Учение об аттенуации Сэбина. Аттенуация вируса полиомиелита по Сэбину.
Молекулярные основы аттенуации наиболее подробно были изучены у вакцинных штаммов трех серотипов вируса полиомиелита, полученных А. Сэбиным и широко применяемых для пероральной иммунизации людей. Были сделаны попытки выяснить, какие изменения генома привели к аттенуации — потере нейровирулентности вируса.
Около 50 лет тому назад А. Сэбин отметил, что штаммы полиовируса, выделенные от здоровых людей, обладают пониженной нейровирулентностью. Примерно 1/5 этих штаммов являются высоко аттенуироваными.
Живая оральная вакцина против полиомиелита представляет собой три аттенуированных штамма. Вакцинные штаммы 1 и 3 типа получены пассажами в клеточных культурах различного происхождения. Вакцинный штамм типа 2 получен из природно аттенуированного изолята полиовируса.
Аттенуацию полиовируса типа 3, выделенного от пациента, погибшего от паралитического полиомиелита, проводили следующим образом.
21 пассаж на обезьянах (внутрицеребрально);
8 пассажей в культуре тестикулярных клеток обезьян;
39 пассажей в культуре клеток почки обезьян;
3 пассажа методом бляшек в культуре клеток почки обезьян;
3 препаративных пассажа в культуре клеток почки обезьян.
Каждый из трех аттенуированных серотипов вируса содержал различные точечные мутации в 5'-некодирующей области генома, которые могли нарушить трансляцию мРНК. Мутации в капсидных белках, по-видимому, влияли на сборку вирионов.
Сиквенс-анализ исходного родительского полиовируса типа 1 и его вакцинного деривата показал, что у последнего содержится 55 мутаций, приводящих к замене 21 аминокислоты. 12 аминокислот заменены в структурных белках и 9 — в неструктурных, В кодирующей области на 3'-конце генома были обнаружены две точечные мутации, а в кодирующей области 5'-конца — пять. Для аттенуации полиовируса типа 1 существенной являлась замена аденина на гуанин в позиции 480 в 5'-концевой некодирующей области генома. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что 33% всех аминокислотных замен (7 из 21) приходилось на VP1, ген которого составляет 12% вирусного генома. Концентрация мутационных изменений в наружном белке вируса наводит на мысль, что аттенуация — результат изменений его поверхностных свойств.
Однако многочисленность изменений в геноме вакцинных штаммов полиовируса осложняет идентификацию сайта, отвечающего за аттенуацию нейровирулентности.
Возможно, что мутации других вирусных генов могли быть также вовлечены в аттенуацию вирулентности вируса для человека. Анализ рекомбинантов показал, что в определении нейровирулентности полиовируса главная роль принадлежит той половине генома, которая примыкает к 5'-концу и кодирует, в основном, структурные белки, однако участок генома, кодирующий неструктурные белки, тоже может оказывать влияние на нейровирулентности. Оправдалось мнение, что молекулярная основа аттенуации вакцинного штамма полиовируса типа-3 может отличаться от таковой вакцинного штамма полиовируса типа 1. В геноме вакцинного штамма типа 3 выявлено 10 точечных мутаций, которые привели к замене трех аминокислот (по одной в полипетидах VP3, VP1 и протеиназе-2А).
В некодирующей области генома обнаружены две точечные мутации. Из десяти мутаций лишь две имеют отношение к потере нейровирулентности. Одна находится в нуклеотиде-472 в 5'-концевой некодирующей области и легко реверсирует в организме человека. Другая мутация заключается в замене фенила-ланина на серин в позиции 3091 белка VP3. Поскольку она определяет термочувствительность вируса, то с ее потерей восстанавливалась нейровирулентность. Реверсия нейровирулентности аттенуированного полиовируса типа 3 сопровождалась восстановлением одной последовательности в 5'-концевой неко-дирующей области генома. Эта область является высококонсервативной у трех серотипов полиовируса (74% гомологии) и аналогична по структуре другим пи-корнавирусам. Ее первичная структура определяет вторичную структуру генома этих вирусов и отвечает за сборку и морфогенез вирионов.
Поскольку иммунизация аттенуированными вакцинными штаммами полиовируса сопровождается виремией, было высказано предположение, что ограничение репликации в нейронах представляет собой основу их аттенуации у человека.
Ряд исследователей придерживаются мнения, что VP1 является основным сайтом аттенуации полиовируса типа 1. Оно основывается на важной роли VP1 в детерминировании клеточного тропизма и инфекционности вируса. Это наводит на мысль, что изменения в протеине VP1 вакцинного штамма, прежде всего, нарушает его адсорбцию на клетках органов-мишеней, то есть центральной нервной системы.
Мутации, отвечающие за аттенуацию вакцинного штамма полиовируса типа-3, также, возможно, связаны с областью, VP1, несмотря на то что, разница между родительским и вакцинным, вирусом заключалась лишь в замене одной аминокислоты (лиз 274 -> арг) и не рассматривалась как значимая в структурном отношении. У вакцинированных трехвалентной полиовакциной может иметь место межтиповая рекомбинация вакцинных вирусов с сохранением определенной степени аттенуации у рекомбинантов.
При полиомиелите имеются две эффективные вакцины: инактивированная вакцина Солка для внутримышечного применения и живая аттенуированная вакцина Сэбина для орального применения. Эти вакцины явились основой для разработки программы глобального искоренения полиомиелита. Живая вакцина получила универсальное применение и доказала свою высокую эффективность, несмотря на имевшие место одиночные случаи реверсии вакцинных штаммов. Так, например, полиовирус типа 3 (р3/119), выделенный от вакцинированного пациента с признаками полиомиелита, при сиквенс-анализе генома оказался истинным ревертантом вакцинного штамма РЗ Сэбина, а случаи полиомиелита в Испании связаны с реверсией вакцинного штамма полиовируса Р1.