X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Биофармацевтика - наука будущего, объединившая в себя три дисциплины: биологию, медицину и фармацию. Ее целью является создание новейших лекарственных препаратов и вакцин на основе РНК и ДНК вирусов, молекул белка.

В середине ХХ века ученые создали инфекционные агенты на основе вирусных геномов, которые избирательно убивают раковые клетки. Ослабленные вирусные частицы сейчас используются в качестве вакцин, а бактериофаги широко применяют в сельском хозяйстве, медицине и пищевой промышленности. Все это обусловлено уникальными свойствами вирусов, они не имеют клеточного строения и обладают мельчайшими размерами. Геном вируса защищает капсид, состоящий из белков и ферментов. Он определяет потенциал заражения, крепление к клеточной мембране клетки хозяина и внедрение внутрь нее. Более высокоорганизованные вирусы имеют суперкапсиды, состоящие из гликопротеинов- белков адгезии. Вирус гриппа имеет два типа гликопротеинов: гемагглютинин и нейраминидаза. С их помощью вирусная частица прикрепляется к клетке и путем эндоцитоза проникает внутрь нее. Вирион проникает только в те клетки, в которые способны обеспечить его размножение.

Виросомы можно использовать в качестве контейнеров для доставки лекарства в клетки, так как терапевтический потенциал лекарств, выявленный в условиях лаборатории, не всегда может быть реализован в организме в связи с долгим временем доставки до нужного органа и скоротечной деградацией компонентов этих препаратов. Для решения этой проблемы создали липосомы - искусственные липидные пузырьки, но они не способны взаимодействовать с определенными клетками. Виросомы - вирусные частицы, свободные от генетического материала, способны решить эту проблему.

Для получения виросом вирусные частицы разлагают на составляющие компоненты с помощью неионных детергентов, эффективно разрушающих межлипидные связи и нарушающих структуру белка. Генетический материал вируса удаляют из раствора с помощью центрифугирования, после которого происходит самосборка вирусной оболочки с сохранением первоначального набора белков. Лекарство добавляют в виросому до удаления детергента путем проведения нескольких циклов замораживания-оттаивания или модификации липидной мембраны.

Примером использования виросом для этой цели служит применение вируса Сендай, содержащего короткие шпилечные РНК. Он снижает синтез вирусного белка гепатита С в зараженных клетках. Если лекарственные средства провоцируют клеточную гибель, необходимо «перепрограммировать» виросомы, чтобы нацелить на определенные типы клеток. Так гликопротеины вируса гриппа ингибируют полиэтиленгликолем, присоединяют к нему специфичные белки и нацеливают на клетки карциномы яичников.

Виросомы могут использоваться в качестве безопасных вакцин, но для этого им необходимо иметь собственные антигены. Такие иммунобиологические препараты сводят до минимума возможность случайного заражения пациента.

Часто для такой цели используют вирус гриппа. Дело в том, что его белки-гемагглютинины способны связываться с молекулами сиаловой кислоты клетки реципиента. Она в свою очередь презентирует чужеродные клетки лимфоцитам, отвечающим за иммунный ответ. Если в виросому поместить такой чужеродный антиген, он может попасть в антигенпрезентирующие клетки. Так сформируется иммунная защита организма человека.

Известно, что активную роль в борьбе с вирусом гепатита С играют СD8+Т лимфоциты или, как их еще называют, Т – киллеры. Главная их функция - уничтожение поврежденных клеток собственного организма. Они распознают антигены при взаимодействии их с Т-клеточного рецептора, с вязанного с МНС 1. Для активации этого процесса антиген должен попасть в антигенпрезентирующие клетки. Доставку АГ до места назначения могут обеспечить виросомы.

В ходе опытов, проделанных в лаборатории выяснилось, что синтетические пептиды виросом вируса гриппа, соответствующие фрагментам белков плазмодия, способствуют синтезу антител против возбудителя малярии. Таким образом получены еще дифтерийный и столбнячный токсины. Следовательно, виросомы могут применяться против бактериальной инфекции.

Существует и другой способ создания виросом. Сначала липиды «высушивают до состояния «сухой пленки» и гидратируют в присутствии антигена. Путем самосборки образуются липидные пузырьки, содержащие нужный антиген. Виросомы создают из вирусных частиц с использованием неионных детергентов, включая в них поверхностные белки гемагглютинины двух штаммов вируса гриппа Х-31 и A/Sing, имеющие разный температурный диапазон активности. Х-31 активны при низких температурах, способны связываться с сиаловой кислотой. Гемагглютинины A/Sing способны связываться с мембраной антигенпрезентирующих клеток при температуре 25 градусов по цельсию.

Виросомы используют и в иммунотерапии опухолей в качестве доставки антигенов, ассоциированных с раком в виде плазмидной ДНК и коротких пептидов. Такие клетки более эффективно активируют клетки иммунной системы. Эксперименты на животных показали, что антигены, специфичные для клеток меланомы в случае их доставки на основе вируса гриппа, успешно проникают в плазматические дендритные клетки иммунной системы. Такая активация Т-клеток более эффективна.

Использование виросом борьбе против вирусной и бактериальной инфекции дает свои положительные результаты. Липидная оболочка обеспечивает надежную защиту заключенного в вирусах материала от преждевременной дегидратации. Некоторые препараты, созданные таким путем, успешно проходят клинические испытания. Таковы например вакцины против РСВ-вируса и ВИЧ-инфекции.

Источники:

1. Galanis, E (2010) Therapeutic potential of oncolytic measles virus: promises and challenges, Clin-Pharmacol. Ther 88, 620-625.

2. Mullen, J.T., and Tanabe, K.K. (2002) Viral Oncologist 7,106-119.

3.Наука из первых рук: том 75, № 4, 2017

4.Сюрин. В.Н., СамуйленкоА.Я., Соловьёв Б.В. Вирусные болезни животных.-Москва, ВНИТИБП, 928с, ил..2001

5. Хаитов Р.М. , Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология: Учебник. – М.:Медицина, 2000. - 432 с:ил.

Код для цитирования: Скопировать