Мы стоим на пороге появления вакцин нового поколения. Если назначение классических вакцин заключается в том, чтобы научить иммунную систему распознавать ослабленного или мертвого врага в целях профилактики, то терапевтические вакцины призваны помочь уже инициированным больным, когда организм уже вступил в битву с вирусом.
За последние годы вакцинология сделала гигантский шаг вперед. Классические вакцины — это, как правило, ослабленные микроорганизмы, по которым иммунная система учится распознавать и атаковать врага в случае заражения, благодаря чему человек становится невосприимчивым к болезни. Они по-прежнему высокоэффективны и широко применяются во всем мире. Но большинство новых вакцин основывается на более сложных принципах.
Ученые прибегают к помощи генной инженерии с целью создания небольших, но узнаваемых фрагментов «врага», чтобы адаптировать вакцины к каждому конкретному случаю. Это открывает захватывающие перспективы, когда можно будет не только предотвратить любое заболевание, но и поставить на ноги неизлечимых на сегодняшний момент больных. Так называемые терапевтические вакцины призваны уничтожать уже попавшего в организм внутреннего врага. Они же являются принципиально новым оружием против рака, лечение которого можно сравнить с балансированием на острие ножа, поскольку задача заключается в том, чтобы обезвредить пораженные клетки, не затронув здоровые.
В 2010 году в США была одобрена первая терапевтическая вакцина, ей должна проводится иммунизация для лечения поздних стадий рака предстательной железы. Она не излечивает полностью, но способна продлить жизнь пациентов.
Эта вакцина уникальна, поскольку врачи извлекают у больного иммунные клетки, учат их распознавать ракового противника и после такого своеобразного «повышения квалификации» возвращают на место.
Кливлендские ученые работают над терапевтической вакциной против рака молочной железы. Эксперименты на мышах показали, что она сокращает рост раковых клеток вдвое, а этого может оказаться достаточно, чтобы другие виды лечения или собственные защитные силы организма смогли справиться с опухолью.
Трехлетний эксперимент с участием 16 тыс. здоровых тайцев, начавшийся в 2009 году, показал, что при вакцинации от ВИЧ риск заболевания можно снизить на 31%. Это первый случай, когда ВИЧ-вакцина дала положительные результаты, что вселяет надежду на возможность ее усовершенствования, чтобы окончательно ликвидировать страшный недуг.
Большие надежды связаны и с вакцинами от малярии, с которой очень трудно бороться, поскольку болезнетворный паразит претерпевает различные стадии развития в организме жертвы и практически не поддается демаскировке.
Изучение возможностей новых вакцин идет рука об руку с усовершенствованием адъювантов (веществ, повышающих активность и сопротивляемость иммунной системы). Будучи введенными одновременно, они образуют убийственный коктейль для микробов и пораженных клеток.
Загадывать, разумеется, пока рано, но, возможно, не за горами тот день, когда ученые осуществят извечную мечту человечества и научатся исцелять безнадежных больных и предотвращать смертельные болезни легким движением руки. С помощью одной-единственной инъекции.
Классические вакцины по сути являются имитацией естественной инфекции. Принцип их действия основан на введении пациенту ослабленных или мертвых микроорганизмов, которые, будучи не опасными, активизируют иммунную систему, заставляя ее бороться и крепнуть. Такие вакцины весьма эффективны, но для ослабленного организма
представляют определенный риск, так как некоторые микроорганизмы могут спровоцировать развитие инфекции.
1. Дезориентация противника
ЖИВЫЕ ВАКЦИНЫ содержат ослабленные микроорганизмы. Ослабление, как правило, достигается за счет многократного размножения в лабораторных условиях, например, в курином яйце. Так как микроорганизм нацелен только на человека, ему нужно измениться, чтобы приспособиться к новому хозяину. В итоге он мутирует, теряет «специализацию» и преображается почти до полной безвредности.
ПРОТИВ паротита, кори, тифа, краснухи, полиомиелита и малярии.
ПРЕИМУЩЕСТВА. Живая вакцина обеспечивает иммунную систему оптимальными возможностями для распознавания микроорганизмов, так как они растут и развиваются в организме пациента, проявляя себя со всех сторон. На продолжительное время формируется стойкий иммунитет к заболеванию.
НЕДОСТАТКИ. Даже в ослабленном виде микроорганизмы могут спровоцировать развитие заболевания. Как правило, это происходит у пациентов с истощенной иммунной системой (например, проходящих курс химиотерапии или больных СПИДом), однако если микроорганизм мутирует и таким образом восстановит свои болезнетворные способности, болезнь может поразить и здоровых людей.
