микробиология. реферат микроб. Современные направления в создании новых вакцин
 Скачать 43.31 Kb.
|
 Министерство здравоохранения Российской Федерации Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии Зав.кафедры: профессор, д.м.н. Кутырев В. В. Преподаватель: Ходакова Н. Г. Реферат на тему: «Современные направления в создании новых вакцин» Выполнила: Студентка 2 курса 6 группы Педиатрического факультета Фролова Софья Валерьевна Содержание: Актуальность……………………………………………………3 Введение………………………………………………………....3 Общая характеристика и классификация вакцин……………..3 Новое поколение вакцин………………………………………..5 Конъюгированные вакцины……………………………..5 Субъединичные вакцины………………………………...6 Сплит – вакцина …………………………………...6 Вирионная вакцина………………………………...7 Рекомбинантные вакцины………………………………...7 Заключение……………………………………………………….10 Список литературы………………………………………………11 АКТУАЛЬНОСТЬ Вакцины — одно из самых значительных достижений медицины, их использование к тому же чрезвычайно эффективно с экономической точки зрения. В последние годы разработке вакцин стали уделять особое внимание. Это обусловлено тем, что до настоящего времени не удалось получить высокоэффективные вакцины для предупреждения многих распространенных или опасных инфекционных заболеваний. ВВЕДЕНИЕ Вакцинопрофилактика занимает значительное место в борьбе с инфекционными болезнями. Благодаря вакцинопрофилактике ликвидирована оспа, сведена к минимуму заболеваемость полиомиелитом, дифтерией, резко снижена заболеваемость корью, коклюшем, сибирской язвой, туляремией и другими инфекционными болезнями. Успехи вакцинопрофилактики зависят от качества вакцин и своевременного охвата прививками угрожаемых контингентов. Большие задачи стоят по совершенствованию вакцины против гриппа, бешенства, кишечных инфекций и других, а также по разработке вакцин против сифилиса, ВИЧ-инфекции, сапа, мелиоидоза, болезни легионеров и некоторых других. Современные иммунология и вакцинопрофилактика подвели теоретическую базу и наметили пути совершенствования вакцин в направлении создания очищенных поливалентных адъювантных синтетических вакцин и получения новых безвредных эффективных живых рекомбинантных вакцин. вакцина иммунология сплит рекомбинантный 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ВАКЦИН Вакцины(Vaccines) - препараты, предназначенные для создания активного иммунитета в организме привитых людей или животных. Основным действующим началом каждой вакцины является иммуноген, т. е. корпускулярная или растворенная субстанция, несущая на себе химические структуры, аналогичные компонентам возбудителя заболевания, ответственным за выработку иммунитета. В зависимости от природы иммуногена вакцины подразделяются на: цельномикробные или цельновирионные, состоящие из микроорганизмов, соответственно бактерий или вирусов, сохраняющих в процессе изготовления свою целостность; химические вакцины из продуктов жизнедеятельности микроорганизма (классический пример - анатоксины) или его интегральных компонентов, т.н. субмикробные или субвирионные вакцины; генно-инженерные вакцины, содержащие продукты экспрессии от-дельных генов микроорганизма, наработанные в специальных клеточных системах; химерные, или векторные вакцины, в которых ген, контролирую-щий синтез протективного белка, встроен в безвредный микроорганизм в расчете на то, что синтез этого белка будет происходить в организме привитого и, наконец, синтетические вакцины, где в качестве иммуногена используется химический аналог протективного белка, полученный методом прямого химического синтеза. В свою очередь среди цельномикробных (цельновирионных) вакцин выделяют инактивированные, или убитые, и живые аттенуированные. У первых возможность проявления патогенных свойств микроорганизма надежно устраняется за счет химической, термальной или иной обработки микробной (вирусной) взвеси, другими словами, умерщвления возбудителя болезни при сохранении его иммунизирующей активности; у вторых - за счет глубоких и стабильных изменений в геноме микроорганизма, исключающих вероятность возвращения к вирулентному фенотипу, т.