С помощью вакцин удалось победить целый ряд инфекционных заболеваний.

Однако от многих из них до сих пор нет надежной защиты.

Вот почему создание новых высокоэффективных препаратов - актуальнейшая задача. Решение ее лежит в области иммунной биотехнологии.

Об этом нашему корреспонденту С. С. Попову рассказал директор Государственного научного центра РФ - Института иммунологии академик РАМН Р. М. Хаитов.

- Рахим Мусаевич, почему, с вашей точки зрения, потребовался пересмотр методов вакцинации, в основе своей остававшихся неизменными с XIX в., со времен Пастера?

- Его открытие было великим для своего века, позволило спасти миллионы жизней - прививки как способ профилактики инфекционного заражения оправдали себя. Но наука не стоит на месте. Изменился уровень знания физиологических механизмов иммунной системы - одной из самых сложных в организме. Детально изучены функции ее составляющих - костного мозга, тимуса, или вилочковой железы, селезенки, лимфатических узлов, связанных сетью многочисленных сосудов. Генетические исследования помогли выяснить назначение и особенности взаимодействия ее элементов: стволовых клеток*, Т- и В-лимфоцитов разных типов, макрофагов, сигнальных молекул и т.д. Мы теперь представляем, как осуществляется их миграция и регулируется количество, какие части слаженного механизма ломаются при патологиях. Кооперация соответствующих клеток обеспечивает иммунный ответ - речь идет о реакции на проникновение во внутреннюю среду организма продуктов чужеродной генетической информации, именуемых антигенами.

Почему же после вакцинации, а также некоторых перенесенных заболеваний невосприимчивость к ним сохраняется многие годы? Как

* См.: В. Н. Ярыгин и др. Всемогущие клетки. - Наука в России, 2004, N 1 (прим. ред.).

стр. 25

и нервная, иммунная система обладает памятью. Именно на этом замечательном ее качестве основан эффект вакцинации. Среди лимфоцитов, важнейших составляющих иммунной системы, выделяется категория так называемых клеток памяти. После того как организм справился с инфекцией, они, сохраняя информацию об антигене, как бы уходят на покой в лимфатические узлы, селезенку, другие органы. "Отдыхают" порой десятилетиями до новой встречи с уже однажды встреченным вирусом. И когда это случается, мгновенно бросаются в атаку, поскольку все знают про врага. Тогда упомянутые клетки памяти быстро размножаются, передают информацию В-лимфоцитам, а те, в свою очередь, начинают в высоком темпе продуцировать антитела - специфические белки, циркулирующие в крови, лимфе, тканевой жидкости и способные связываться с антигенами, подавляя их и нейтрализуя токсины. Вакцинированный организм устойчив к вирусу. Заражение человека инфекционной болезнью не происходит, либо ограничивается легким недомоганием.

Возвращаясь к вашему вопросу, отмечу: у классических, ортодоксальных, т.е. разработанных по методу Пастера, вакцин уже достаточно давно обнаружены существенные недостатки. Для их изготовления используют либо убитые вирусы, либо живые, но ослабленные, с удаленными наиболее токсичными фрагментами. Но в любом варианте в них содержится до 99% балластных веществ, а это означает, что лишь 1% вводимого препарата участвует в формировании иммунитета. Таким образом, защитная система нашего организма, вынужденная вырабатывать антитела на ненужные антигены, "прокручивается вхолостую". Примеси же эти далеко не нейтральны, вызывают в некоторых случаях серьезные побочные эффекты: аллергию, артриты, расстройства нервной системы и т.д. Вот почему теперь все большее применение находят другие вакцины. Речь идет не просто о разрушенных бактериях или вирусах, а строго определенных их фрагментах, формирующих иммунитет. Казалось бы, задача понятна: добиться выделения конкретного антигена в чистом виде и использовать его в качестве вакцины. Однако выяснилось, что, несмотря на безвредность, он неэффективен. И мы пошли по другому пути: соединили антиген с иммуностимулятором, получили мощный иммунный ответ.

