4.3.3. Получение интерферонов

Еще одним замечательным достижением генной инженерии явля­ется синтез интерферона.

Впервые интерферон был получен в 1957 г. в Национальном ин­ституте медицинских исследований вблизи Лондона. Это белок, кото­рый выделяется в очень низких количествах клетками животных и че­ловека при попадании в организм вирусов и направлен на борьбу с ни­ми. Первые же исследования выявили высокую биологическую актив­ность интерферона при лечении гриппа, гепатита и даже раковых забо­леваний (подавляет размножение аномальных клеток). Интерферон, как и соматотропин, обладает видовой специфичностью: интерфероны жи­вотных неактивны в организме человека и даже отторгаются им.

В организме человека вырабатывается несколько видов интерфе- ронов: лейкоцитарный (а), фибробластный (b) и иммунный (g) (Т- лимфоцитарный).

Природные интерфероны получают из крови человека с крайне низким выходом: в 1978 г. в Центральной лаборатории здравоохранения в Хельсинки ( в то время мировой лидер в получении лейкоцитарного интерферона ) из 50-ти тысяч литров крови было получено 0,1г чистого интерферона.

Процесс получения интерферонов в основных чертах был одина­ков для всех типов клеток, выращиваемых в культурах и образующих интерферон. Клетки крови заражали вирусом Сендай и через 24 ч филь­тровали на суперцентрифуге. В надосадочной жидкости содержался грубый препарат интерферона, который подвергали хроматографиче- ской очистке. Стоимость препарата была очень велика - 400 г интерфе­рона стоил 2,2 млрд долларов. Однако перспективность фармакологиче­ского его использования (в том числе против четырех видов рака) за­ставляла искать новые пути его получения, в первую очередь с помо­щью генной инженерии.

В январе 1980 г. был получен интерферон человека в генетически сконструированных клетках кишечной палочки. Исходная трудность при этих методах заключалась в том, что и-РНК интерферонов мало да­же в лейкоцитах, стимулированных заражением вирусов, и в том, что выходы были очень низкие: сообщалось о получении 1-2 молекул ин­терферона на одну бактериальную клетку. В 1981 г. фирме «Генентек» удалось сконструировать рекомбинантную ДНК, кодирующую g- интерферон, и ввести ее в геном бактерий, дрожжей и даже клетки мле­копитающих, и они стали способными синтезировать интерферон с большим выходом - 1 л культуры клеток дрожжей содержал 1 млн еди­ниц интерферона (единица интерферона соответствует такому его коли­честву, которое защищает 50 % клеток в культуре от заражения виру­сом). Процесс был осуществлен следующим образом: исследователи выделили смесь молекул и-РНК из лимфоцитов человека, получили мо­лекулы соответствующих ДНК-копий и ввели их в клетки E. coli. Далее были отобраны бактерии, продуцирующие интерферон.

4.3.4. Получение иммуногенных препаратов и вакцин

Другая область применения генной инженерии связана с получе­нием новых эффективных, безопасных и дешевых вакцин.

Вакцины - одно из самых значительных достижений медицины, их использование к тому же чрезвычайно эффективно с экономической точки зрения. В последние годы разработке вакцин стали уделять осо­бое внимание. Это обусловлено тем, что до настоящего времени не уда­лось получить высокоэффективные вакцины для предупреждения мно­гих распространенных или опасных инфекционных заболеваний.

Повышенный интерес к вакцинам возник после того, как была установлена роль патогенных микроорганизмов в развитии тех заболе­ваний, которые ранее не считали инфекционными. Например, гастриты, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, злокачественные новообра­зования печени (вирусы гепатита В и С).

Поэтому в последние 10-15 лет правительства многих стран стали принимать меры, направленные на интенсивную разработку и произ­водство принципиально новых вакцин.

Используемые сегодня вакцины можно разделить в зависимости от методов их получения на следующие типы:

• живые аттенуированные вакцины;

• инактивированые вакцины;

• вакцины, содержащие очищенные компоненты микроорганиз­мов (протеины или полисахариды);

• рекомбинантные вакцины, содержащие компоненты микро­организмов, полученные методом генной инженерии.

Технологию рекомбинантных ДНК применяют также для созда­ния живых ослабленных вакцин нового типа, достигая аттенуации пу­тем направленной мутации генов, кодирующих вирулентные протеины возбудителя заболевания. Эту же технологию используют и для получе­ния живых рекомбинантных вакцин, встраивая гены, кодирующие им- муногенные протеины, в живые непатогенные вирусы или бактерии (векторы), которые и вводят человеку.

Принцип применения ДНК-вакцин заключается в том, что в орга­низм пациента вводят молекулу ДНК, содержащую гены, кодирующие иммуногенные белки патогенного микроорганизма. ДНК-вакцины называют иначе генными или генетическими.

Для получения ДНК-вакцин ген, кодирующий продукцию имму- ногенного протеина какого-либо микроорганизма, встраивают в бакте­риальную плазмиду. Кроме гена, кодирующего вакцинирующий проте­ин, в плазмиду встраивают генетические элементы, которые необходи­мы для экспрессии («включения») этого гена в клетках эукариотов, в том числе человека, для обеспечения синтеза белка. Такую плазмиду вводят в культуру бактериальных клеток, чтобы получить большое ко­личество копий. Затем плазмидную ДНК выделяют из бактерий, очи­щают от других молекул ДНК и примесей. Очищенная молекула ДНК и служит вакциной. Введение ДНК-вакцины обеспечивает синтез чуже­родных протеинов клетками вакцинируемого организма, что приводит к последующей выработке иммунитета против соответствующего возбу­дителя. При этом плазмиды, содержащие соответствующий ген, не встраиваются в ДНК хромосом человека.

ДНК-вакцины обладают рядом преимуществ по сравнению с тра­диционными вакцинами:

• способствуют выработке антител к нативной молекуле вирус­ных протеинов;

• способствуют выработке цитотоксических Т-лимфоцитов;

• могут избирательно воздействовать на различные субпопуляции Т-лимфоцитов;

• способствуют формированию длительного иммунитета;

• устраняют риск инфицирования.