Вакцину против золотистого стафилококка — опаснейшей бактерии, многие штаммы которой устойчивы к действию антибиотиков, впервые синтезировали учёные из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН и Гарвардской медицинской школы.
Стафилококки вызывают различные поражения организма человека: дерматиты, абсцессы, фурункулы, экземы, пневмонии, перитониты, менингиты, аппендициты и другие. Кроме того, эти бактерии приводят к развитию вторичных заболеваний при оспе, гриппе, раневых инфекциях. Стафилококки обнаруживают вместе со стрептококками при дифтерии, туберкулёзе и острых респираторных заболеваниях. Инфекция может попасть в любой орган и вызвать гнойный воспалительный процесс.
При лечении главная проблема связана с невосприимчивостью стафилококков к действию целого ряда антибиотиков. Именно поэтому заболеваемость этими инфекциями в последнее время значительно возросла. Так что разработка вакцины от этих опасных микробов была более чем необходима.
Совместный успех
К созданию антистафилококковой вакцины разработчики шли около шести лет. Идея возникла в ходе совместных исследований учёных лаборатории химии гликоконъюгатов ИОХ РАН, возглавляемой профессором Николаем Нифантьевым, с одним из известнейших бактериологов мира профессором Гарвардской медицинской школы Джеральдом Пиром. Именно благодаря объединению усилий двух лабораторий — в области синтетической химии углеводов (ИОХ РАН) и в области бактериологических исследований и испытаний вакцин (Гарвардская медицинская школа) — российским химикам и американским биологам удалось добиться столь значимого результата, причём за весьма короткие сроки. Этой разработке посвящена статья в февральском номере авторитетного журнала Infection and Immunity.
В лаборатории ИОХ РАН при участии Юрия Цветкова, Марины Генинг и Ольги Юдиной были синтезированы активные компоненты вакцины. В её основе — синтетический олигосахарид уникального строения.
«Область химии природных соединений, в которой мы работаем, чрезвычайно интересная и перспективная, — говорит профессор Николай Нифантьев. — Мы занимаемся синтезом сложных углеводных молекул, представленных на поверхности клетки. Именно эти соединения играют ключевую роль в развитии микробных инфекций, рака и других патологий. Нам впервые удалось провести синтез целой группы соединений данного типа».
Принцип действия антистафилококковой вакцины заключается в том, что используемый при её создании химически синтезированный олигосахарид (антигенный лиганд) моделирует фрагмент внеклеточного полисахарида стафилококков «ПНАГ». Он является ключевым компонентом биоплёнки, которая защищает бактерию от действия антибиотиков и других терапевтических средств. С помощью вакцины вызывается иммунный ответ, разрушающий биоплёнку, и бактерия оказывается неустойчивой к окружающей среде и погибает.
Одним ударом
После того, как в ИОХ РАН синтезировали активные компоненты вакцины, в Гарвардской школе приступили к микробиологической части исследований. В лаборатории Пира имеется уникальная экспериментальная база для испытаний противомикробных вакцин, в частности, по данному типу патогена.
На сегодняшний день проведены разнообразные исследования на животных, с заражением различными штаммами золотистого стафилококка, в том числе самым опасным — MRSA, который устойчив к действию метициллина. Многочисленные испытания вакцины, фактически являющиеся этапами доклинических исследований, уже продемонстрировали хорошие результаты: у животных вырабатывается очень хорошая защитная реакция. Поэтому созданная вакцина действительно может использоваться для профилактики поражения данными бактериями. В то же время антисыворотки, которые образуются при иммунизации вакциной, сами по себе могут быть использованы как терапевтический препарат (антисыворотка).
«Имеется более широкая перспектива применения этой вакцины, — отмечает Николай Нифантьев. — Американские учёные показали: внеклеточный полисахарид “ПНАГ”, фрагмент которого мы синтезировали, продуцируется не только золотистым стафилококком, но и некоторыми другими очень опасными бактериями, которые трудно лечить антибиотиками. Таким образом, вакцина имеет более широкие области применения, поскольку позволяет защищаться и от воздействия других опасных патогенов. Само по себе это является редчайшим случаем, когда одна вакцина защищает от нескольких патогенов, в том числе от вызывающего летальный перитонит штамма кишечной палочки, с которым не могут справиться даже очень сильные антибиотики».
Справка:
Название «стафилококк» происходит от греческого слова ?????? — гроздь и ?????? — зерно. Такое название микробы стафилококки получили из-за характерного вида их колоний под микроскопом, которые напоминают грозди винограда или небольшие скопления зёрен. Это связано с тем, что после деления микробы не отделяются, а остаются прикреплёнными друг к другу. Золотистый стафилококк назван так из-за специфического «золотистого» цвета колоний этого микроба, которые вырастают на питательных средах
Впереди полнообъёмные доклинические и клинические испытания. Что касается вывода вакцины на рынок, то разработчики пока опасаются делать точные прогнозы. Режим и протокол проведения испытаний вакцинных препаратов чётко определён правилами, которые приняты как в России, так и за рубежом. Поэтому в данном случае процесс никак нельзя ускорить.
