<<<  Назад

2022 год, № 94

УДК: 619:615.371:578.74
ГРНТИ: 68.41.53

ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЕ ВАКЦИНЫ: ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ (ОБЗОР)

В последние годы, в связи с усиленными темпами развития биотехнологии и вирусологии, активно разрабатываются технологии создания и применения для специфической профилактики инфекционных болезней животных и человека генно-инженерных вакцин, действующим началом которых являются рекомбинантные нуклеиновые кислоты. Вакцины, конструируемые на основе генно-инженерных технологий, обладают выраженными протективными и иммуногенными свойствами за счет активации как клеточного, так и гуморального звена иммунитета. Вследствие этого отпадает необходимость добавления к вакцинному препарату адъювантов для повышения иммунобиологической реакции организма. Кроме того, иммунизация генно-инженерными вакцинами способствует накоплению значительного объема клеток иммунной памяти в связи с длительной экспрессией в эукариотической клетке нуклеиновых кислот, ответственных за синтез определенных антигенов патогена. При этом технологии создания таких вакцин являются сравнительно малозатратными и в то же время довольно простыми и безопасными. Ставя перед собой цель, обобщить и систематизировать современные методы и приемы создания вакцин нового поколения на основе генно-инженерных технологий, авторы ни в коей мере не претендуют на полноту и исчерпывающий объем представленной информации. В обзоре представлен сравнительный анализ конструктивных подходов к получению рекомбинантных живых векторных и субъединичных вакцин, описаны технологии получения вакцин на основе трансгенных растений, а также ДНК- и РНК-вакцин. Рассмотрены возможные способы доставки генов протективных антигенов в клетки-мишени, показана зависимость степени выраженности иммунного ответа от методов введения вакцины в организм. Особое внимание уделено преимуществам и недостаткам генно-инженерных вакцин различных видов.
Ключевые слова: Вакцинация, ДНК-вакцина, рекомбинантная векторная вакцина, генно-инженерные методы, иммунный ответ, адъюванты.
DOI: 10.21515/1999-1703-94-203-211

Литература:

