Імунобіологічні препарати вакцини
Винахід та застосування перших вакцин започаткувало розвиток імунології, яка нині перетворилася на фундаментальну біологічну науку. Одночасно з розвитком імунології вдосконалювалася вакцинопрофілактика, яка продовжує існувати як самостійна дисципліна – вакцинологія.
Термін«вакцина»походить від англ. «wacca» — корова і перегукується з видатним результатом багаторічних досліджень англійського лікаря Еге.
У класифікації видів набутого імунітету вакцини і вакцинопрофілактика, що ними забезпечується, відносяться до штучного активного імунітету, що ґрунтується на формуванні специфічної несприйнятливості організму за рахунок введення імуногенних препаратів.
Термін "вакцина" в даний час поєднує різні препарати з бактерій, токсинів, вірусів і т. д., здатних при введенні в організм ініціювати розвиток адекватної імунологічної реакції, що завершується формуванням специфічної несприйнятливості.
Основу активної імунопрофілактики складають традиційні вакцини:
живі ослаблені (атенуйовані);
анатоксини (знешкоджені токсини).
З цієї класифікації випливає, що вакцина є бактерійним препаратом, що зберіг антигенність та імуногенність, але не здатний викликати в організмі відповідне захворювання.
Однак більшість природних антигенів (мікроорганізми, анатоксини), а також хімічні речовини і комплекси, що виділяються з них (білки, полісахариди і т. д.) є складними структурами, а, отже, при імунізації викликаютьнедоцільна імунна відповідь, спрямована не тільки проти протективного, а й супутнього антигену. Тому вбиті вакцини нині із розділу вакцинології виділилися у самостійні напрями:
хімічні вакцини - антигенні складові хімічної структури мікробної клітини;
штучні антигени та вакцини.
Аксіомою будь-якого напряму вакцинології є збереження в бактерійному препараті максимальної антигенності та імуногенності. Розглянемо в цьому аспекті основні способи отримання вакцин, вони не є альтернативними і залежать від виду імунітету, що повідомляється.
нестерильний (регламентує одержання атенуйованих живих вакцин);
стерильний (убиті, хімічні вакцини, штучні антигени та вакцини);
стійкий (убиті, хімічні вакцини, штучні антигени та вакцини);
ослаблений, прохідний, короткочасний (живі вакцини);
наявності структурно оформленого протективного антигену та можливості його ізоляції з мікроорганізму
за наявності (хімічні вакцини, штучні антигени та вакцини);
за відсутності (живі чи вбиті вакцини).
Основним принципом отримання живих (атенуйованих) вакцин є зниження вірулентності мікроорганізмів за збереження вихідної антигенності та імуногенності. Критерієм профілактичної ефективності для живих вакцин є залишкова вірулентність - здатність приживлятися в організмі, викликати локальні зміни специфічного характеру з боку клітин і тканин, алергізувати та імунізувати організм.
Таким чином, в основу способу одержання живих вакцин закладено спрямоване культивування мікроорганізмів на живильних середовищах та пасування на лабораторнихтварин або в культурі тканини (для вірусів), внаслідок якого мікроорганізм повинен послабити та генетично закріпити (обов'язкову умову) знижену вірулентність.
Однак і культивування, і пасування мають свої особливості - вони спрямовані на позбавлення мікроорганізму оптимальних умов фізіологічної відтворюваності.
При культивуванні це може досягатися такими способами:
додаванням до живильного середовища інгібуючих речовин. Так, відома вакцина БЦЖ була отримана А. Кальметтом і Ш. Гереном в результаті 236 послідовних пересівань вірулентного штаму Valleна картопле-гліцериновому середовищі в присутності 10% жовчі, до якої збудник туберкульозу чутливий;
введенням у живильне середовище антибіотиків та антисептиків у суббактеріостатичних концентраціях;
використанням «голодних» середовищ, які не відповідають за якісним складом культивованого мікроорганізму;
зміною оптимального температурного режиму;
використанням для пересівання «старих» культур;
- тривалим культивуванням мікроорганізму на живильних середовищах.
При пасируванні на лабораторних тварин неодмінною умовою отримання живої вакцини є використання слабосприйнятливої або несприйнятливої тварини, коли мікроорганізми не здатні повною мірою проявити свою вірулентність, а, отже, хвороботворність.
Класичним прикладом є жива вакцина проти сказу, отримана Л. Пастером при багаторазовому пасуванні вірусу вуличного сказу через мозок кролика.
Живі вакцини, модулюючи імунну відповідь, адекватну перенесеному захворюванню, мають суттєві переваги перед іншими вакцинами за цим показником. Однак їм властиві недоліки,які обмежують застосування даного способу одержання вакцин:
можливість реверсії вакцинного штаму у патогенну форму;
гетерогенність мікробної популяції, серед якої можуть зустрітися вірулентні особини;
складності стандартизації вакцини по антигенному та імуногенному потенціалам через присутність особин, що знаходяться на різних стадіях розмноження: від клітин у стадії логарифмічного розмноження (прискорення) до загиблих клітин, які не мають заданої імуногенності;
залежність від імунного статусу, наявності супутніх захворювань, обмеження чи протипоказання до застосування живої вакцини.
Спосіб розрахований на знешкоджуючий ефект фізичних та хімічних факторів, при якому загибель мікробної клітини не спричиняє втрати імуногенних та антигенних властивостей. Звідси випливає дозування дії знешкоджуючого фактора та його спрямованість на хімічні компоненти структури мікробної клітини, які не мають властивість протективного антигену.
До вбитих вакцин відносяться такожаутовакцини,відмінні індивідуальним призначенням, іанатоксини.
