, который повышает иммуногенность (свойство вызывать иммунный ответ) антигенов. В роли антигена можно использовать живые ослабленные микроорганизмы; неживые, убитые микробные клетки или вирусные частицы; антигенные структуры, извлеченные из микроорганизма; продукты жизнедеятельности микроорганизмов (токсины).

Классификация вакцин

Вакцины классифицируются на четыре поколения.

1    поколение (корпускулярные): живые, убитые (инактивированные). Корпускулярные вакцины содержат ослабленные или убитые компоненты вириона или сам вирион. Для умерщвления используют термический метод или фенол, формалин, ацетон.

2   поколение (молекулярные): химические, анатоксины. Химические вакцины содержат антигенные структуры из клеток микроорганизмов. Вирусный лизат, используемый для получения таких вакцин, получают обычно с использованием детергента, для очистки используют ультрафильтрацию, центрифугирование в градиенте концентрации сахарозы, гель-фильтрацию, ионообменную и аффинную хроматографию.

Анатоксины. Иммунитет формируется в ответ на введение инактивированных токсинов – продуктов жизнедеятельности       микроорганизмов.

3   поколение (генно-инженерные): рекомбинантные векторные. Рекомбинатные векторные вакцины. Генетический материал микроорганизмов встраивается в клетки дрожжей, продуцирующие антиген. После культивирования из дрожжей выделяют нужный антиген, очищают и готовят вакцину. Примером может служить вакцина против гепатита В, вируса папилломы человека (рисунок 1).

4    поколение: пептидные синтетические, субъединичные вакцины, молекулярные вакцины. Субъединичные вакцины – вакцины, содержащие лишь отдельные компоненты патогенного микроорганизма. Для их разработки используется технология рекомбинантных ДНК. Было показано, что для выработки в организме-хозяине антител (АТ) в ответ на вирусную инфекцию достаточно очищенных поверхностных белков вируса (белков капсида или внешней оболочки (рисунок 2).

К достоинствам относится стабильность, безопасность, отсутствие дополнительных белков и нуклеиновых кислот. Недостатки: высокая стоимость очистки специфического белка, изменение конформации и АГ свойств выделенного белка.

Молекулярные вакцины. Из микробной массы выделяют специфические АГ детерминанты или экзотоксины. Их очищают, концентрируют. Затем токсины обезвреживают и получают анатоксины. Специфический АГ может быть также получен путем химического или биохимического синтеза.

Пептидные вакцины. Небольшой участок белковой молекулы (домен) может служить эффективной субъединичной вакциной и индуцировать выработку АТ. В таком случае короткие пептиды, имитирующие эпитопы (АГ детерминанты), можно использовать для создания вакцин (рисунок 3). Последовательность аминокислот синтезируют химическим путем. Ограничения на использование пептидных вакцин: эпитоп должен быть непрерывным, с неизменённой конформацией, обладать достаточной иммуногенностью.

Генная иммунизация – новый подход, основанный на включении в клетки животного гена, кодирующего белок-АГ. Позволяет индуцировать иммунный ответ без введения АГ. Клонированный ген, кодирующий белок-АГ, включают в плазмиду. Раствор с плазмидами вводят животным внутримышечно. В организме животного происходит транскрипция белка- АГ, и дальнейшая индукция синтеза АТ к нему.

Комбинированные вакцины. Они комбинируются из отдельных вакцин, превращаясь при этом в поливакцины, которые способны иммунизировать сразу от нескольких инфекций. В качестве примера можно назвать поливакцину АКДС, содержащую дифтерийный и столбнячный анатоксины и коклюшные корпускулярные антигены.

По способу введения вакцины классифицируются на инъекционные жидкие, пероральные (таблетки, капсулы, драже) и ингаляционные (аэрозоли) вакцины.

Для повышения иммуногенности вакцин можно использовать следующие приемы:

• очистка вакцин от низкомолекулярных веществ, способных

• вызывать супрессию иммунного ответа;

• агрегация АГ с помощью ковалентного связывания и других способов комплексообразования;

• включение в вакцину максимального количества эпитопов АГ;

• сорбция на веществах, создающих депо АГ (гидроокись алюминия, вещества микробного или растительного происхождения).