Справочник химика 21. Съедобные вакцины

Вакцины съедобные - Справочник химика 21

    Съедобные вакцины можно считать последним на сегодняшний день поколением вакцин. Тем не менее, первые клинические испытания на людях были проведены еще в 1997 г. При этом использовались клубни трансгенного картофеля, экспрессирующие синтетический бактериальный ген В-субъединицы термолабильного энтеротоксина Е.соИ, вызывающего диарею. Так, в результате у группы добровольцев отмечено образование значительного уровня специфических антител. В настоящее время также идут испытания съедобной вакцины против гепатита В и, вероятно, в недалеком будущем она будет производиться уже на коммерческой основе. Есть результаты, свидетельствующие о проявлении вакцинных свойств у трансгенного картофеля, несущего ген. [c.71]

    Рациональность подхода к классификации лекарственных форм в зависимости от пути введения и терапевтического назначения подтверждается появлением новых лекарственных форм, которые по традиционным принципам трудно отнести к какой-либо определенной грзт-пе. Это лекарственные формы, предназначенные для доставки лекарственных веществ, главным образом пептидов, через слизистые оболочтси ротовой полости и носа защечные и подъязычные таблетки, адгезивные пластыри и аэрозоли, съедобные аэрозольные пенообразующие композиции для жирорастворимых лекарств как альтернатива твердым лекарственным и жидким препаратам, требующим коррекции вкуса липосомы с инкапсулированными в них гаптэнами, которые выступают в роли синтетической вакцины, индуцирующей выработку специфических антител [6]. [c.290]

    Бок считает, что можно получить съедобные растения, которые будут доставлять вакцины, лекарства и антитела в организм человека. Пока работоспособность нового метода продемонстрирована на одрюм из генов, а расте-нием-хозяином служил табак, листья которого несъедобны. [c.181]

    Помимо получения растений с измененными запасными белками было показано, что трансгенные растения могут быть использованы в качестве производителей съедобных вакцин. Так, получены растения табака и картофеля, синтезирующие иммуноглобулин А — С, энтеротоксин, В-токсин холеры, белок поверхностного антигена гепатита В. Белок, полученный из трансгенных растений, обладал такими же антигенными и физиологическими свойствами, как и белок, полученный из животных клеток. В настоящее время проводятся испытания по вакцинированию человека против гепатита В с помощью трансгенных растений. Из этого следует, что использование трансгенных растений может привести в будущем к получению дешевых и биологически высокоактивных вакцин. [c.68]

    Направления использования трансгенных растений могут быть совершенно неожиданными. Так, предлагается применять их для очистки почвы от загрязнений нефтью и тяжелыми металлами. Для этого в них встраивают соответствующие гены от микроорганизмов, способных утилизировать и деградировать эти вещества. В царстве микробов такие формы — не редкость. Самое удивительное, что растения табака с подобными свойствами уже получены. На очереди — создание генетически модифицированных растений, которые можно использовать непосредственно в практической деятельности, например различных древесных пород. Как указьюалось вьппе, растения — удобная система для производства съедобных вакцин. Оказалось, что аналогичный подход можно использовать для получения вакцин, обладающих контрацептивным (противозачаточным) действием Для этого в их геном достаточно встроить гены, кодирующие антигены половых клеток (сперматозоидов) или половых гормонов. Поле применения таких оральных контрацептивов очень широко. Например, предлагается использовать их для относительно дешевого и гуманного регулирования численности популяций некоторых диких животных. [c.57]

    Новейший подход к созданию мукозных (от лат. mu osus — слизистый) вакцин состоит в получении трансгенных растений, продуцирующих протективные антигенные белки инфекционных агентов, и использовании их в качестве съедобных вакцин. Стенки клеток растений обеспечивают эффективную защиту находящегося в них антигена в ротовой полости и в желудке, содержимое которого имеет кислую реакцию. Поэтому упакованный таким образом антиген эффективно достигает кишечника, где индуцирует иммунный ответ на уровне слизистых оболочек. Важной особенностью съедобных вакцин является их потенциальная дешевизна, биологическая безопасность (отсутствие в растениях патогенов человека и животных), простота хранения и применения. Более того, в будущем можно будет создать растения, продуцирующие одновременно несколько протективных антигенов различных патогенов. Это будут мультивалентные съедобные вакцины. [c.472]

chem21.info

СЪЕДОБНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ВАКЦИНЫ

СЪЕДОБНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ВАКЦИНЫ

Уже 10 лет в ряде стран мира активно развивается новая область биотехнологических исследований: создание вакцин на основе генетически модифицированных растений со встроенными фрагментами ДНК патогенных микроорганизмов. Такие трансгенные томаты, морковь, кукуруза, картофель и другие культуры найдут широкое применение в профилактической медицине. Работы в этом направлении ведут и отечественные ученые.

Схема переноса Т-ДНК в геном растения с помощью Agrobacterium tumefaciens. a-g - гены вирулентности; LBnRB- левая и правая границы Т-ДНК. Растительные ткани в месте повреждения секретируют необычные фенольные соединения (в частности, ацетосирингон - обозначен как кольцо с группой Ас), которые обеспечивают продвижение агробактерии к раневой области и индуцируют экспрессию генов вирулентности плазмиды Ti.

МУКОЗАЛЬНАЯ ИММУНИЗАЦИЯ

Вакцинация - наиболее эффективный и экономичный способ защиты от инфекционных заболеваний, особенно вирусных, поскольку лекарственных препаратов для лечения ряда из них практически нет. Ранее из патогенных микроорганизмов вакцины получали методом проб и ошибок, но с развитием молекулярной биологии и генетической инженерии в последние годы появились более совершенные технологии их создания. Новинки этого ряда должны быть безопасными, недорогими, простыми по способу введения, храниться и транспортироваться без использования холодильного оборудования, что существенно для небогатых стран с жарким климатом. Таким требованиям вполне удовлетворяют съедобные растительные вакцины, в том числе разрабатываемые в Государственном научном центре вирусологии и биотехнологии "Вектор" в сотрудничестве с научными учреждениями СО РАН. Но прежде чем рассказать о них - экскурс в иммунологию.

