Биотехнологические основы производства вирусных вакцин и диагностикумов

	МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  РФ ФГБОУ ВПО МГАВМиБ Ветеринарно-биологический факультет Кафедра вирусологии	Реферат
		Лист /

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

По дисциплине: «Вирусология»

 

 

На тему: «Биотехнологические основы производства вирусных вакцин и диагностикумов»

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 3 курса 8группы

 

Ветеринарного факультета

 

                                                                  

Казаков Никита Александрович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва  2013г.

 

 

Содержание

 

1. Введение…………………………………………………………………..3
2. Типы вакцин………………………………………………………………4
3. Диагностикумы…………………………………………………………...9
4. Список литературы………………………………………………………12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                   Введение

 

Вакциина (от лат. vacca — корова) — медицинский или ветеринарный препарат, предназначенный для создания иммунитета к инфекционным болезням. Вакцина изготавливается из ослабленных или убитых микроорганизмов, продуктов их жизнедеятельности, или из их антигенов, полученных генно-инженерным или химическим путём.

Диагностикумы — взвеси убитых микробов, которые служат в  качестве антигенов при серологических исследованиях и аллергенов для аллергических диагностических  проб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТИПЫ ВАКЦИН

 
Основные типы вакцин, лицензированных  для клинического использования, содержат живые ослабленные, убитые или инактивированные микроорганизмы. Меньшее количество препаратов основано на очищенных компонентах микроорганизмов, а совсем немногочисленная группа – на белках, синтезированных с помощью метода рекомбинантных ДНК. 
 
 

Живые ослабленные микроорганизм.

 
 
Противооспенная вакцина – первая вакцина для крупномасштабного применения – содержит живые частицы вируса коровьей оспы, являющегося близким родственником вируса человеческой оспы, но неспособного вызвать заболевание у человека. Впоследствии идея использования живых организмов для создания защитного иммунитета у человека пригодилась при создании вакцин против таких возбудителей, как холерный вибрион (Vibrio cholerae), вызывающие туберкулез микобактерии (Mycobacterium tuberculosis), возбудитель тифа (Salmonella typhi), вирусов желтой лихорадки, кори, эпидемического паротита (свинки), полиомиелита, краснухи, ветряной оспы, аденовирусов и ротавирусов. 
 
Успех данного подхода зависит от точного определения грани между вирулентностью (способностью вызывать заболевание) и способностью приводить к развитию эффективного иммунитета. Если эту грань удалось найти, получившиеся в результате живые ослабленные микроорганизмы можно использовать в качестве эффективной вакцины благодаря присущим им трем главным элементам, необходимым для формирования устойчивого иммунитета: 
 
– антиген(ы)-мишень(и), обеспечивающие формирование иммунологической памяти; 
– ассоциированные с патогеном молекулярные комплексы, стимулирующие врожденный иммунитет (адъювантный эффект); 
– присущая микроорганизмам способность проникать в организм. 
 
В результате иммунная система реагирует на ослабленного возбудителя вакцины как на полноценный патоген. Для получения безопасных штаммов возбудителей обычно применяют метод искусственного мутагенеза с последующим отбором мутантов, направленным на устранение вирулентности. Например, входящий в состав противотифозной вакцины штамм S.typhi Ty21 получен в результате воздействия на возбудителя мутагенными агентами, что привело к ряду мутаций, позволяющих при соблюдении определенных условий выращивать бактерии в лаборатории, но предотвращающих их размножение в организме. Другие ослабленные микроорганизмы для производства вакцин создаются с помощью проводимого на протяжении нескольких поколений искусственного отбора, направленного на снижение вирулентности и повышение иммуногенности. 
 
Производство живых ослабленных микроорганизмов в промышленных масштабах не требует больших финансовых затрат, так как они, как правило, накапливаются в больших концентрациях в бактериальной культивационной среде либо в среде, содержащей клетки, продуцирующие вирусные частицы. Однако существует одно важное обстоятельство, ограничивающее использование живых вакцин – это их потенциальная небезопасность. Проблема заключается в том, что не всегда можно отличить эффективно обезвреженные организмы от патогенных. Кроме того, всегда существует определенный риск возвращения используемыми штаммами вирулентности. Эти причины и обуславливают крайне медленный прогресс в разработке вакцин против таких заболеваний, как туберкулез и ВИЧ. 

