Иммунобиологические препараты вакцины

Изобретение и применение первых вакцин положило начало развитию иммунологии, которая ныне превратилась в фун­даментальную биологическую науку. Одновременно с развитием иммунологии совершенствовалась вакцинопрофилактика, которая продолжает существовать как са­мостоятельная дисциплина — вакцинология.

Термин «вакцина»происходит от англ. «wacca» — корова и вос­ходит к выдающемуся результату многолетних исследований ан­глийского врача Э. Дженнера по созданию противооспенного про­филактического препарата, способствовавшего переводу этой гроз­ной инфекции в управляемую, который завершился полной ликвидацией оспы на планете.

В классификации видов приобретенного иммунитета вакци­ны и обеспечиваемая ими вакцинопрофилактика относятся к ис­кусственному активному иммунитету, основывающемуся на фор­мировании специфической невосприимчивости организма за счет введения иммуногенных препаратов.

Термин «вакцина» в настоящее время объединяет различные препараты из бактерий, токсинов, вирусов и т. д., способных при введении в организм инициировать развитие адекватной иммунологической реакции, завершающейся формированием специфи­ческой невосприимчивости.

Основу активной иммунопрофилактики составляют традици­онные вакцины:

• живые ослабленные (аттенуированные);

• убитые микроорганизмы;

• анатоксины (обезвреженные токсины).

Из этой классификации следует, что вакцина представляет собой бактерийный препарат, сохранивший антигенность и иммуногенность, но не способный вызвать в организме соответству­ющее заболевание.

Однако большинство природных антигенов (микроорганиз­мы, анатоксины), а также выделяемые из них химические вещес­тва и комплексы (белки, полисахариды и т. д.) являются сложны­ми структурами, а, следовательно, при иммунизации вызывают нецелесообразный иммунный ответ, направленный не только про­тив протективного, но и сопутствующего антигена. Поэтому уби­тые вакцины в настоящее время из раздела вакцинологии выде­лились в самостоятельные направления:

• химические вакцины — антигенные составные химической структуры микробной клетки;

• искусственные антигены и вакцины.

Аксиомой любого направления вакцинологии является сохра­нение в получаемом бактерийном препарате максимальной антигенности и иммуногенности. Рассмотрим в этом аспекте основ­ные способы получения вакцин, они не являются альтернативными и зависят от вида сообщаемого иммунитета

нестерильный (регламентирует получение аттенуированных живых вакцин);

стерильный (убитые, химические вакцины, искусствен­ные антигены и вакцины);

напряженности иммунитета

стойкий (убитые, химические вакцины, искусственные ан­тигены и вакцины);

ослабленный, проходящий, кратковременный (живые вак­цины);

наличия структурно оформленного протективного антигена и возможности его изоляции из микроорганизма

при наличии (химические вакцины, искусственные анти­гены и вакцины);

при отсутствии (живые или убитые вакцины).

Живые вакцины

Основополагающим принципом получения живых (аттенуированных) вакцин является снижение вирулентности мик­роорганизмов при сохранении исходной антигенности и иммуно­генности. Критерием профилактической эффективности для живых вакцин является остаточная вирулентность— способность при­живляться в организме, вызывать локальные изменения специ­фического характера со стороны клеток и тканей, аллергизировать и иммунизировать организм.

Таким образом, в основу способа получения живых вакцин заложено направленное культивирование микроорганизмов на питательных средах и пассирование на лабораторных животных или в культуре ткани (для вирусов), в результате которого микро­организм должен ослабить и генетически закрепить (обязатель­ное условие) сниженную вирулентность.

Однако и культивирование, и пассирование имеют свои осо­бенности — они направлены на лишение микроорганизма опти­мальных условий для физиологической воспроизводимости.