Большинство инфекционных агентов проникают в организм через слизистые оболочки пищеварительной, дыхательной и мочеполовой систем человека (общая их поверхность - более 400 м, тогда как кожа - лишь около 2 м), поэтому так важны защитные функции слизистых, служащих первым оборонительным барьером на пути вторжения патогенов. Эту роль обеспечивают многочисленные иммуно-компетентные клетки, организованные в так называемую мукозальную иммунную систему. По функциям она отличается от той, что реализует защиту внутренних органов, иными словами, обеспечивает системный ответ. Многочисленные исследования показали: вакцинация с помощью инъекций эффективно предотвращает развитие инфекционного процесса в этих органах, однако не защищает слизистые оболочки. А вот мукозальная иммунизация (доставка антигена на такие поверхности) успешно решает обе задачи.

Интересен факт взаимосвязи иммунного ответа слизистых оболочек желудочно-кишечного, респираторного и генитального трактов. Так, если стимулировать его в первом, то специфичная реакция против антигена в виде продукции соответствующего секреторного иммуноглобулина* будет наблюдаться и во втором, и в третьем.

Словом, для эффективной защиты слизистых оболочек необходима мукозальная иммунизация. В ряду ее преимуществ - повышенная эффективность, упрощенное введение препарата, снижение риска заражения другими микроорганизмами по сравнению с инъекционными или иными методами, нарушающими кожные покровы (например, в случае прививки от оспы).

Правда, чтобы эти достоинства реализовать на практике, необходимо учитывать следующее обстоятельство. Интересующие нас оболочки обладают защитными физиологическими механизмами удаления любых антигенов с собственных поверхностей, в том числе при участии ферментов. Как же в таком случае преодолеть естественный барьер и благополучно доставить иммунизирующий компонент к месту назначения? Традиционно для этого используют упаковку - биодеградируемые полимерные или липидные частицы, которые чаще всего вводят через рот или нос. Другой, более современный подход состоит в получении упомянутых выше трансгенных растений, продуцирующих протективные антигенные белки инфекционных агентов, и использование их в качестве съедобных вакцин.

Трансгенные растения томата, трансформированные векторной плазмидой pBINPLUS/ARS или гибридной плазмидой с трансгеном pBINp35S/TBI-HBS.

В чем преимущества данного подхода? В том, что стенки клеток растений обеспечивают эффективную защиту находящегося в них антигена после его попадания в ротовую полость человека, проглатывания и последующего прохождения через желудок. "Упакованный" таким образом антиген в целости и сохранности достигает кишечника, где и представляется мукозальной иммунной системе.

Важная особенность съедобных вакцин - их потенциальная низкая стоимость. По оценкам, такие рекомбинантные белки заметно дешевле аналогов, произведенных в других генно-инженерных системах (даже с применением бактерий или дрожжей), ибо не требуют специального выделения и очистки. Другие привлекательные свойства - биологическая безопасность (в них нет вирусных и других патогенов человека и животных), простота хранения и применения. Более того, можно создавать растения, одновременно продуцирующие несколько протективных антигенов различных патогенов, что на практике означает появление мультивалентных съедобных вакцин.

ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ

Растения имеют очень важное преимущество перед животными как предмет интереса специалистов в области экспериментальной биологии. Из недифференцированных соматических тканей, выделенных из единичных клеток растений, вполне реальна регенерация с образованием полноценных фертильных (способных завязывать семена) экземпляров. Это свойство - тотипотентность - открывает для молекулярных биологов большие возможности в разработке генетически модифицированных образцов.

Напомню: ключевую роль в развитии генетической инженерии растений сыграло изучение природных механизмов переноса специфичных фрагментов плазмидной ДНК (Т-ДНК) из почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens в ядро растительной клетки с последующей их интеграцией в хромосомную ДНК. Выяснение основных закономерностей этого процесса американскими и голландскими учеными в 1980-х годах позволило создать относительно простую и надежную систему введения чужеродных генов в клетки с последующей селекцией растений, содержащих целевой трансген и названных поэтому трансгенными**.

В природе агробактериальный инфекционный процесс начинается в месте повреждения растения и ведет к образованию опухолевых разрастаний тканей - корончатых галлов. Их клетки напоминают раковые у животных. Они способны к неограниченному, нерегулируемому росту, при культивировании in vitro происходящему даже в отсутствие специальных гормонов (нормальные растительные клетки такой способностью не обладают). Изучая природу индуктора опухолей A. tumefaciens, бельгийский исследователь Иво Зенен в 1974 г. выявил, что соответствующим агентом у этой бактерии является плазмида*** Ti (tumor inducing) - ее размер обычно составляет 200 - 250 тыс. пар нуклеотидов.

Позднее Мэри Чилтон (США) с соавторами обнаружили: Ti содержит Т-ДНК, а она, прежде всего за счет активности примерно 35 расположенных на плазмиде генов вирулентности (патогенности), способна "выщепляться" из ее состава и передаваться в растительную клетку с последующей встройкой в хромосому ядра. Причем Т-ДНК с обеих сторон ограничена прямыми повторами длиной 25 нуклеотидных пар, называемыми правой и левой границами (RB и LB).

