ВАКЦИНОТЕРАПИЯ И ВАКЦИНОПРОФИЛАКТИКА

Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций

• Принцип вакцинации
• Типы вакцин
• Вакцины, находящиеся в употреблении в настоящее время

Принцип вакцинации

Существуют две принципиально различные стратегии борьбы с патогенными вирусами: профилактика вирусной инфекции и лечение уже развившегося заболевания. Для упреждения инфекции полагаются на личную и общественную гигиену (например, снабжение чистой питьевой водой и своевре­менное удаление нечистот, стерилизация медицинских инструментов и т.д.) и на вакцинацию, которая заставляет иммунную систему человека сражаться с проникшими в организм вирусами. Важно отметить, что поскольку боль­шинство повреждений клеток во время вирусных инфек­ций происходит очень рано (часто еще до появления кли­нических симптомов заболевания), это очень усложняет своевременную диагностику и последующее лечение ви­русной инфекции. Отсюда следует, что профилактика ви­русных инфекций более предпочтительна, чем их лечение.

Для создания эффективных противовирусных вакцин важно не только понимать механизмы иммунного ответа на вирусную инфекцию, но и хорошо представлять себе стадии вирусной репликации, которые могут являться подходящими мишенями для иммунной атаки. Чтобы быть эффективными, вакцины должны стимулировать в организме как можно большее число защитных механиз­мов. На практике принцип вакцинации заключается в том, чтобы заранее снабдить организм информацией о па­тогене и подготовить его иммунную систему таким обра­зом, чтобы при атаке вируса на вакцинированный субъект (индивидуум), мощный (так называемый вторичный) им­мунный ответ привел к быстрой элиминации вируса из ор­ганизма (в идеале еще до развития заболевания). Образно говоря, речь идет о своеобразном «минировании» организ­ма на случай атаки его со стороны того или иного вируса.

Следует отметить, что для упреждения эпидемии не обязательно надо стремиться к 100% -ной вакцинации на­селения. В случае, если достаточно большая часть населе­ния провакцинирована, развивается групповой иммуни­тет, благодаря которому цепочки передачи вируса обрыва­ются до возникновения эпидемической вспышки.

Атрибуты «идеальной» вакцины:

• способность обеспечить у иммунизированного субъ­екта (в случае его заражения) иммунный ответ, достаточ­ный для предохранения от заболевания;
• долговременная, а в идеале — пожизненная, защита от инфекции;
• безопасность (вакцинация сама по себе не должна приводить к заболеванию);
• низкая стоимость.

Типы вакцин

Живые (аттенуированные) вирусные вакцины. Суще­ствуют три основных типа вакцин: живые, убитые и субклеточные (субъединичные). Стратегия использования живых вакцин состоит в том, что с целью стимулирования иммунного ответа без развития самого заболевания в орга­низм вводится вирус со сниженной патогенностью.

В качестве вакцинных штаммов могут применяться циркулирующие в природе вирусы. Используя такой вирус, Эдвард Дженнер в 1798 г. осуществил успешную им­мунизацию против оспы, что ознаменовало начало успеш­ной борьбы против инфекционных заболеваний, независи­мо от их природы — вирусной или бактериальной. Э. Джен­нер применил в качестве иммунизирующего начала вирус коровьей оспы. Этот вирус, будучи иммунологически родственным вирусу натуральной оспы, все же достаточно отличается от него, вследствие чего не может вызвать у вакцинированного человека серьезного заболевания.

Часто, для того чтобы вирус не смог вызвать заболева­ния, его аттенуируют (ослабляют). Ослабленным он стано­вится после пассажей через организм какого-либо живот­ного, во время чего он мутирует и становится менее виру­лентным для человека. Вирус коровьей оспы можно рас­сматривать как ослабленный вирус натуральной оспы, по­лучившийся естественным путем. Основным преимущест­вом живых вирусных вакцин является то, что они активи­руют все компоненты иммунной системы, вызывая сба­лансированный ответ: системный и местный, причем каждый из них состоит из гуморального и клеточного от­ветов. Это особенно важно для инфекций, при которых ключевую роль играет клеточный иммунитет, а также для инфекций слизистых оболочек, при которых необходим как местный, так и системный иммунитет.

Живые вирусные вакцины обладают высокой иммуногенностью и индуцируют длительный иммунитет. Они ха­рактеризуются сравнительно низкой стоимостью и лег­костью введения пациентам. Однако ослабленный вирус — все-таки живой и, следовательно, сохраняет способность изменяться. Он может снова мутировать таким образом, что его вирулентность для человека возрастет. К сожале­нию, несмотря на интенсивные попытки, до сих пор не предложен универсальный метод, согласно которому можно быстро и надежно аттенуировать любой вирус.

При получении живой вакцины не исключена вероят­ность загрязнения ее другими, возможно, патогенными вирусами. Именно такой случай произошел в 1960 г. с вакциной против полиомиелита. Оказалось, что эта вак­цина контаминирована живым вирусом SV-40 (вакуолизирующий вирус обезьян).

Для полиовирусной вакцины восстановление вирулент­ности вакцинного вируса наблюдается чрезвычайно редко — примерно в одном случае на 10⁶-10⁷ иммунизаций. Как правило, такие случаи имеют место с субъектами, входя­щими в группу риска, например с беременными или обла­дающими дефектной иммунной системой. Еще одна по­тенциальная сложность заключается в возможности раз­вития в результате вакцинации персистентной инфекции. Например, описаны случаи выделения из лимфоцитов лю­дей с нормальной иммунной системой спустя 6 лет после иммунизации вируса краснухи. Наконец, нельзя не отметить, что для некоторых вакцинных вирусов (вирус кори, например) серьезной проблемой является их пониженная стабильность. Необходимость хранения и транспортиров­ки таких вакцин при пониженной (4°С) температуре огра­ничивает их применение, особенно в регионах с жарким климатом.

Несмотря на перечисленные трудности, вакцинация против патогенных вирусов — одно из крупнейших дости­жений XX столетия. При этом большинство удач обуслов­лено применением живых вакцин. Особого упоминания заслуживает ситуация с натуральной оспой. В мае 1980 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) офици­ально декларировала, что натуральная оспа побеждена. Таким образом, первое вирусное заболевание исчезло с лица Земли!

Следует отметить, что хотя упреждение инфекции при помощи профилактической вакцинации в подавляющем большинстве случаев является предпочтительной стратеги­ей, в некоторых случаях важна и вакцинация после случив­шегося заражения. Для иллюстрации можно привести при­мер с вирусом бешенства. Развитие инфекции может быть столь длительным, что появляется время (возможность) при помощи «вакцинации вдогонку» индуцировать в орга­низме эффективный иммунный ответ и спасти пациента.

Живые рекомбинантные вакцины. В настоящее время генно-инженерная техника позволяет вводить в геном то­го или иного аттенуированного вакцинного штамма виру­са ген, кодирующий белок неродственного патогенного вируса. После инъекции такого рекомбинатного вируса в организм он реплицируется и экспрессирует чужеродный антиген в количествах, достаточных для индукции специ­фического иммунного ответа на патогенный вирус. В ка­честве вектора при реализации такого подхода можно ис­пользовать многие вирусы, но на практике наиболее часто применяют геном вируса осповакцины. Этот вирус уже использовался для вакцинации миллионов людей по все­му миру во время кампании по ликвидации оспы и дока­зал свою безопасность и эффективность.

Убитые (инактивированные) вакцины. Такие вакцины приготовляют путем инактивации вируса формалином или некоторыми другими денатурирующими агентами. Получаемые вакцины неинфекционны и поэтому сравни­тельно безопасны. Вместе с тем они обладают меньшей иммуногенностью, и по этой причине для индукции выра­женного иммунитета приходится применять многократ­ную иммунизацию повышенными дозами вакцины. Кроме того, по сравнению с живыми, убитые вакцины бо­лее дороги в производстве.