е. реверсии. Эффективность живых вакцин определяется в конечном счете способностью аттенуированного микроорганизма размножаться в организме привитого, воспроизводя иммунологически активные компоненты непосредственно в его тканях. При использовании убитых вакцин иммунизирующий эффект зависит от количества иммуногена, вводимого в составе препарата, поэтому с целью создания более полноценных иммуногенных стимулов приходится прибегать к концентрации и очистке микробных клеток или вирусныхчастиц. Иммунизирующую способность инактивированных и всех других нереплицирующихся вакцин удается повысить путем сорбции иммуногена на крупномолекулярных химически инертных полимерах, добавления адъювантов, т. е. веществ, стимулирующих иммунные реакции организма, а также заключения иммуногена в мельчайшие капсулы, которые медленно рассасываются, способствуя депонированию вакцины в месте введения и пролонгированию, тем самым, действия иммуногенных стимулов. Базу каждой вакцины составляют протективные антигены, представ-ляющие собой только небольшую часть бактериальной клетки либо вируса и обеспечивающие развитие специфического иммунного ответа. Протективные антигены могут являться белками, гликопротеидами, липополисахаридобелковыми комплексами. Они могут быть соединены с микробными клетками (коклюшная палочка, стрептококки и др.) или секретироваться ими (бактериальные токсины), а у вирусов размещаются в большей степени в поверхностных слоях суперкапсида вириона. В состав вакцины, не считая основного работающего начала, могут входить и остальные составляющие - сорбент, консервант, наполнитель, стабилизатор и неспецифические примеси. К последним могут быть отнесены белки субстрата культивирования вирусных вакцин, следовое* количество антибиотика и белка сыворотки животных, используемых в ряде случаев при культивировании клеточных культур. (* - следовым именуется количество вещества, неопределяемое современными методиками). Консерванты входят в состав вакцин, производимых во всем мире. Их назначение состоит в обеспечении стерильности препаратов в тех вариантах, когда появляются условия для бактериальной контаминации (появление микротрещин при транспортировке, хранение вскрытой первичной многодозной упаковки). Указание о необходимости наличия консервантов содержится в наставлениях ВОЗ. Что касается веществ, используемых в качестве стабилизаторов и наполнителей, то в производстве вакцин употребляются те из них, которые допущены для введения в организм человека. 2. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ВАКЦИН Использование новых технологий позволило создать вакцины второй генерации. Рассмотрим подробнее некоторые из них: 1) конъюгированные 2) субъединичные вакцины 3) рекомбинантные векторные вакцины 2.1 КОНЪЮГИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ Некоторые бактерии, вызывающие такие опасные заболевания, как менингиты или пневмонию (гемофилюс инфлюэнце, пневмококки), имеют антигены, трудно распознаваемые незрелой иммунной системой новорожденных и грудных детей. Для того, чтобы иммунная система распознала их и сформировала ответ, антигены связывают с антитоксинами или протеинами других типов микроорганизмов, к которым иммунная система имеет высокую чувствительность. Протективный иммунитет вырабатывается против конъюгированных антигенов. В практике вакцинопрофилактики существует две конъюгированные вакцины: вакцина против гемофильной типа b инфекции и менингококковая вакцина группы С. Вакцины представляют собой конъюгаты полисахарида, полученного из возбудителей инфекций, и белкового носителя (дифтерийного или столбнячного анатоксина). Носитель в силу его модификации полисахаридом и низкой концентрации в вакцине не вызывает сильной иммунологической реакции на себя. Конъюгированные вакцины индуцируют типоспецифичный Т-клеточный иммунный ответ и иммунологическую память: при последующем введении полисахаридной вакцины у вакцинированных наблюдается рост титров антител (бустирование). Пневмококковая вакцина также создает иммунитет слизистых, уменьшающий носительство среди детей, имеющих обычно высокую плотность микробной популяции. С этим, вероятнее всего, связан эффект коллективного иммунитета. Разрабатываются также конъюгированная брюшнотифозная вакцина, представляющая собой антиген со столбнячным анатоксином и дизентерийная конъюгированная вакцина, в состав которой в качестве носителя входит О-антиген. 