Т-ДНК кодирует ферменты синтеза фитогормонов (в результате чего и происходит опухолевое разрастание трансформированных тканей растения), а также необычных аминокислот и Сахаров - опинов. Штаммы агробактерий, вызывающие опухоли, способны к избирательному катаболизму (ферментативному процессу расщепления) опинов, синтез которых они индуцируют. Гены ферментов биосинтеза гормонов и опинов, кодируемых Т-ДНК, хотя и находятся в самой бактерии, эволюционно адаптированы для экспрессии только в растительных клетках. Словом, A. tumifaciens является своеобразным природным генным инженером.

Плоды трансгенных растений томата, содержащие ген TBI-HBS, полученные сибирскими специалистами.

Корнеплоды трансгенных растений моркови со встройкой гена поверхностного белка вируса гепатита В, подготовленные к эксперименту по кормлению мышей.

Важная ее особенность заключена в том, что последовательность нуклеотидов, находящихся между RB и LB, не влияет на эффективность переноса Т-ДНК из агробактерий в клетку растения. Вот почему она может послужить инструментом для переноса чужеродных генов из A. tumefaciens в геном растительных клеток.

ПРОДУЦИРОВАНИЕ ИММУНОГЕННЫХ БЕЛКОВ

В Государственном научном центре вирусологии и биотехнологии "Вектор"**** в содружестве с Сибирским институтом физиологии и биохимии растений СО РАН (Иркутск) и Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск) поставили перед собой задачу разработать первую в России кандидатную***** съедобную растительную вакцину. При этом мы с коллегами опирались на работы зарубежных предшественников.

Концепцию такого производства впервые сформулировал в 1992 г. Хью Мэйсон с соавторами (США). Они стремились получить препарат против вируса гепатита В на основе трансгенного табака. Создав растения, продуцирующие поверхностный антиген HBsAg этого вируса, и проведя инъекционную иммунизацию мышей очищенным рекомбинантным белком, в 1995 г. ученые показали: синтезированный в растениях вирусный белок стимулирует специфичный иммунный ответ.

В том же 1995 г. Чарльз Арнтзен с соавторами (США) получили новый вариант растений трансгенного картофеля. Уже после четырех кормлений подопытных мышей его сырыми клубнями начинали вырабатываться специфичные антитела в сыворотке крови и слизистой кишечника. Так впервые была показана принципиальная возможность создания съедобных растительных вакцин. А спустя три года аналогичные клубни апробировали на небольшой группе добровольцев и обнаружили появление в крови людей специфичных антителопродуцирующих клеток.

Позднее группа американского биолога Стефена Стретфилда получила трансгенные растения кукурузы, зерна которой вызывали сильный иммунный ответ у подопытных мышей. Заметим: указанная культура - привлекательный объект для конструирования съедобных вакцин, ибо обеспечивает длительную сохранность зерна и рекомбинантного антигена в его составе без использования холодильного оборудования.

Важное направление данных исследований - создание вакцин на основе растений, которые могут широко использоваться в пищу без термообработки. Сотрудники нашего центра с коллегами из Сибирского института физиологии и биохимии растений и Института химической биологии и фундаментальной медицины решили получить препарат одновременно против вируса гепатита В и иммунодефицита человека на основе трансгенных растений томата. Проект финансировало Министерство сельского хозяйства США в рамках программы Международного научно-технического центра******.

Вирусы иммунодефицита человека (ВИЧ) и гепатита В - опаснейшие возбудители социально значимых, имеющих эпидемический характер инфекционных заболеваний. По данным Всемирной организации здравоохранения, от ВИЧ/СПИДа в мире ежегодно умирает 2 - 3 млн. человек. Количество хронических носителей вируса гепатита В на планете составляет около 350 млн, а смертность, обусловленная им, достигает 1 млн. человек в год. Во многих лабораториях мира идет интенсивный поиск средств предупреждения указанных патологий. В частности, многообещающ подход к конструированию синтетических вакцин в виде белков с оптимальным составом антигенных детерминант (фрагментов белков) соответствующих агентов. Для проверки этой концепции сотрудник "Вектора", кандидат биологических наук Алексей Ерошкин с коллегами рассчитали искусственный полиэпитопный белок, состоящий из набора иммуногенных детерминант белков Env и Gag ВИЧ-1 и названный TBI (T- and B-cellular immunogen). Эксперименты на мышах показали: последний индуцирует иммунный ответ против ВИЧ. Учитывая это, мы предложили создать растения томата, синтезирующие химерный белок, состоящий из последовательностей TBI и уже упоминавшегося поверхностного белка оболочки (HBsAg) вируса гепатита В, а затем изучить иммуно-генные свойства трансгенных плодов при скармливании их лабораторным животным.

В эксперименте мышей кормили пастой из этих томатов. Позднее провели иммуноферментный анализ сыворотки крови и фекалий иммунизированных животных на наличие антител к вирусам гепатита В и ВИЧ-1. Было показано: полученные трансгенные растения продуцируют белок, обеспечивающий при кормлении мукозальный и гуморальный иммунные ответы против указанных вирусов, и могут рассматриваться в качестве кандидатной съедобной вакцины одновременно против двух указанных инфекций.

А совместно со специалистами Института цитологии и генетики СО РАН******* (Новосибирск) нам удалось получить растения трансгенной моркови, продуцирующей HBsAg вируса гепатита В, и при кормлении лабораторных мышей ее сырыми корнеплодами выявить развитие специфичного иммунного ответа против данного вируса.

Работы по созданию съедобных вакцин в последние несколько лет интенсивно развиваются, в них вовлекается все большее число лабораторий в разных странах мира. Несомненно, эти новые препараты в недалеком будущем найдут свое место в общей системе защиты от патогенов. В частности, их можно будет использовать для ревакцинации людей или животных, ранее привитых классическим способом, что повысит общий уровень иммунной защиты от инфекционных заболеваний.

* Иммуноглобулины - глобулярные белки плазмы (сыворотки) крови, обладающие активностью антител, т.е. способностью специфически связываться с антигенами, подавляя их активность.

** См.: А. Куликов, В. Митрофанов. Трансгенные организмы: как уменьшить риски? - Наука в России, 2008, N 2.

*** Плазмиды - молекулы ДНК, способные к автономному размножению; широко используются в генетической инженерии как перносчики генетического материала.

**** См.: Н. Красников. Научный "вектор" Сибири. - Наука в России, 2001, N 3.

***** Кандидатной называют вакцину, прошедшую доклинические испытания.

****** Международный научно-технический центр - межправительственная некоммерческая организация, созданная в 1994 г. на основе соглашения межу Евросоюзом, Россией, США и Японией. Секретариат расположен в Москве.

******* См.: В. Шумный. Приоритеты биологии. - Наука в России, 2007, N 5.

Доктор биологических наук Сергей ЩЕЛКУНОВ, заведующий отделом геномных исследований Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" (поселок Кольцово, Новосибирская область)

kocmi.ru

Съедобные вакцины :: Жизнь

Уже существуют банан, вакцинирующий против полиомиелита, томаты и рис с повышенным содержанием провитамина А, пшеница, предотвращающая развитие некоторых форм рака, противокариесные яблоки и клубника

Передний край генно-инжнерных технологий – это съедобные лекарства-вакцины. Оказывается, овощи, фрукты и ягоды можно генетически изменять таким образом, чтобы они становились самыми настоящими вакцинами против многих опасных заболеваний. Это не фантастика. Уже в ближайшие несколько лет биотехнологические компании, в том числе и отечественные, гарантируют нам создание подобных растительных вакцин.

Основное внимание ученых сосредоточено сейчас на разработке съедобных вакцин против гепатита В – очень распространенной (по некоторым данным, во всем мире этим вирусом поражено почти полмиллиарда человек) и опасной инфекции. Лекарств для лечения недуга практически не существует, поэтому вся надежда на новую вакцину.

Надо сказать, что используемые вакцины не всегда безопасны – их получают из клеток животных, и в них могут попасть небезобидные для человека животные вирусы. Вот лишь один пример. В 1961 году ученые обнаружили, что клетки почки обезьяны, которые использовали для изготовления вакцины против полиомиелита, были заражены специфическим вирусом SV40, который вызывает рак. Результат применения препарата оказался печальным: в результате вакцинации заболело около 30 миллионов человек.

Но, пожалуй, самый главный недостаток всех современных вакцин довольно прозаичен – они очень дороги и недоступны большинству населения. Тут-то на помощь и пришли генные инженеры. Они сумели внедрить в обычные растения (картофель, бананы, рис, табак, томаты) ген, который превращает овощ или фрукт в настоящую мини-фармацевтическую фабрику, способную нарабатывать антитела против опасного вируса, там самым нейтрализуя его разрушительное действие в организме. Съедобные вакцины несравненно дешевле существующих.

В этой области российские исследователи не отстают от своих зарубежных коллег. Так, ученые из Лаборатории биотехнологии растений (г. Пущино) совместно с компанией "Комбиотех ЛТД" создали трансгенный табак, который вырабатывает белок, имитирующий вирус гепатита В. Ученые считают, что если такой безвредный белок-обманку ввести в организм человека, то к настоящему вирусу разовьется иммунитет.

Чтобы вырастить трансгенный табак, был использован метод генетической хирургии: листья табака разрезали на кусочки и встраивали в их клетки необходимый ген. Затем в стерильных условиях из этих кусочков выращивали целое растение. Оказалось, что порученное таким образом растение действительно вырабатывает белок, имитирующий вирус гепатита В. Сейчас исследователи пытаются вырастить как можно больше видоизмененного табака, чтобы приступить к клиническим испытаниям.

Американцы же намерены создать вакцину против гепатита В на основе картофеля. Ученые из Института растениеводства Бойса Томпсона при Корнельском Университете сообщили недавно, что мыши, которых кормили сырым трансгенным картофелем с антигеном к вирусу гепатита В, уже производят соответствующие антитела, т.е. вакцина "работает". Ну а японцами вакцина против гепатита В создается на основе трансгенного риса. Об этом недавно сообщил руководитель проекта профессор Jo Chiba из токийского Университета Наук.

Наверное, многих читателей заинтересует, почему же съедобные вакцины не разрушаются в желудке и кишечнике? Ведь обычный белок очень быстро переваривается и, конечно же, не попадает в кровь в том виде, который необходим для образования антител. Секрет съедобных вакцин, по мнению ученых, заключается в том, что вакцинирующий белок надежно защищен от воздействия желудочных кислот и ферментов, так как находится внутри растительных клеток.

Но на пути создания съедобных вакцин возникают препятствия. Одно время работы в этом направлении были приостановлены из-за развернувшейся во многих западных странах и Америке компании по запрету трансгенных растений. Есть и препятствия экономического характера. Дело в том, что современные вакцины против гепатита В, вводимые в форме инъекций, приносят ежегодно прибыль порядка 1 миллиарда долларов. Поэтому производители подобных вакцин будут всячески препятствовать появлению на рынке более дешевых препаратов.

Гепатит В – не единственный недуг, против которого ученые пытаются создать съедобную вакцину. Сейчас на разных этапах готовности находятся: банан, вакцинирующий против полиомиелита, томаты и рис с повышенным содержанием провитамина А, пшеница, предотвращающая развитие некоторых форм рака, противокариесные яблоки и клубника.

utro.ru

Вакцины завтрашнего дня

В мае 1796 года произошло событие «ценою» в миллионы спасенных человеческих жизней. Английский врач Эдуард Дженнер открыл способ предохранения от грозного заболевания — натуральной оспы — путем заражения легкой формой схожего заболевания, оспой коров. Эстафету Дженнера принял знаменитый французский ученый Луи Пастер — настоящий «микробный» Леонардо Да Винчи XIX века. С этого времени вакцинация (от лат. vaccus — корова) стала наиболее популярным, эффективным и доступным способом защиты населения от заболеваний, вызванных патологическими микроорганизмами, особенно — вирусами, фармацевтические препараты против которых практически отсутствуют.

Суть вакцинации заключается в том, что в организм вводятся убитые или ослабленные микробы, что обеспечивает развитие у человека иммунитета, т. е. невосприимчивости к болезни. Патогенные агенты «несут» на себе антигены, молекулы разной природы (белки, полисахариды и т. д.), которые распознаются организмом и вызывают защитный иммунный ответ. Первые вакцины получали методом проб и ошибок, но в наше время, благодаря развитию молекулярной биологии и генетической инженерии, открылись небывалые возможности для создания новых способов иммунизации и новых вакцин.

Среди них — ДНК-вакцины на основе генно-инженерных плазмид, микрокапсулированные и «леденцовые» вакцины с углеводом трегалозой, синтетические вакцины из искусственно синтезированных белков и полисахаридов... Требования к новым вакцинам едины: они должны быть безопасными, недорогими, простыми в использовании, длительно сохраняться и транспортироваться без использования холодильного оборудования. Все эти требования сполна удовлетворяют вакцины на основе генетически модифицированных растений со встроенными фрагментами ДНК патогенных микроорганизмов: их применение может стать революционным событием в профилактической медицине.

Съел — и в порядке!

Слизистые (иначе мукозные, от англ. mucosal) оболочки пищеварительного, дыхательного и мочеполового трактов являются обычными местами проникновения и колонизации для многих патогенных микроорганизмов. Защита этих оболочек обеспечивается иммунокомпетентными клетками, организованными в специальные лимфоидные ткани. Эта так называемая мукозная иммунная система является первым барьером на пути инфекций в отличие от исторически первой изученной системной иммунной системы, обеспечивающей защиту внутренних органов организма.

Стимуляция гуморального иммунитета в результате инъекционной вакцинации обычно эффективно предотвращает системные инфекции, но при этом не защищает слизистые оболочки. Мукозная же иммунизация чаще всего приводит к стимуляции как мукозного, так и системного иммунных ответов.

Однако проводить иммунизацию через слизистые оболочки непросто из-за ряда физиологических барьеров, препятствующих проникновению антигенов. Оболочка же растительных клеток обеспечивает антигену естественную защиту при прохождении через пищевод и желудок с кислым пищеварительным соком. Затем «упакованный» антиген благополучно достигает кишеч­ника и соответственно, — мукозной иммунной систе­мы.

Привлекательным свойством растительных вакцин является не только их потенциальная дешевизна, простота хранения и применения, но и огромный спектр самих пищевых прототипов — овощей, фруктов, злаков. Более того, можно создать растения, продуцирующие одновременно антигены разных инфекционных агентов, т. е. съедобные многокомпонентные вакцины! Не такой ли — почти «идеальной» — представлялась вак­цина будущего основоположникам вакцинологии более 200 лет назад?

Начинка для Сеньора Помидора

В последнее вре­мя одним из самых важных и пер­спективных направлений в создании съедобных вакцин считается использование растений, которые могут широко использоваться в пищу без термообработки.

Ученые из Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» (наукоград Кольцово, Новосибирская область) в содружестве с сотрудниками Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (г. Иркутск) и новосибирского Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН поставили перед собой задачу создать кандидатные съедобные вакци­ны против вируса гепатита В человека и вируса иммунодефицита человека на основе трансгенных растений томата. Проект получил финансовую поддержку Министерства сельского хозяйства США (грант № 2176р Международного научно-технического центра).

Вирусы иммунодефицита человека (ВИЧ) и гепатита В, к сожалению, хорошо известны и не нуждаются в «ре-кламе». Отметим только, что в современном мире распространение этих инфекций приобретает характер эпидемии. По данным ВОЗ смертность от СПИДа достигает 2–3 млн, а от гепатита В — 1 млн человек в год! Поэтому неудивительно, что эти болезни привлекают к себе пристальное внимание биотехнологов во всем мире.

Конструируем химеру

На основе этой методологии сотрудником ГНЦ ВБ «Вектор» А. М. Ерошкиным вместе с коллегами был рассчитан полиэпитопный белок-иммуноген против ВИЧ, названный ТВI (T- and B-cellular immunogen). Затем для этого белка синтезировали кодирующую ДНК-последовательность и встроили ее в кишечную палочку E. coli. У животных, иммунизированных полученным рекомбинантным белком, был обнаружен как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ против вируса иммунодефицита, что доказало правильность используемого подхода.

Исследователи пошли дальше по пути создания именно съедобных вакцин. Было решено встроить подобную генетическую конструкцию в растения томатов, в результате чего в них должен был синтезироваться «непри­родный» белок. И не просто искусственный, но еще и химерный, поскольку к набору из девяти иммуногенных эпитопов белков ВИЧ-1 (TBI) был добавлен еще и поверхностный антиген вируса гепатита В (HBsAg). В результате ожидалось получить мультивалентную синтетическую вакцину одновременно против двух вирусных заболеваний. Генетические конструкции для переноса в растения были созданы сотрудниками «Вектора» и ИХБиФМ, а перенос их в растения томата и селективный отбор трансгенных растений осущестили сотрудники СИФИБРа.

