Что такое вакцины и какие они бывают?

Живые вакцины

Представляют собой взвесь вакцинных штаммов микроорганизмов (бактерий, вирусов, риккетсий), выращенных на различных питательных средах. Обычно для вакцинации используют штаммы микроорганизмов с ослабленной вирулентностью либо лишенных вирулентных свойств, но полностью сохранивших иммуногенные свойства. Данные вакцины производят на основе апатогенных возбудителей, аттенуированных (ослабленных) в искусственных или естественных условиях. Аттенуированные штаммы вирусов и бактерий получают путем инактивации гена, ответственного за образование фактора вирулентности, или за счет мутаций в генах, неспецифически снижающих эту вирулентность.

В последние годы для получения аттенуированных штаммов некоторых вирусов используется технология рекомбинантных ДНК. Крупные ДНК-содержащие вирусы, такие, как вирус оспо-вакцины, могут служить векторами для клонирования чужеродных генов. Такие вирусы сохраняют свою инфекционность, а зараженные ими клетки начинают секретировать белки, кодируемые трансфицированными генами.

В связи с генетически закрепленной утратой патогенных свойств и потерей способности вызывать инфекционное заболевание вакцинные штаммы сохраняют способность размножаться в месте введения, а в дальнейшем - в региональных лимфатических узлах и внутренних органах. Вакцинная инфекция продолжается несколько недель, не сопровождается ярко выраженной клинической картиной заболевания и приводит к формированию иммунитета к патогенным штаммам микроорганизмов.

Живые ослабленные вакцины получают из аттенуированных микроорганизмов. Ослабление микроорганизмов также достигается при выращивании культур в неблагоприятных условиях. Многие вакцины с целью увеличения сроков сохранения выпускают в сухом виде.

Живые вакцины имеют существенные преимущества перед убитыми, в связи с тем, что они полностью сохраняют антигенный набор возбудителя и обеспечивают более длительное состояние невосприимчивости. Однако, учитывая тот факт, что действующим началом живых вакцин являются живые микроорганизмы, необходимо строго соблюдать требования, обеспечивающие сохранение жизнеспособности микроорганизмов и специфической активности вакцин.

В живых вакцинах отсутствуют консерванты, при работе с ними необходимо строго соблюдать правила асептики и антисептики.

Живые вакцины имеют длительный срок годности (1 год и более), их сохраняют при температуре 2-10 С.

За 5-6 дней до введения живых вакцин и спустя 15-20 дней после вакцинации нельзя применять для лечения антибиотики, сульфаниламидные, нитрофурановые препараты и иммуноглобулины, так как они снижают напряженность и продолжительность иммунитета.

Вакцины создают активный иммунитет через 7-21 день, который сохраняется в среднем до 12 мес.

[1], [2], [3], [4], [5],

Убитые (инактивированные) вакцины

Для инактивации микроорганизмов применяют нагревание, обработку формалином, ацетоном, фенолом, ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, спиртом. Такие вакцины не опасны, они менее эффективны по сравнению с живыми, но при повторном введении создают достаточно стойкий иммунитет.

При производстве инактивированных вакцин необходимо строго контролировать процесс инактивации и в то же время сохранить в убитых культурах набор антигенов.

Убитые вакцины не содержат живые микроорганизмы. Высокая эффективность убитых вакцин связана с сохранением в инактивированных культурах микроорганизмов набора антигенов, обеспечивающих иммунный ответ.

Для высокой эффективности инактивированных вакцин большое значение имеет отбор производственных штаммов. Для изготовления поливалентных вакцин лучше всего использовать штаммы микроорганизмов с широким спектром антигенов, учитывая иммунологическое родство различных серологических групп и вариантов микроорганизмов.

Спектр возбудителей, используемых для приготовления инактивированных вакцин, очень разнообразен, но наибольшее распространение получили бактериальные (вакцина против некробактериоза) и вирусные (антирабическая инактивированная сухая культуральная вакцина против бешенства из штамма «Щелково-51».

Инактивированные вакцины должны храниться при температуре 2-8 °С.

[6], [7], [8], [9]

Химические вакцины

Состоят из антигенных комплексов микробных клеток, соединенных с адъювантами. Адъюванты используют для укрупнения антигенных частиц, а также для повышения иммуногенной активности вакцин. К адъювантам относятся гидроксид алюминия, квасцы, органические или минеральные масла.

