Какво представляват ваксините и какви са те?

За специфична профилактика на инфекциозни заболявания се използват ваксини, които позволяват формирането на активен имунитет преди естествен контакт с патогена.

Ваксините, предназначени за предотвратяване на една инфекция, се наричат моноваксини, срещу две - диваксини, срещу три - травоваксини, срещу няколко - поливаксини. Асоциираните ваксини са тези, съдържащи смес от антигени на различни микроорганизми и анатоксини. Поливалентните ваксини са тези, които включват няколко разновидности на серологични типове причинители на една инфекция (лептоспироза, колибацилоза, салмонелоза, псевдомоноза на норки, болест на Марек и др.).

За имунопрофилактика на инфекциозни заболявания се използват различни видове ваксини.

Живи ваксини

Те представляват суспензия от ваксинални щамове на микроорганизми (бактерии, вируси, рикетсии), отглеждани върху различни хранителни среди. Обикновено за ваксинация се използват щамове на микроорганизми с отслабена вирулентност или лишени от вирулентни свойства, но напълно запазващи имуногенни свойства. Тези ваксини се произвеждат на базата на апатогенни патогени, атенюирани (отслабени) в изкуствени или естествени условия. Атенюирани щамове на вируси и бактерии се получават чрез инактивиране на гена, отговорен за образуването на фактора на вирулентност, или чрез мутации в гени, които неспецифично намаляват тази вирулентност.

През последните години технологията на рекомбинантна ДНК се използва за получаване на атенюирани щамове на някои вируси. Големи ДНК вируси, като вируса на едрата шарка, могат да служат като вектори за клониране на чужди гени. Такива вируси запазват своята инфекциозност и клетките, които заразяват, започват да секретират протеини, кодирани от трансфектираните гени.

Поради генетично фиксираната загуба на патогенни свойства и загубата на способността да причиняват инфекциозно заболяване, ваксиналните щамове запазват способността си да се размножават на мястото на инжектиране, а по-късно и в регионалните лимфни възли и вътрешните органи. Ваксиналната инфекция продължава няколко седмици, не е съпроводена с изразена клинична картина на заболяването и води до формиране на имунитет към патогенни щамове на микроорганизми.

Живите атенюирани ваксини се получават от атенюирани микроорганизми. Атенюацията на микроорганизмите се постига и чрез отглеждане на култури при неблагоприятни условия. Много ваксини се произвеждат в суха форма, за да се увеличи срокът на годност.

Живите ваксини имат значителни предимства пред убитите ваксини, поради факта, че те напълно запазват антигенния набор на патогена и осигуряват по-дълго състояние на имунитет. Въпреки това, предвид факта, че активният принцип на живите ваксини са живи микроорганизми, е необходимо стриктно спазване на изискванията, които осигуряват запазването на жизнеспособността на микроорганизмите и специфичната активност на ваксините.

Живите ваксини не съдържат консерванти; при работа с тях е необходимо стриктно да се спазват правилата на асептиката и антисептиката.

Живите ваксини имат дълъг срок на годност (1 година или повече) и се съхраняват при температура от 2 до 10°C.

5-6 дни преди прилагането на живи ваксини и 15-20 дни след ваксинацията, антибиотици, сулфонамиди, нитрофуранови лекарства и имуноглобулини не могат да се използват за лечение, тъй като те намаляват интензивността и продължителността на имунитета.

Ваксините създават активен имунитет за 7-21 дни, който трае средно до 12 месеца.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Убити (инактивирани) ваксини

За инактивиране на микроорганизми се използват нагряване, формалин, ацетон, фенол, ултравиолетови лъчи, ултразвук и алкохол. Такива ваксини не са опасни, те са по-малко ефективни от живите, но при многократно приложение създават сравнително стабилен имунитет.

При производството на инактивирани ваксини е необходимо стриктно да се контролира процесът на инактивиране и едновременно с това да се запази наборът от антигени в убитите култури.

Убитите ваксини не съдържат живи микроорганизми. Високата ефективност на убитите ваксини се дължи на запазването на набор от антигени в инактивирани култури от микроорганизми, които осигуряват имунен отговор.

За висока ефективност на инактивираните ваксини, подборът на производствени щамове е от голямо значение. За производството на поливалентни ваксини е най-добре да се използват щамове на микроорганизми с широк спектър от антигени, като се вземе предвид имунологичният афинитет на различни серологични групи и варианти на микроорганизми.

Спектърът от патогени, използвани за приготвяне на инактивирани ваксини, е много разнообразен, но най-широко използваните са бактериалните (ваксина срещу некробактериоза) и вирусните (инактивирана суха културална ваксина срещу бяс от щам Щёлково-51).

Инактивираните ваксини трябва да се съхраняват при температура 2-8°C.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Химически ваксини

Те се състоят от антигенни комплекси от микробни клетки, комбинирани с адюванти. Адювантите се използват за уголемяване на антигенните частици и за повишаване на имуногенната активност на ваксините. Адювантите включват алуминиев хидроксид, стипца, органични или минерални масла.

Емулгираният или адсорбиран антиген става по-концентриран. При въвеждане в организма, той се отлага и навлиза в органите и тъканите от мястото на инжектиране в малки дози. Бавната резорбция на антигена удължава имунния ефект на ваксината и значително намалява нейните токсични и алергични свойства.

Химическите ваксини включват депозирани ваксини срещу еризипел по свинете и стрептококоза по свинете (серогрупи C и R).

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Свързани ваксини

Те се състоят от смес от култури от микроорганизми, причиняващи различни инфекциозни заболявания, които не потискат взаимно имунните си свойства. След въвеждането на такива ваксини в организма се формира имунитет срещу няколко заболявания едновременно.

[ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Анатоксини

Това са препарати, съдържащи токсини, лишени от токсични свойства, но запазващи антигенност. Те се използват за предизвикване на имунни реакции, насочени към неутрализиране на токсините.

Анатоксините се произвеждат от екзотоксини на различни видове микроорганизми. За целта токсините се неутрализират с формалин и се съхраняват в термостат при температура 38-40°C в продължение на няколко дни. Анатоксините са по същество аналози на инактивираните ваксини. Те се пречистват от баластни вещества, адсорбират се и се концентрират в алуминиев хидроксид. В анатоксина се въвеждат адсорбенти, за да се засилят адювантните свойства.

Анатоксините създават антитоксичен имунитет, който трае дълго време.

[ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

Рекомбинантни ваксини

С помощта на методи на генно инженерство е възможно да се създадат изкуствени генетични структури под формата на рекомбинантни (хибридни) ДНК молекули. Рекомбинантна ДНК молекула с нова генетична информация се въвежда в клетката реципиент с помощта на носители на генетична информация ( вируси, плазмиди), които се наричат вектори.

Производството на рекомбинантни ваксини включва няколко етапа:

• клониране на гени, които осигуряват синтеза на необходимите антигени;
• въвеждане на клонирани гени във вектор (вируси, плазмиди);
• въвеждане на вектори в клетки-производители (вируси, бактерии, гъбички);
• клетъчна култура ин витро;
• изолиране на антигена и неговото пречистване или използване на продуцентските клетки като ваксини.

Готовият продукт трябва да бъде тестван в сравнение с естествено референтно лекарство или с една от първите серии на генетично модифицирано лекарство, преминало предклинични и клинични изпитвания.

Б. Г. Орлянкин (1998) съобщава, че е създадено ново направление в разработването на генно-модифицирани ваксини, основано на въвеждането на плазмидна ДНК (вектор) с интегриран ген на защитен протеин директно в организма. При нея плазмидна ДНК не се размножава, не се интегрира в хромозомите и не предизвиква реакция на образуване на антитела. Плазмидна ДНК с интегриран геном на защитен протеин индуцира пълноценен клетъчен и хуморален имунен отговор.

Различни ДНК ваксини могат да бъдат конструирани на базата на един плазмиден вектор, като се променя само генът, кодиращ защитния протеин. ДНК ваксините притежават безопасността на инактивираните ваксини и ефективността на живите. В момента са конструирани повече от 20 рекомбинантни ваксини срещу различни човешки заболявания: ваксина срещу бяс, болест на Ауески, инфекциозен ринотрахеит, вирусна диария, респираторно-синцитиална инфекция, грип А, хепатит В и С, лимфоцитен хориоменингит, човешка Т-клетъчна левкемия, човешка херпесна вирусна инфекция и др.

ДНК ваксините имат редица предимства пред другите ваксини.

1. При разработването на такива ваксини е възможно бързо да се получи рекомбинантен плазмид, носещ ген, кодиращ необходимия патогенен протеин, за разлика от дългия и скъп процес на получаване на атенюирани щамове на патогена или трансгенни животни.
2. Технологична ефективност и ниска цена на култивиране на получените плазмиди в клетки на E. coli и тяхното по-нататъшно пречистване.
3. Протеинът, експресиран в клетките на ваксинирания организъм, има конформация, която е възможно най-близка до нативната и има висока антигенна активност, която не винаги се постига при използване на субединични ваксини.
4. Елиминирането на векторния плазмид в тялото на ваксинирания човек става за кратък период от време.
5. При ДНК ваксинация срещу особено опасни инфекции, вероятността от развитие на заболяването в резултат на имунизация е напълно отсъстваща.
6. Възможен е продължителен имунитет.