При культивировании это может достигаться следующими спо­собами:

добавлением в питательную среду ингибирующих веществ. Так, известная вакцина БЦЖ была получена А. Кальметтом и Ш. Гереном в результате 236 последовательных пересевов вирулентного штамма Valleна картофеле-глицериновой среде в присутствии 10 % жел­чи, к которой возбудитель туберкулеза чувствителен;

введением в питательную среду антибиотиков и антисептиков в суббактериостатических концентрациях;

использованием «голодных» сред, не соответствующих по ка­чественному составу культивируемому микроорганизму;

изменением оптимального температурного режима;

использованием для пересевов «старых» культур;

- длительным культивированием микроорганизма на питатель­ных средах.

При пассировании на лабораторных животных непременным условием получения живой вакцины является использование сла­бовосприимчивого или невосприимчивого животного, когда мик­роорганизмы не способны в полной мере проявить свою вирулен­тность, а, следовательно, болезнетворность.

Классическим примером является живая вакцина против бе­шенства, полученная Л. Пастером при многократном пассировании вируса уличного бешенства через мозг кролика.

Живые вакцины, модулируя иммунный ответ, адекватный перенесенному заболеванию, имеют существенные преимущества перед остальными вакцинами по этому показателю. Однако им свойственны недостатки, которые ограничивают применение дан­ного способа получения вакцин:

возможность реверсии вакцинного штамма в патогенную форму;

гетерогенность микробной популяции, среди которой могут встретиться вирулентные особи;

сложности стандартизации вакцины по антигенному и иммуногенному потенциалам из-за присутствия особей, находящихся на различных стадиях размножения: от клеток в стадии логариф­мического размножения (ускорения) до погибших клеток, не об­ладающих заданной иммуногенностью;

зависимость от иммунного статуса, наличия сопутствующих заболеваний, ограничения или противопоказания для примене­ния живой вакцины.

Убитые вакцины

Способ рассчитан на обезвреживающий эффект физи­ческих и химических факторов, при котором гибель микробной клетки не влечет за собой утраты иммуногенных и антигенных свойств. Отсюда следует дозированность действия обезвреживаю­щего фактора и его направленность на химические компоненты структуры микробной клетки, не обладающие свойством протективного антигена.

К. убитым вакцинам относятся также аутовакцины,отличаю­щиеся индивидуальным назначением, и анатоксины.

Наиболее распространенный физический метод создания уби­тых вакцин — воздействие на микробную клетку температурного фактора, в результате чего получаются гретые вакцины.

Как было отмечено выше, полный антиген, обладающий свой­ством иммуногена, относится к белкам или термолабильным ком­плексам. Это ограничивает обезвреживающее действие темпера­турного фактора значениями не выше 56 °С.

Однако следует иметь в виду, что протективный антиген нахо­дится в клеточной оболочке или цитоплазме микробной клетки, то есть «прикрыт» от термического эффекта химическими компонен­тами иной природы. Именно поэтому абсолютная температура, используемая при получении гретых клеток, как правило, состав­ляет 80 °С. Гретые вакцины можно получить не из всех микроорганизмов. Данный способ распространяется лишь на те из них, пол­ный антиген которых имеет белковую структуру. Другим, также распространенным, методом получения уби­тых вакцин является их обезвреживание ультрафиолетовым излуче­нием. УФ-вакциныобразуются только при строгом соблюдении и дозированности облучения, поскольку деструктивный потенциал УФ-лучей в отношении основных химических компонентов структуры довольно значителен.

В литературе описан способ получения озвученных вакцин — обезвреживающее действие на микроорганизм ультразвука определенной волновой длины.

Наряду с физическими для получения убитых вакцин используются и химические факторы, например, способ получения формолвакцин,основанный на подборе минимально действующей концентрации и температурного режима, обеспечивающих гибель микроорганизма при сохранении протективного антигена. Данный способ получил широкое применение для обезвреживания экзотоксинов и является основополагающим для изготовления анатоксинов. К токсину (но не экзо- или эндотоксической субстанции) добавляют 0,3—0,4 % формалина и выдерживают при 39-40 °С; течение трех-четырех недель.

Убитые вакцины можно также получить обезвреживанием их антибиотиками, антисептиками, дезинфектантами. Данные способы практически только обозначены в методологии вакцинного дела, поскольку большинство современных возбудителей инфекционных заболеваний характеризуется высокой устойчивостью к этим препаратам.

