Перспективы создания новых противотуберкулезных вакцин
Классическая противотуберкулезная вакцина БЦЖ , используемая во многих странах и поныне, представляет собой живой аттенуированный штамм М. bovis . При введении БЦЖ иммунная система сталкивается с исключительно сложным набором антигенов , что обусловливает как ее преимущества, так и недостатки. С одной стороны, цельноклеточные вакцины очень часто иммуногенны и содержат собственные встроенные в мембраны иммуностимулирующие молекулы. Кроме того, большое количество презентируемых эпитопов обеспечивает эффективность препарата при вакцинации генетически гетерогенной популяции. С другой стороны, многочисленные антигены таких вакцин конкурируют за презентирующие клетки, а иммунодоминирующие антигены не всегда индуцируют максимальную протекцию или их экспрессия транзиторна. В дополнение к этому всегда существует вероятность наличия в сложной смеси иммуносупрессивных элементов или молекул.
Противоположный спектр проблем возникает при использовании субъединичных вакцин . С одной стороны, количество антигенов в вакцине можно свести к ограниченному набору молекул, важных для индукции протективного иммунитета и постоянно экспрессируемых патогеном. С другой стороны, простота строения белковых субъединиц нередко приводит к снижению их иммуногенности , что обусловливает необходимость применения в составе вакцин мощных иммуностимуляторов или адъювантов , существенно повышая тем самым риск побочных эффектов вакцинации. Ограниченное количество потенциальных Т-клеточных эпитопов диктует необходимость тщательной проверки компонентов вакцины на способность индуцировать ответ в гетерогенной популяции.
В известном смысле альтернативой субъединичным вакцинам являются так называемые ДНК-вакцины , в которых вместо микробного антигена используют кодирующую его полинуклеотидную последовательность. К преимуществам этого типа вакцин следует отнести их сравнительную безопасность, простоту и дешевизну изготовления и введения (так называемый "генетический пистолет" позволяет обойтись без шприца для вакцинации), а также стабильность в организме. Недостатки же - отчасти общие с субъединичными вакцинами - слабая иммуногенность и ограниченное количество антигенных детерминант .
Среди основных направлений поиска новых цельноклеточных вакцин наиболее разработанными представляются следующие.
1. Модифицированные вакцины БЦЖ. Среди многообразия предположений, объясняющих неспособность вакцины БЦЖ защитить популяцию взрослых от туберкулеза, можно выделить три, базирующиеся на иммунологических данных:
- в БЦЖ отсутствуют важные "протективные" антигены; действительно, в геноме вирулентной М. bovis и в клинических изолятах М. tuberculosis идентифицированы по меньшей мере два кластера генов ( RD1 , RD2 ), отсутствующие в БЦЖ;
- в БЦЖ имеются "супрессивные" антигены, препятствующие развитию протекции; так. на модели мышиного туберкулеза сотрудниками ЦНИИТ РАМН в тесной кооперации с группой профессора Д. Янга из Королевского Медицинского Университета (Лондон) было показано, что внедрение общего для М. tuberculosis и БЦЖ гена белка с молекулярной массой 19 кДа , отсутствующего в быстрорастущих микобактериальных штаммах, в М. vaccae или в М. smegmatis приводит к ослаблению вакцинной эффективности данных микобактерий;
- БЦЖ неспособны стимулировать "правильное" сочетание субпопуляций Т-лимфоцитов , необходимое для создания протекции (и CD4+ , и СD8+ Т-клетки ). Они стимулируют преимущественно CD4+ Т-клетки.
2. Живые аттенуированные штаммы М. tuberculosis . Идеология данного подхода исходит из предположения о том. что антигенный состав вакцинного штамма должен как можно ближе соответствовать составу патогена. Так, мутант М. tuberculosis штамма H37Rv (mc23026), лишенный гена lysA и, соответственно, неспособный расти в отсутствие экзогенного источника лизина, в модели на безмикробных мышах C57BL/6 создает уровень протекции, сравнимый с БЦЖ.
3. Живые вакцины немикобактериального происхождения. Активно исследуют потенциал таких векторов, как вирусы Vaccinia , aroA , мутанты Salmonella и некоторых других.
4. Естественным путем аттенуированные микобактерии. Изучают возможности использования ряда естественным путем аттенуированных микобактерий окружающей среды, таких как М. vaccae , М. microti , М. habana , в качестве терапевтических или профилактических вакцин.
Соответственно перечисленному в пункте 1 разрабатывается стратегия создания новых вакцин на базе БЦЖ. Во-первых, это попытки дополнить геном БЦЖ генами М. tuberculosis из участков RD1 или RD2 . При этом, однако, необходимо учитывать возможность восстановления вирулентности вакцинного штамма. Во-вторых, имеется возможность удалить "супрессивные" последовательности из генома БЦЖ, создавая так называемые штаммы-нокауты по данному гену. В-третьих, разрабатывают способы преодоления "жесткого" распределения антигенов, доставляемых вакциной БЦЖ в определенные клеточные структуры, посредством создания рекомбинантной вакцины, экспрессирующей гены белков- цитолизинов . Интересная идея в связи с этим была реализована К. Demangel и соавт. (1998), использовавшими нагруженные БЦЖ дендритные клетки для иммунизации мышей против туберкулеза.
Субъединичные вакцины . В настоящее время наиболее перспективным с точки зрения конструирования новых противотуберкулезных субъединичных вакцин представляется использование секретируемых белков микобактерии (с адъювантами), что хорошо увязывается с большей эффективностью живых вакцинных препаратов по сравнению с убитыми. В таких работах получены обнадеживающие результаты. Так, путем скрининга иммунодоминантных эпитопов микобактериальных белков с помощью Т-клеток от здоровых ППД- позитивных доноров удалось выделить ряд протективных антигенов . Объединение этих эпитопов в полипротеин позволило создать весьма перспективную вакцину, достигшую в настоящее время стадии тестирования на приматах.
ДНК-вакцины . Для генетической или полинуклеотидной вакцинации используют кольцевую двунитиевую ДНК бактериальной плазмиды , в которой экспрессия нужного (встроенного) гена находится под контролем сильного вирусного промотора . Обнадеживающие результаты получены при изучении ДНК вакцин на базе комплекса Ar85 (три микобактериальных белка с молекулярной массой 30-32 кДа). Предпринимаются попытки усиления иммуногенности ДНК-вакцин путем объединения в одну молекулу антигенных последовательностей и генов, модулирующих иммунный ответ.
Конъюгированные синтетические вакцины . Вакцины этого типа основаны на использовании синтетических иммуногенов (усиливающих иммунный ответ) и протектнвных антигенов возбудителей болезней (в том числе микобактерий). Такие попытки (относительно успешные) уже сделаны.
Подводя итог вышесказанному, следует отметить, что поиски новой противотуберкулезной вакцины приводили в отчаяние не одно поколение энтузиастов-исследователей. Вместе с тем важность проблемы для здравоохранения, а также появление новых генетических инструментов не позволяют откладывать ее решение в долгий ящик.
Смотрите также:
