Получение и использование 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.

Чтобы спровоцировать иммунный ответ, вакцинные антигены должны обладать иммуногенностью. Иммуногенность – это способность антигена инициировать иммунную систему к формированию эффекторов, нейтрализующих антигенную чужеродность. Существует зависимость между размерами антигена и силой иммунного ответа. Все корпускулярные антигены (бактерии, гетерологичные эритроциты) хорошие иммуногены. Для белковых антигенов иммунный ответ будет тем сильнее, чем больше его молекулярный вес. При всех прочих равных условиях больший молекулярный вес антигена обеспечивает большую иммуногенность. Так вирус табачной мозаики – сильный иммуноген, а рибонуклеаза – слабый. Чужеродность возникает и при изменении конформации собственных белков (например, при их тепловой или химической денатурации), что приводит к реакции организма на эти белки синтезом антител.

Механизмы приобретенного иммунитета. Вакцинация основана на способности организма формировать приобретенный иммунитет и иммунологическую память в отношении возбудителя. Основными характеристиками специфического (приобретенного, адаптационного) иммунитета являются:

· иммунологическая специфичность: один антиген – одно антитело, один клон. Специфичность ответа B-лимфоцитов реализуется через синтез антител, молекулы которых способны специфически распознавать определенные антигены, и формирование клонов лимфоцитов, способных взаимодействовать только с одной из множества антигенных детерминант, чужеродных для данного организма. T-лимфоциты участвуют в регуляции дифференцировки B-лимфоцитов и образования антител, взаимодействуют с фагоцитами, помогая им в разрушении поглощенных ими микробных клеток, распознают и разрушают клетки, инфицированные вирусами;

· индуцибельность. Контакт организма с антигеном провоцирует как усиленную продукцию соответствующих антител, так и нарастание и функциональное созревание специфического клона клеток;

· иммунологическая память о первой встрече с антигеном. Иммунологическая память – это способность иммунной системы отвечать более быстро и эффективно на антиген, с которым у организма был предварительный контакт.

Во всех реакциях приобретенного иммунитета ведущая роль принадлежит лимфоцитам. В первой фазе иммунного ответа происходит их активация, во второй – клональная пролиферация и в заключительной –превращение значительной части лимфоцитов в эффекторные клетки, а оставшейся части – в клетки памяти, обеспечивающие вторичный ответ. Клеткам памяти требуется меньшее время для преобразования в эффекторы, и это укорачивает интервал, необходимый для возникновения вторичного ответа.

Вакцина может стимулировать выработку антител либо против одного вакцинного штамма, либо против многих серотипов возбудителя (если в ее состав входят антигены всех этих серотипов или они имеют общий протективный антиген).

· сорбенты;

· консерванты входят в состав вакцин, производимых во всем мире. Их назначение состоит в обеспечении стерильности препаратов в тех случаях, когда возникают условия для бактериальной контаминации (появление микротрещин при транспортировке, хранение вскрытой первичной многодозной упаковки);

· адъюванты – усилители иммуногенности вакцин, например, соли алюминия, белки, аминокислоты. Механизм усиления иммунного ответа под действием адъювантов полностью не изучен. Известно лишь, что определенную роль в нем играют привлечение макрофагов к месту введения антигена идепонирование антигена. Адъюванты используют при изготовлении анатоксинов, субъединичных и рекомбинантных вакцин.

· неспецифические примеси (белки субстрата культивирования вирусных вакцин, следовое количество антибиотиков и белка сыворотки животных, используемых в ряде случаев при культивировании клеточных культур).

Классификация вакцин. Для активной иммунизации применяют следующие типы вакцин:

1. Аттенуированные – вакцины содержащие живых ослабленных возбудителей (например, противокоревая).

2. Инактивированные вакцины, содержащие инактивированных возбудителей (например, противочумная), их обезвреженные токсины (например, столбнячный анатоксин) или специфические антигены:

2.1.Цельномикробные или цельновирионные вакцины, содержащие целинных убитых возбудителей (например, противочумная).

2.2. Субъединичны вакцины, содержащие специфические антигены, например, продукты жизнедеятельности микроорганизма (столбнячный анатоксин), углеводные антигены – в виде очищенных капсульных полисахаридов (пневмококковая вакцина) или полисахаридов, конъюгированных с белковым носителем.

3.Генно-инженерные вакцины, полученные методами генной инженерии:

3.1.Рекомбинантные, содержащие продукты экспрессии отдельных генов микроорганизма, выработанные в специальных клеточных системах (вакцина против гепатита В ).

3.2.Химерные (векторные) вакцины, в которых ген, контролирующий синтез протективного белка, встроен в непатогенный микроорганизм в расчете на то, что синтез этого белка будет происходить в привитом макроорганизме (герпес, грипп).

3.3.Рибосомальные. Выделенные рибосомы с матрицей представляют собой вакцину.

4. Синтетические вакцины, где в качестве иммуногена используется химический аналог протективного белка, полученный методом прямого химического синтеза.

Аттенуированные вакцины содержат ослабленный живой микроорганизм. Примером могут служить вакцины против полиомиелита, кори, паротита, краснухи или туберкулеза. У аттенуированных вакцин патогенность исключается за счет глубоких и стабильных изменений в геноме микроорганизма, исключающих вероятность возвращения к вирулентному фенотипу, т.е. реверсии. Живые вакцины получают путем искусственного аттенуирования (ослабления штамма (например, многократные (200 – 300) пассажи на желчном бульоне) или отбирая естественные авирулентные штаммы. В настоящее время возможен путь создания живых вакцин путем генной инженерии на уровне хромосом с использованием рестриктаз.

Разработка любой вакцины включает четыре этапа:

· идентификация протективного антигена в экспериментах на животных Иммуногенность и безопасность новой вакцины сначала оценивают на животных;

· поиск формы введения антигена, которая наилучшим образом обеспечивает иммунный ответ. Каждый испытуемый должен дать письменное согласие на участие в эксперименте. Небольшому числу испытуемых вводят возрастающие дозы вакцины, чтобы определить оптимальную дозу и оценить иммуногенность и безопасность;

· клинические испытания безопасности и иммуногенности вакцины на людях разного возраста. Проводят клинические испытания на большой группе добровольцев, которых подвергают воздействию патогенного микроорганизма;

· оценка безопасности и эффективности применения вакцины в восприимчивой популяции. Проводят широкомасштабные испытания вакцины на людях (1000-10000 человек). Только после этого вакцина может претендовать на лицензию.

Однако, редкие поствакцинальные осложнения могут остаться невыявленными, поскольку испытания проводятся на сравнительно ограниченной группе людей. После внедрения вакцины в практику за ней продолжают наблюдать, чтобы убедиться в ее эффективности и выявить редкие осложнения.

Каждый из этих этапов далеко не прост. Неудача может случиться на любом из них. Даже в развитых странах не соответствующие стандартам вакцины хоть редко, но все же иногда попадают в продажу. В США, например, в 1955 г. не полностью инактивированная полиомиелитная вакцина Солка стала причиной вспышки полиомиелита: заболели более 200 вакцинированных и контактировавших с ними людей.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Что такое белок одноклеточных?

2. Субстраты для производства БВК, их доступность, сравнительная экономическая оценка вклада стоимости субстрата в цену биомассы.

3. Дрожжи рода сахаромицет, как источник белка и витаминов.

4. Что такое микопротеин?

5. Что такое энзиматически активная биомасса, чем она отличается от «белка одноклеточных?

6. Пекарские дрожжи для хлебопечения. Особенности культивирования.

7. Бактериальные удобрения.

8. Бактерии диазотрофы. Особенности процесса азотфиксации нитрогеназа.

9. Получение бактериальных удобрений на основе клубеньковых бактерий–симбионтов растений.

10. Азотобактеры – особенности культивирования.

11. Бактериальные, грибные и вирусные инсектициды. Условия сохранения инсектицидной активности.

12. Классификация вакцин.

13. Иммуногенность вакцин.

14. Основные принципы получения вакцин

15. Закваски в молочной промышленности. Определение, классификация

16. Общие критерии качества заквасок.

17. Мезофильные организмы закваски и их признаки.

18. Технология производства заквасок. Термофильные молочнокислые закваски.

19. Термофильные организмы закваски и их признаки.

20. Значение грибковых культур Penicillium camamberti, P. candidum, P. Caseicolum. Penicillium roqueforti в молочной промышленности.