2.2 СУБЪЕДИНИЧНЫЕ ВАКЦИНЫ Субъединичные вирусные вакцины - вакцины из отдельных структур вибрионов, так называемые белковые, молекулярные, субъединичные или расщепленные вакцины. Этот вид вакцин относят к третьему поколению др. активированных вирусных вакцин. Традиционными являются тканевые или культуральные вакцины - первое поколение. Современные вакцины характеризуются высокой степенью очистки - второе поколение. Иммунногенное действие проявляется благодаря наружной оболочке вируса - вириона. Типичными вакцинами являются инактивированные очищенные вакцины - субвирионные с полностью разрушенными вибрионами ("сплитвирусные" вакцины) и субвирионные субъединичные вакцины - с высокой степенью очистки. Полученная вакцина малореактогенна, менее токсична, безопасна, имеет хорошие иммуногенные свойства. 2.2.1 СПЛИТ-ВАКЦИНА Сплит-вакцины или расщеплённые (Ваксигрип, Бегривак, Флюарикс) содержат разрушенные инактивированные вирионы вируса гриппа -- в её состав входят все вирионные белки вируса, не только поверхностные, но и внутренние антигены. За счёт высокой очистки в ней отсутствуют вирусные липиды и белки куриного эмбриона. Обработка аллантоисного вируса гриппа эфиром по методу L. Hoyle, W Frish-Niggemeyer (1955) приводит к расщеплению вирусной частицы и к переходу основных белков и антигенов в растворимую форму. При этом прививочная активность НА-антигена сохраняется на том же уровне, как и у вирионной вакцины, но понижаются токсические свойства препарата. В качестве детергентов, расщепляющих вирионы, используют эфир вместе с твин-80 или менее опасный в пожарном отношении невоспламеняющийся растворитель -- трибутилфосфат. Расщепленные сплит-вакцины получили распространение в Европе, Японии, США. Преимущество сплит-вакцин в том, что они содержат как наружные, так и внутренние антигены вируса гриппа, при этом они избавлены от самого главного недостатка цельновирионных вакцин - наличия токсинов. 2.2.2 ВИРИОННАЯ ВАКЦИНА Господствующие антигенные варианты вируса гриппа могут быстро включаться в состав этой вакцины в форме высокорепродуктивных генетических рекомбинантов, значительно сокративших сроки подготовки и повысивших качество убитой вакцины. Разработанные в последние годы более эффективные методы очистки вирионной вакцины с помощью зонального центрифугирования в градиенте плотности или хроматографии на макропористом стекле привели к получению более иммуногенных и менее токсичных вакцин. Вирионные вакцины более высокого качества и стандартности стали шире использоваться для массовой иммунизации лиц высокого риска и производительных групп населения. В СНГ они вводятся однократно, внутрикожно с помощью безболезненных инъекций безыгольными инъекторами, что обеспечивает большую быстроту и экономичность их оперативного использования. Основной задачей дальнейшего совершенствования вирионной вакцины является максимальное снижение реактогенности, а также повышение иммуногенной активности и эпидемиологической эффективности препарата. Особенно перспективно для этой цели сочетание предварительного введения убитой вакцины с завершающим применением интраназальной живой умеренно аттенуированной вакцины. 2.3 РЕКОМБИНАНТНЫЕ ВАКЦИНЫ Последним достижением генной инженерии и биотехнологии стало создание рекомбинантных противовирусных вакцин, содержащих гибридные молекулы нуклеиновых кислот. Данные вакцины обладают целым рядом преимуществ. Они характеризуются отсутствием (или значительным снижением) балластных компонентов, полной безвредностью, низкой стоимостью, которая связана с удешевлением промышленного производства вакцин. Экспрессируемый в клетках вакцинированного животного белок имеет конформацию, близкую к нативной, и обладает высокой антигенной активностью. Принципы конструирования рекомбинантных противовирусных вакцин Важным условием получения эффективного вакцинного препарата является соблюдение основных принципов его производства. Конструирование рекомбинантных противовирусных вакцин предполагает: * получение соответствующего фрагмента нуклеиновой кислоты; * выбор высокоактивной и хорошо изученной в иммунологическом отношении модели вектора-носителя и клонирование соответствующего гена (или генов); * выбор системы экспрессии клонированного гена, способной обеспечить максимальный выход и функциональную полноценность продукта; * создание достаточно удобных и по возможности универсальных векторов для целевой доставки генов в клетки и ткани организма. Получение рекомбинантных ДНК Суть конструирования рекомбинантных ДНК заключается во встраивании фрагментов ДНК, среди которых находится интересующий нас участок ДНК, в так называемые