Рекомбинантные субъединичные вакцины. Методика создания рекомбинантных субъединичных вакцин.
Прогресс в области получения большого количества протективных вирусных антигенов достигнут благодаря использованию технологии рекомбинантной ДНК.
Рекомбинантные субъединичные вакцины готовят из очищенных вирусных белков, экспрессируемых клонированными вирусными генами. Гены, кодирующие протективные антигены, вводят в подходящую плазмиду, которую клонируют в экспрессирующую клеточную систему. Используемыми эукариотическими системами экспрессии являются дрожжи, клетки насекомых и клетки различных млекопитающих. Преимуществом дрожжей является возможность крупномасштабного выращивания. Первой вакциной, приготовленной экспрессией клонированного гена в дрожжах, была вакцина против гепатита В человека.
Если иммуногенный вирусный белок должен быть в гликозилированной форме, необходимо использовать эукариотическую экспрессирующую систему. Экспрессированный таким образом белок является гликозилированным и имеет соответствующую конформацию. Продукция вирусных белков в прокариоти-ческой системе была менее успешной.
Преимущество клеток насекомых заключается в простой технологии, связанной с культурами клеток мотылька (или гусеницы), способными дать большое количество вирусного белка в результате инфицирования бакуловирусами, несущими ген (гены) протективного белка (белков) интересующего вируса. Промотор гена, кодирующего белок бакуловирусного полиэдроза, является настолько сильным, что продукт интересующего вирусного гена, введенный внутрь гена бакуловирусного полиэдрина, может составлять половину всего протеина инфицированных клеток моли или гусеницы.
Преимущество клеток млекопитающих по сравнению с клетками низших эукариотов заключается в том, что в них более точно (правильно) осуществляется посттрансляционный процессинг, включая гликозилирование и секрецию вирусных белков.
При выборе клеточной системы для экспрессии рекомбинантных вирусных антигенов важную роль играют такие критерии, как эффективность, безопасность и технологичность. Прежде всего необходимо определить идентичность экспрессируемого протективного антигена и экономическую целесообразность его производства. В случае использования перевиваемых линий клеток, необходимо, чтобы экспрессируемый вирусный белок легко отделялся от клеточной ДНК из-за ее возможной онкогенной опасности. Секреция вирусных гликопротеинов в среду облегчает их очистку, которая не должна сопровождаться нарушением конформации нейтрализующих эпитопов. Необходимо также определить целесообразность добавления адъюванта с целью усиления иммуногенности очищенного белка.
В прокариотической системе E.coli были экспрессированы капсидный белок VP1 вируса ящура, поверхностный антиген вируса гепатита В, гемагглютинин вируса гриппа А, поверхностный гликопротеин G вируса бешенства, гликопро-теин D вируса простого герпеса и белки, кодируемые различными сегментами генома ротавируса. Количество рекомбинантного белка VP1 вируса ящура, синтезированного в E.coli, достигало 17% от общей массы белка. Такой белок в сочетании с адъювантом вызывал иммунитет у животных.
Гликопротеин D вируса простого герпеса, экспрессированный в E.coli в негликозилированном виде, вызывал образование нейтрализующих антител у кроликов. Это указывало на то, что гликозилирование поверхностных вирусных гликопротеинов данного вируса не является необходимым условием для выработки нейтрализующих антител. Однако негликозилированный белок гемагглютинина вируса гриппа А, синтезированный в той же системе, не вызывал у кроликов и мышей антител, нейтрализующих вирус, или задержку гемагглютинации. Гликопротеин вируса бешенства, полученный подобным способом, не был гликолизированным и, несмотря наполноразмерность, не индуцировал иммунитету мышей.
Рекомбинантный гликопротеин Е и неструктурный белок NS-1 вируса японского энцефалита, синтезированные в E.coli и усиленные адъювантом, вызывали образование ВН-антител и устойчивость к заражению у мышей после четырехкратного введения. Рекомбинантный белок, представленный С-концевой частью гликопротеина Е и N-концевой частью NS-1 вируса денге, экспрессированный в E.coli, защищал мышей от летальной инфекции гомологичным вирусом. Скармливание мышам рекомбинантных сальмонелл, экспрессирующих антигены вируса гепатита В, сопровождалось образованием специфических антител в высоком титре. Возможно, это был первый шаг на пути создания энтеральной вакцины против гепатита В и других вирусных болезней.
Несмотря на отдельные положительные результаты при использовании прокариотической системы экспрессии, возник ряд проблем, основными из которых явились низкий выход и агрегация рекомбинантного белка.
Накоплены данные, свидетельствующие о преимуществах использования эукариотических систем экспресии, в частности дрожжей.
Производство вирусных антигенов в дрожжах представляет пример эффективного использования гетерологичной системы для разработки технологии изготовления противовирусных вакцин. Дрожжи не только обладают способностью к росту с высокой плотностью популяции в суспензионной культуре в ферментарах, но и обеспечивают специфические модификации транслируемых рекомбинантных белков, чего не происходит в прокариотической системе. В итоге при использовании дрожжей оказалось возможным получить рекомбинантный вирусный белок с высокой специфической иммунологической активностью. Наглядным примером изготовления «дрожжевой» вакцины служит вакцина против гепатита В. Цель была достигнута трансформацией дрожжей рекомбинантной экспрессионной плазмидой, содержащей ген поверхностного антигена вируса гепатита В.