Будущее за онковакциной
Ещё один проект лаборатории Нифантьева связан с разработкой онковакцины. Её идея по своей сути сходна с противомикробной вакциной и базируется на том, что на раковых клетках представлены особые типы углеводных соединений — онкоассоциированные антигены. Эти соединения задействованы в разнообразных процессах межклеточных взаимодействий и в том числе участвуют в развитии заболеваний. Если понимать их механизмы, то можно определить не только причины развития болезней, но и создать соединения, которые будут избирательно предотвращать их развитие. С помощью вакцинации можно индуцировать иммунную защитную реакцию, направленную на онкоантигены, а вместе с ними и на раковые клетки. В мире ведётся много исследований в данном направлении. В России синтезом этих сложнейших соединений последовательно занимаются только в лаборатории химии гликоконъюгатов ИОХ РАН.
Наиболее эффективным представляется использование онковакцин в качестве профилактического средства, а также на начальных этапах развития заболевания и после хирургического удаления опухолей. В любом случае, онковакцинация, как и современные химиотерапевтические методы онкотерапии, будет элементом сочетанного лечения с использованием нескольких лекарственных средств.
Справка:
MRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) – это «модификация» золотистого стафилококка, устойчивая к действию большинства известных антибиотиков, в том числе метициллина. По данным исследователей, MRSA появился в 1960-х годах, во времена активного использования антибиотиков. Геном MRSA высоко вариабелен — каждый раз инфекция вызывается бактериями, генетически отличающимися друг от друга. При этом изменения в геноме MRSA происходят в среднем каждые 6 недель. Для лечения MRSA необходимо применение более высокой дозы препаратов, увеличение длительности лечения или использование альтернативного антибактериального средства, к которому данный вид MRSA всё ещё чувствителен. Метициллин-резистентный золотистый стафилококк занимает первое место среди бактерий, становящихся причиной летального исхода. Количество смертельных случаев от этой наиболее опасной инфекции за последние четыре года удвоилось
Иммунологическое исследование разрабатываемых вакцин, под руководством академика Рэма Петрова, проводится в Институте иммунологии в лаборатории профессора Родиона Степаненко. В последнее время к этой работе присоединился профессор Михаил Киселевский из Российского Онкологического Научного Центра им. Н. Н. Блохина РАМН, в лаборатории которого разрабатываются вакцинные комплексы на основе дендритных клеток.
Не так давно учёным этого Центра удалось добиться исключительно важного результата. В декабре прошлого года были завершены испытания на животных, которые продемонстрировали хорошие результаты по подавлению роста опухоли и образования метастазов. Учёные собираются активизировать данные работы, так как показана реальная перспектива для практического применения онковакцинации.
Ставка на вакцины
Химики из ИОХ РАН работают также над созданием вакцин против ряда других патогенов. Например, грибков — весьма опасных, но малоизученных патогенов, которые также обладают резистентностью к действию антибиотиков.
Объекты для синтеза учёные выбирают с учётом практической актуальности. «Мы занимаемся патогенами, лечение которых сильно ограничено высокой устойчивостью к действию антибиотиков, — объясняет Николай Нифантьев. — Кроме того, антибиотики сами по себе весьма токсичные соединения. Поэтому требуются инновационные препараты без побочных эффектов. И вакцины являются как раз таковыми. Они специфичны, эффективны, применяются в очень маленьких дозировках и не обладают целым рядом других негативных свойств, которые имеют антибиотики».
Справка:
По данным отчёта компании GBI Research, к 2016 году объём мирового рынка вакцин составит 52 миллиарда долларов США (36,2 миллиарда евро), что более чем вдвое превышает показатель 2009 года (24 миллиарда долларов США). При этом его ежегодный совокупный рост составит 11,5 процента. В недалёком прошлом вакцины считались малоприбыльной продукцией, однако в последнее время отношение к их разработке и производству изменилось. Рост рынка вакцин обоснован увеличением инвестиций после появления на нём таких успешных продуктов, как вакцины против рака шейки матки Gardasil и Cervarix, а также пневмококковой вакцины Prevnar, ставшей первым блокбастером в этом сегменте. Финансовая поддержка научно-исследовательской деятельности, по прогнозам экспертов, приведёт к появлению новых вакцин. У компаний-производителей достаточно новых экспериментальных разработок.
Если посмотреть статистику по динамике развития фармацевтического рынка, то вакцинный сектор представляет собой один из наиболее динамично развивающихся. Он растёт гораздо большими темпами, чем сектор антибиотиков. По данным отчёта, подготовленного исследовательской компанией GBI Research, к 2016 году объём мирового рынка вакцин составит 52 миллиарда долларов США (36,2 миллиарда евро), что более чем вдвое превышает показатель 2009 года (24 миллиарда долларов США). При этом его ежегодный совокупный рост составит 11,5 процента. Во многих странах мира все государственные и негосударственные фонды приоритетно развивают направление, связанное с вакцинами. В России оно пока явно недооценено. В связи с этим Николай Нифантьев считает, что было бы целесообразно создать в нашей стране национальную программу по разработке вакцин, основанных на синтетических антигенных лигандах. Такие вакцины обладают большой специфичностью и эффективностью, являются современным видом нанотехнологических медицинских средств.
Марина ? Муравьёва
Загрузка...