XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

В настоящее время рекомбинантная технология совершила прорыв в создании ДНК-вакцин. ДНК-вакцина — генно-инженерная конструкция, которая после введения в клетку обеспечивает продуцирование белков патогенов или опухолевых антигенов и вызывает иммунную реакцию. На сегодняшний день ВОЗ поставила задачу разработать высокоэффективные вакцины для профилактики инфекций, вызывающих высокую смертность.

Материалы и методы исследования: изучение и анализ ДНК-вакцин проводился с использованием современных статей и книг на английском и русском языках.

Вакцина – это мельчайший и неопасный фрагмент болезнетворного микроорганизма, содержащий антиген. Этого достаточно, чтобы наш организм научился вырабатывать специфические антитела. Если в дальнейшем организм столкнется с настоящим болезнетворным микроорганизмом, он будет знать, как с ним бороться. [4]

История:

Идея использовать фрагменты ДНК для вакцинации появилась в 50-60-е годы. После серии опытов было установлено, что генетическая информация ДНК сохраняет способность транскрибироваться и транслироваться после переноса в другую клетку. В том же году обнаружили, что введение животным генома вируса полиомиелита стимулирует выработку антител. Позже активацию гуморального иммунитета показали для молекул ДНК, полученных из неинфекционных агентов. Начиная с 90-х годов научные лаборатории начали всё активнее исследовать иммуностимулирующие свойства ДНК. В 1992 году Танг вместе с коллегами показал, что ген гормона роста человека, встроенный в плазмиду, стабильно экспрессируется в организме мыши, а синтезированный гормон распознаётся иммунной системы как антиген и стимулирует выработку антител. Процесс ввода плазмидной ДНК для стимуляции гуморального иммунитета был назван Тангом «генетическая иммунизация». [5] Однако уже в следующем году другая группа учёных заявила, что введение плазмиды, кодирующей белки вируса гриппа, вызывает как гуморальный, так и клеточный ответ. Индуцирование обеих ветвей иммунитета в том же году обнаружили и для плазмиды, содержавшей гены ВИЧ. [6] С 1995 года начали появляться данные, что ДНК-вакцинация способна активировать иммунную систему против раковых заболеваний. Около 20 лет назад состоялись первые клинические испытания ДНК-вакцин, которые прежде всего должны были продемонстрировать безопасность нового метода. Пациентам вводили гены ВИЧ, вируса гриппа, герпеса, гепатита B, возбудителя малярии. Результаты всех тестов оказались вполне обнадеживающими: ДНК-вакцины стабильно экспрессировались, провоцировали иммунный ответ и не вызвали серьезных побочных эффектов, что стало толчком для их дальнейшего исследования. [5]

Получение ДНК-вакцин:

Получение ДНК-вакцин основано на способности плазмид к репликации в бактериальной клетке и обычно включает следующие этапы: синтез целевого гена, его амплификацию с помощью полимеразной цепной реакции, включение в конструкцию регуляторных генов. При этом ген, кодирующий синтез целевого антигена, и регуляторные гены, определяющие экспрессию генов целевого антигена, встраивают в бактериальную плазмиду. Далее очищенную плазмидную ДНК со встроенными генами, кодирующими синтез целевых антигенов, используют для индукции иммунного ответа к целевым белкам. Введение ДНК-вакцин проводят парентерально - внутрикожно или внутримышечно. Уровень переноса гена лабораторным животным бывает очень низким, но интернализованная плазмида персистирует в клетках организма и экспрессируется в течение длительного времени. Плазмидная ДНК, содержащая соответствующий ген, не встраивается в ДНК хромосом иммунизируемого организма. [1] Новые вакцины содержат программу для выработки антигенов, а не сами антигены. Независимо от того, сделана ли вакцина из самого антигена или она содержит программу для выработки организмом этого антигена, этот ослабленный вариант не вызовет болезнь у человека, получающего вакцину, но заставит его иммунную систему реагировать так, как она реагировала бы при первом воздействии данного патогена. Для некоторых вакцин требуется введение нескольких доз с интервалом в несколько недель или месяцев. Иногда это необходимо для выработки долгоживущих антител и создания клеток памяти. Накапливая таким образом память о патогене, организм обучается бороться с конкретным болезнетворным микроорганизмом, с тем чтобы быстро уничтожить этот патоген при его воздействии в будущем. [5]

В таблице представлены две самые известные ДНК-вакцины:

Некоторые вакцины находятся на стадии клинических испытаний и, возможно, в скором времени будут введены в обязательную практику. Так, американская компания Inovio, специализирующаяся на разработке ДНК-вакцин, создала препарат против цервикальной дисплазииVGX-3100, который проходит вторую фазу клинических испытаний. В I или IIа фазах клинических испытаний находятся: вакцины против гепатита С, цервикального рака, рака головы и шеи, СПИДа, гриппа. Компанией Inovio ведется активная разработка вакцин против лихорадки Эбола и рака простаты. [3]

Результаты многочисленных клинических испытаний показали, что ДНК-вакцины хорошо переносятся пациентами и не вызывают серьезных побочных эффектов, также они очень рентабельны и могут применяться повторно для долгосрочной защиты. Несмотря на все практические преимущества, ДНК-вакцины могут ослаблять иммунный ответ на целевой антиген из-за иммуногенности вирусных компонентов.

Плюсы и минусы ДНК-вакцин:

[2]

Вывод: Разработки в области генетических вакцин проводятся широко и во многих странах мира. Так интенсивное развитие данного направления вакцинологии, уже в ближайшей перспективе обеспечит реальный выход в виде эффективных и безопасных вакцинных препаратов, рекомендованных для применения в здравоохранении и ветеринарии.

Список литературы:

Петров Р.В., Хаитов Р.М. Иммуногены и вакцины нового поколения: руководство. - 2011. - 608 с.: ил. (Серия "Библиотека врача-специалиста")

О. В. Шамшева, В. Ф. Учайкин, Н. В. Медуницын. Клиническая вакцинология - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. - 576 с.

Что такое ДНК и с чем его едят?:/ Биомолекула [Электронный ресурс]: - код доступа https://biomolecula.ru/articles/chto-takoe-dnk-vaktsiny-i-s-chem-ikh-ediat

Benedette Cuffari. What is a DNA-based vaccine? :/ News Medical [Электронныйресурс]: - коддоступа: https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx

DNA vaccines:/ World Health Organization [Электронныйресурс]: - коддоступа: https://www.who.int/teams/health-product-and-policy-standards/standards-and-specifications/vaccines-quality/dna

Hepatitis B:/ World Health Organization [Электронныйресурс]: - коддоступа: https://www.who.int/biologicals/vaccines/Hepatitis_B/en/

First recombinant DNA vaccine for HBV:/ Nature Portfolio [Электронныйресурс]: - коддоступа: https://www.nature.com/articles/d42859-020-00016-5