Биотехнологическое получение микробных иммунобиологических препаратов
Увеличивающаяся потребность в иммунологических препаратах привела к созданию промышленного производства вакцинных и иммунодиагностических препаратов на основе использования клеток человека и животных. Открытие принципов гибридомной техники привело к получению в 1975 году моноклональных антител – одному из наиболее знаменательных событий в медико-биологических науках второй половине ХХ века. С этого периода началось массовое производство антительных препаратов, основанное на биотехнологии клеток. Культуры клеток и тканей животных и человека в наши дни широко используются как в научно-исследовательской работе, так и в крупнотоннажных производствах для получения вирусных препаратов, создания материала клеток для трансплантации, синтеза физиологически активных веществ. В последнее годы широкое применение получают трансплантация эмбрионов и создание гибридом.
Производство интерферонов
Впервые интерферон был описан в 1956 году английскими учеными А. Исааком и Е. Линдеманом. Интерфероны – белки, которые синтезируются в разных клетках организма. Их главная функция – защита организма от вирусных инфекций. Кроме того, интерфероны тормозят деление клеток, в том числе опухолевых, влияют на иммунные реакции организма, защищают клетки от радиационного повреждения. По своему действию интерфероны напоминают гормоны. Это вещества с очень высокой активностью. За единицу активности интерферона принято количество интерферона, которое защищает от поражения вирусом 10 млн. клеток. Таким защитным эффектом обладает 1 пикограмм интерферона (10-12г). Способность интерферонов защищать организм от вирусов и тормозить рост опухолей вызывает большой интерес к ним. Интерфероны имеют видовую специфичность, поэтому нельзя использовать интерфероны различного происхождения. В связи с этим интенсивно разрабатывались методы получения человеческого интерферона из клеток культур отдельных тканей человека, а также из микроорганизмов, созданных методами генетической инженерии. В зависимости от клеток-продуцентов интерфероны человека подразделяются на три группы:
- альфа-интерферон, продуцируемый лейкоцитами человека (лейкоцитарный);
- бета-интерферон, продуцируемый диплоидными фибробластами (фибробластовый);
- гамма-интерферон или иммунный интерферон, продуцируемый гамма-лимфоцитами человека.
В клетке интерферон начинает синтезироваться в ответ на определенные возбудители. Основным возбудителем синтеза интерферона являются вирусы, митогены и специфические антигены, которые могут индуцировать синтез интерферона. Производство интерферона в медицинских целях до недавнего времени основывалось на технологии с использованием клеточных культур. В последние годы эти технологии усовершенствованы: применяют новейшие методы концентрирования и очистки белков, достижения генетической инженерии. Исторически первым методом получения интерферона можно считать метод П. Кантелы, который основан на культивировании лейкоцитов и очистке интерферона. Отделенные от других кровяных элементов лейкоциты помещают в поддерживающую среду. Синтез интерферона индуцируют 16-20 часов при помощи вируса Сендай (линия Кантелы). Индуцирование синтеза интерферона надо начинать не позднее 24 часов после взятия крови. Так как для получения интерферона методом Кантелы требуется много донорской крови, возможности этого метода ограничены.
Фибробластовый интерферон получают от культур диплоидных клеток. Максимальный выход интерферона наблюдается при помощи синтетической двунитчатой РНК. Человеческий лимфобластоидный интерферон получен из лимфоидных клеток инфильтрата плевры больных лимфомой Беркита. Для индуцирования синтеза такого интерферона также используется вирус Сендай. Иммунный интерферон синтезируют В- и Т-лимфоциты. Его получают от кратковременных культур Т- и В-лимфоцитов. Выход этого интерферона ниже, чем альфа- и бета-интерферона.
Рекомбинантные интерфероны
Первые сообщения о получении альфа-интерферона генноинженерным методом появились в 1980 году. В бывшем СССР альфа-интерферон получен в Институте органического синтеза АН ЛатССР под руководством Э. Грена. Ген интерферона был синтезирован на матрице мРНК, выделенной из активно синтезирующих интерферон лейкоцитов. Ген был включен в плазмиду, которая была введена в клетки E.coli. Полученные трансформированные клетки продуцировали около 8 10 ед. интерферона в 1 дм3 бактериальной культуры. Выделенный альфа-интерферон оказался интерфероном нового типа, до этого еще неиндентифицированным. Изучение альфа-интерферона показало, что имеется как минимум 20 генов, отвечающих за различные типы альфа-интерферонов. Получение интерферонов генноинженерным путем очень перспективно, так как из 1дм3 интерферонсинтезирующей культуры микроорганизмов можно получить до 60 мкг лейкоцитарного интерферона. Такое количество препарата можно получить из 100 дм3 крови. Сконструированы также плазмиды, содержащие гены бета- и гамма-интерферонов.
Вирусные вакцины
Новые возможности получения вакцин открывает генетическая инженерия. Чтобы организм не перегружать и не вводить в него нежелательные вещества, представляется возможным при помощи рекомбинантных микроорганизмов продуцировать только один необходимый антиген. Для этого в клетки бактерий и дрожжей вводят необходимый ген. Создание генно-инженерных вакцин в основном ведут в два приема:
- Получение антигенов из рекомбинантных микроорганизмов или культур клеток, в которые введен определенный ген возбудителя заболевания. Так получают протективные антигены. Этим методом получен материал для вакцинации против гепатита А, малярии, ящура, бешенства, паравируса свиней.
- Получение материала для вакцинации, включая ген, не вызывающий заболевания патогенного вируса, в состав вируса осповакцины. Таким путем создан материал для вакцинации гепатита В, вируса бешенства.
Вирусные препараты требуют тщательного соблюдения правил стерильности и строгой изоляции от других видов работ. Необходимо исключить любую возможность контаминации исходных материалов посторонними вирусами. Для культивирования тканей используются особые питательные среды сложного состава. Накопление вируса на культуре тканей осуществляется в стеклянных сосудах. Для повышения выхода вируса могут быть использованы специальные приспособления для вращения сосудов. В настоящее время разрабатываются методы глубинного культивирования. При изготовлении вирусных вакцин также проводится концентрация и очистка накопленной массы вируса. Освобождение от грубых примесей может достигаться путем сепарирования, а последующее получение вакцины путем стерилизующей фильтрации вируссодержащей жидкости (вакцина против полиомиелита). После тщательного контроля вакцины расфасовываются и используются либо в качестве жидкого препарата, либо подвергаются лиофильному высушиванию. Для перорального применения полиомелитная сухая вакцина расфасовывается, например, в виде драже. Вирусные вакцины могут быть убитыми. Оригинальный способ хроматографии на широкопористом стекле разработан для очистки и концентрации вируса гриппа приприготовлении убитой гриппозной вакцины.
Автор статьи: ст. гр БТ «УГХТУ » Мельников М.
Автор фото в статье: Ляпустина Е.В.