Эмульгированный или адсорбированный антиген становится более концентрированным. При введении в организм он депонируется и поступает с места введения в органы и ткани небольшими дозами. Медленная резорбция антигена пролонгирует иммунный эффект вакцины и существенно снижает ее токсичные и аллергические свойства.

К числу химических вакцин можно отнести депонированные вакцины против рожи свиней и стрептококкозов свиней (серогрупп С и R).

[10], [11], [12], [13], [14]

Ассоциированные вакцины

Состоят из смеси культур микроорганизмов возбудителей различных инфекционных заболеваний, которые не угнетают иммунные свойства друг друга. После введения таких вакцин в организме формируется иммунитет против нескольких заболеваний одновременно.

[15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22],

Анатоксины

Это препараты, содержащие токсины, лишенные токсических свойств, но сохранившие антигенность. Их используют для индукции иммунных реакций, направленных на нейтрализацию токсинов.

Анатоксины производят из экзотоксинов различных видов микроорганизмов. Для этого токсины обезвреживают формалином и выдерживают в термостате при температуре 38-40 °С в течение нескольких дней. Анатоксины, по существу, являются аналогами инактивированных вакцин. Они очищены от балластных веществ, адсорбированы и концентрированы на гидрооксид алюминия. Адсорбенты вводят в анатоксин для усиления адъювантных свойств.

Анатоксины создают антитоксический иммунитет, который сохраняется продолжительное время.

[23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30],

Рекомбинантные вакцины

Используя методы генной инженерии, можно создавать искусственные генетические структуры в виде рекомбинантных (гибридных) молекул ДНК. Рекомбинантная молекула ДНК с новой генетической информацией вводится в клетку реципиента с помощью переносчиков генетической информации (вирусы, плазмиды), которые называются векторами.

Получение рекомбинантных вакцин включает в себя несколько этапов:

• клонирование генов, обеспечивающих синтез необходимых антигенов;
• введение клонированных генов в вектор (вирусы, плазмиды);
• введение векторов в клетки-продуценты (вирусы, бактерии, грибы);
• культивирование клеток in vitro;
• выделение антигена и его очистка или применение клеток-продуцентов в качестве вакцин.

Готовый продукт должен быть исследован в сравнении с естественным референс-препаратом или с одной из первых серии генно-инженерного препарата, прошедшего доклинические и клинические испытания.

Б. Г. Орлянкин (1998) сообщает, что создано новое направление в разработке генно-инженерных вакцин, основанное на введении плазмидной ДНК (вектора) со встроенным геном протективного белка непосредственно в организм. В нем плазмидная ДНК не размножается, не встраивается в хромосомы и не вызывает реакцию образования антител. Плазмидная ДНК со встроенным геномом протективного белка индуцирует полноценный клеточный и гуморальный иммунный ответ.

На базе одного плазмидного вектора можно конструировать различные ДНК-вакцины, меняя только ген, кодирующий протективный белок. ДНК-вакцины обладают безопасностью инактивированных вакцин и эффективностью живых. В настоящее время сконструировано более 20 рекомбинантных вакцин против различных болезней человека: вакцина против бешенства, болезни Ауески, инфекционного ринотрахеита, вирусной диареи, респираторно-синцитиальной инфекции, гриппа А, гепатитов В и С, лимфоцитарного хориоменингита, Т-клеточного лейкоза человека, герпесвирусной инфекции человека и др.

ДНК-вакцины по сравнению с другими вакцинами обладают рядом преимуществ.

1. При разработке таких вакцин можно достаточно быстро получить рекомбинантную плазмиду, несущую в себе ген, кодирующий необходимый белок патогена, в отличие от длительного и дорогостоящего процесса получения аттенуированных штаммов возбудителя или трансгенных животных.
2. Технологичность и низкая себестоимость культивирования полученных плазмид в клетках Е. coli и ее дальнейшей очистки.
3. Экспрессируемый в клетках вакцинированного организма белок имеет конформацию, максимально близкую к нативной, и обладает высокой антигенной активностью, что не всегда достигается при использовании субъединичных вакцин.
4. Элиминация векторной плазмиды в организме вакцинированного происходит за короткий промежуток времени.
5. При ДНК-вакцинации против особо опасных инфекций вероятность заболевания в результате иммунизации полностью отсутствует.
6. Возможен пролонгированный иммунитет.