Обязательное условие контроля убитых вакцин — проверка стерильности, направленная на выявление хотя бы одной микробной клетки, сохранившей жизнеспособность. В отличие от живых убитые вакцины поддаются стандартизации по количественному содержанию микробных тел в опреде­ленном объеме, антигенности и иммуногенности. Они создают стерильный иммунитет, что также является положительным от­личием.

Химические вакцины

Химические вакцины— иммуногенные препараты, представляющие собой химические компоненты, выделенные из струк­туры микробной клетки. Материально химические вакцины, в за­висимости от заряда иммуногенности, могут быть представлены изолированными из структуры микробной клетки нуклеиновыми кислотами (ДНК или РНК), рибосомами, белками, липополисахаридами, глюцидолипопротеидными комплексами, цитоплазматической субстанцией и обрывками оболочки микробной клетки.

Химические вакцины также получают, используя физико-хи­мические факторы воздействия. Однако если живые и убитые вак­цины основаны на сохранении структуры микробной клетки, то химические вакцины получают из дезинтегрированной (разрушен­ной) микробной клетки.

При использовании физико-химического способаполучения химических вакцин наиболее часто применяют деструктивное озвучивание микроорганизма с последующей седиментацией не­обходимого компонента ультрацентрифугированием с заданной скоростью, разделением методами электрофореза или колоноч­ной хроматографии.

В основу химического методазаложена экстракция из струк­туры микробной клетки необходимого компонента с использова­нием органических растворителей, эффекта гидролиза и т. п. Клас­сическим примером является метод Буавена, основанный на применении трихлоруксусной кислоты и позволяющий выделить протективный антиген грамотрицательных бактерий.

Химические вакцины имеют несомненные преимущества пе­ред живыми и убитыми: менее реактогенны, характеризуются иммуногенной направленностью, относятся к очищенным бакте­рийным препаратам и, как правило, не вызывают при иммуниза­ции побочных иммунологических эффектов.

Перспективным направлением развития и совершенствования современной вакцинологии признана разработка искусственных антигенов и вакцин. В основу получения искусственных антиге­нов положено как субстратное использование антигенных детер­минант микроорганизма, так и их синтез. В настоящее время со­зданы искусственные конъюгированные и пептидные антигены. Также получены синтетические антигены для искусственных вак­цин на основе:

полипептидов вирусов;

полипептидов бактерий и их токсинов;

полипептидов простейших;

полисахаридов бактерий;

поливалентных комплексов;

антигенов репродуктивной системы.

Выделенные или синтезированные антигенные детерминан­ты комплексируются с природными иммунопотенциаторами, к ко­торым относят:

адъюванты;

полиэлектролиты;

полиионы.

Модельные искусственные антигены на основе синтетичес­ких полиионных представлены следующим образом:

гаптен-полиион;

белок-полиион;

полисахарид-полиион;

полисахарид-полиион-белок;

гаптен-полиэтиленгликоль.

Таким образом, в основу получения искусственных вакцин положено использование антигенной детерминанты или гаптена; (неполного антигена) микроорганизма с придачей им иммуногенной полноценности за счет комплексации с иммунопотенциатором.

В настоящее время разработаны и экспериментально испыта­ны искусственные противосальмонеллезные вакцины, искусствен­ные вакцины против гриппа.

Определены перспективы создания аллерговакцин и противораковых вакцин. Реактогенность вакцин и их классификация по массовости и обязательности применения

Главным критерием качества вакцины, вне зависимос­ти от способа её получения, является регламентированная реакто­генность. К выпуску допускаются ареактогенные и мало реактогенные вакцины:

Малореактогенность— общая реакция на введение вакцины,

заключается в повышении температуры тела до 37,5º С на один-два дня.

Средняя реактогенность— повышение температуры до 38,5 "С

в течение одного-двух дней.

Высокая реактогенность— повышение температуры свыше 38,5 °С и сохранение ее более двух дней.

В некоторых случаях показателем реактогенности считается максимальный процент вакцинируемых, отвечающих реакцией определенной интенсивности на введение препарата.