- О разработке этой перспективной идеи академик РАМН Р. В. Петров (с 1984 г. действительный член АН СССР) и вы сообщали в нашем журнале еще в 1981 г. *

- А первая вакцина, созданная на новых принципах, появилась спустя полтора десятилетия, в 1996-м, и все эти годы, а на самом деле еще дольше, в лабораториях Института биофизики Минздрава СССР, а затем в сформированном на их базе Институте иммунологии шла напряженная теоретическая, исследовательская, экспериментальная работа. Поиск вели, конечно, не на пустом месте. Изучение генов иммунного ответа академик Р. В. Петров и его школа начали еще в 60-х годах XX в. Мы выяснили, почему на один и тот же антиген особи реагируют по-разному: одни заболевают, другие - нет. Причина кроется не в случайных факторах, а в способности организма к эффективному или неэффективному ответу на вторжение вируса, которая наследственно предопределена.

Возникла задача "обойти" генный контроль, усилить ответ на конкретный антиген, преодолев вялую индивидуальную реакцию. Данный

Функции иммунной системы.

* См.: Р. В. Петров, Р. М. Хаитов. Генетика иммунитета и вакцины будущего. - Наука в СССР, 1981, N 5 (прим. ред.).

стр. 26

путь привел к обоснованию принципов фенотипической коррекции генного контроля иммунного ответа. Особей (опыты проводили на мышах), изначально слабореагирующих на проникшую в организм инфекцию или антиген, мы научились переводить в ряд фенотипически сильнореагирующих. Сделать это позволили вещества из категории синтетических полиэлектролитов: как оказалось, они активизируют клетки иммунной системы - лимфоциты и фагоциты, усиливают синтез антител в ответ на чужеродный антиген. Фагоциты активнее захватывают и переваривают микробные частицы, вырабатывают окислительные радикалы, с их помощью убивая микроорганизмы. Было также установлено, что действие искусственно созданных структур зависит от степени полимеризации макромолекул: чем она выше, тем сильнее эффект. Зная размеры лимфоцитов и их рецепторов, а также антигенов, вирусов, мы подбирали полиэлектролит необходимой длины. Фактически он был сконструирован.

Работу вели совместно с коллективом кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, руководимым академиком В. А. Кабановым. В результате получили модельную вакцину - благодаря ей участвовавшие в наших опытах мыши выживали при абсолютно смертельных дозах инфекции. Даже у особей с удаленным тимусом иммунная память после инъекций возникала очень быстро и держалась долго. Но требовался препарат, безвредный для человека. Тогда сотрудник нашего института доктор химических наук А. В. Некрасов создал замечательный полимер: он обладал иммуностимулирующими свойствами, был абсолютно нетоксичен и через определенное время после введения - это очень важно - распадался, выводясь из организма. Более того, он оказался детоксикантом, освобождающим организм от токсинов. Мы доказали: при конъюгации (объединении) в одной структуре антигена с полиэлектролитным стимулятором антительный и клеточно-опосредованный иммунный ответ возрастает в десятки и сотни раз.

Итак, впервые в медицинскую практику внедрены синтетические макромолекулы, биологическое действие которых основано на их эффективном физико-химическом взаимодействии с клетками. Ведь раньше круг соответствующих полимеров ограничивался химически нейтральными веществами, использующимися в качестве пассивных носителей низкомолекулярных лекарств. Новый препарат мы назвали "Полиоксидоний". Затем на его основе сконструировали вакцину против гриппа - "Гриппол"*. В 1996 г. она была зарегистрирована Минздравом России, разрешена к промышленному выпуску и широкому медицинскому применению. Используется для профилактики заболевания у детей с 6-месячного возраста и подростков, применяется без ограничений возраста у взрослых, эффективна при вакцинации лиц из групп повышенного риска заболевания гриппом. В эпидемические сезоны 1997 - 2003 гг. в нашей стране ею привито свыше 40 млн. человек.

- А среди них есть сотрудники вашего института?

- И весь коллектив, и ваш покорный слуга, и члены моей семьи. Признаюсь, до появления "Гриппола" я часто и тяжело болел гриппом. А в последние годы даже забыл о нем. "Живые" вакцины против гриппа, которые, к сожалению, выпускают до сих пор, воздействуют только на один штамм вируса. "Гриппол" же тривалентен, т.е. эф-

Органы и ткани иммунной системы: В - В-клетки; Т - Т-клетки; М - макрофаги; Г - гранулоциты; преТ - предшественники Т-клеток.

* См.: Р. М. Хаитов. Скажи гриппу "нет"! - Наука в России, 1997, N 2 (прим. ред.).

стр. 27

фективен против трех наиболее часто встречающихся его разновидностей - A1, A2 и В. Это антигенный коктейль с минимальным количеством компонентов: всего лишь два белка, соединенных с иммуномодулятором. Такое сочетание позволяет делать прививки даже во время эпидемии, поскольку иммунитет после них возникает уже через неделю. Хочу подчеркнуть: "Гриппол" - единственная в мире вакцина со "встроенным" иммуностимулятором. Именно эта особенность гарантирует успех применения препарата даже у людей с ослабленной иммунной системой. "Гриппол" не уступает по своим параметрам наиболее современным импортным вакцинам, при этом его цена гораздо ниже*.

- Согласитесь, при всей коварности гриппа есть инфекции и пострашнее...

- Находится управа и на них. На аналогичных с "Грипполом" принципах - антиген плюс иммуностимулятор - в нашем институте создана и уже успешно используется в клинической практике брюшнотифозная вакцина "Вианвак". Разные этапы испытаний проходят препараты против бруцеллеза, дизентерии, туберкулеза. В стадии разработки - средства от коклюша, дифтерии и столбняка. Большую опасность сегодня представляют разновидности гепатита, особенно С - по разрушительности и уровню смертности он сопоставим со СПИДом, - и мы работаем в этом направлении. А вот против ВИЧ-инфекции препарат нами уже создан и представлен в Минздрав РФ в качестве кандидатного для последующих испытаний. Речь идет о полимербелковой рекомбинантной конъюгированной жидкой вакцине "Вичрепол". Отмечу: аналогичные средства в разных странах тоже ищут, многие уже испытаны, но результативность их мала. Традиционные методы активизации иммунной системы неэффективны, ибо вирус СПИДа ломает механизм ее функционирования, поражая, кстати, не всю, а главные клетки - так называемые Т-хелперы. Поскольку они замолкают, то нет должного иммунного ответа - вирус вовсю размножается и человек гибнет от побочных заболеваний. Я убежден, что привычным пастеровским методом вакцину против СПИДа и гепатита С не создать. Эффективна будет лишь та, которой не страшен иммунодефицит. Именно такой структурой является "Вичрепол", поскольку он представляет собой комбинацию двух антигенов ВИЧ с иммуностимулятором. Мы надеемся, что препарат удастся использовать не только для профилактики, но и в лечении уже заболевших людей.

Отдавая должное усилиям наших сотрудников, не могу не сказать и о том, что многие исследования мы ведем совместно с другими учреждениями РАН, РАМН и Минздрава РФ. Без такой кооперации реализация федеральной программы "Вакцины нового поколения и диагностические системы будущего" - а она объединяет около полусотни институтов по всей стране - невозможна.

- Сегодня до 30% населения страдает аллергиями. Ваши биотехнологические методы применимы в их лечении?

- Конечно. Например, позволяют полностью избавиться от бронхиальной астмы. К сожалению, существующие антигистаминные и другие средства лишь на время тормозят аллергическую реакцию. Но ведь она - следствие нарушенных клеточных балансов в иммунной системе. Восстановить же норму помогают препараты совершенно но-

Эксперименты по испытанию искусственных вакцин против гриппозной инфекции. I - вирус гриппа (1 - гемагглютинин, 2 - нейроминидаза); II - конъюгаты антиген-полимер (3 - гемагглютинин-полимер, двойной конъюгат); III - выживаемость мышей при вакцинации гемагглютинином или конъюгатами (5 - введение изотонического раствора натрия хлорида) с последующим заражением вирусом гриппа; IV- число антителообразующих клеток в селезенке мышей соответствующих групп.

* За цикл работ "Конъюгированные полимер-субъединичные иммуногены и вакцины" Р. В. Петров, В. А. Кабанов, Р. М. Хаитов, А. В. Некрасов, Р. И. Атауллаханов удостоены Государственной премии РФ в области науки и техники за 2001 г. (прим. ред.).

стр. 28

вого класса - аллерготропины. Общая идея такова. Как оказалось, вакцины, разработанные на основе полиэлектролитного носителя, не стимулируют синтез аллергических антител и не вызывают связанных с этим процессом осложнений. Мы начали эксперименты, соединив уже знакомый вам "Полиоксидоний" с очищенными аллергенами. И выяснили: подобные конъюгаты помогают заметно увеличить выработку защитных антител, играющих в данной ситуации блокирующую роль. Предварительные клинические испытания подтвердили их эффективность. Среди уже запатентованных - "Берпол", "Тимпол" и "Полпол" на основе высокоочищенных аллергоидов пыльцы березы, тимофеевки и полыни. Значит, уже можно говорить о перспективности апробированной нами идеологии конструирования таких препаратов.