Найбільш поширений фізичний метод створення вбитих вакцин - вплив на мікробну клітину температурного фактора, внаслідок чого виходять гріті вакцини.
Як було зазначено вище, повний антиген, що має властивість імуногену, відноситься до білків або термолабільних комплексів. Це обмежує знешкоджуючу дію температурного фактора значеннями не вище 56°С.
Проте слід пам'ятати, що протективний антиген перебуває у клітинній оболонці чи цитоплазмі мікробної клітини, тобто «прикритий» від термічного ефекту хімічними компонентами іншої природи. Саме тому абсолютнатемпература, яка використовується при отриманні грітих клітин, як правило, становить 80°С. Греті вакцини можна одержати не з усіх мікроорганізмів. Цей спосіб поширюється лише з них, повний антиген яких має білкову структуру. Іншим, також поширеним методом отримання вбитих вакцин є їх знешкодження ультрафіолетовим випромінюванням.УФ-вакциниутворюються тільки при строгому дотриманні та дозованості опромінення, оскільки деструктивний потенціал УФ-променів щодо основних хімічних компонентів структури досить значний.
У літературі описаний спосіб отриманняозвучених вакцин - прознешкоджуючу дію на мікроорганізм ультразвуку певної хвильової довжини.
Поряд з фізичними для отримання вбитих вакцин використовуються і хімічні фактори, наприклад, спосіб отриманняформолвакцин,заснований на підборі мінімально діючої концентрації та температурного режиму, що забезпечують загибель мікроорганізму при збереженні протективного антигену. Даний спосіб отримав широке застосування для знешкодження екзотоксинів і є основним виготовлення анатоксинів. До токсину (але не екзо або ендотоксичної субстанції) додають 0,3-0,4% формаліну і витримують при 39-40 °С; протягом трьох-чотирьох тижнів.
Вбиті вакцини можна отримати знешкодженням їх антибіотиками, антисептиками, дезінфектантами. Дані способи практично лише позначені у методології вакцинної справи, оскільки більшість сучасних збудників інфекційних захворювань характеризується високою стійкістю до цих препаратів.
Обов'язковою умовою контролю вбитих вакцин є перевірка стерильності, спрямована на виявлення хоча б однієї мікробної клітини, яка зберегла життєздатність. На відміну від живихвбиті вакцини піддаються стандартизації за кількісним вмістом мікробних тіл у певному обсязі, антигенності та імуногенності. Вони створюють стерильний імунітет, що також є позитивною відмінністю.
Хімічні вакцини— імуногенні препарати, що являють собою хімічні компоненти, виділені зі структури мікробної клітини. Матеріально-хімічні вакцини, залежно від заряду імуногенності, можуть бути представлені ізольованими із структури мікробної клітини нуклеїновими кислотами (ДНК або РНК), рибосомами, білками, ліпополісахаридами, глюцидоліпопротеїдними комплексами, цитоплазматичною субстанцією та обривками.
Хімічні вакцини також одержують, використовуючи фізико-хімічні фактори впливу. Однак якщо живі та вбиті вакцини засновані на збереженні структури мікробної клітини, то хімічні вакцини одержують із дезінтегрованої (зруйнованої) мікробної клітини.
При використанні фізико-хімічного способу отримання хімічних вакцин найчастіше застосовують деструктивне озвучування мікроорганізму з подальшою седиментацією необхідного компонента ультрацентрифугуванням із заданою швидкістю, поділом методами електрофорезу або колонкової хроматографії.
В основу хімічного методу закладена екстракція зі структури мікробної клітини необхідного компонента з використанням органічних розчинників, ефекту гідролізу і т. п. Класичним прикладом є метод Буавена, заснований на застосуванні трихлороцтової кислоти і дозволяє виділити протективний антиген грамнегативних бактерій.
Хімічні вакцини мають безперечні переваги перед живими та вбитими: менш реактогенні, характеризуються імуногенною спрямованістю, відносяться до очищених.бактерійних препаратів і, як правило, не викликають при імунізації побічних імунологічних ефектів.
Перспективним напрямом розвитку та вдосконалення сучасної вакцинології визнано розробку штучних антигенів та вакцин. В основу отримання штучних антигенів покладено як субстратне використання антигенних детермінантів мікроорганізму, так і їх синтез. В даний час створені штучні кон'юговані та пептидні антигени. Також отримані синтетичні антигени для штучних вакцин на основі:
поліпептидів бактерій та їх токсинів;
антигенів репродуктивної системи.
Виділені або синтезовані антигенні детермінанти комплексуються із природними імунопотенціаторами, до яких відносять:
Модельні штучні антигени на основі синтетичних полііонних представлені таким чином:
Таким чином, в основу отримання штучних вакцин покладено використання антигенної детермінанти або гаптену; (Неповного антигену) мікроорганізму з наданням їм імуногенної повноцінності за рахунок комплексації з імунопотенціатором.
В даний час розроблені та експериментально випробувані штучні протисальмонельозні вакцини, штучні вакцини проти грипу.
Визначено перспективи створення алерговакцин та протиракових вакцин.Реактогенність вакцин та їх класифікація за масовістю та обов'язковістю застосування
Головним критерієм якості вакцини незалежно від способу її отримання є регламентована реактогенність. До випуску допускаються ареактогенні та малореактогенні вакцини:
Малореактогенність— загальна реакція на введення вакцини,
полягає у підвищенні температури тіла до 37,5 ºС на один-два дні.
Середняреактогенність - підвищення температури до 38,5 "С
протягом одного-двох днів.
Висока реактогенність- підвищення температури понад 38,5 ° С і збереження її більше двох днів.
У деяких випадках показником реактогенності вважається максимальний відсоток тих, що вакцинуються, відповідають реакцією певної інтенсивності на введення препарату.