 
 Инактивированные или убитые микроорганизмы.

 
 
Вторым общепринятым методом изготовления вакцин является инактивация или  умерщвление патогенных микроорганизмов. При таком подходе все антигены возбудителя доступны для иммунной системы, в то время как сам он абсолютно безвреден. Этот метод приемлем в тех случаях, когда патоген не содержит высокотоксичных компонентов и инактивация не нарушает структуры его антигенов. Таким образом производится несколько антибактериальных и антивирусных вакцин, в том числе вакцины против гриппа, гепатита А, бешенства и коклюша. 
 
Из-за неспособности к размножению вакцины из убитых микроорганизмов в целом менее иммуногены, чем препараты из ослабленных возбудителей. Для компенсации этого такие препараты обычно вводят в комплексе с адъювантом (например, солями алюминия), повышающим их эффективность. Кроме того, убитые микроорганизмы не способны инициировать полноценный клеточный иммунитет (в особенности формирование цитотоксических Т-лимфоцитов) из-за недостаточной степени включения содержащихся в вакцинах экзогенных антигенов в механизм презентации эндогенных антигенов главного комплекса гистосовместимости I класса. Несмотря на это, вакцины из убитых возбудителей особенно эффективны для презентации конформационных эпитопов антител поверхности микроорганизмов. 
 
Производство вакцин, содержащих убитые микроорганизмы, отличается от производства живых ослабленных вакцин лишь тем, что выделенные из культуральной среды возбудители инактивируют с помощью химических соединений, например формальдегида или бета-пропиолактона. Биохимический состав убитых бактерий, как правило, известен недостаточно хорошо, и они могут вызывать определенные побочные эффекты при попадании в организм. В отличие от них вирусы, выделяемые из надосадочной жидкости после разрушения выращенных в культуре клеток, практически не содержат клеточных компонентов. Кроме того, больший по сравнению с другими компонентами культуральных сред размер вирусных частиц обеспечивает возможность высокой степени очистки. Эти характеристики «убитых» вакцин обеспечивают их выбор при необходимости индукции гуморального (антителозависимого) иммунитета против вирусных заболеваний. 
 
 Очищенные или рекомбинантные субъединичные вакцины.

 
 
Использование для производства вакцин целых живых или убитых микроорганизмов  исключает необходимость идентификации  нужных антигенов, однако обладает потенциальными недостатками в виде необходимости  обеспечения безопасности и возможности  развития недостаточного или патологического иммунного ответа. С этой точки зрения, если известен иммуногенный антиген, в большинстве случаев более безопасно и эффективно инициировать иммунный ответ избирательно. 
 
Многие бактерии (например, возбудитель дифтерии ^ Corynebacterium diphtheriae) синтезируют токсины, вызывающие патологические реакции в инфицированном организме. То, что с помощью нейтрализующих токсины антител можно избежать развития заболевания, известно уже давно, и предназначенные для этих целей вакцины основаны на обезвреженных вариантах токсинов, называемых токсоидами или анатоксинами. 
 
Действующие согласно этому же принципу антитела против полисахаридов некоторых покрытых капсулами бактерий (например, ^ Neisseria meningitidis и Streptococcus pneumoniae) известны благодаря своей способности инициировать антибактериальный иммунитет. Поэтому вакцины против таких микроорганизмов в качестве активного компонента содержат выделенные из бактериальных культур и очищенные полисахариды. Такие вакцины обычно эффективны при введении взрослым, но обладают слабым эффектом на иммунитет детей младше двух лет, что обусловлено незрелостью иммунной системы в этом возрасте и независимостью иммунного ответа на полисахариды от Т-лимфоцитов. Этот недостаток можно преодолеть с помощью белков-носителей, обеспечивающих развитие Т-лимфоцитарных реакций против полисахаридов. Например, вакцина против наиболее распространенного возбудителя инфекций дыхательных путей – гемофильной палочки (Haemophilus influenzae B) – производится путем конъюгации очищенных полисахаридов с одним из существующих белков-носителей. 
 
И, наконец, рекомбинантные белковые вакцины, синтезируемые клеточными культурами, уже производятся против вируса гепатита В и возбудителя болезни Лайма Borrelia burgdorferi. Еще несколько препаратов находятся на стадии разработки.

 

 

 

Диагностикумы.

 

Диагностические препараты  применяются для следующих целей:

1) для определения  с помощью специфических иммунных  сывороток вида или типа микроба  выделенного от больного, носителя  или из объектов внешней среды;

2) для обнаружения  с помощью диагностикумов антител  в сыворотке больных или реконвалесцентов;

3) для выявления с помощью  аллергенов перестройки организма,  возникающей при некоторых инфекционных  заболеваниях.

Все диагностические  препараты представляют собой антигены или антитела.

Преимущество диагностикумов перед живой культурой заключается  в стабильности их агглютинабильных свойств, стандартности, безопасности и простоте обращения с ними. Использование  диагностикумов дает возможность широко применять серологические методы в практике массовой работы. Особое значение имеют диагностикумы в случаях, когда работа с живыми бактериями или вирусами опасна из-за их высокой инфекционности (например, с бруцеллами, туляремийными бактериями, вирусами клещевого и японского энцефалитов и др.).

Вирусные диагностикумы  представляют собой антигены, используемые для серологических реакций. В зависимости  от цели применения их подразделяют на антигены для реакции связывания комплемента и антигены для реакции  торможения гемагглютинации. 
Для изготовления диагностикумов из разных вирусов используются преимущественно следующие инфицированные материалы: для вируса гриппа - аллантоисная жидкость, для эпидемического паротита - амниотическая или аллантоисная жидкость, для орнитозов и лимфогранулемы - желточные мешки куриных эмбрионов, для вирусов энцефалитов - мозговая ткань мышей, куриных эмбрионов или культура тканей, для аденовирусов и полиомиелита - культуральные жидкости. Диагностикумы из аллантоисной и амниотической жидкости употребляют в нативном виде, другие - требуют специальной сложной обработки, так как обладают антикомплементарными свойствами. 
Методы обработки антигенов делятся на физические и физико-химические. Из физических методов наибольшее применение имеет метод повторного замораживания и оттаивания, т.е. термолизис. Из физико-химических методов - обработка эфиром и хлороформом. 
Метод термолизиса заключается в следующем: готовится 10 % суспензия на физиологическом растворе из инфицированной ткани, куда добавляется 2 % инактивированной сыворотки морской свинки. После 18-20 часового экстрагирования при 4 °С крупные тканевые частицы удаляют путем центрифугирования в течение 30 минут при 2500 оборотах. Надосадочная жидкость подвергается пятикратному замораживанию (при -7 °С) и оттаиванию (при +7 °С). Затем жидкость центрифугируют в течение часа при 3500 оборотах в минуту. Приготовленный таким образом диагностикум представляет собой слегка опалесцирующую жидкость. 
Обработка вирусных диагностикумов физико-химическим методом заключается в том, что готовят суспензию, как описано выше для термолизиса, к ней добавляют полуторный объем эфира или хлороформа и в течение 2 часов производят встряхивание. Материал помещают на 18 часов в холодильник при 4 °С. Затем центрифугируют в течение 30 минут при 3000 оборотах в минуту. Происходит расслоение суспензии. В случае обработки эфиром антиген будет в нижнем слое, а при обработке хлороформом - в верхнем. Готовый антиген по внешнему виду представляет прозрачную жидкость. Вирусные диагностикумы не должны содержать живых вирусов. Инактивирование их производится либо прогреванием (37 °С), либо действием химических веществ (формалин, бетапропиолактон). 
Существует значительное количество модификаций приготовления антигенов применительно к тому или иному вирусу. Выпускаются вирусные, антигены для диагностики следующих заболеваний: японского и клещевого энцефалита, лимфоцитарного хориоменингита, орнитозов, гриппа и эпидемического паротита, венесуэльского энцефаломиелита, западного энцефаломиелита лошадей, аденовирусных инфекций и др. 
При многих инфекционных заболеваниях изменяется реактивность организма к возбудителю инфекции или его продуктам. Такая измененная реактивность организма называется инфекционной аллергией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. «Вирусология» Р.В. Белоусова, Э.А. Преображенская, И.В. Третьякова.
2. «Вирусология»Р.В. Белоусова, Н.И. Троценко, Э.А. Преображенская.
3. www.cbio.ru