1. Гендон Ю. З. Полинуклеотидные (ДНК) вирусные вакцины и проблемы их безопасности / Ю.З. Гендон // Журн. микробиол. - 1997. - № 1. - С. 78-81.
2. Горковенко, Н. Е. Иммунобиологический статус животных в различных экологических условиях Приамурья и пути его коррекции: дис..… д-ра биол. наук : 16.00.03; 03.00.16 : защищена 17.01.2007 : утв. 06.07.2007 / Горковенко Наталья Евгеньевна. - Благовещенск, 2006. - С. 227-232.
3. Дейнеко, Е. В. Генетически модифицированные растения - продуценты белков медицинского назначения / Е. В. Дейнеко // Вестник Томского государственного университета. Биология, 2012. - № 2 (18). - С. 41-51.
4. ДНК- и РНК-вакцины: современное состояние, требования к качеству и особенности проведения доклинических исследований / А. А. Горяев, М. В. Савкина, Ю. И. Обухов, В. А. Меркулов, Ю. В. Олефир // БИО-препараты. Профилактика, диагностика, лечение, 2019. - Т. 19. - № 2. - С. 72-80.
5. Иванов, А. В. Разработка и использование адъювантов на основе наночастиц в технологии вакцинных препаратов: автореф. дис. ….. канд. фармац. наук : 21.03.13 / Иванов Александр Викторович. - Пермь, 2013. - 25 с.
6. Куцев, М. Г. Биоинженерия растений. Основные методы : учебное пособие / М. Г. Куцев, М. В. Скапцов, И. Е. Ямских. - Красноярск: СФУ, 2020. - 80 с.
7. Лёвкина, В. А. Перспективы применения живых векторных вакцин в птицеводстве / В. А. Лёвкина, И. Н. Громов, Л. Н. Громова // Животноводство и ветеринарная медицина, 2021. - № 1. - С. 69-73.
8. Лосич, М. А. Разработка и иммунологические свойства новой антирабической вакцины «Рабифел» / М. А. Лосич [и др.] // Российский ветеринарный журнал. Мелкие домашние и дикие животные. - 2012. - С. 10-14.
9. Медуницын, Н. В. Вакцинология / Н. В. Медуницын. - М.: Триада-Х; 2010. - 512 с.
10. Найманов, А. Х. Туберкулез животных : монография / А. Х. Найманов, В. М. Калмыков. - Санкт-Петербург: Лань, 2021. - 504 с.
11. Попов, Ю. А. Генетические (ДНК) вакцины / Ю. А. Попов, Н. И. Микшис // Проблемы особо опасных инфекций. - 2010. - Вып. 105. - С. 20-24.
12. Разработка вакцин для профилактики коронавирусной инфекции: от SARS и MERS до COVID-19 / Й. Д. Ли, В. Ю. Чи, Ц. Х. Су [и др.] // Juvenis scientia, 2020. - № 6. - С. 41-80.
13. Разработка способов получения интерферона-гамма и его мутантного аналога дельта-ферона / П. Н. Мирошников, Л. Р. Лебедев, Т. А. Терещенко [и др.] // Биотехнология: состояние и перспективы развития, 2003. - Т. 152. - С. 78-82.
14. Растения-продуценты бычьего гамма-интерферона для профилактики туберкулеза и лейкемии крупного рогатого скота / Н. В. Савельева, И. Д. Курдюков, Е. Э. Дудник [и др.] // Вестник С.-Петербургского ун-та, 2009. - Сер. 3. - №. 4. - С. 65-80.
15. Саткеева, А. Б. Молекулярная биотехнология: учебное пособие / А. Б. Саткеева, К. А. Сидорова. - Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2020. - 115 с.
16. Падкина, М. В. Синтез гетерологичных интерферонов в клетках дрожжей Pichia pastoris / М. В. Падкина, Л. В. Парфёнова, А. Е. Градобоева, Е.В. Самбук // Прикладная биохимия и микробиология, 2010. - Т. 46. - С. 448-455.
17. Макаров, Ю. А. Способ усиления иммунного ответа при вакцинации крупного рогатого скота против бруцеллеза / Ю. А. Макаров, Н. Е. Горковенко. - Патент на изобретение.RU 2203680 C2, 10.05.2003. - Заявка № 2001103468/13 от 05.02.2001. - Опубликовано: 10.05.2003.
18. Титова, А. Д. Рекомбинантные вакцины на основе системы секреции третьего типа у бактерий рода Salmonella / А. Д. Титова, К. В. Кудин, В. А. Прокулевич // Труды Белорусского Государственного Университета. Серия: Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем, 2015. - № 1. - С. 133-138.
19. Рукавцова, Е. Б. Трансгенные растения для фармакологии / Е. Б. Рукавцова, Я. И. Бурьянов, Н. Я. Шульга, В. А. Быков // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2006. - № 2. - С. 3-12.
20. Экспрессия поверхностного антигена вируса гепатита В в трансгенных растениях картофеля и его характеристика / Н. Я. Шульга, Е. Б. Рукавцова, М. А. Крымский [и др.] // Биохимия, 2004. - T. 69. - C. 1422-1430.
21. Adjuvant effects of a sequence-engineered mRNA vaccine: translational profiling demonstrates similar human and murine innate response / D. K. Edwards, E. Jasny, H. Yoon, [et al.] //j. Transl. Med., 2017. - Nо. 15 (1). - P. 1. doi: 10.1186/s12967-016-1111-6.
22. Adjuvants for plasmid DNA vaccines /j. Norman, J. Hartikka, P. Strauch, M. Manthorpe // Methods Mol. Med., 2000. - Nо. 29. - P. 185-196. doi: 10.1385/1-59259-688-6:185.
23. Direct gene transfer into mouse muscle in vivo / Wolff J., Malone R., Williams P. [et al.] // Science, 1990. - Nо. 247. - P. 1465-1468.
24. Dzierzbicka, K. Dzierzbicka K. Adjuvants - essential components of new generation vaccines / K. Dzierzbicka, A. Kolodziejczyk // Postepy Biochem. - 2006 - Nо. 52. - P. 204-211.
25. Dormitzer, P. R. New technologies for influenza vaccines / P. R. Dormitzer, T. F. Tsai, G. Del Giudice // Vaccines, 2012. - Nо. 8(1). - P. 45-58. doi: 10.4161/hv.8.1.18859.
26. Efficient targeting and activation of antigen-presenting cells in vivo after modified mRNA vaccine administration in rhesus macaques / F. Liang, G. Lindgren, A. Lin, E.A. Thompson, [et al.] // Mol Ther., 2017. - Vol. 6. - Nо. 25(12). - P. 2635-2647. doi: 10.1016/j.ymthe.2017.08.006.
27. Effectiveness of subunit influenza vaccination in the 2014-2015 sea-son and residual effect of split vaccination in previous seasons /j. Castilla, A. Navascués, M. Fernández-Alonso, G. Reina, F. Pozo [et al.] // Vaccine, 2016. - Nо. 34(11). - 1350-1357. doi: 10.1016/j.vaccine.2016.01.054.
28. Heterologous protection against influenza by injection of DNA en-coding a viral protein / Ulmer J., Donelly J., Parker S. [et al.] // Science, 1993. - Nо. 259(5102). - P. 1745-1749. Doi: 10.1126/science.8456302.
29. Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability / K. Karikó, H. Muramatsu, F. A Welsh, [et al.] // Mol Ther., 2008. - Nо. 16(11). - P. 1833-1840. Doi: 10.1038/mt.2008.200.
30. Increased erythropoiesis in mice injected with submicrogram quantities of pseudouridine-containing mRNA encoding erythropoietin / K. Karikó, H. Muramatsu, J.M. Keller, D. Weissman // Mol Ther., 2012. - Nо. 20(5). - P. 948-953. Doi: 10.1038/mt.2012.7.
31. Induction of an IFN-mediated antiviral response by a self-amplifying RNA vaccine: implications for vaccine design / T. Pepini, A. Pulichino, T. Carsillo, A.L. Carlson, [et al.] //j. Immunol., 2017. - Nо. 198(10). - P. 4012-4024. Doi: 10.4049/jimmunol.1601877.
32. mRNA as a transformative technology for vaccine development to control infectious diseases / G. Maruggi, C. Zhang, J. Li, J.B. Ulmer, D. Yu. // Mol Ther., 2019. - Vol. 10. - Nо. 27(4). - P. 757-772. doi: 10.1016/j.ymthe.2019.01.020.
33. Kjeken, R. DNA - the future in vaccine technology? / R. Kjeken, B. Bogen, I. Mathiesen // Tidsskr. Nor Laegeforen., 2006. - Nо. 126. - P. 2964-2968.
34. Lemon, J. L. A review of UK-registered and candidate vaccines for bovine respiratory disease /j. L. Lemon, M. J. McMenamy // Vaccines, 2021. - Nо. 9. - P. 1403. https://doi.org/10.3390/vaccines9121403.
35. Lundstrom, K. Latest development on RNA-based drugs and vaccines / K. Lundstrom // Future Sci OA., 2018. - Nо. 4(5): FSO300. doi: 10.4155/fsoa-2017-0151.
36. Nucleoside-modified mRNA vaccines induce potent T follicular helper and germinal center B cell responses / N. Pardi, M. J. Hogan, M. S. Naradikian, K. Parkhouse, [et al.] // J Exp. Med., 2018. - Nо. 215(6). - P. 1571-1588. DOI: 10.1084/jem.20171450.
37. Rauch, S. New vaccine technologies to combat outbreak situations / S. Rauch, E. Jasny, K. E. Schmidt, B. Petsch // Frontiers in Immunology, 2018. - Nо. 9. Doi.org/10.3389/ fimmu.2018.01963.
38. Safety and immunogenicity of adjuvanted inactivated split-virion and whole-virion influenza A (H5N1) vaccines in children: a phase I-II randomized trial /j. Wu, S. Liu, S. Dong, X. Dong [et al.] // Vaccine, 2010. - Nо. 28(38). - P. 6221-6227. Doi: 10.1016/j.vaccine.2010.07.008.
39. Sahly, H. V. Clinical data on Fluarix: an inactivated split seasonal influenza vaccine / H. M. El Sahly, W. A. Keitel // Vaccines, 2008. - Nо. 7(6). - P. 713-719. Doi: 10.1586/ 14760584.7.6.713.
40. Tang, D. C. Genetic immunization is a simple method for eliciting an immune response / D. C. Tang, M. DeVit, S. A. Johnston // Nature, 1992. - Nо. 356(6365). - Р. 152-154. doi.org/10.1038/356152a0.
41. Type I interferons interfere with the capacity of mRNA lipoplex vaccines to elicit cytolytic T cell responses / A. De Beuckelaer, C. Pollard, S. Van Lint, K. Roose, [et al.] // Mol Ther., 2016. - Nо. 24(11). - P. 2012-2020. Doi: 10.1038/mt.2016.161.
42. Weiner, D. B. The development of gene-based vectors for immunization / D. B. Weiner, G. J. Nabel // Plotkin's Vaccines. Saunders-Elsevier, 2008. - P. 1748. doi: 10.1016/B978-0-323-35761-6.00067-5.

Авторы:

1. Горковенко Наталья Евгеньевна, д-р биол. наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина».
2. Жолобова Инна Сергеевна, д-р ветеринар. наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина».
3. Гугушвили Нино Нодариевна, д-р биол. наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина».
4. Алферов Дмитрий Олегович, студент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина».