Генетические вакцины (днк-вакцины)

ДНК-вакцины представляют собой кольцевые бактериальные плазмиды, в ДНК которых включены гены, кодирующие антигенные пептиды. Взвесь этих плазмид вводят внутримышечно инъекционно или с помощью генного ружья. Гены, кодирующие антигенные пептиды, либо интегрируются в хромосомную ДНК мышечных клеток, либо сохраняются в течение длительного периода времени в форме эписом. Экспрессия этих генов приводит к синтезу антигенных пептидов и их презентации в комплексе с МНС белками I класса на поверхности клеток, что приводит к индукции Т-клеточного типа адаптивного иммунного ответа. При поглощении вакцинных плазмид дендритными клетками и макрофагами, находящимися в зоне инъекции, после экспрессии антигенных пептидов они презентируются в комплексе с МНС-белками I и II классов, что сопровождается индукцией как клеточного, так и гуморального адаптивного ответа. Однако мышечные клетки имеют низкий уровень экспрессии молекул МНС I класса и не экспрессируют костимулирующих молекул, поэтому, по-видимому, дендритные клетки могут играть критическую роль в развитии иммунного ответа на антигены ДНК-вакцин.

Планируется создание ДНК-вакцин, которые, наряду с генами, кодирующими белки патогенов, содержали бы гены, кодирующие определенные цитокины. Осуществляется проект, когда конструируются плазмиды, содержащие одновременно ген, кодирующий цитокин ИЛ-12, и ген, кодирующий поверхностный белок вируса ВИЧ gp120. В случае, если клетки, в которые введена эта вакцина, наряду с gp120 будут продуцировать ИЛ-12, авторы надеются, что это позволит сдвинуть дифференцировку Т-хелперов в сторону преимущественного образования Тх1, что усилит Т-клеточный адаптивный иммунный ответ против инфицированных вирусом ВИЧ клеток.

Перспективным представляется и введение в состав ДНК-вакцин генов, кодирующих синтез хемокинов, вызывающих хемотаксис фагоцитов и Т-лимфоцитов в очаг реакции, что должно способствовать лучшей индукции адаптивного иммунного ответа. В случае введения в плазмиды генов, кодирующих костимулирующие молекулы, можно надеяться индуцировать адаптивный иммунный ответ и без участия профессиональных антигенпредставляющих клеток.

Помимо того, что в клетках, в которые введены вакцинные плазмиды, происходит экспрессия генов, кодирующих антигенные пептиды патогенов, сама по себе бактериальная плазмидная ДНК обладает адъювантным действием. Это обусловлено наличием в ней CpG-последовательностей, которые после попадания плазмиды внутрь дендритных клеток и макрофагов взаимодействуют с TLR9 рецепторами, индуцируя тем самым как активацию механизмов врожденного иммунитета, так и способствуя индукции адаптивного иммунного ответа. Активированные через TLR9 рецепторы макрофаги и дендритные клетки продуцируют ИЛ-12. Этот цитокин стимулирует образование Тх1, индуцирующих синтез комплементактивирующих антител, образование цитотоксических Т-лимфоцитов и формирование фагоцитарного типа иммунного ответа, которые необходимы для защиты против многих внутриклеточных патогенов. Этот механизм лежит в основе адъювантных свойств ДНК-вакцин, однако в этом случае индукция ответа по Тх2-типу незначительна и требует, по-видимому, дополнительных адъювантов. В частности, такой эффект может быть достигнут встраиванием в ДНК вакцинной плазмиды генов, кодирующих синтез таких цитокинов, как ИЛ-4 и ИЛ-5.

ДНК-вакцины имеют много преимуществ перед большинством существующих вакцин. Так, антигенные пептиды экспрессируются в клетках хозяина в своей природной форме, не подвергаясь ни денатурации, ни модификации. Поэтому иммунный ответ направлен на патоген точно так же, как если бы он был индуцирован природным возбудителем. ДНК-вакцины, особенно если в их состав дополнительно включены гены, кодирующие синтез нужных цитокинов и хемокинов, обладают высокими адъювантными свойствами и могут быть сконcтруированы таким образом, чтобы активировать механизмы врожденного иммунитета и индуцировать нужный профиль адаптивного иммунного ответа. Такими свойствами обладают только живые аттенуированные вакцины со всеми присущими им недостатками, что связано с дополнительным элементом риска. Кроме того, ДНК-вакцины вызывают пролонгированную экспрессию антигена (внутриклеточные везикулы, содержащие вакцинные плазмиды, играют роль депо антигена), что эффективно стимулирует формирование иммунологической памяти.

В настоящее время проводятся экспериментальные и клинические испытания множества различных ДНК-вакцин, включая вакцины против малярии, ВИЧ, вирусов гриппа, герпеса, лихорадки Эбола.

В экспериментах на животных была показана хорошая эффективность ДНК-вакцины против коронавируса SARS, вызывающего тяжелый респираторный синдром. При изучении экспериментальной ДНК-вакцины против гепатита В, экспрессирующей ряд белков оболочки вируса, являющихся В-клеточными и Т-клеточными эпитопами, было показано, что иммунизация приводит к развитию мощного Т-клеточного ответа с высоким уровнем CD8⁺цитотоксических Т-лимфоцитов и синтезом комплементактивирующих антител, которые сохраняются в течение нескольких месяцев.

Необходимо отметить однако, что ДНК-вакцины также не решают всех проблем вакцинации. Так, с их помощью не удается индуцировать эффективный протективный ответ против полисахаридных антигенов таких, например, возбудителей, как пневмококки и менигококки.

Кроме того, одной из опасностей от введения ДНК-вакцин, риск которой в настоящее время интенсивно исследуется, является возможность возникновения септического шока за счет избыточной продукции провоспалительных цитокинов при избыточной активации Толл-подобных рецепторов.