векторные молекулы ДНК (или просто векторы) - плазмидные или вирусные ДНК, которые могут быть перенесены в клетки про- или эукариот и там автономно реплицироваться. На следующем этапе проводится отбор тех клеток, которые несут в себе рекомбинантные ДНК (с помощью маркерных признаков, которыми обладает сам вектор), и затем индивидуальных клонов с интересующим нас сегментом ДНК (используя признаки или пробы, специфичные для данного гена или участка ДНК). При решении ряда научных и биотехнологических задач конструирование рекомбинантных ДНК требует также создания систем, в которых обеспечивается максимальная экспрессия клонируемого гена. Существует три основных способа встраивания чужеродной ДНК в векторные молекулы. В первом случае 3'-концы фрагментов ДНК, среди которых находится интересующий нас участок ДНК (ген или его сегмент, регуляторный район), с помощью фермента терминальной нуклеотидилтрансферазы наращиваются гомополинуклеотидной последовательностью (например, поли (Т)). 3'-концы линейной формы векторной ДНК тем же способом наращиваются комплементарной ей гомополинуклеотидной последовательностью (то есть поли (А)). Это позволяет соединить две молекулы ДНК путем комплементарного спаривания искусственно полученных "липких" концов. Во втором случае "липкие" концы создаются с помощью расщепления молекул ДНК (как векторной, так и содержащей интересующий нас фрагмент) одной из эндонуклеаз рестрикции (рестриктаз). Рестриктазы характеризуются исключительно высокой специфичностью. Они "узнают" в ДНК последовательность из нескольких нуклеотидных остатков и расщепляют в них строго определенные межнуклеотидные связи. Поэтому даже в ДНК больших размеров рестриктазы вносят ограниченное число разрывов. Третий способ представляет собой комбинацию двух первых, когда липкие концы ДНК, образованные рестриктазой, удлиняются синтетическими последовательностями (Рис. 1). Концы фрагментов ДНК можно превратить в "липкие", наращивая их двутяжевымиолигонуклеотидами ("линкерами"), в состав которых входит участок узнавания рестриктазой. Обработка такого фрагмента данной рестриктазой делает его пригодным для встраивания в векторную молекулу ДНК, расщепленную той же рестриктаэой. Часто в качестве "линкера"применяются полинуклеотидные фрагменты, которые содержат специфические участки сразу для нескольких рестриктаз (их называют "полилинкерами"). После встраивания чужеродной ДНК в вектор их ковалентное сшива-ние осуществляется ДНК-лигазой. Если же размер бреши в рекомбинированной молекуле превышает одну фосфодиэфирную связь, она застраивается invitro с помощью ДНК-полимеразы или invivo с помощью репарирующих систем клетки. Получение рекомбинантных РНК Получение рекомбинантных РНК обычно осуществляют методами ферментативного или химического лигирования РНК. Кроме того, недавно появилась принципиально новая возможность встраивания сегмента РНК в заданное положение других молекул РНК с помощью рибозимов. Ковалентное сшивание отдельных сегментов РНК при получении ре-комбинантных молекул, как правило, осуществляют с помощью Т4 РНК-лигазы. Т4 РНК-лигаза закодирована в геноме бактериофага Т4. Ее выделяют из клеток E.coli, зараженных этим фагом. Фермент сшивает друг с другом однотяжевые олиго- и полирибонуклеотиды. Для работы Т4 РНК-лигазы необходим источник энергии - аденозинтрифосфат. На рис. 2 приведена схема ферментативного лигирования двух коротких олигонуклеотидов. Как видно из этой схемы, акцептором в реакции лигирования служит полностью дефосфорилированный, а донором - полностью фосфорилированный по концевым нуклеотидным остаткам олигонуклеотид. Это предотвращает возможность сшивания однотипных олигонуклеотидов. Эффективность ферментативного лигирования достаточно длинных полирибонуклеотидов сильно варьирует и ее трудно предсказать исходя только из нуклеотидной последовательности сегментов РНК. Наилучшие результаты получены в тех случаях, когда сшиваемые концы полирибонуклеотидов были пространственно сближены за счет комплементарного связывания соседних с ними участков РНК. Недавно было установлено, что протяженные сегменты РНК (длиной в 200-300 остатков) могут быть с высоким выходом сшиты Т4 ДНК-лигазой. При этом "стыковка" сегментов осуществляется с помощью олигодезоксирибонуклеотида, комплементарного 3'-концу одного сегмента и 5'-концу другого. Метод химического лигирования основан на активации