Основные недостатки

К основным недостаткам следует отнести:

1. Довольно высокую токсичность, реактогенность и аллер-
гизирующую активность. Это связано с уже упоминавшимся на­
личием токсинов в составе целой микробной клетки, а также
других антигенов, не имеющих отношения к протективным
свойствам.

2. Значительно менее выраженную иммуногенность по срав­
нению с живыми вакцинами. Особенно это выражено в случае
таких инфекций, где необходимо развитие клеточного иммун­
ного ответа.

3. Кратковременность создаваемого иммунитета и необходи­
мость частых ревакцинаций, которые требуются для поддержа­
ния длительного состояния невосприимчивости к инфекции.

На этом фоне проблемы, связанные с токсичностью и ал-лергизируюшей активностью выступают еше более рельефно.

Молекулярные (химические) вакцины

Этот вид вакцин получил свое название благодаря тому, что протективные антигены используются в них в виде отдельных, как правило, растворимых молекул. Эти молекулы извлекаются из микробной клетки или вириона с помощью различных хи­мических экстрагирующих веществ (реже используются физи­ческие методы). Отсюда и возникло предложение называть эти препараты химическими вакцинами.

Используемые в настоящее время методы выделения рас­творимых молекул из корпускулярных структур недостаточно совершенны. В результате антигены выделяются (изолируются) не в чистом виде, а в составе макромолекулярных комплексов, содержащих посторонние компоненты. Эти балластные суб­станции могут вызывать токсигенный, аллергизирующий и дру­гие нежелательные эффекты. Поэтому полученные антигенные конгломераты часто подвергают дальнейшей очистке, исполь­зуя для этого различные физические и химические методы.

Из физических методов чаще всего используют принципы разделения веществ по размеру и молекулярной массе (различ­ные виды центрифугирования, жидкостная хроматография, ультрафильтрация и др.); по заряду (ионообменная хроматогра­фия, различные виды электрофореза) и другим особенностям химической структуры (например, аффинная хроматография). Используются также химические методы, позволяющие изби­рательно связывать или инактивироватьте или иные примеси.

Создание выраженного иммунного ответа

Для создания выраженного иммунного ответа убитые
корпускулы возбудителя вводят в значительных дозах, в десят­
ки и сотни раз превышающих дозы в живых вакцинах. В связи
с этим в необходимой дозе убитых вакцин может содержаться
большое количество токсинов, присутствующих в структуре
корпускул. Особенно это характерно для бактерий, содержащих эндотоксины. В тех случаях, когда количество токсинов ограничивает возможность увеличения иммунизирующей до­зы, рекомендуется извлечение протективных антигенов и их дальнейшая очистка

Динамика иммунного ответа на убитые вакцины характери­зуется быстротой развития реакций. Специфичные антитела можно обнаружить в крови вакцинированных уже на 6—7-й день, а своего максимума они достигают на 15—20-й день. Ан­титела могут регистрироваться в крови в течение полутора лет, а иногда и дольше. На динамику ответа большое влияние ока­зывает адъювант, особенно его «депонирующие» качества.

Основные преимущества и недостатки убитых корпускулярных вакцин

К основным преимуществам этого вида вакцин относят:

1. Безопасность их применения, поскольку убитый возбуди­
тель не представляет собой эпидемиологической (эпизоотоло-
гической) опасности и в любом случае не обладает вирулентны­
ми свойствами.

2. Убитые вакцины быстро разрабатываются и конструиру­
ются. Для этого не нужно даже получать аттенуированного
штамма. Обычно используется вирулентный штамм, который
убивают, и на его базе путем добавления адъюванта готовят вак­
цину.

3. Изготовление убитых вакцин не требует сложного и доро­
гостоящего оборудования. Оно технологично и довольно дешево,
хотя, как правило, существенно дороже производства живых
вакцин (больше клеток в дозе).

Масляные и минеральные адъюванты

Надо отметить, что масляные и минеральные адъюванты усиливают гуморальный тип иммунного ответа и обычно при­меняются для интенсификации выработки антител. Сюда же следует отнести и использование липосом и микрокапсул, ко­торые реализуют похожие механизмы. Добавление же в масля­ные адъюванты некоторых микробных компонентов (корине-бактерий, микобактерий) приводит к усилению клеточного им­мунного ответа.

В настоящее время имеются попытки использовать в каче­стве веществ, усиливающих иммунитет, и некоторые цитокины (в чистом виде или связанные с антигенами). Возможно, у это­го направления неплохие перспективы.

С целью усиления иммунного ответа применяют также опре­деленные схемы введения вакцин — убывающие или возрастаю­щие дозы, различную кратность, сроки ревакцинации и т. д. Это в определенной степени моделирует динамику поступления ан­тигенов при естественном течении болезни и способствует фор­мированию более длительной иммунологической памяти.