Необходимо подчеркнуть, что не из всех вирусов мож­но приготовить инактивированную вакцину, поскольку часто (например, в случае вируса кори) процедура денату­рации вируса приводит к потере им иммуногенности. Не следует забывать, что все убитые вирусные вакцины со­держат вирусные нуклеиновые кислоты, которые в ряде случаев сами по себе могут быть причиной инфекции (осо­бо это актуально для вирусов, чьи геномы представлены позитивной РНК).

Субклеточные вакцины. Вакцины новейших поколе­ний, как правило, представляют собой не целые вирионы (живые или убитые), а их компоненты. Причем наличие этих компонентов в вакцине (хотя и не достаточно для раз­вития самой вирусной инфекции) достаточно для индук­ции иммунитета. Достоинством таких вакцин является то, что они совершенно безопасны. К сожалению, пока эти вакцины являются самыми дорогостоящими из всех ти­пов вакцин. Кроме того, основными проблемами техни­ческого характера, связанными с субклеточными вакци­нами, являются сравнительно слабая их иммуногенность и потребность в адьювантах.

Вирусные антигены для субклеточных вакцин, как правило, получают путем клонирования и экспрессии со­ответствующих генов в клетках Е. coli или дрожжей. Для использования в качестве вакцины интересующий белок экстрагируют из клеточных лизатов, затем концентриру­ют и очищают. Из вошедших в практику единственным примером такой вакцины пока остается вакцина против вируса гепатита В.

В последние годы возник большой интерес к синтети­ческим вакцинам. Такие вакцины содержат искусственно синтезированные короткие пептиды, которые имитируют небольшие участки оболочки вириона и способны вызы­вать образование антител против этого вируса. Несмотря на безусловную перспективность синтетических вакцин, ни одна из них еще не рекомендована для практического использования.

ДНК-вакцины. Уже более 10 лет существует и весьма интенсивно развивается направление в вакцинологии, ос­нованное на введении в организм не белков, а нуклеино­вых кислот, кодирующих эти белки. Это направление на­зывают ДНК-вакцинацией и связывают с ним революци­онные изменения в вакцинологии уже ближайшего будущего.

В 1993 г. Алмер с соавторами показали, что инъекция мышам плазмидной ДНК (несущей репортерный вирус­ный ген) приводит к полноценному иммунному ответу, т.е. образованию антител и цитотоксических Т-лимфоцитов, и обеспечивает высокий уровень защиты мышей от последующей вирусной инфекции.

Исследования в данной области нарастают лавинооб­разно. Новый подход к иммунизации удивительно прост, дешев и, похоже, универсален. Используя один и тот же плазмидный или вирусный вектор, можно создавать раз­личные вакцины, просто меняя последовательность ДНК, кодирующую антиген. Отпадает сложная и дорогостоя­щая процедура очистки белков, получаемых методами генной инженерии. Для тропических стран важно то, что ДНК, как известно, стабильна при комнатной темпе­ратуре.

Надежно установлено, что вводимая в организм ДНК не встраивается в геном хозяина, а длительно существует в свободном состоянии. Если при обычной вакцинации ан­тиген вводится в организм сразу в большом количестве и существует в нем сравнительно недолго, то в случае ДНК- вакцинации небольшие количества антигена длительное время синтезируются внутри самого вакцинируемого ор­ганизма.

В настоящее время проходят клинические испытания ДНК-вакцины против ВИЧ, вируса гриппа, вируса прос­того герпеса (1-го типа) и некоторых других вирусов чело­века и животных.

Вакцины, находящиеся в употреблении в настоящее время

Корь. Вакцина содержит живой аттенуированный ви­рус, размноженный в культуре фибробластов человека. Создана в 60-х годах XX в. Широкое использование этой вакцины привело к практически полному исчезновению кори в цивилизованных странах. В этих странах вакцину вводят всем детям на втором году жизни. Однако в разви­вающихся странах (где корь еще распространена) многие дети успевают инфицироваться раньше (в течение первого года жизни), что часто приводит к серьезным заболевани­ям. Отсюда важно проводить вакцинацию как можно раньше. Сложность состоит в том, что, если вакцина вво­дится слишком рано (до годовалого возраста), то ее эффек­тивность резко падает из-за интерференции со стороны предсуществующих материнских антител.