Цена «золотых яблок»

Здесь следует обратить внимание на следующий нюанс. Вакцина — не лекарство, она является лишь про­филактическим средством. Как проверить ее эффективность, особенно в случае тяжелейших, более того — смертельных заболеваний? В этом случае нам, пожалуй, не стоит следовать не слишком гуманному при­меру гениального Дженнера, проверившего свое открытие на восьмилетнем ребенке. Нельзя ведь, в самом деле, накормив добровольцев (если таковые и нашлись бы) помидорами, затем заражать их ВИЧ-инфекцией и смотреть на результат?

Поэтому в «бой», как всегда, вступили лабораторные мыши. Правда, СПИДом, как, впрочем, и гепатитом, мыши не болеют, однако их иммунная система должна была отреагировать на интервенцию антигенного белка. Помидоры мыши тоже недолюбливают, поэтому массу из измельченных плодов сотрудники «Вектора» через катетер вводили животным прямо в пищевод. Для оценки же мышиного иммунитета использовался стандартный иммуноферментный анализ (ИФА) на наличие антител к вирусам гепатита В и ВИЧ-1.

Эксперимент, в котором мышей кормили помидорами три раза с интервалом в 2 недели, закончился совсем недавно — в сентябре этого года. И его можно однозначно назвать успешным: уже после второго кормления в крови иммунизированных животных значительно увеличился уровень антител против вируса гепатита В. Более того, мукозный иммунный ответ, судя по результатам анализа мышиных фекалий, начинался еще раньше — уже после первого кормления — и сохранялся до конца эксперимента. В отношении ВИЧ картина была схожей и, хотя уровни выявленных антител были не столь высоки, они достоверно отличались от анало­гичных анализов у контрольных животных, сидевших на «диете» из обычных нетрансгенных томатов.

Таким образом, можно сказать, что кандидатная съедобная вакцина одновременно против двух вирусных инфекций — гепатита В и ВИЧ-инфекции (СПИДа) — в принципе получена. В этой фразе отметим два слова — в принципе и кандидатная, которые, как макушка айсберга, обозначают проблему.

Вообще-то, планов у участников проекта много: кроме томатов, хотелось бы использовать и другие привлекательные носители трансгенов, например, морковь, сладкий перец, злаки, объединяя свои усилия с учеными из других городов и институтов. А еще можно попробовать увеличить продуктивность растений-вакцин, трансформируя не только их ядерный геном, но и генетический материал многочисленных хлоропластов, в которых происходит фотосинтез. Судя по нашим предварительным результатам, перспективным может оказаться «комбинированный» путь, т. е. сочетание съе­добной вакцины с инъекцией плазмидных ДНК-вакцин. Эффективность полученной вакцины оценивалась косвенным путем, — почему бы не перейти к прямым клиническим испытаниям — например, на приматах? Но в Сибири бананы не растут, а уж сколько стоят здесь обезьяны…

И так во всем, — когда речь заходит о каких-то мас­штабных проверках, доклинических и прочих, о выведении устойчивых трансгенных линий растений, на перед­ний план выходит сакраментальный для нашей страны призыв: «Ищите деньги!». Пока будущее — в тумане. А для продолжения работ требуется не менее 200 тысяч долларов в год. Интересно было бы знать — покры­вает ли такая сумма хотя бы суточные траты Центра исследования СПИДа, что под Вашингтоном?

scfh.nsu.ru

Вакцины будущего, вакцинация в будущем, какие будут вакцины в будущем

Полезные вирусы

Стандартное решение

ДНК-метод

Однако, несмотря на теоретическую перспективность этих разработок, есть много неясных моментов в отношении ДНК-вакцин. Например, при испытаниях на животных более 40 вакцин против бактериальных, грибковых, паразитарных и вирусных возбудителей вели себя прекрасно. Однако в опытах на людях-добровольцах до сих пор удовлетворительного иммунного ответа получено не было. Также совершенно непонятно, сколько времени потребуется клеткам вакцинированного организма, чтобы выработать антигенный белок — не исключено, что это займет несколько месяцев — слишком долгий срок. Неизвестно также, насколько ДНК-вакцины безопасны.

Бешеные помидоры

Первая съедобная вакцина была получена в 1992 году. Трансгенный табак заставили продуцировать «австралийский» антиген гепатита В. Его ввели мышам и получили мощный иммунный ответ — такой же, как и от традиционной вакцины. В 1998 году 10 из 11 добровольцев, получивших по 100 г сырого картофеля, продуцирующего антигены патогенной кишечной палочки, начали вырабатывать в слизистой оболочке кишечника антитела к этому возбудителю.

В настоящее время на животных также испытывают вакцины против бешенства, выращенные на помидорах. Кстати, подобные «вакцинные продукты» нужно потреблять только в сыром виде. Поэтому ученые стараются выращивать вакцины на растениях, которые не требуют приготовления — например, на бананах.

Растительные вакцины удобны, однако и в отношении них существует немало опасений: можно ли прогнозировать иммунный при их применении? Сохранится ли антиген в кислой среде желудка? Как долго вакцины будут «созревать», как будут переносить длительное хранение? И, наконец, сколько нужно съесть бананов или сырого картофеля, чтобы вакцина подействовала?

Вакцина «три в одном»

Леденцы для палочки

Вакцины будущего: Пластырь от болезней

Если все будет развиваться в таком ключе и дальше, то лет через сто необходимость в прививках окончательно отпадет — все младенцы будут уже рождаться с ярко выраженным иммунитетом против всех инфекций. Если какие-то болезни на Земле все же останутся, то от них спасут вакцинные леденцы и салат из помидоров, которые можно будет купить в каждой аптеке. Фантастика!

best-mother.ru

Съедобные… вакцины | АКАДЕМГОРОДОК

У античных философов существовало такое изречение: «Принимай пищу как лекарство, иначе будешь принимать лекарства как пищу». Что оно означало, понятно – философы призывали следовать здоровому рациону. Пища как лекарство – это, конечно, метафора. Просто  уже тогда было ясно, что есть продукты, полезные для здоровья, а есть вредные. Что касается лекарств как таковых, то они, разумеется, к пище в прямом смысле никогда не относились. И по сию пору мы воспринимаем лекарство как что-то совершенно отдельное от еды.

А что если одно совместить с другим? Скажем, «внедрить» лекарственный препарат в растение, употребляемое нами в пищу? Представьте себе, что для лечения или предупреждения болезни вы вместо таблеток просто перейдете на потребление определенного сорта овощей. Причем, употребляя его не как «здоровую еду», а именно как лекарство! Как показали специалисты Института цитологии и генетики СО РАН, генной инженерии такая задача вполне по силам. «Съедобная» фармакология – это сейчас одно из перспективнейших направлений  научных изысканий. Можно сказать – новейший этап научно-технического прогресса. Но шли к нему очень долгим путем.

С древнейших времен человеку были известны целебные свойства некоторых растений. Давным-давно в лечебной практике использовались разные отвары и настои из различных трав и кореньев. Кому не известны, например, чудесные оздоровительные свойства женьшеня или золотого корня? И таких «зеленых друзей» человека – сотни наименований. В средние века фармацевты стали «извлекать» из них целебную силу с помощью спирта. Так появились лечебные тинктуры, называемые в ту пору «эликсирами».

Первыми исследователями в этой области были алхимики и монахи. Они же были и первыми составителями целебных тинктур. В средневековых аптеках это были обычные снадобья, рецепт приготовления которых часто держался в строгом секрете.

Долгое время «эликсирами» лечились люди самых разных сословий – и цари, и князья, и бояре, и простонародье.

По сути, «эликсиры» просуществовали вплоть до наших дней. А сами лекарственные растения отнюдь не сбрасываются со счетов. Другое дело, что подход к ним стал, скажем так, более технологичным. В наше время, конечно же, трудно представить, чтобы фармацевты, подобно своим средневековым предшественникам, ходили по лесам и лугам в поисках целебных трав. Естественно, что при нормальном современном производстве необходимые  лекарственные растения лучше всего выращивать на плантациях, а не собирать их в дикой природе.

Однако и этот подход уже считается устаревшим. Ведь лекарственное растение содержит уйму компонентов, для лечебных целей, в общем-то, не нужных. Образно говоря, на грамм целебной субстанции вы получаете тонну бесполезной «ботвы». Куда целесообразнее культивировать не всё растение целиком, а именно клетки, в которых непосредственно содержатся интересующие нас вещества. В некоторых странах пошли именно таким путем,  размножая выделенные из лекарственных растений клетки в специальных устройствах – биореакторах. На выходе вы получаете биомассу, из которой потом готовите необходимые препараты. Это намного выгоднее, чем перерабатывать сами растения. Для фармакологии и фармацевтики такой подход, безусловно, – огромный шаг вперед.

Как рассказывает заведующая лабораторией биоинженерии растений Института цитологии и генетики СО РАН Елена Дейнеко, за рубежом очень хорошо отработаны технологии подобного культивирования клеток растений, содержащих важные для фармакологии вторичные метаболиты.

Так, в Южной Корее ценные компоненты женьшеня размножают теперь в огромных стотонных биореакторах. Произведенная биомасса идет затем на фармакологические предприятия, где из нее извлекают нужные вещества и готовят лекарственные препараты.Оптимизация, как видим, налицо. Однако при этом сам препарат так и остается препаратом. Его можно использовать как добавку к пище, но пищей он не является.

А что, если использовать в качестве биореактора… съедобное растение? Нельзя ли сделать так, чтобы нужные компоненты «производил» какой-нибудь корнеплод, который находится в нашем постоянном рационе? Например, морковь? Именно этот путь заинтересовал специалистов Института цитологии и генетики СО РАН. Так появилась трансгенная морковь, способная усиливать иммунную защиту нашего организма перед туберкулезной палочной. Фактически такая морковка может выполнять роль вакцины от туберкулеза. То есть в буквальном смысле  слова быть съедобной вакциной.

Как поясняет Елена Дейнеко, если растение, в котором вырабатывается иммуноген, съедобное, то смысла его очищать для производства препарата, уже нет. Зачем, если оно и так целиком усваивается нашим организмом? Такую морковь можно просто высушить, измельчить и превратить в таблетки. Но точно так же можно (как в случае с женьшенем) выделить нужные компоненты и размножить их в биореакторах.  То есть «съедобные вакцины» дают нам дополнительную технологическую оптимизацию.

Кстати, «лекарственная» трансгенная морковка и по внешнему виду, и по вкусу ничем не отличается от обычной морковки, растущей на наших грядках. И в принципе, ее можно выращивать уже сейчас. Во всяком случае, на специальных плантациях. Собственно, пока такая морковь рассматривается только в качестве исходного сырья для фармакологии. Продавать ее в обычных супермаркетах ученые не предлагают, поскольку есть вопросы с дозировкой. Здесь расчетов по количеству морковок в день еще не составлено. Но в любом случае  российские фармацевтические компании могут обратить внимание на данную разработку. С чисто научной и технической точки зрения (и даже с экономической) никаких проблем нет. Все эксперименты давно поставлены, результаты получены и опубликованы. Но, как это часто бывает в нашей стране, в дело вмешалась политика.

Совсем недавно в Государственную Думу фракция ЛДПР внесла законопроект, по которому использование генно-модифицированных продуктов будет приравнено… к террористической деятельности! При этом обращается внимание на то, что наказание за занятие генной инженерией могут понести не только ученые и НИИ, но также местные руководители, не проявляющие достаточной «бдительности» относительно подобных разработок.

В общем, для наших генетиков вновь «нарисовался» трагический 1948 год. Учитывая способность российских законодателей в ускоренном режиме принимать самые абсурдные законы, нельзя исключить и того, что упомянутый законопроект имеет шансы воплотиться в жизнь. Какие плоды мы пожнем, догадаться не сложно – результатом станет наше отставание в области биотехнологий и упадок отечественной фармакологии. Потом, как невесело замечает Елена Дейнеко, нашей стране опять придется закупать передовые разработки за рубежом. Прогресс, как-никак, не стоит на месте (о чем почему-то забывают российские законодатели).

Олег Носков

academcity.org

Съедобные вакцины - Женское здоровье

Как быть, если насморк и кашель становятся спутниками на всю зиму? Есть ли надежное средство от хронических проблем?

Советует кандидат медицинских наук, заведующий кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии Ижевской государственной медицинской академии Олег Витальевич Малинин.

Инфекции дыхательных путей – проблема, касающаяся почти всех. У людей с крепкой иммунной системой симптомы вирусного насморка исчезают за 3–7 дней. Но у некоторых он затягивается на недели и обостряется при малейших провоцирующих факторах.Как правило, в таком течении инфекции виноваты присоединившиеся бактерии и слабый иммунитет. Частые повторные заболевания переходят в хронические формы, которые весьма трудно поддаются лечению.Одним из основных методов лечения затянувшихся инфекций остается терапия антибиотиками. Но, как показала жизнь, применение антимикробных средств – не самый лучший выход из ситуации.Назначая тот или иной антибиотик, врачи не всегда уверены, что они “угадают” и лекарство подействует на бактерию. Ведь микробов, вызывающих инфекции верхних дыхательных путей, насчитывается более двадцати. И чувствительность к действию антибиотиков у них различная.К тому же почти все антимикробные средства угнетают иммунную систему. Организму становится сложно бороться с новым вирусом. Вирус подготавливает почву для новой бактериальной инфекции, и вновь приходится прибегать к антибиотикам. Получается своего рода замкнутый круг.Сегодня есть выход из ситуации. Создан новый класс лекарственных препаратов. Эти средства не уничтожают микробов, а предназначены для стимуляции защиты организма. Предотвратить заболевания верхних дыхательных путей, вызванные наиболее распространенными микроорганизмами, можно с помощью препаратов Бронхо-мунал, ИРС-19 и Рибомунил.Применение этих средств немного напоминает вакцинацию, которая помогает нам справляться с такими опасными инфекциями, как полиомиелит, коклюш, корь, скарлатина.Эти лекарства приготовлены из наиболее частых возбудителей заболеваний дыхательных путей. Они содержат антигены – фрагменты убитой бактерии, которая сама уже не может вызвать недуг. Зато эти микробные частички стимулируют защитные силы организма.Больше всего нужны такие средства часто болеющим пациентам. Лекарства, приготовленные на основе бактерий, в некоторых случаях борются с возбудителями заболеваний дыхательных путей даже более эффективно, чем антибиотики.Бронхо-мунал применяют при всех проблемах с дыхательными путями – от фарингита до пневмонии. Это средство выпускается в капсулах. Лекарство принимают один раз в день, утром, натощак. Профилактический курс – 10 дней в каждом месяце в течение трех месяцев подряд. Есть две разновидности Бронхо-мунала – для взрослых и для детей. Детские капсулы называются Бронхо-мунал П.ИРС-19 выпускается в виде аэрозоля, содержащего частички сразу 19 возбудителей инфекций дыхательных путей. После распыления ИРС-19 образуется тонкий слой, покрывающий слизистую оболочку носа и способствующий быстрому проникновению в нее препарата. ИРС-19 стимулирует местный иммунитет, повышает активность лизоцима – природного защитного фактора, содержащегося на слизистых оболочках. Благодаря применению ИРС-19 предупреждается развитие таких осложнений, как воспаление околоносовых пазух и воспаление среднего уха.При острых инфекциях курс лечения до полного прекращения жалоб составляет обычно около 10 дней. Для лечения хронических заболеваний необходимо как минимум 4 недели.Для профилактики препарат распыляют в полости носа дважды в день в течение двух недель.ИРС-19 может устранять также явления инфекционной аллергии. Препарат хорошо переносится. Из побочных явлений иногда бывает раздражение слизистой оболочки носа, которое самостоятельно исчезает.Рибомунил выпускается в таблетках и гранулах. Так же как и Бронхо-мунал, его можно использовать при всех респираторных инфекциях. Применяют утром, до еды, 1 раз в сутки по схеме.Рибомунил лучше использовать для профилактики обострений. Бронхо-мунал и ИРС-19 подходят и для лечения, и для профилактики.Противопоказаний у этих средств практически нет. Еще не изучена безопасность Бронхо-мунала у беременных и кормящих женщин, поэтому от его применения в эти периоды жизни нужно отказаться.

Если вам была полезна информация, поделитесь ею, пожалуйста!

www.wh-lady.ru

Смотрите также

• 
  Иммукокс вакцина
• 
  Вакцина оптафлу
• 
  Денге вакцина
• 
  Вакцина infanrix
• 
  Infanrix вакцина
• 
  Флюваксин вакцина
• 
  Пвч вакцина
• 
  Антигриппин вакцина
• 
  Вакцины пфайзер
• 
  Пептидные вакцины
• 
  Вакцина хавкина