Эффективность убитых вакцин зависит в основном от стру­ктуры протективных антигенов, особенностей патогенеза бо­лезни и наличия токсинов в корпускулярных единицах (т. е. в микробных клетках и вирионах). Поэтому:

— Все протективные антигены, используемые в убитых вак­
цинах, должны обладать природной высокой антигенностью,
обеспечивая мощную выработку антител или накопление спе­
цифических Т-клеток. В этом случае понятия антигенности
и иммуногенности практически совпадают.

— Структура этих антигенов должна быть такова, чтобы
они индуцировали именно тот тип иммунного ответа, который
необходим для противодействия патогенезу возбудителя. Чаще
всего применяемые убитые вакцины индуцируют иммунный
ответ гуморального типа, т. е. инициируют выработку антител в
высоких титрах, что оказывается достаточно эффективным для
предотвращения последующего заражения. Для инфекций,
требующих развития клеточного иммунитета, применение уби­
тых вакцин менее эффективно.

Два основных механизма действия адъювантов

Различают два основных механизма действия адъювантов. Один их них сводится к «депонированию» — удержанию и мед­ленному выведению антигенов. Часто на месте введения депо­нированных вакцин образуется гранулема, которая может су­ществовать длительное время. Динамика длительного предста­вления антигенов создает более выраженный иммунный ответ и более длительную память.

Другой механизм основан на неспецифическом иммуно­стимулирующем действии. Практиче­ски он сводится к увеличению продукции клетками организма соответствующих цитокинов, экспрессии молекул взаимодей­ствия и других эффектах. Это также значительно усиливает ре­акции иммунного ответа.

Для конструирования убитых корпускулярных вакцин обычно используют:

1. Адъюванты в виде водно-масляных эмульсий. С их помощью
можно:

— создавать «депо» антигенов для их более медленного рас­
сасывания;

— стимулировать фагоцитоз антигенов в составе мелких
эмульгированных пузырьков. Это позволяет существенно акти­
вировать функции макрофагов и усилить их антгенпрезентиру-
юшие и другие механизмы.

Масляные адъюванты вызывают развитие сильной воспа­лительной реакции, которая запускает весь механизм иммунно­го ответа. Это имеет свои как положительные, так и отрица­тельные последствия.

2. Минеральные адъюванты — это минеральные коллоиды
(фосфат геля алюминия, гидроокись алюминия, алюмокалие-
вые квасцы), кристаллоиды и т. д. Эти адъюванты позволяют:

— обеспечить более длительный процесс поступления ан­
тигенов (депонирующий эффект). Полагают, что соли алюми­
ния могут вызывать образование мелких гранулем, в которых
они удерживаются вместе с адсорбированным антигеном;

— сорбировать антигенный материал на поверхности кол­
лоидных частиц; как и в случае с масляными эмульсиями. Это
приводит к активации фагоцитов и запуску некоторых воспали­
тельных реакций.

3. Другие адъюванты (микробного, растительного или ино­
го происхождения) создают в основном иммуностимулирую­
щие эффекты, о механизмах которых подробнее сказано в главе

Убитые (корпускулярные) вакцины

 

Убитые вакцины представляют собой препараты, в которых основным действующим компонентом являются убитые мик­робные клетки возбудителя. Иногда такие вакцины называют «инактивированными», подразумевая, что они не живые (а не то, что они потеряли свою специфическую активность). Часто к названию таких вакцин добавляют «корпускулярные», по­скольку структурная единица вакдины представляет корпуску­лу — цельную микробную клетку или вирион. Если микробная клетка или вирион раздроблены на несколько крупных субъе­диниц, такие вакцины называют убитыми субъединичными вак­цинами.

Разработка убитых вакцин была вторым этапом констру­ирования вакцинных препаратов. К созданию вакцин этого типа обращались в тех случаях, когда не удавалось получить подходящего аттенуированного штамма, или он обладал вы­сокой остаточной вирулентностью. Поэтому проще было па­тогенный штамм убить и его биомассу использовать как вак­цину.

Для инактивации жизнеспособности микроорганизмов, ис­пользуемых в вакцине чаше всего применяют формальдегид, ацетон, спирт, глутаровый альдегид, а также используют нагре­вание.

Основным действующим началом убитых вакцин служат тоже протективные антигены, которые находятся в структуре микробных клеток или вирусов. Однако, в отличие от живых вакцин, они не воспроизводятся в организме, а поступают в не­го однократно или всего несколько раз (в зависимости от числа вакцинаций). Причем вакцины этого типа вводят, как правило, только парэнтерально: подкожно, внутрикожно, внутримы­шечно.

