Що таке вакцини і які вони бувають?

Для специфічної профілактики інфекційних захворювань використовуються вакцини, які дозволяють сформувати активний імунітет ще до природного контакту зі збудником.

Вакцини, призначені для профілактики однієї інфекції, називаються моновакцинами, проти двох - дивакцинами, проти трьох - травовакцинами, проти кількох - полівакцинами. Асоційовані вакцини - це ті, що містять суміш антигенів різних мікроорганізмів та анатоксинів. Полівалентні вакцини - це ті, що включають кілька різновидів серологічних типів збудників однієї інфекції (лептоспіроз, колібактеріоз, сальмонельоз, псевдомоноз норок, хвороба Марека тощо).

Для імунопрофілактики інфекційних захворювань використовуються різні види вакцин.

Живі вакцини

Вони являють собою суспензію вакцинних штамів мікроорганізмів (бактерій, вірусів, рикетсій), вирощених на різних поживних середовищах. Зазвичай для вакцинації використовуються штами мікроорганізмів з ослабленою вірулентністю або позбавлені вірулентних властивостей, але повністю зберігають імуногенні властивості. Ці вакцини виробляються на основі апатогенних збудників, ослаблених (аттенуйованих) у штучних або природних умовах. Атенуйовані штами вірусів і бактерій отримують шляхом інактивації гена, відповідального за формування фактора вірулентності, або шляхом мутацій у генах, що неспецифічно знижують цю вірулентність.

В останні роки технологія рекомбінантної ДНК використовується для отримання ослаблених штамів деяких вірусів. Великі ДНК-віруси, такі як вірус віспи, можуть служити векторами для клонування чужорідних генів. Такі віруси зберігають свою інфекційність, і клітини, які вони інфікують, починають секретувати білки, що кодуються трансфікованими генами.

Через генетично закріплену втрату патогенних властивостей та втрату здатності викликати інфекційне захворювання, вакцинні штами зберігають здатність до розмноження в місці ін'єкції, а пізніше в регіонарних лімфатичних вузлах та внутрішніх органах. Вакцинна інфекція триває кілька тижнів, не супроводжується вираженою клінічною картиною захворювання та призводить до формування імунітету до патогенних штамів мікроорганізмів.

Живі атенуйовані вакцини отримують з атенуйованих мікроорганізмів. Атенуація мікроорганізмів також досягається вирощуванням культур за несприятливих умов. Багато вакцин виробляють у сухому вигляді, щоб збільшити термін придатності.

Живі вакцини мають значні переваги над убитими вакцинами, що зумовлено тим, що вони повністю зберігають антигенний набір збудника та забезпечують триваліший стан імунітету. Однак, враховуючи той факт, що діючою початком живих вакцин є живі мікроорганізми, необхідно суворо дотримуватися вимог, що забезпечують збереження життєздатності мікроорганізмів та питомої активності вакцин.

Живі вакцини не містять консервантів, під час роботи з ними необхідно суворо дотримуватися правил асептики та антисептики.

Живі вакцини мають тривалий термін придатності (1 рік і більше) та зберігаються при температурі 2-10°C.

За 5-6 днів до введення живих вакцин та через 15-20 днів після вакцинації не можна використовувати для лікування антибіотики, сульфаніламіди, нітрофуранові препарати та імуноглобуліни, оскільки вони знижують інтенсивність та тривалість імунітету.

Вакцини створюють активний імунітет через 7-21 день, який триває в середньому до 12 місяців.

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

Вбиті (інактивовані) вакцини

Для інактивації мікроорганізмів використовується нагрівання, формалін, ацетон, фенол, ультрафіолетові промені, ультразвук, спирт. Такі вакцини не є небезпечними, вони менш ефективні, ніж живі, але при багаторазовому введенні створюють досить стійкий імунітет.

При виробництві інактивованих вакцин необхідно суворо контролювати процес інактивації та водночас зберігати набір антигенів у вбитих культурах.

Вбиті вакцини не містять живих мікроорганізмів. Висока ефективність вбитих вакцин зумовлена збереженням набору антигенів в інактивованих культурах мікроорганізмів, які забезпечують імунну відповідь.

Для високої ефективності інактивованих вакцин велике значення має підбір виробничих штамів. Для виробництва полівалентних вакцин найкраще використовувати штами мікроорганізмів з широким спектром антигенів, враховуючи імунологічну спорідненість різних серологічних груп та варіантів мікроорганізмів.

Спектр збудників, що використовуються для приготування інактивованих вакцин, дуже різноманітний, але найбільш широко використовуються бактеріальні (вакцина проти некробактеріозу) та вірусні (антирабічна інактивована суха культуральна вакцина проти сказу зі штаму Щолково-51).

Інактивовані вакцини слід зберігати при температурі 2-8 °C.

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

Хімічні вакцини

Вони складаються з антигенних комплексів мікробних клітин, поєднаних з ад'ювантами. Ад'юванти використовуються для збільшення антигенних частинок та підвищення імуногенної активності вакцин. До ад'ювантів належать гідроксид алюмінію, галун, органічні або мінеральні олії.

Емульгований або адсорбований антиген стає більш концентрованим. При введенні в організм він депонується та потрапляє в органи та тканини з місця ін'єкції в малих дозах. Повільне розсмоктування антигену подовжує імунну дію вакцини та значно зменшує її токсичні та алергічні властивості.

До хімічних вакцин належать депоновані вакцини проти бешихи свиней та стрептококозу свиней (серогрупи C та R).

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

Супутні вакцини

Вони складаються із суміші культур мікроорганізмів, що викликають різні інфекційні захворювання, які не пригнічують імунні властивості один одного. Після введення таких вакцин в організмі формується імунітет одночасно проти кількох захворювань.

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

Анатоксини

Це препарати, що містять токсини, позбавлені токсичних властивостей, але зберігають антигенність. Вони використовуються для індукції імунних реакцій, спрямованих на нейтралізацію токсинів.

Анатоксини виробляються з екзотоксинів різних видів мікроорганізмів. Для цього токсини нейтралізують формаліном і витримують у термостаті за температури 38-40 °C протягом кількох днів. Анатоксини є по суті аналогами інактивованих вакцин. Їх очищають від баластних речовин, адсорбують і концентрують у гідроксиді алюмінію. Для посилення ад'ювантних властивостей до складу анатоксину вводять адсорбенти.

Анатоксини створюють антитоксичний імунітет, який триває тривалий час.

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

Рекомбінантні вакцини

За допомогою методів генної інженерії можна створювати штучні генетичні структури у вигляді рекомбінантних (гібридних) молекул ДНК. Рекомбінантна молекула ДНК з новою генетичною інформацією вводиться в клітину-реципієнта за допомогою носіїв генетичної інформації ( вірусів, плазмід), які називаються векторами.

Виробництво рекомбінантних вакцин включає кілька етапів:

• клонування генів, що забезпечують синтез необхідних антигенів;
• введення клонованих генів у вектор (віруси, плазміди);
• введення векторів у клітини-продуценти (віруси, бактерії, гриби);
• культура клітин in vitro;
• виділення антигену та його очищення або використання клітин-продуцентів як вакцин.

Готовий препарат необхідно протестувати у порівнянні з природним референтним препаратом або з однією з перших серій генно-інженерного препарату, що пройшов доклінічні та клінічні випробування.

Б. Г. Орлянкін (1998) повідомляє, що створено новий напрямок у розробці генно-інженерних вакцин, заснований на введенні плазмідної ДНК (вектора) з інтегрованим геном захисного білка безпосередньо в організм. У ньому плазмідна ДНК не розмножується, не інтегрується в хромосоми та не викликає реакції утворення антитіл. Плазмідна ДНК з інтегрованим геномом захисного білка індукує повноцінну клітинну та гуморальну імунну відповідь.

Різні ДНК-вакцини можна сконструювати на основі одного плазмідного вектора, змінюючи лише ген, що кодує захисний білок. ДНК-вакцини мають безпеку інактивованих вакцин та ефективність живих. Наразі сконструйовано понад 20 рекомбінантних вакцин проти різних захворювань людини: вакцина проти сказу, хвороби Ауєскі, інфекційного ринотрахеїту, вірусної діареї, респіраторно-синцитіальної інфекції, грипу А, гепатиту В і С, лімфоцитарного хоріоменінгіту, Т-клітинного лейкозу людини, герпесвірусної інфекції людини тощо.

ДНК-вакцини мають низку переваг перед іншими вакцинами.

1. Під час розробки таких вакцин можна швидко отримати рекомбінантну плазміду, що несе ген, що кодує необхідний білок патогена, на відміну від тривалого та дорогого процесу отримання ослаблених штамів патогена або трансгенних тварин.
2. Технологічна ефективність та низька вартість культивування отриманих плазмід у клітинах E. coli та їх подальшого очищення.
3. Білок, що експресується в клітинах вакцинованого організму, має конформацію, максимально близьку до нативної, та високу антигенну активність, що не завжди досягається при використанні субодиничних вакцин.
4. Елімінація векторної плазміди в організмі вакцинованої людини відбувається протягом короткого періоду часу.
5. При ДНК-вакцині проти особливо небезпечних інфекцій ймовірність розвитку захворювання в результаті імунізації повністю відсутня.
6. Можливий тривалий імунітет.