Всичко гореизброено ни позволява да наречем ДНК ваксините ваксините на 21-ви век.

Идеята за пълен контрол на инфекциите чрез ваксини обаче се запази до края на 80-те години на миналия век, когато беше разклатена от пандемията от СПИН.

ДНК имунизацията също не е универсална панацея. От втората половина на 20-ти век все по-голямо значение придобиват патогените, които не могат да бъдат контролирани чрез имунопрофилактика. Персистирането на тези микроорганизми е съпроводено с феномена на антитяло-зависимо усилване на инфекцията или интегриране на провируса в генома на макроорганизма. Специфичната профилактика може да се основава на инхибиране на проникването на патогени в чувствителни клетки чрез блокиране на рецепторите за разпознаване на тяхната повърхност (вирусна интерференция, водоразтворими съединения, които се свързват с рецепторите) или чрез инхибиране на вътреклетъчното им размножаване (олигонуклеотидно и антисенс инхибиране на патогенни гени, унищожаване на заразените клетки от специфичен цитотоксин и др.).

Проблемът с интеграцията на провируса може да бъде решен чрез клониране на трансгенни животни, например чрез получаване на линии, които не съдържат провируса. Следователно, ДНК ваксини трябва да бъдат разработени за патогени, чиято персистираща способност не е съпроводена с антитяло-зависимо усилване на инфекцията или запазване на провируса в генома на гостоприемника.

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ]

Серопрофилактика и серотерапия

Серумите формират пасивен имунитет в организма, който трае 2-3 седмици и се използват за лечение на пациенти или предотвратяване на заболявания в застрашена област.

Имунните серуми съдържат антитела, така че най-често се използват с терапевтична цел в началото на заболяването, за да се постигне най-голям терапевтичен ефект. Серумите могат да съдържат антитела срещу микроорганизми и токсини, затова се делят на антимикробни и антитоксични.

Серумите се получават в биофабрики и биокомплекси чрез двуетапна хиперимунизация на продуценти на имунни серуми. Хиперимунизацията се провежда с нарастващи дози антигени (ваксини) по определена схема. На първия етап се прилага ваксината (1-2 пъти), а след това по схемата в нарастващи дози - вирулентна култура от производствения щам на микроорганизмите за дълъг период от време.

По този начин, в зависимост от вида на имунизиращия антиген, се разграничават антибактериални, антивирусни и антитоксични серуми.

Известно е, че антителата неутрализират микроорганизми, токсини или вируси главно преди те да проникнат в целевите клетки. Следователно, при заболявания, при които патогенът е локализиран вътреклетъчно (туберкулоза, бруцелоза, хламидия и др.), все още не е възможно да се разработят ефективни методи за серотерапия.

Серумните терапевтични и профилактични лекарства се използват главно за спешна имунопрофилактика или елиминиране на определени форми на имунодефицит.

Антитоксичните серуми се получават чрез имунизиране на големи животни с нарастващи дози антитоксини, а след това и токсини. Получените серуми се пречистват и концентрират, освобождават се от баластни протеини и се стандартизират по активност.

Антибактериалните и антивирусните лекарства се произвеждат чрез хиперимунизация на коне със съответните убити ваксини или антигени.

Недостатък на действието на серумните препарати е кратката продължителност на формирания пасивен имунитет.

Хетерогенните серуми създават имунитет за 1-2 седмици, хомоложните глобулини за 3-4 седмици.

[ 35 ], [ 36 ]

Методи и ред на приложение на ваксините

Съществуват парентерални и ентерални методи за въвеждане на ваксини и серуми в тялото.

При парентералния метод лекарствата се прилагат подкожно, интрадермално и интрамускулно, което позволява заобикаляне на храносмилателния тракт.

Един от видовете парентерално приложение на биологични препарати е аерозолното (респираторно), когато ваксините или серумите се прилагат директно в дихателните пътища чрез инхалация.

Ентералният метод включва прилагане на биопрепарати през устата с храна или вода. Това увеличава консумацията на ваксини поради тяхното разрушаване от механизмите на храносмилателната система и стомашно-чревната бариера.

След въвеждането на живи ваксини имунитетът се формира за 7-10 дни и трае година или повече, а с въвеждането на инактивирани ваксини формирането на имунитет приключва до 10-14-ия ден и неговата интензивност трае 6 месеца.

[ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]