Свинка. Живая аттенуированная вакцина против свин­ки используется уже более 40 лет. В большинстве разви­тых стран она вводится совместно с вакциной против кори и краснухи на втором году жизни.

Краснуха. Как и предыдущие вакцины, содержит жи­вые вирусы. Обычно вирус краснухи вызывает умеренно выраженную лихорадку. Однако если инфекция протека­ет во время беременности, внутриутробное развитие мла­денцев нарушается. В США вакцинации подвергаются все дети второго года жизни, но в Англии до сих пор вакцини­руют только девушек в возрасте 14-15 лет.

Полиомиелит. В широком употреблении находятся сейчас две высокоэффективные вакцины, содержащие все три иммунологических типа полиовирусов:

• убитая вирусная вакцина Дж. Солка. С 1954 г. она ис­пользуется в основном в скандинавских странах;
• живая оральная вакцина А. Сэбина. С 1957 г. она принята в большинстве стран мира. Вакцину выпускают в жидком виде и форме конфет-драже.

Репродукцию вируса для приготовления вакцин прово­дят в культуре почечной ткани макак-резус или африкан­ских зеленых мартышек.

Бешенство. Пока не созданы безопасные для человека аттенуированные штаммы вируса бешенства. Использующиеся вакцины представляют собой высушенную суспен­зию мозговой ткани кроликов, овец или крыс, содержа­щую химически инактивированный вирус. Вакцину пе­ред использованием разводят дистиллированной водой и сразу же вводят подкожно. Хранить разведенную вакцину запрещено. При применении такой вакцины нередко от­мечаются реакции гиперчувствительности на миелин, со­держащийся в препаратах, поэтому в последнее время эта вакцина заменяется на аналогичную, но приготовленную с использованием культуры ткани человека (в частности клеток амниона).

Вакцины против бешенства применяют в двух случаях:

• для профилактики после заражения, последовавшего в результате укуса бешеного животного. Курс вакцинации состоит из 5-6 внутримышечных инъекций, начиная со дня заражения;
• для профилактики здоровых лиц, которые подверга­ются риску заразиться (ветеринарные работники, персонал лабораторий и т.д.). Схема вакцинации включает две дозы с интервалом в месяц и одну повышенную дозу через год.

Клещевой энцефалит. Вирус, полученный из тканевой культуры фибробластов куриного эмбриона, убивают фор­малином. Препараты выпускают в жидком виде или лио- фильно высушенном. Вакцину вводят подкожно (сухую — после разведения водой).

Грипп. Причиной периодически повторяющихся эпи­демий гриппа является быстрая вариабельность структу­ры гликопротеидов, входящих в состав оболочки вириона. В принципе, антитела против вирусной нейраминидазы и гемагглютенина должны были бы защищать организм хо­зяина от повторной инфекции. Однако из-за быстрой ан­тигенной изменчивости вируса, вакцины, содержащие ан­тигены, соответствующие тем штаммам, которые в дан­ный момент атакуют человеческое сообщество, приходит­ся нарабатывать каждый раз заново. Долгое время для профилактики гриппа применяются живые вакцины. Живая противогриппозная вакцина представляет собой высушенную аллантоисную жидкость, взятую из зара­женных вирусом куриных эмбрионов. Тип вируса подби­рается с учетом эпидемиологической ситуации. Препара­ты могут выпускаться в виде моно- и дивакцин (например, включающих вирусы А и В). Эти вакцины разрешены для интраназального или орального применения, начиная с трехлетнего возраста.

В настоящее время с целью снижения токсичности раз­работана субъединичная вакцина. Она содержит частично очищенные поверхностные антигены (нейраминидазу и гемагглютенин) вирусов гриппа А и В и менее токсична, чем вакцина из целого вируса. Следует отметить, что име­ющиеся как субъединичные, так и цельновирусные вак­цины против вируса гриппа обеспечивают только частич­ную защиту от этого патогена.

Во многих странах противогриппозной вакцинации подвергают только людей, входящих в группу риска. Это — престарелые, кардиологические больные и пациенты с иммунодефицитами. Хотя, как уже отмечалось, защита у этих пациентов от заболевания гриппом только частичная, однако тяжесть инфекции при этом резко понижается.

Гепатит А. Вакцина против гепатита А приготавлива­ется из формалин-инактивированного вируса, выращен­ного в культуре ткани. Высокие уровни нейтрализующих антител индуцируются при двукратном введении вакци­ны с месячным перерывом. Вакцина особо рекомендуется для лиц, посещающих страны, которые ранее называли «странами третьего мира».

Гепатит В. В широком употреблении имеются две суб­клеточные вакцины — сывороточная и рекомбинантная. Обе вакцины содержат очищенные препараты поверхност­ного антигена вируса гепатита В. Сывороточную вакцину получают из белка оболочки вируса, изолированного из сыворотки хронически инфицированных людей — носителей вируса гепатита В. У таких людей этот белок в избытке син­тезируется инфицированными гепатоцитами и секретируется в кровь. Специальные исследования показали, что три внутримышечные инъекции в течение 6 мес. обеспечивают 95% -ную защиту от последующего заражения.

Что касается рекомбинантной вакцины, следует отме­тить, что для нее поверхностный антиген получают из дрожжей, где его экспрессия достигается при клонирова­нии рекомбинантной плазмиды, содержащей ген поверхностного белка вируса гепатита В. Интересно, что продуцируемый дрожжами антиген, очевидно, не гликозилиро- ван. Тем не менее он достаточно иммуногенен. После раз­рушения дрожжевых клеток антиген очищают с помощью ультрацентрифугирования в комбинации с иммуноаффинной хроматографией. Ранее эту вакцину рекомендова­ли для группы риска, в частности, для младенцев, рож­денных матерями — носителями вируса гепатита В, медра­ботников, гомосексуалов и наркоманов. Однако с 1995 г. на Западе вакцина введена в обязательную практику для иммунизации всех детей в 6-, 10- и 14-недельном возрасте.

Основные характеристики упомянутых выше, а также и других вакцин, разрешенных к применению для профи­лактики и терапии вирусных заболеваний, приведены» в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Некоторые из разрешенных к применению антивирусных вакцин

Пассивная иммунизация. Пассивная иммунизация заключается в «переносе» уже имеющегося иммунитета от донора к другому организму путем пересадки специфи­ческих антител. Эти антитела получают обычно из сыво­ротки доноров путем дифференциального осаждения иммуноглобулинов охлажденным этанолом. Иммуногло­булины, выделенные из иммунных индивидуумов, можно использовать для профилактики вирусных инфекций у лиц, заразившихся, но не имеющих соответствующего иммунитета. Эти антитела связываются с внеклеточными вирусными частицами, блокируя тем самым стадию про­никновения их в клетку-хозяина. Защитный эффект та­кой процедуры кратковременен (до 3 мес.) и определяется временем, в течение которого антитела метаболизируют в организме.

Иммунизация «нормальными» иммуноглобулинами.

В ряде случаев для профилактики вирусных заболеваний используют препараты иммуноглобулинов, получаемых из сыворотки крови здоровых (нормальных) доноров. Эти препараты содержат низкие титры антител к широкому кругу вирусов человека и используются для профилакти­ки гепатита А, энтеровирусных инфекций (в неонаталь­ном периоде), парвовирусных инфекций, СПИДа (у ВИЧ- инфицированных младенцев).

Иммунизация специфическими иммуноглобулинами. Иммуноглобулины могут быть получены из сыворотки от­дельных индивидуумов, которые имеют высокие титры антител к конкретному вирусу. Такие специфические им­муноглобулины необходимы как для профилактики, так и для терапии ряда вирусных заболеваний.

Иммуноглобулины против вируса опоясывающего ли­шая используют для профилактики этого заболевания у детей с иммунодефицитами.

Иммуноглобулины против вируса бешенства использу­ют для предотвращения заболевания у людей, укушенных бешеными животными.

Иммуноглобулины против респираторно-синци­тиального вируса применяют для лечения респираторно­синцитиальной вирусной инфекции у новорожденных младенцев