ДНҚ теориялық негіздері және ДНҚ вакцинасы

Организмнің клеткасына ДНҚ-вакциналарды жеткізу үшін плазмидалар орнына липосомаларды қолданады.Сонымен қатар ДНҚ-вакцинаны рецепиент клетка ішіне биобаллистика әдісімен енгізуге болады. Енгізілетін ДНҚ (диаметрі 1-2 мкм) алтын немесе платина микробөлшектері бетіне адсорбциялау арқылы трансфекцияланады. Арнайы қондырғы көмегімен (генді “пушка” немесе “пистолет”) организмнің клеткаларын, тіндерін микробөлшектермен атқылайды. Микробөлшектер клеткалар ішіне енгенде (фибробластар, миоциттер) ДНҚ-вакцинаны да өзімен бірге ендіреді. Трансфекцияланған гендік конструкцияның экспрессиясы нақты антиген синтездеп оған иммундық жауапты қалыптастырады. Трансфекцияланған ДНҚ қарағанда егілген микроорганизмде микроорганизмдердің протективті антигендері немесе өспеге ассоциацияланған антигендер түзіледі.

ДНҚ-вакциналар аса термостабильді, сақтауға төзімді, тасымалдауда “салқындық тізбегін”(ақты мұздатқыш жағдайында сақталуы) қажет етпейді. Дегенмен ДНҚ-вакциналардың иммуногенділігі төмен. Егілетін клеткаға ДНҚ-вакцинаны нақты мекен-жайға жеткізу, трансфекцияланған ДНҚ экспрессиясын тиімді реттеу технологиясын әрі қарай жетілдіру керек.

ДНҚ концентрациясын анықтау.

 ДНҚ концентрациясы 260 нм толқын ұзындығында спектрофотометрдің көмегімен анықталды.

Генодиагностикалау жұмыстары PSQ96MA SYSTEM (Pyrosequenciq AB) автоматты пиросеквенаторда PSQTM96SNP Reagent KitSx96 (40-0023) реагенттерді пайдалану арқылы жүргізілді.

 

 

1.2 ДНҚ-вакциналарын алу технологиясы

1.2.1 ДНҚ –вакциналарының ерекшеліктері

Бүгін қолданылып жатқан вакциналарды оларды алу әдістемелеріне байланысты келесі типтерге бөлуге болады:

• тірі аттенуирленген вакциналар;

• инактивирленген вакциналар;

• микроағзалардың тазартыліан компоненттерінен құрылған (протеиндер немесе полисахаридттер) вакциналар;

• гендік инженерия әдісі арқылы алынған микроағзалардың компоненттерінен құрылған рекомбинантты вакциналар.

1 Сурет - «Powderject» компаниясының бір реттік генді пистолет а — сыртқы көрінісі; б — бөлігі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДНҚ рекомбинантты технологиясы ауру қоздырғыштарының вирулентті протеиндерін кодтап, гендерді бағытты мутациялау арқылы аттенуацияға жете отырып, жања типтегі тірі нәзік вакциналарды алу үшін де қолданылады. Бұл технология тірі рекомбинантты вакциналарды алу үшін де қолданады. Гендер мен кодталған иммуногенді протеиндерді тірі патогенді емес вирустар немесе бактерияларға сәйкестендіріліп адамға егеді.

1990 жылы кейбір зерттеу лабораторияларында ДНҚ – ның «жалаң» молекуласын ендіруге негізделген жања вакциналар құрастырыла бастады. 1992 -1993 ж.ж. бірнеше тәуелсіз зерттеу тобы эксперимент нәтижесінде жануардың ағзасына бөтен ДНҚ – сын ендірген кезде иммунитеттің қалыптасуына мүмкіндік беретінін дәлелдеді.

ДНҚ вакциналарын қолдану қағидасы: патогенді микроағзалардан иммунногенді ақуыздарды кодтайтын гені бар пациенттің ағзасында ДНҚ молекуласы енгізіледі. ДНҚ вакциналарын сонымен бірге гендік, генетикалық, полинуклеотидті вакциналар, нуклеин қышқылдарының вакциналары деп те атайды. 1994 жылы гендік вакциналар бойынша мамандардың жиналысында «нуклеин қышқылдарының вакциналары» терминін қолдану туралы шешім қабылдады. Мұндай шешім «ДНҚ вакцинасы» вакцинациялайтын адамның ағзасының генетикалық құрылымына жаңа вакциналар өзгеріс енгізеді деген қате түсінік қалыптаспауы үшін қабылданған. Бірақ та, көптеген мамандар «гендік вакциналар» термині өте дәл деп есептейді (өйткені иммунды реакция ДНҚ-ға қарсы емес, генмен кодталатын антигенді белоктарға қарсы бағытталаған).

ДНҚ вакцинасын алу үшін қандай да бір микроағзалардың иммунногенді протеиннің өнімін кодтайтын генді бактериалды плазмидаға қатыстырылады. Плазмида бұл бактериалды жасушаларда репликацияға (қайта жаңғыртуға) қабілеті бар кішігірім тұрақты шеңберлі екі үзеңгілі ДНҚ молекуласы.

Вакцинацияланатын протейнді кодтайтын геннен басқа плазмидаға эукариоттар жасушаларында бұл гендерді экспрессиялау үшін қажетті генетикалық элементтер қатыстырылады. Сосын плазмидалық ДНҚ ны бактериядан бөліп алып басқа ДНҚ молекулалары мен қоспаларынан тазартады. Тазартылған ДНҚ молекуласы вакцина болып табылады. ДНҚ вакцинасын егу вакциналанған ағзаның жасушаларының бөгде протеиндердің синтезін қамтамасыз етеді. Бұл оған сәйкес қоздырғыштарға қарсы иммунитеттің құрылуына әкеледі. Осының барысында сәйкес гендері бар плазмидалар адам хромосомасындағы ДНҚ енбейді. ДНҚ вакциналарын қарапайым парентеральды әдістер арқылы тұз қоспасымен егуге болады (бұлшықет пен тері астына). Осының барысында ДНҚ көп бөлігі жасушалардың кеңістікке енеді де осыдан кейін ғанажасушаға енеді. Тағы егудің басқа әдістері де қолданылады, ол гендік пистолет деп аталады(1, 2 сурет).

Сурет. 2 «Powderject» компаниясының көп қолданылатын гендік пистолеті а — ауыстырылатын картридж; б — жинақталған құрылғы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.3 Иммунизацияның тиімділігі мен қауіпсіздігін жоғарылату

1. Вирусті протеиндердің теріс молекулаларына қарсы антиденелердің құрылуына мүмкіндік береді.

Егер вакцина ретінде иммунногенді протеиндерді қолданатын болсақ, онда оларды өндіру және тазарту барысында бұл молекулалардың үш өлшемді конфигурациясының өзгерісі болуы мүмкін. Сондықтан иммунизация өзгерген иммунногенді молекулаларға ұқсас антиденелерге байланысты тиімсіз болуы мүмкін. ДНҚ вакцинасын егу көбінесе вирусті антигендердің жасушаларымен олардың активті формасына синтезделеді.

2. Цитотоксикалды Т-лимфоциттерінің  өндірілуіне мүмкіндік жасайды.

Инактивирленген және субұқсас вакциналар негізінен гуморальды иммунды жауапты индукциялайды. Бұл иммундық жүйе жасушаларының антигендерді көрсету мен тану механизмі, антиген жасушада синтезделе ме, не сырттан келіп түседі ме, соған байланысты. Өйткені ДНҚ вакциналар иммунногенді ақуыздарды өз ағзасының жасушаларымен синтезделуін қамтамасыз етеді. Тірі патогендерді ендірусіз цитотоксикалды Т- жасушаларының активациясы. ДНҚ вакциналардың маңызды артықшылығы болып табылады.

3. Т-лимфоциттердің әр  түрлі субполяцияларына таңдамалы әсер етуі мүмкін.

Хелперді Т-лимфоциттерінің әр түрлі типіне таңдамалы түрде активтелінетін ДНҚ-вакциналары алынуы да мүмкін.  Осыған байланысты  аутоиммунды немесе аллергиялық аурулары бар тұлғаларды емдеу үшін гендік вакциналар алынуы мүмкін. Олардың патогенезі иммунды регуляцияның әр алуан тізбектерінің ауытқушылығына байланысты.

4 Ұзақ уақытқа иммунитеттің  қалыптасуына мүмкіндік береді.

Тірі аттенуирленген вакциналар сияқты ДНҚ-вакциналар ұзақ уақытқа иммунитетпен қамтамасыз етуі мүмкін. Осымен олар тек қана қайта –қайта вакцинацияны жасау жолымен ұзақ иммунитетті қамтамасыз ететін инактивирленген вакциналардан ерекшеленеді.

5. Инфекцияны жұқтыру тәуекелін жояды.

Өз әрекетімен ДНҚ-вакциналар тірі аттенуирленген вирусті вакциналарға немесе тірі векторлар негізіндегі кейбір рекомбинантты   вакциналарға ұқсас, өйткені иммунногенді  ақуыздар синтезделеді. Бірақ гендік вакциналарды егу  барысында  адамның инфекцияны жұқтырып алу  қауіпсіздігі жоқ.

 

1.2.4 Жаңа вакциналарды алу мен өндіруді оңайлату.

 

1. ДНҚ –патогенді микроағзалардың көп мөлшерін алу дағы жеңілдіктер

Көптеген микроағзаларды культивирлеу қиындыққа соғады (В және С гепатиті вирустары, адам папиллолалары және т.б.), бұл вакциналарды алуға қиындық туғызады.

Заманауи технологиялардың арқасында (мысалы, полимеразды тізбекті реакциясы қолдану) әр алуан патогенді микроағзадан ДНҚ-ның қажетті көлемін, иммунногенді протеиндерді кодтайтын гендерді бөліп вакцинаны алуға болады. Адам геномы жобасының орындалуы бірнеше жылдардан кейін ғалымдар көптеген белгілі патогенді микроағзалардың ашылған геномдарымен жұмыс істеулері мүмкін. Гендерді анықтау қиын болған жағдайда вакциналарды өндіріп алушылар сәйкес патогендердің «ДНҚ кітапханасын» қолданулары мүмкін. Бұл ДНК молекулаларын клондау және вакциналарды алу бойынша зерттеуде қолдану оңай.

2 Аралас вакциналарды  алу мүмкіндігі.

Аралас вакциналар ретінде қазіргі уақытта тек қана инактивирленген вакциналар ретінде кең қолданылады, өйткені бірнеше аттенуирленген вирусті вакциналарды егу барысында олар иммунногенділігін жоғалтады (вирусті интерференция феномені).

ДНҚ-вакциналарын араластыруға болады. Бұл өте маңызды,  өйткені қазіргі уақытта 1 апталық және 16-18 жасқа дейінгі балаларға кем дегенде вакцинация жасалады. Мультивалентті ДНҚ вакциналарын паразитті ауруларға қарсы тиімді иммунитеттің құрылуы (өйткені паразиттің антигенді сипаттамалары оның адам ағзасында даму кезеңіне байланысты болуы мүмкін), және де микроағазалардың дәріге  төзімді формаларымен күресу үшін қолданылуы мүмкін.

 

3. Вакциналарды өндіруді жеңілдету.

Бүгін қолданылып жүрген вакциналардың көп бөлігін алу технологиясы әр алуан және көп жағдайда  алынған вакцинаға қарсы ауру қоздырғыштың ерекшелігіне байланысты. Керісінше, әр алуан ДНҚ-вакциналарын алу технологиясының айырмашылықтары жоқ. ДНҚ-вакциналары плазмидаға ендірілген гендері мен ғана ерекшеленеді. Гендік вакциналарды субұқсас вакциналарға жатқызуға болады, өйткені олар адам ағзасында бір немесе бірнеше иммуногенді ақуыздардың синтезіне әкеліп соғады. Бірыңғай технологияны қолдану ДНҚ-вакциналарды алу әдістерін стандартталуын мен олардың сапасын бақылауын айтарлықтай жеңілдетуі мүмкін. Сонымен бірге бұл олардың алуына қажет қаражатты қысқартуы мүмкін.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

Бүгін қолданылып жатқан вакциналарды оларды алу әдістемелеріне байланысты келесі типтерге бөлуге болады:

• тірі аттенуирленген вакциналар;

• инактивирленген вакциналар;

• микроағзалардың тазартылған компоненттерінен құрылған (протеиндер немесе полисахаридттер) вакциналар;

• гендік инженерия әдісі арқылы алынған микроағзалардың компоненттерінен құрылған рекомбинантты вакциналар.

Заманауи технологиялардың арқасында (мысалы, полимеразды тізбекті реакциясы қолдану) әр алуан патогенді микроағзадан ДНҚ-ның қажетті көлемін, иммунногенді протеиндерді кодтайтын гендерді бөліп вакцинаны алуға болады. Адам геномы жобасының орындалуы бірнеше жылдардан кейін ғалымдар көптеген белгілі патогенді микроағзалардың ашылған геномдарымен жұмыс істеулері мүмкін. Гендерді анықтау қиын болған жағдайда вакциналарды өндіріп алушылар сәйкес патогендердің «ДНҚ кітапханасын» қолданулары мүмкін. Бұл ДНҚ молекулаларын клондау және вакциналарды алу бойынша зерттеуде қолдану оңай.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі

 

1 Р.Е. Спиер, Дж. Гриффитс. Биотехнология клеток животных. Москва, ВО «Агропромиздат» 2 тома.

2 Гилберт С.. Биология развития. В 3-х томах. Биология развития. М. Мир, 1993.

3 Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М. Мир, 2002. 589 с.

4 Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития (Генетический аспект) М. МГУ, 2002, 264 с.

5 Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Воронин Е.С. и др. Сельскохозяйственная биотехнология. 2-е изд. М. Высшая школа, 2003. 

6 Щелкунов С.Н. Генная инженерия. Новосибирск. Изд-во Новосибирского государственного университета. 2004.

7 Джамалова Г.А. Биотехнология животных. Алматы. Агентство «Маматай». 2004.