концевой фосфатной группы одного из двух сшиваемых сегментов РНК водорастворимым карбодиимидом или BrCN. В случае BrCN реакция протекает очень быстро и не сопровождается модификацией нуклеотидных остатков, хотя под действием карбодиимидов фосфодиэфирная связь образуется с более высоким выходом. Для того, чтобы обеспечитьсближенность сшиваемых концевых нуклеотидных остатков в фрагментах РНК, было предложено использовать олигоде-зоксирибонуклеотиды, комплементарные обоим фрагментам в месте их стыка. Химическое лигирование РНК, как правило, проходит с существенно меньшим выходом, чем ферментативное. Однако оно позволяет получать рекомбинантные РНК с необычными типами межнуклеотидной связи (например, пирофосфатной) и необычными нуклеотидными остатками в месте стыка двух фрагментов. Получение рекомбинантных РНК с помощью рибозимов основано на обратимости реакции самосплайсинга (при отсутствии гуанозина или гуаниловых нуклеотидов). Это предоставляет возможность для встраивания интронной РНК в заданный участок другого сегмента РНК. Фрагмент РНК, в который производится встраивание, должен содержать нуклеотидную последовательность, идентичную нуклеотидной последовательности 3'-концевого участка 5'-экзонного района 26S РНК и соответственно комплементарную той нуклеотидной последовательности в интроне, которая отвечает за специфичность прямой реакции. Фрагмент, в который производится встраивание, берется в избытке. В настоящее время описанная здесь цепь реакций может быть реализована только для интронной РНК, получаемой из предшественника 26S РНК тетрахимены. Однако можно думать, что конструирование новых рибозимов может существенно расширить возможности этого подхода. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В настоящее время в практическом здравоохранении применяются вакцины, разработанные много лет назад, но усовершенствованные по мере развития медицинской науки. Усовершенствование вакцин обусловлено необходимостью повышения их безопасности, переносимости и эффективности. В результате появились продукты, обладающие улучшенными характеристиками, производство которых, однако, невозможно без усложнения технологических процессов. В то же время, некоторые разработанные десятилетия назад вакцины, например, вакцину против гриппа, до сих пор получают с помощью допотопных, давно устаревших методов. Изменения в подходах к производству таких вакцин стимулируются желанием внедрения более эффективных усовершенствованных технологий. Конечной целью является создание препаратов, эквивалентных своим прототипам, или превосходящих их по свойствам, но производимых с помощью современных технологических процессов, в больших объемах и со скоростью, позволяющей удовлетворить существующие запросы. И, наконец, существуют заболевания, против которых бессильны вакцины, производимые с помощью традиционных методов. В таких случаях требуется разработка новых подходов к созданию вакцин, которые, в свою очередь, могут оказать влияние на уже существующие технологии. Несмотря на все достижения в области производства вакцин, есть ряд проблем, которые практически невозможно решить. К ним относятся инерция производителей, затрудняющая замену традиционных методов производства новыми; сложные регулятивные вопросы, касающиеся иммунизации здоровых людей новыми вакцинами, и повышение финансовых затрат при переходе на производство новых усовершенствованных препаратов. Актуальной задачей современной вакцинологии является постоянное совершенствование вакцинных препаратов. Эксперты международных организаций по контролю за вакцинацией разработали ряд критериев эффективных вакцин, которые соблюдаются всеми странами-производителями вакцин. Рекомбинантные противовирусные вакцины являются новейшим поколением вакцин. Их очевидное преимущество обуславливает широкое применение данного типа вакцин в медицине и ветеринарии для вакцинации населения и сельскохозяйственных животных. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1) Грен Э. Я., Пумпен П. П. Рекомбинантные вирусные капсиды - новое поколение иммуногенных белков и вакцин // Журнал ВХО. - 1988. - т. II, №5. - с. 531-536. 2) Дмитриев Б. А. Проблемы и перспективы создания синтетических вакцин // Иммунология. - 1986. - №1. - с. 24-29. Интернет источники: 3) www.cbio.ru; 4) http://bio-x.ru/articles/sovremennye-vakciny; 5) http://medpharmconnect.com. 2021 г. |