В силу такого неестественного пути и динамики поступле­ния антигенов в организм, формирующийся иммунный ответ и иммунологическая память значительно ниже, чем при вакци­нации живыми вакцинами.

Для усиления иммуногенности убитых вакцин часто ис­пользуют различные адъюванты — неспецифические иммуно­стимулирующие компоненты. Они помогают усиливать иммун­ный ответ и придают ему нужную направленность (клеточного или гуморального типа). Отсюда и возникло их название adju­vant — помогающий.

Динамика иммунного ответа

Динамика иммунного ответа на живые вакцины, как прави­ло, растянута. Это связано с тем, что вакцинный штамм расселяется и длительно персистирует в организме. Титры антител начинают регистрироваться, как правило, с 8—10 дня и дости­гают своего максимума на 25—50 день после вакцинации. Затем титр постепенно снижается и может поддерживаться в течение нескольких лет.

Каковы же основные преимущества и недостатки живых вакцин? К преимуществам следует отнести:

1. Иммуногенность живых вакцин пока несравненно выше,
чем у других групп вакцинных препаратов. Причины этого за­
ключаются втом, что в данном варианте, вакцинация является
ослабленной моделью естественного течения болезни. Количе­
ство, локализация и главное — способ представления антиге­
нов в этом случае самые естественные и оптимальные.

2. Живые вакцины (во всяком случае, большинство) — это
сравнительно недорогие и технологичные препараты. Их произ­
водство сводится к культивированию вакцинного штамма, на­
работке биомассы и обеспечению его свойств при хранении
(сушка, использование специальных сред и т. д.)

3. Разработка, создание и производство живых вакцин не
требует дорогостоящего оборудования и понимания тонких механиз­
мов пато- и иммуногенеза. Модификация процесса течения бо­
лезни сама по себе воспроизводит все механизмы естественного
иммуногенеза и формирования иммунологической памяти.

К существенным недостаткам живых вакцин следует отнести:

1. Возможность индукции — так называемых вакцинно-ассо-
циированныхзаболеваний (т. е. проявления клинических призна­
ков болезни). Причиной этого могут быть:

— реверсии вирулентных свойств (мутации) вакцинных
штаммов;

— остаточная вирулентность штамма и иммунодефицитные
состояния у вакцинируемых;

— необходимость ревакцинаций, т. е. многократных введе­
ний вакцины.

2. Довольно высокая реактогенность и аллергизирующая актив­
ность, которая связана с остаточной вирулентностью и длитель­
ной персистенцией вакцинного штамма, а также с большим ко­
личеством «балластных» компонентов в паразитической клетке.

3. Трудности диагностики. Поскольку и больной, и вакцини­
рованный организмы какое-то время реагируют в одних и тех
же реакциях (серологических и аллергических), их дифферен­
циация в этот период невозможна.

Аттенуация штамма

На генетическом уровне аттенуация штамма сводится к инактивации (или супрессии) генов, ответственных за выра­ботку факторов патогенности (особенно реактогенных и токси-генных молекул, вызывающих деструкцию тканей). При атте-нуации, в ее классическом варианте, этот процесс, естественно, носит случайный характер — генетические мутации происходят спонтанно. Более современный метод — получение рекомби-нантных штаммов с использованием генноинженерных мето­дов, с целенаправленным введением вектора. Это позволяет получать штаммы с определенным, заданным набором качеств. Возможности введения генов, кодирующих факторы вирулент­ности, в геном вирусов или бактерий других видов предоставля­ют огромные перспективы.

Создание живых вакцин на основе клонирования генов предполагает встраивание нужного гена в такой вектор, который после инокуляции в организм был бы способен обеспечивать ре­пликацию и экспрессию, с образованием большого количества молекул идентичных факторам патогенности. На эту роль пред­лагаются многие вакцинные или вирулентные штаммы различ­ных вирусов (коровьей оспы, полиомиелита) и бактерий (мико-бактерии BCG, различные энтеробактерии). Рекомбинантный геном таких штаммов может сочетать в себе наиболее полезные гены, гарантирующие эффективность и безопасность вакцины.

В то же время, вероятность реверсии (возврата вирулентных свойств) в результате все тех же спонтанных мутаций теорети­чески сохраняется у всех аттенуированных штаммов. Да и мута­ции рекомбинантных штаммов, применяемых в качестве жи­вых вакцин, таят в себе огромную опасность реконструкции возбудителей с совершенно новыми патогенетическими воз­можностями. Поэтому контроль за стабильностью культураль-ных и других свойств живых вакцинных штаммов проводится постоянно.