- Вакцины нового поколения, насколько мне известно, - часть проблем иммунной биотехнологии, разрабатываемых вашим институтом.

- Да, важнейшая, но, вы правы, все-таки часть, поскольку есть еще два самостоятельных, хотя и тесно связанных между собой направления: создание лекарственных иммуномодулирующих препаратов и актуальных диагностикумов, или, как их еще называют, диагностических систем будущего.

Что такое биотехнология? Это использование различных штаммов микроорганизмов для получения необходимого продукта. В них вводят соответствующий ген и штаммы начинают продуцировать белки, ферменты и т.д. Иммунологи же в качестве биотехнологических используют свои специфические приемы, в частности, гибридомные технологии. Их применяют и при конструировании лекарственных средств для восстановления в организме нарушенных функций. При этом мы выявляем, какое звено целостной защиты повреждено, подбираем необходимый иммуномодулятор. Среди них есть и такие, которые предназначаются вполне определенным клеткам. Создание адресных лекарств - перспективное направление фармакологии.

Наши сотрудники обследовали разные группы населения во многих регионах страны. И выявили: большой процент людей страдает приобретенными, или, точнее, вторичными иммунодефицитами, т.е. функциональными нарушениями, вызванными экологическими факторами, несбалансированным питанием и т.д. В таких случаях необходима превентивная иммунокоррекция с помощью лечебных препаратов. Полученные данные подтверждают: эти меры позволяют резко снизить инфекционную заболеваемость.

Еще одна важная часть проводимых исследований - создание диагностических систем для определения иммунного, иммуногенетического и аллергического статуса человека. В данном случае мы сделали акцент на нанотехнологию; с ее помощью можно фиксировать даже несколько интересующих нас молекул в любом образце, будь то сыворотка, кровь, вода, смыв. В лабораторных условиях соответствующая аппаратура уже сконструирована, вскоре она станет коммерческой. На порядки уменьшатся расход реактивов и сроки анализов. Ощутимый прогресс достигнут в области генодиагностики: благодаря цепной полимеразной реакции теперь определяют конкретный фрагмент генома. А ведь многие вирусы мутируют и важно научиться их узнавать. Кроме гриппа, например, существует более 100 разных инфекций, поражающих дыхательные пути. Для их идентификации в нашем институте разработана методика, позволяющая по смыву и фрагменту ДНК очень быстро определять любой из этой сотни вирусов, т.е. ставить точный диагноз, от которого и зависит успех лечения.

Совершенно новые возможности в распознавании заболеваний появились чуть более четверти века назад благодаря гибридомной технике синтеза моноклональных антител. Что такое гибридома? Это гибрид, полученный путем слияния нормальных лимфоцитов иммунизированных животных с культивируемыми в питательной среде раковыми клетками. От первых он воспринимает способность синтезировать определенное антитело, а от вторых - к бесконечному размножению. В результате вырабатываемые клоном антитела абсолютно идентичны и взаимодействуют только с одним антигеном. Полученный в пробирке препарат - превосходное диагностическое и лечебное средство. С гибридомной техникой и производством моноклональных антител во многом связано будущее нашей и смежных с ней областей медицины.

- В иммунологии, как и в любой развивающейся науке, видимо, есть немало нерешенных проблем?

- Разумеется. Надо выявить конкретные гены, отвечающие за развитие аллергических процессов. Нужно научиться синтезировать пептиды, оптимальные для изготовления вакцин. Огромное количество инфекций до сих пор не побеждено. Скажем, такие венерические заболевания, как сифилис и гонорея, излечиваются лекарственными средствами, а вакцин против них нет, их предстоит создать. Много еще белых пятен и в области пересадки органов.

- В заключение чисто житейский вопрос. Что вы посоветуете читателям для укрепления иммунитета?

- Среди разработанных в нашем институте, запатентованных, разрешенных к медицинскому применению и промышленному производству препаратов есть ряд иммуномодуляторов, успешно используемых уже многие годы при лечении заболеваний, ассоциированных с иммунодефицитными состояниями. Высокое качество наших иммуностимуляторов отмечено двумя премиями Правительства РФ в области науки и техники. Но хочу подчеркнуть: это именно лечебные средства. Если же человек здоров, никаких лекарств, даже самых хороших, принимать ему не нужно. Для эффективного функционирования иммунной системы достаточно полноценного, разнообразного, богатого витаминами питания.

Permanent link to this publication: