Вакцины

Лекция №  11

Тема: Вакцины. Технологии получения вакцин

   План:

1. Характеристика вакцин.

2. Технологии получения вакцин.

Ключевые слова: вакцина, адъювант, субъединичные, цельвирионные.

   1. Одно из важных направлений биотехнологии – создание и разработка вакцин, способствующих развитию иммунитета к патогенным вирусам и микроорганизмам.  Название «вакцины» было дано Л.Пастером всем прививочным препаратам, полученным из микроорганизмов и их продуктов. Э.Дженнером была получена первая живая вакцина, содержащая вирус коровьей оспы (vaccinus- коровий), идентичный по антигенным свойствам вирусу натуральной оспы человека, но маловирулентный для человека. Таким образом, первый вакцинный штамм был заимствован из природы. Заслугой Л.Пастера была разработка принципов направленного получения вакцинных штаммов – селекция спонтанных мутантов с пониженной вирулентностью и сохранными иммуногенными свойствами путем культивирования их в определенных условиях или пассирования через организм устойчивых к данной инфекции животных. Исходя из этих принципов были получены вакцины первого поколения: против бешенства, туберкулеза, чумы, туляремии, сибирской язвы, полиомиелита, кори и др.

   Убитые (аттенуированные) или инактивированные вакцины готовят из микроорганизмов, обладающих максимально выраженной иммуногенностью, инактивированных прогреванием, УФ-лучами или химическими веществами (формалином, фенолом, спиртом и др.).   Далее, усовершенствование вакцин путем использования компонентов бактериальных клеток и вирионов(-субъединичные, если содержит некоторые иммуногенные компоненты вириона), обладающих выраженным протективным (способностью индуцировать защитный иммунитет) действием позволило получить вакцины второго поколения – химические.  Для повышения иммуногенности химических и субъединичных вакцин к ним добавляют разного рода адъюванты (adjuvans - помогающий): гидрооксид алюминия, алюминиево-калиевые квасцы, фосфат алюминия и др. Те же адъюванты добавляют для повышения иммуногенности и к препаратам анатоксинов. Анатоксины получают путем выделения, очистки и инактивации вторичного метаболита микроорганизмов – экзотоксина. Достижения молекулярной биологии и иммунологии привели к конструированию комбинированных вакцин, включающие несколько антигенных детерминант разной специфичности.   Другой принцип используется при создании вакцин следующего, третьего, поколения – генноинженерных: на основе картирования  геномов микроорганизмов гены, контролирующие нужные антигенные детерминанты, переносят в геном других микроорганизмов и клонируют в них, добиваясь экспрессии этих генов в новых условиях. Итак, исходя из технологии получения вакцин, существуют 2 классификации, одинаково использующиеся в практике. Согласно первой классификации различают: живые, убитые, химические и анатоксины. Вторая классификация включает: субъединичные, генно-инженерные, синтетические, съедобные, терапевтические, противоопухолевые, ДНК-вакцины, а также форсифицированные и комбинированные.

   2.  Технологии получения вакцин.  При производстве живых и инактивированных вакцин предварительно подгатавливается посевной материал и среда культивирования. Биомасса вакцинных штаммов нарабатывается в биореакторах глубинной ферментацией (бактерии. дрожжи) или поверхностной на твердых питательных средах (мицелиальные грибы). Процессы выполняются в строго асептических условиях. Для получения живой вакцины биомассу аттенуированного штамма концентрируют, стандартизируют по количеству микроорганизмов в единице объема, лиофилизируют со стабилизирующей средой, затем фасуют в ампулы или флаконы. Срок хранения лиофилизированных живых вакцин 1-2 года при температуре 4-8⁰ С.    Для получения убитых вакцин микроорганизмы концентрируют, стандартизируют по числу микробных клеток в единице объема, инактивируют. Далее производится лиофилизация, фасовка и упаковка во флаконах или ампулах.

Рекомендуемые материалы

   Получение комбинированной вакцины – АКДС адсорбированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина.  Столбнячный и дифтерийный анатоксины получают обработкой формальдегидом очищенных токсинов Corynebacteriumdiphtheriae и Clostridiumtetani. Компоненты ацеллюлярной коклюшной вакцины получают путем их выделения и очистки из культуры  Bordetellapertussis.  Дифтерийный анатоксин, столбнячный анатоксин и компоненты коклюшной вакцины адсорбируют на гидрате окиси алюминия. Затем лиофилизация, фасовка и упаковка во флаконы.

   Получение вирусных вакцин. Вакцина ККП – против кори, краснухи и паротита. Для культивирования нескольких вирусов используется диплоидная клеточная линия ЭФЧ-Л5, полученная из легочной ткани эмбриона человека. Такая клеточная линия сохраняет жизнеспособность и биологическую активность на протяжении 60 пассажей и проявляет выраженную чувствительность к вышеуказанным вирусам. Дополнительное внесение в культуру клеток таких компонентов, как хлорид кальция, аргинин и аминопептид, а также использование смеси сред 199 и Игла с двойным содержанием аминокислот значительно повышает репродукцию вирусов. Затем вирусы выделяют, очищают, стандартизируют, лиофилизируют, фасуют в ампулы.

   Противогриппозные вакцины бывают трех типов: цельновирионные вакцины, сплит-вакцины и субъединичные вакцины.  Сплит-вакцины, вакцины второго поколения, они достаточно иммуногены.  Репродуцированный вакцинный штамм вируса гриппа выделяется из культуры клеток или тканей куриного эмбриона, очищается и затем вирусные частицы разрушают детергентом, например, диэтиловым эфиром.  Такая вакцина содержит все вирусные белки: гемагглютинин, нейраминидазу и белки нуклеопротеида вируса. Дополнительная очистка уменьшает содержание токсичных субстанций, поэтому она менее реактогенна по сравнению с цельновирионной вакциной.  

  Использованная литература:

1. Медицинская биотехнология. К.Х.Әлмағамбетов, Ә.Ө.Байдүйсенова. // Астана. – 2009. – 232с.

2. Основы биотехнологии. Т.А.Егорова, С.М.Клунова, Е.А.Живухина. // Москва. – «Академия». – 2008. – 208с.

3. Биотехнология. Н.В.Загоскина, Л.В.Назаренко и др. //  Москва. – «Оникс». – 2009. – 496с.

   Контрольные вопросы:

1. Характеристика вакцин, классификация вакцин.

2. Технология получения живых и убитых вакцин.

3. Технология получения химических вакцин, в.т.ч. содержащих бактериальные и вирионные протективные антигены.

4. Технология получения противогриппозных вакцин, 3-х типов.

Рекомендуем посмотреть лекцию "24. Теоретическая производительность центробежного насоса".

5. ДНК-вакцины, показания для их применения. Технология их получения.

6. Генно-инженерные пента- и гексавакцины, технологии их получения.

7. Технологии получения анатоксинов.

8. Преимущества и недостатки живых и убитых вакцин.

9. Преимущества и недостатки генно-инженерных вакцин.

10. Способы получения вакцинных штаммов микроорганизмов.