Малярию вызывает паразит Plasmodium falciparum, который переносится комарами через кровь. В организме хозяина начинается сложный жизненный цикл паразита, в том числе стадия размножения в печени и стадия, когда инфицируются красные кровяные тельца. Паразит постоянно меняет облик. Ученые считают, что идеальная вакцина должна срабатывать на стадии печеночного размножения. В 2009 году Алану Коумену из Института Уолтера и Элизы Холл из Мельбурна (Австралия) удалось получить ослабленную версию Plasmodium falciparum, который перестает развиваться, достигнув печени. Теперь его предстоит испытать на людях. Эксперименты с мышами позволяют надеяться, что малярию удастся победить.
2. Тренировка на мертвых
МЕРТВЫЕ ВАКЦИНЫ содержат инактивированную версию опасных микроорганизмов, поэтому вакцина не вызывает болезнь. Микроорганизмы убивают тепловым или химическим воздействием, требующим предельной точности во избежание их видоизменения и распада.
ПРОТИВ гриппа, холеры и бешенства.
ПРЕИМУЩЕСТВА. Вакцина не содержит живых микроорганизмов, соответственно, нет проблем с поддержанием их жизнеспособности, а также с хранением и транспортировкой.
НЕДОСТАТКИ. Иммунитет повышается незначительно и ненадолго, требуется повторная вакцинация, и не одна.
ПОЛИОМИЕЛИТ ПОБЕДИЛИ В ДВА ПРИЕМА
Полиомиелит- вирусное заболевание, поражающее центральную нервную систему. В1952 году американец Джонас Солк создал вакцину, инактивировав вирус таким образом, что антитела вырабатывались, но заболевание не наступало. Три года
ушло на доработку, и к 1959-му вакцина применялась более чем в 100 странах.
Количество случаев на 100 тыс. человек
3.
Яд в качестве терапии
НЕКОТОРЫЕ БАКТЕРИИ опасны прежде всего своими токсинами, то есть нужно получить вакцину, действие которой будет направлено не на сами бактерии, а на выделяемый ими яд. Бактерии выращиваются в лабораторных условиях, затем извлеченные из них токсины инактивируются тепловым или химическим путем.
ПРОТИВ столбняка и дифтерии.
ПРЕИМУЩЕСТВА. Вакцина не содержит болезнетворных микроорганизмов, имеющиеся в ней токсины безвредны. Ее можно использовать и против бактерий, и против других организмов.
НЕДОСТАТКИ. Как и в случае с мертвой вакциной, требуется многократное введение.
ХОРОШИЕ ТОКСИНЫ
Возбудителем столбняка является бактерия Clostridium tetani. Сама по себе она безвредна, но ее токсин тетаноспазмин (tetanospasmin) поражает центральную нервную систему и вызывает мышечные спазмы, что может привести к остановке дыхания. Токсин обезвреживают формальдегидом, сохраняя его внешнее сходство с активным токсином, что вызывает соответствующую реакцию иммунной системы.
Реабилитация вакцины
В 1998 году британский врач Эндрю Уэйкфилд из Медицинской школы при Королевской больнице Лондона описал, как у 12 детей после введения комбинированной вакцины MMR от кори, эпидемического паротита (свинки) и краснухи развился аутизм в сочетании с колитами. Результаты были опубликованыв престижном научном журнале Lancet. Поскольку обвинения носили публичный характер. § это вызвало широкий общественный резонанс, и многие отказались от прививок детям. В результате через несколько лет резко возросла заболеваемость паротитом и краснухой, а в Англии и Уэльсе с 2007 по 2008 год число случаев заболевания корью увеличилось на 70%.
В феврале 2010 года статья Уэйкфилда была изъята из архивов, а ее выводы признаны не соответствующими действительности. В ходе разбирательства оказалось, что псевдоисследование нечестного на руку врача оплатили адвокаты, действующие от имени родителей, которые подали в суд на производителей вакцины.
НОВЫЕ ВАКЦИНЫ ДЛЯ ИСЦЕЛЕНИЯ
Иммунная система распознает врагов по мелким отличительным признакам, например, по специфическому белку. Значит, фрагменты микроорганизмов также можно использовать для получения вакцин. И, главное, с их помощью иногда
удается вылечить уже инфицированных пациентов. Метод безопасен, поскольку фрагменты белка не могут возбудить инфекцию. Кроме того, он настроит иммунную систему так, что белок разрушит только раковые клетки, не затронув здоровые.
1. Гены включают иммунную систему
К ИДЕЕ СОЗДАНИЯ ДНК-ВАКЦИН ученые пришли после неудачных экспериментов в области генной терапии. У пациентов, которым ввели ген с целью терапии наследственного заболевания, проявились опасные для жизни иммунные реакции на белок. Благодаря генной вакцинации в гене кодируется информация на фрагмент определенного микроорганизма, на который иммунную систему можно «натаскать».
ПРОТИВ. Хотя попытки по созданию вакцин против рака грудной железы и ВИЧ уже предпринимаются, полноценных вакцин еще не существует.
ПРЕИМУЩЕСТВА. ДНК-вакцина активирует иммунитет в целом. Белок, который должна распознать иммунная система, будет копировать поведение реального микроорганизма. Наконец, этот метод недорогой и надежный, поскольку ДНК представляет собой простую и стойкую молекулу.
НЕДОСТАТКИ. Введение чужеродного гена пациенту может негативно сказатся на естественной клеточной активности и привести к развитию опухоли. Существует также риск того, что иммунная система начнет атаковать не только новую ДНК, но и собственную.
ВАКЦИНА ВЫВОДИТ ВИРУС ИЗ ИГРЫ
Одна из главных трудностей создания эффективной вакцины от ВИЧ заключается в стремительной мутации смертельного вируса. Иммунная система просто не успевает выучить его все обличья.
Финская фармацевтическая компания Fit Biotech разработала вакцину, которая распознает различные фрагменты ВИЧ на всех стадиях его жизненного цикла. Она состоит из небольших участков ДНК, которые вводятся в мышцы и образуют шесть вирусных белков, которые иммунная система учится распознавать как враждебные. Вакцина классифицируется как терапевтическая и назначается инфицированным пациентам.
В ходе клинических испытаний в Южной Африке, результаты которых были опубликованы в 2009 году, удалось ослабить вирус у ВИЧ-инфицированных пациентов на две трети, при этом низкий уровень вируса оставался стабильным не менее двух лет. Прежде чем выйти на рынок, вакцине предстоит пройти еще не одно испытание.
Четыре одновременные атаки
1. ВИЧ связывается с двумя рецепторами наТ-клетках иммунной защиты.
2. Вирус сливается с клеткой, запирая свой геном и два фермента внутри. Вакцина делает клетку менее восприимчивой к инфекции.
3. Ферменты преобразуют РНК-геном вируса в ДНК. В результате мутаций ВИЧ постоянно видоизменяется. Вакцина мешает вирусу дублировать свою РНК.
4. ДНК ВИЧ внедряется в ядро клетки, проникая в хромосому человека.
5. Гены вируса заставляют клетку делать копии РНК вируса, которые выходят за пределы ядра. Вакцина не выпускает их из ядра клетки.
6. Клетка образует вирусные частицы. Вакцина препятствует образованию белка оболочки ВИЧ.
7. Вирусная частица просачивается из клетки,застревает в слое ее мембраны, клетка разрывается и погибает.
2. Идентифицировать по фрагментам
НЕБОЛЬШОЙ ЧАСТИ ВИРУСА или бактерии может оказаться достаточно для того, чтобы иммунная система научилась их распознавать. Внешняя оболочка многих вирусов, например, состоит из нескольких сотен копий одного белка, и если иммунная система определит его, то распознать сам вирус уже не составит труда.
ПРОТИВ гепатита В, ВПЧ (вирус папилломы человека) и гриппа.
ПРЕИМУЩЕСТВА. Вакцину можно настроить только на одну из двух близкородственных бактерий или на один из вирусов. Кроме того, генная инженерия позволяет получить разные версии частей микроорганизмов и заранее предугадать мутации.
НЕДОСТАТКИ. Если вакцина научит иммунную систему узнавать только определенную часть микроорганизма, то ее нельзя будет использовать против других штаммов одного вируса, например, гриппа. Кроме того, степень мутации микроорганизма должна быть отрегулирована с большой точностью, иначе он может запустить инфекцию.
ВАКЦИНА КОПИРУЕТ ОБЛИК ВИРУСА
Лихорадка Денге в последние десятилетия стремительно распространяется, ежегодно поражая миллионы человек. Примерно у 500 тыс. развиваются опасные для жизни кровотечения или шоковые состояния. Вирус переносится комарами. В 2010 году американские ученые получили генетически модифицированные дрожжевые клетки, образующие белок на поверхности вируса. Белки очищались и вводились мышам и обезьянам, затем животных заражали вирусом денге. Ни одна из вакцинированных мышей не заболела, а 70% непривитых животных погибли. У обезьян вакцина также помешала вирусу запустить развитие инфекции.