Люди уже более 200 лет используют вакцины в борьбе с вирусами, но поиски все новых способов обезопасить человека от этих патогенов продолжаются (впрочем, не исключено, что средство от всех вирусов уже найдено - см. инфографику в материале "Лекарство от всех вирусов"). Одно из направлений поисков — разработка так называемых генетических вакцин, в основе которой лежит идея использования вирусов для борьбы друг с другом. Над генетическими вакцинами работают во многих странах мира; в Голландии разработка доведена уже до этапа клинических испытаний. Работают и в России: генетические противогриппозные вакцины на основе аденовирусных векторов разрабатывают совместно ГК "Роснано" и ООО "НТфарма" на базе НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи.
Технология разработки генетических вакцин основана на введении в организм части ДНК вируса, а не его антигена, как это происходит при вакцинации инактивированными или субъединичными вакцинами. Для доставки ДНК вируса в клетку человека используется наноконтейнер, получаемый из аденовируса, который представляет собой природную наноструктуру размером 70-90 нм. Этот наноконтейнер называется вектором. Аденовирусы — одно из вирусных семейств, которые преимущественно являются возбудителями респираторных заболеваний человека. Они оптимальны для использования в качестве основы для наноконтейнера в силу своей способности легко проникать в клетки человека (транспортируя генетическую информацию), а также потому, что их можно быстро получить в большом количестве.
Чтобы обеспечить безопасность созданного на основе аденовируса наноконтейнера (вектора), аденовирус обезвреживается: методом генной инженерии из его геномной ДНК удаляется область Е1, абсолютно необходимая для начала инфекционного процесса. В результате вирус полностью утрачивает способность к размножению, но сохраняет способность проникать в клетку. На место же удаленной области Е1 помещают целевой ген и получают рекомбинантную псевдоаденовирусную наночастицу — наноконтейнер с целевым геном внутри — способный эффективно доставлять целевой ген в клетки человека.
После проникновения псевдоаденовирусной наночастицы внутрь клетки начинается считывание целевого гена за счет запускающих это считывание регуляторных элементов; при этом развития инфекционного процесса не происходит.
В качестве целевого гена используется ген белка гемагглютинина вируса гриппа. После внедрения наноконтейнеров в клетки организма начинается наработка этого белка-антигена, служащая пусковым моментом для формирования полноценного иммунного ответа (выработки антител).
Такая технология замечательна тем, что дает возможность быстро получать вакцины против нового вида гриппа: целевой ген в наноконтейнере может быть любым. И если расшифрована генетическая последовательность нового вируса гриппа, то соответствующую гену гемагглютинина ДНК можно синтезировать за несколько дней. "Если будет подтверждена безопасность таких вакцин, эту технологию можно будет использовать для быстрого создания противопандемических вакцин для экстренной широкомасштабной иммунизации", — подтверждает эту мысль академик Николай Каверин.
На основе этой технологии можно создавать не только вакцины, но и биопрепараты. "В рекомбинантные псевдоаденовирусные наночастицы можно вставлять ген лактоферрина, который является мощным детоксикантом — его используют для того, чтобы облегчить состояние онкологических больных после химиотерапии. Можно вводить лактоферрин в виде белка в организм, но в этом случае он очень быстро выводится. Значит, нужно использовать повторные инъекции. А если мы вводим наш наноконтейнер на основе рекомбинантного аденовируса с геном, кодирующим синтез лактоферрина, то там, по данным наших опытов на животных, уровень лактоферрина в крови в течение трех недель в 10-15 раз превышает обычный. Этот эффект достигается от одной инъекции! И не надо ничего колоть, лактоферрин синтезируется сам", — рассказывают старшие научные сотрудники доктор биологических наук Денис Логунов и кандидат биологических наук Максим Шмаров. Именно они вместе с коллегами из НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи занимаются разработкой генетических вакцин под руководством замдиректора НИИ доктора биологических наук Бориса Народицкого и его же директора академика Гинцбурга.
Сейчас разработка генетических вакцин находится на этапе подготовки к клиническим исследованиям, которые покажут, насколько эти вакцины безопасны. Затем технология их создания будет опробована в полупромышленных условиях. В 2012 году в Ярославской области планируется построить завод по производству нановакцин и биопрепаратов.
Происхождение слова "вакцина"
В 1796 году английский врач Эдвард Дженнер впервые применил препарат против оспы, полученный из пузырьков на руке больного коровьей оспой. Препарат получил название "вакцина" — от латинского variola vaccinia, коровья оспа (vacca, корова).
Вирус и сегодняшняя борьба с ним
Вирус — инфекционный агент, способный проявлять свои биологические функции только при попадании в клетку, когда начинается считывание генома вируса и его воспроизводство. В ответ на появление антигенов (чужеродных организму человека белков и полисахаридов) иммунная система начинает вырабатывать антитела; этот процесс называется иммунным ответом. При достаточном количестве антител в организме человека иммунитет справляется с атакующим его вирусом. Если же антитела отсутствуют (а на их выработку может уйти время), то у вируса появляется время, за которое он успевает размножиться и нанести организму вред.
Наиболее эффективным способом борьбы с вирусными инфекциями является вакцинопрофилактика (правда, только если получение эффективной вакцины возможно). Классические вакцины основаны на введении в организм "ослабленного" вируса (или его компонентов), легко поборов который, иммунная система вырабатывает достаточное количество антител, чтобы при повторном заражении быстро распознать враждебный — уже не ослабленный — вирус и уничтожить его.