Все вышесказанное позволяет называть ДНК-вакцины вакцинами XXI в.

Однако мнение о полном контроле за инфекциями с помощью вакцин удерживалось до конца 80-х годов XX в., пока его не поколебала пандемия СПИДа..

ДНК-иммунизация также не является всеобщей панацеей. Со второй половины XX в все большее значение приобрели возбудители инфекций, которые невозможно контролировать с помощью иммунопрофилактики. Персистирование этих микроорганизмов сопровождается феноменом антителозависимого усиления инфекции или интегрированием провируса в геном макроорганизма. Специфическая профилактика может основываться на торможении проникновения возбудителя в чувствительные клетки путем блокирования рецепторов узнавания на их поверхности (вирусная интерференция, водорастворимые соединения, связывающие рецепторы) или путем ингибирования их внутриклеточного размножения (олигонуклеотидное и антисмысловое ингибирование генов возбудителя, уничтожение инфицированных клеток специфическим цитотоксином и др.).

Решение проблемы интегрирования провируса возможно при клонировании трансгенных животных, например при получении линий, не содержащих провирус. Следовательно, ДНК-вакцины следует разрабатывать в отношении возбудителей, персистирование которых не сопровождается антителозависимым усилением инфекции или сохранением провируса в геноме хозяина.

[31], [32], [33], [34],

Серопрофилактика и серотерапия

Сыворотки (Serum) формируют в организме пассивный иммунитет, который сохраняется 2-3 нед, и используют для лечения больных или профилактики заболеваний в угрожаемой зоне.

В иммунных сыворотках содержатся антитела, поэтому их применяют чаще всего с лечебной целью в начале болезни, с тем чтобы достигнуть наибольшего лечебного эффекта. Сыворотки могут содержать антитела против микроорганизмов и токсинов, поэтому они подразделяются на антимикробные и антитоксические.

Получают сыворотки на биофабриках и биокомбинатах путем двухэтапной гипериммунизации продуцентов иммуносывороток. Гипериммунизацию проводят нарастающими дозами антигенов (вакцин) по определенной схеме. На первом этапе вводят вакцину (I-2 раза), а в дальнейшем по схеме в нарастающих дозах - вирулентную культуру производственного штамма микроорганизмов в течение длительного времени.

Таким образом, в зависимости от вида иммунизирующего антигена различают антибактериальные, антивирусные и антитоксические сыворотки.

Известно, что антитела обезвреживают микроорганизмы, токсины или вирусы в основном до их проникновения в клетки-мишени. Поэтому при заболеваниях, когда возбудитель локализуется внутриклеточно (туберкулез, бруцеллез, хламидиоз и др.), пока не удается разработать эффективные методы серотерапии.

Сывороточные лечебно-профилактические препараты используют в основном для экстренной иммунопрофилактики или устранения некоторых форм иммунодефицита.

Антитоксические сыворотки получают при иммунизации крупных животных возрастающими дозами антитоксинов, а затем и токсинов. Полученные сыворотки подвергаются очистке и концентрации, освобождаются от балластных белков, стандартизируются по активности.

Антибактериальные и антивирусные препараты получают гипериммунизацией лошадей соответствующими убитыми вакцинами или антигенами.

К недостатку действия сывороточных препаратов относится кратковременность формируемого пассивного иммунитета.

Гетерогенные сыворотки создают невосприимчивость на 1-2 нед, гомологичные им глобулины - на 3-4 нед.

[35], [36]

Способы и порядок введения вакцин

Различают парентеральный и энтеральный способы введения вакцин и сывороток в организм.

При парентеральном способе препараты вводят подкожно, внутрикожно и внутримышечно, что позволяет миновать пищеварительный тракт.

Одним из видов парентерального способа введения биопрепаратов является аэрозольный (респираторный), когда вакцины или сыворотки вводят непосредственно в дыхательные пути посредством ингаляции.

Энтеральный способ предусматривает введение биопрепаратов через рот с едой или водой. При этом увеличивается расход вакцин вследствие их разрушения механизмами пищеварительной системы и желудочно-кишечного барьера.

После введения живых вакцин иммунитет формируется через 7-10 дней и сохраняется в течение года и более, а при введении инактивированных вакцин формирование иммунитета заканчивается к 10-14-му дню и его напряженность сохраняется в течение 6 мес.

[37], [38], [39], [40]