Все простые вакцины уже изготовлены. Сложные, оберегающие от множества опасных заболеваний, — до сих пор недоступны. Вакцины, изготовленные на основе ДНК, могут изменить положение.
Изобретению первой вакцины способствовали доярки. Через порезы в их организм попадал вирус коровьей оспы. Он очень близок к вирусу обычной оспы, поэтому доярки не болели этой страшной болезнью. Это открытие привело к созданию доктором Дженнером первой вакцины, благодаря которой с оспой было практически покончено. Позже были созданы вакцины против дифтерита, коклюша и полиомиелита. Возникла надежда, что человечество в скором времени будет избавлено от болезней.
Этого, однако, не случилось. Выяснилось, что сделать вакцины против многих болезней практически невозможно. Для того, чтобы вакцина действовала, перед иммунной системой должна быть поставлена конкретная задача. В случае оспы или коклюша это просто. Протеины, находящиеся на поверхности вирусов, остаются неизменными. Сталкиваясь с вирусами (в натуральном виде или убитыми и переработанными в вакцину), иммунная система их запоминает и в любой момент готова отразить новое нападение. Но многие вирусы устроены хитрее. Грипп, например, имеет множество обличий. Его поверхностные протеины меняются практически ежегодно, и иммунная система оказывается неспособна их распознать. Одноклеточные трипаносомы, вызывающие сонную болезнь, меняют состав протеинов во время заболевания и постоянно обманывают иммунную систему. Эти и ряд других болезней, например, туберкулез, остаются неподвластны вакцинам. Однако современная молекулярная биология и последние исследования в области иммунной системы и болезней позволяют надеяться, что вскоре будет разработано принципиально новое средство на основе ДНК. Если этот подход сработает, появится возможность изготавливать новую, дешевую и эффективную вакцину. Первые клинические испытания, начатые в прошлом году, прошли успешно, и считается, что такой подход позволит создавать вакцины практически от всех болезней.
Большинство существующих вакцин взаимодействует только с так называемой гуморальной иммунной системой защиты, находящейся в крови и лимфе. Антитела, состоящие из протеинов, курсируют по кровеносным сосудам и находят соответствующие чужеродные протеины. Обнаружив вредителя, они захватывают его и дают сигнал фагоцитам, которые его немедленно уничтожают. Для отражения нападения необходимо огромное количество антител. Если иммунная система ранее сталкивалась с вирусом, она его запоминает и производит антитела гораздо быстрее. На этом принципе основано действие вакцин.
Если же вирус проникает в клетку, антитела оказываются бессильны. Тогда начинает действовать вторая линия обороны — клеточная иммунная система. Зараженная клетка сообщает Т-клеткам о вторжении, выталкивая на свою поверхность частицы чужеродного протеина, и последние уничтожают ее, чтобы не позволить инфекции распространиться. Вакцины от целого ряда болезней провоцируют именно такую реакцию. Вызвать ее, однако, достаточно сложно. Для этого нужны вакцины, содержащие живой, но ослабленный вирус. Изготавливать их достаточно сложно, и к тому же всегда есть опасность, что вакцина вызовет заражение. Вакцины на основе ДНК в этом отношении совершенно безопасны. Они заставляют клетки вырабатывать чужеродный протеин без участия зловредного вируса.
Действенность такого подхода к борьбе с вирусами продемонстрировали Маргарет Лью из Merck Research Laboratories и биотехнологическая калифорнийская компания Vical. Для первой вакцины, основанной на ДНК, Лью сделала молекулярную копию гена вируса гриппа, который кодирует так называемый внутренний клеточный протеин. Затем она соединила этот ген с частью ДНК бактерии, носящей название плазмида. Плазмиды представляют собой автономную самоповторяющуюся ДНК, живущую внутри бактерий. Молекулярные биологи научились снабжать их полезными генами. Если внедрить плазмид в бактерию, можно получить огромное число его копий с дополнительными генами. Собрав плазмиды, содержащие ген клеточного протеина, Лью ввела его в мышь. Результат превзошел все ожидания: в организме мыши выработалась сильная иммунная реакция на вирус гриппа. Мало того, выяснилось, что полученная вакцина действенна против различных штаммов гриппа. Известно, что вирус гриппа часто меняет обличье, но его клеточный протеин практически не меняется.
К открытию отнеслись с осторожностью, но вскоре подобные эксперименты стали проводить и в других лабораториях. Хивер Дэвис из Оттавского университета разработала на основе ДНК вакцину от гепатита. Против этой болезни уже была сделана вакцина, стимулирующая антитела, но применять ее достаточно трудно — приходится делать три укола в течение шести месяцев, что слишком большой срок для стран, где гепатит является эндемическим заболеванием. Д-р Дэвис считает, что ее вакцина будет действовать быстрее и эффективнее.
Теоретически вакцины на основе ДНК производить просто, а эффект их весьма продолжителен. На практике все не так просто, поскольку необходимо быстро определять, какие гены вырабатывают протеин, стимулирующий иммунную систему. В противном случае вакцина делается наугад. Эта техника была разработана Стивеном Джонстоном из Университета штата Техас. Он взял вирус малярии, разделил его наугад на фрагменты. Каждый фрагмент был соединен с плазмидом. Затем плазмиды каждой отдельной группы были введены в мышей. В случае, если наблюдалась ответная иммунная реакция, группа опять разделялась на фрагменты. В результате Джонстон определил, какие именно фрагменты вызывают реакцию.
С помощью новой методики можно будет бороться со всеми инфекционными заболеваниями, вакцины на основе ДНК не вызывают нежелательных побочных эффектов.
ФЕДОР Ъ-ПОГОДИН