Все вищезазначене дозволяє нам назвати ДНК-вакцини вакцинами 21 століття.

Однак ідея повного контролю інфекцій за допомогою вакцин зберігалася до кінця 1980-х років, коли її похитнула пандемія СНІДу.

ДНК-імунізація також не є універсальною панацеєю. З другої половини 20-го століття все більшого значення набувають патогени, які неможливо контролювати за допомогою імунопрофілактики. Персистенція цих мікроорганізмів супроводжується явищем антитілозалежного посилення інфекції або інтеграції провірусу в геном макроорганізму. Специфічна профілактика може ґрунтуватися на пригніченні проникнення патогена в чутливі клітини шляхом блокування рецепторів розпізнавання на їх поверхні (вірусна інтерференція, водорозчинні сполуки, що зв'язуються з рецепторами) або шляхом пригнічення їх внутрішньоклітинного розмноження (олігонуклеотидне та антисенсове пригнічення генів патогенів, знищення інфікованих клітин специфічним цитотоксином тощо).

Проблему інтеграції провірусу можна вирішити шляхом клонування трансгенних тварин, наприклад, отриманням ліній, що не містять провірусу. Тому слід розробляти ДНК-вакцини проти патогенів, персистенція яких не супроводжується антитілозалежним посиленням інфекції або збереженням провірусу в геномі хазяїна.

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

Серопрофілактика та серотерапія

Сироватки формують пасивний імунітет в організмі, який триває 2-3 тижні, і використовуються для лікування пацієнтів або профілактики захворювань у зоні ризику.

Імунні сироватки містять антитіла, тому їх найчастіше використовують з лікувальною метою на початку захворювання, щоб досягти найбільшого терапевтичного ефекту. Сироватки можуть містити антитіла проти мікроорганізмів і токсинів, тому їх поділяють на протимікробні та антитоксичні.

Сироватки отримують на біофабриках та біокомплексах шляхом двоступеневої гіперімунізації продуцентів імунних сироваток. Гіперімунізація проводиться зростаючими дозами антигенів (вакцин) за певною схемою. На першому етапі вводять вакцину (1-2 рази), а потім за схемою у зростаючих дозах - вірулентну культуру виробничого штаму мікроорганізмів протягом тривалого періоду часу.

Таким чином, залежно від типу імунізуючого антигену, розрізняють антибактеріальні, противірусні та антитоксичні сироватки.

Відомо, що антитіла нейтралізують мікроорганізми, токсини чи віруси переважно до того, як вони проникнуть у клітини-мішені. Тому при захворюваннях, коли збудник локалізується внутрішньоклітинно (туберкульоз, бруцельоз, хламідіоз тощо), досі не вдалося розробити ефективні методи серотерапії.

Сироваткові лікувально-профілактичні препарати використовуються переважно для екстреної імунопрофілактики або усунення певних форм імунодефіциту.

Антитоксичні сироватки отримують шляхом імунізації великих тварин зростаючими дозами антитоксинів, а потім токсинів. Отримані сироватки очищують і концентрують, звільняють від баластних білків і стандартизують за активністю.

Антибактеріальні та противірусні препарати отримують шляхом гіперімунізації коней відповідними вбитими вакцинами або антигенами.

Недоліком дії сироваткових препаратів є короткочасність сформованого пасивного імунітету.

Гетерогенні сироватки створюють імунітет на 1-2 тижні, гомологічні глобуліни на 3-4 тижні.

[ 35 ], [ 36 ]

Методи та порядок введення вакцин

Існують парентеральний та ентеральний методи введення вакцин та сироваток в організм.

При парентеральному методі препарати вводяться підшкірно, внутрішньошкірно та внутрішньом'язово, що дозволяє обійти травний тракт.

Одним із видів парентерального введення біологічних препаратів є аерозольний (респіраторний), коли вакцини або сироватки вводяться безпосередньо в дихальні шляхи шляхом інгаляції.

Ентеральний метод передбачає введення біопрепаратів через рот з їжею або водою. Це збільшує споживання вакцин через їх руйнування механізмами травної системи та шлунково-кишкового бар'єру.

Після введення живих вакцин імунітет формується за 7-10 днів і триває рік і більше, а при введенні інактивованих вакцин формування імунітету завершується до 10-14-го дня і його інтенсивність триває протягом 6 місяців.

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