Способ получения вакцин

                                   Содержание:                                                   стр.

1. Краткая история появления вакцин ………………………………………2 – 4

2. Производство вакцин  ……………………………………………………...4 – 5

3. Типы вакцин ………………………………………………………………..5 – 6

3.1 Живые ослабленные микроорганизмы ………………………………….6 – 7

3.2 Инактивированные или убитые микроорганизмы ……………………..7 – 8

3.3 Очищенные или рекомбинантные субъединичные вакцины ………...8 – 10

4. Изменение в производстве вакцин ……………………………………..10 – 11

5. Рекомбинантные белковые вакцины…………………………………...11 – 12 

6. Улучшенные  противогриппозные вакцины …………………………...12 – 13

7. Несоответствие объемов производства потребности в противогриппозных вакцинах………………………………………………………………………….14

8. Существующие и планируемые мировые ресурсы противогриппозной вакцины ……………………………………………………………………….….14

9. Новые методы создания вакцин……………………………………………...15

10. Генные  вакцины………………………………………………………..15 – 17

11. Вакцины  растительного происхождения…………………………………..17

12. Новые адъюванты и системы доставки………………………………17 – 18

13. Вывод ………………………………………………………………………...19

14. Список  используемой литературы …………………………………………20 

1. Краткая история появления вакцин

 

Под общим названием вакцин объединяют все препараты, получаемые как из самих патогенных микроорганизмов или их компонентов, так и продуктов их жизнедеятельности, которые применяются для создания активного иммунитета у животных и людей.

 

Историю создания средств специфической  профилактики можно разделить на три периода:

1. Бессознательные попытки на заре научной медицины искусственно заражать здоровых людей и животных выделениями от 
больных с легкой формой заболевания.

2. Создание большого количества  вакцин из убитых бактерий.

3. Создание и применение живых,  убитых, субъединичных вакцин.

 

Первый период ознаменовался гениальным открытием живых вакцин Э. Дженнером (1796) и Л. Пастером (1880). Хотя в основе этих открытий лежали опыт и наблюдения (Э. Дженнер), знание этиологии и сознательный эксперимент (Пастер), главным в этот почти столетний период было искусственное заражение с последующим переболеванием, то есть вызвать «легкую болезнь» с тем, чтобы человек не заболел ею в тяжелой смертельной форме. Вакцина Дженнер а против оспы, вакцины Пастера против холеры кур (1880), сибирской язвы (1880–1883), рожи свиней (1882–1883), бешенства (1-S81–1886) содержали живых возбудителей болезни, ослабленных различными методами: возбудитель холеры кур – длительным хранением культур в бульоне, воздействием на возбудителя сибирской язвы повышенной температурой (42,5 °С), пассажем возбудителя рожи через организм голубей и кроликов, пассированием вируса бешенства через организм кроликов.

В 1884 году Л.С. Ценковский в России, используя принцип аттенуации (ослабления) по Пастеру, приготовил свои вакцины против сибирской язвы. В 1908 году Wall и Leclainche получили вакцину против эмкара из культур возбудителя, выращенных при 43–44° С, или культуры, выращенные в средах со специфической сывороткой. Затем подобные живые вакцины были получены против холеры людей (Хавкин В., в Индии, 1890–1896; Nikole, 1912). В 1897 году Р. Кох в практику профилактических прививок против чумы крупного рогатого скота предложил живой вирус из желчи убитых, больных или павших от чумы животных. Эти прививки давали отход до 30%. Вскоре Ненцкий, Забер и Выжникевич заменили их «симультанными» прививками, то есть одновременным введением с живым вирусом специфической сыворотки.

На этом первый, самый ранний период разработки живых вакцин заканчивается, вместе с ним заканчивается и  первый период развития иммунологии.

Второй период характеризуется  изготовлением вакцин из убитых бактерий и открытием большого количества возбудителей заболеваний. И смело  можно сказать, что не было такого микроорганизма, который бы в убитом состоянии не использовался в качестве вакцины. Официальным началом этого периода следует считать 1898 год (Kolle Pieiffer), он дал богатые плоды для медицины и ветеринарии в создании так называемых корпускулярных вакцин. В то же время он принес науке много удивительных открытий и разочарований. Этот период не закончен и сейчас, так как из-за отсутствия эффективных профилактических препаратов мы пользуемся убитыми корпускулярными вакцинами при целом ряде инфекций, хотя имеются совершеннейшие методы аттенуации микроорганизмов.

В разработке живых вакцин этот период сыграл печальную роль. Он задержал их развитие более чем на 20 лет. Но в то же время в этот период бытовало мнение о недостаточной эффективности убитых вакцин. Ученые не оставляли поисков все новых и новых живых вакцин, как наиболее эффективных и экономичных профилактических препаратов.

В третий период (с 1930 года) в равной мере получили развитие живые, убитые и так называемые химические вакцины  из очищенных антигенов, то есть третий период характеризуется развитием  обоих направлений.

Сторонники применения убитых вакцин, ссылаясь на факты осложнений при  применении живых вакцин в ветеринарной практике, отвергали их и стремились усовершенствовать убитые вакцины. Способы улучшения убитых вакцин были связаны с применением различных  физических и химических агентов для обезвреживания микробов, подбором штаммов с полноценными антигенами, введение «щадящих» режимов инактивации культур микробов, использованием очищенных, так называемых протективных, антигенов (химических вакцин). Уделялось немало работ вопросам «депонирования» убитых и химических вакцин, методам их аппликации, кратностям, интервалам, дозам введения, а также проблеме ревакцинаций. При этом были достигнуты большие успехи. Но все же проблема ликвидации инфекционных болезней успешно не решалась.

Изготовление живых вакцин в 20–60-х  годах текущего века не стояло на месте. Разработки получения живых вакцин проводились, no несколько более замедленными темпами, чем убитых вакцин. Лишь в  последние 20–30 лет мы становимся свидетелями  широкого производства живых вакцин и замены ими убитых вакцин, не всегда являющихся эффективными.

Например, многолетний опыт использования  убитых вакцин в нашей стране и  за рубежом при профилактике сальмонеллезов показал их недостаточную иммуногенную эффективность, так как сальмонеллезные антигены в организме привитых животных не способны размножаться. Это ограничивает их циркуляцию в организме и проявление клеточного иммунитета. Последнее заставляет применять убитые вакцины многократно, вводить их большими дозами, что обуславливает высокую реактогенность убитых вакцин. Для профилактики инфекционных болезней более эффективными считают живые вакцины их аттенуированных штаммов. Последние получают при пассировании вирулентных культур микроорганизмов на искусственных питательных средах и через невосприимчивых животных, а также воздействием на них физических, химических и биологических факторов. Введение таких штаммов в организм обеспечивает их размножение не вызывая заболевания. 1 аоборот, они обеспечивают выработку более прочного, в том числе клеточного, иммунитета. В отличие от иммунитета, сформировавшегося под действием убитых вакцин, иммунитет от применения живых вакцин наступает более быстро, уже после однократного введения вакцины. Он более напряженный и продолжительный. Однако преимущества живых вакцин перед убитыми этим не исчерпываются.

Согласно современным международным  требованиям штаммы, применяемые  для изготовления живых вакцин, должны иметь генетические маркеры, позволяющие  отличить их от полевых штаммов. Они должны обладать постоянством (константность) своих биологических свойств, слабой остаточной вирулентностью и обеспечивать невосприимчивость к инфекции большинства животных при однократном применении вакцины.

Значение живых вакцин оценивается  еще и с экономических позиций. На Международном конгрессе микробиологов в 1966 году было высказано мнение, что применение живых вакцин обеспечивает сохранение экологического баланса, не допускающее появление новых патогенных микроорганизмов.

Большинство выпускаемых у нас живых вакцин в настоящее время являются моноштаммными. Технология их изготовления не учитывает многообразия серовариантного состава бактерий.

В технологическом процессе вакцинного производства важны все звенья: от подбора производственных штаммов и питательной среды до конечных этапов – стандартизации и расфасовки биопрепаратов.

Технологическая схема изготовления инактивированных (I) и живых (II) вакцин на примере производства вакцин против сальмонеллеза представлена на рисунке 4.1 (по Ярцеву М.Я., 1996).

Мы уже ознакомились с биотехнологией приготовления питательных сред, подбором производственных штаммов  микроорганизмов и технологией  культивирования их в промышленных условиях. Для производства вакцин важен метод глубинного культивирования  микроорганизмов в реакторах, в которых должен предусматриваться автоматический контроль и регулирование следующих технологических параметров: температуры (t), давления (Р), расхода воздуха (G), уровня среды (Н), концентрации микроорганизмов (М), концентрации микроэлементов (Г), числа оборотов перемешивающего устройства (п), концентрации водородных ионов (рН), парциального давления кислорода (рО2) и углекислого газа (рСО2), концентрации углеводов (в частности глюкозы), окислительно-восстановительного потенциала (Eh). При этом нужно иметь в виду, что для каждого микроорганизма нужна индивидуальная питательная среда и свои параметры культивирования.

Полученную после выращивания  микробов культуру используют в зависимости  от вида приготовляемой вакцины –  инактивированной или живой.

 

 

2. Производство вакцин

Предотвращение распространения  инфекций с помощью иммунизации, без сомнения, является одним из величайших достижений человечества в  области медицины. В настоящее  время вакцины ежегодно предотвращают  до трех миллионов смертей. За ХХ столетие средняя продолжительности жизни людей увеличилась примерно на 30 лет, что в немалой степени обусловлено массовой вакцинацией. Одно из опаснейших инфекционных заболеваний – оспа – полностью ликвидировано с помощью вакцинации. Ожидается, что такая же участь в скором времени постигнет и полиомиелит. Однако строгие регулятивные правила, касающиеся иммунизации здоровых людей, и ограниченный доход от производства вакцин являются серьезными препятствиями, которые удерживают фармацевтические компании от вступления в вакцинный бизнес. В результате за последние годы количество производителей вакцин значительно уменьшилось, что привело к снижению конкуренции и подавлению стимулов к инвестированию в эту область. 
         Однако ситуация уже начала меняться. Несколько новых вакцин недавно получили разрешения для клинического использования. Ожидается, что некоторые из них получат статус блокбастера (будут приносить доход более миллиарда долларов США в год). В число претендентов входят Превнар (Prevnar), разработанный компанией Wyeth Pharmaceuticals для профилактики пневмококковых инфекций и Гардасил (Gardasil) компании Merck, предназначенный для предотвращения инфицирования папилломавирусами. Научный и экономический прогресс указывает на возможность того, что в следующем десятилетии скорость развития вакцинного бизнеса превысит скорость развития бизнеса фармакологических средств. Если ожидания оправдаются, то развитие и внедрение инновационных методик повысит шансы на успех разрабатываемых в настоящее время вакцин против ВИЧ, малярии, гепатита С и других заболеваний. 
          Первая крупномасштабная вакцинация имела место более 200 лет назад и ее целью была профилактика оспы. Сегодня многие инфекционные заболевания, как бактериальной, так и вирусной природы можно предотвратить с помощью вакцин. Однако до сих пор инфекции вызывают значительную заболеваемость и смертность, что указывает на необходимость создания новых и усовершенствования существующих вакцин. К настоящему времени исходные варианты некоторых вакцин уже заменены более эффективными версиями и постоянно появляются новые препараты. Половина существующих вакцин появилась в течение последних 25 лет, что соответствует разработке примерно одной вакцины в год, по сравнению с одной в пять лет, как это было в более ранний период. Появление новых и усовершенствованных вакцин привело к изменениям в методах производства, а в некоторых случаях, наоборот, производственные достижения привели к появлению новых профилактических средств. 
         Из данного обзора вы можете получить информацию об основных типах существующих вакцин, методах их производства, примерах того, какие изменения произошли в подходах к созданию вакцин и как новые технологии могут повлиять на производство вакцин в будущем.

 

 

3. Типы вакцин  
        Основные типы вакцин, лицензированных для клинического использования, содержат живые ослабленные, убитые или инактивированные микроорганизмы. Меньшее количество препаратов основано на очищенных компонентах микроорганизмов, а совсем немногочисленная группа – на белках, синтезированных с помощью метода рекомбинантных ДНК.

 

Различают следующие виды вакцин:

Вакцина адсорбированная (v. adsorptum) – В., антигены которой сорбированы на веществах, усиливающих и пролонгирующих антигенное раздражение.

Вакцина антирабическая (v. antirabicum; анти- + лат. rabies бешенство) – В., изготовленная из штамма фиксированного вируса бешенства в суспензии тканей головного мозга животных или в культуре клеток и предназначенная для предупреждения заболевания у лиц, укушенных (ослюненных) животными, больными бешенством (подозреваемыми на заболевание).

Вакцина ассоциированная (v. associatum; син.: В. комбинированная, В. комплексная, поливакцина) – препарат, состоящий из нескольких В. различного типа, предназначенный для одновременной иммунизации против нескольких инфекционных болезней.

Вакцина живая (v. vivum) – B., содержащая жизнеспособные штаммы патогенного микроорганизма, ослабленные до степени, исключающей возникновение заболевания, но полностью сохранившие антигенные свойства, обусловливающие формирование специфического иммунитета у привитого.

Вакцина поливалентная (v. polyvalens; греч. poly – много + лат. valens, valentis сильный) – В., изготовленная на основе нескольких серологических вариантов возбудителя одной инфекционной болезни.

Вакцина убитая (v. inactivatum) – В., изготовленная из микроорганизмов инактивированных (убитых) воздействием физических или химических факторов.

Вакцина фенолизированная (v. phenolatum) – убитая В., изготовленная из микроорганизмов, инактивированных фенолом.

Вакцина формалинизированная (v. formalinatum; син. формолвакцина) – убитая В., изготовленная из микроорганизмов, инактивированных формалином.

Вакцина химическая (v. chemicum) – В., состоящая из специфических антигенов, извлеченных из микроорганизмов, и очищенная от балластных веществ.

Вакцина эмбриональная (v. embryonale) – В., изготовленная из вирусов или риккетсий, выращенных на эмбрионах птиц (кур, перепелок).

Вакцина этеризованная (v. aetherisatum) – убитая В., изготовленная из микроорганизмов, инактивированных эфиром.

 

3.1 Живые ослабленные микроорганизмы 
        Противооспенная вакцина – первая вакцина для крупномасштабного применения – содержит живые частицы вируса коровьей оспы, являющегося близким родственником вируса человеческой оспы, но неспособного вызвать заболевание у человека. Впоследствии идея использования живых организмов для создания защитного иммунитета у человека пригодилась при создании вакцин против таких возбудителей, как холерный вибрион (Vibrio cholerae), вызывающие туберкулез микобактерии (Mycobacterium tuberculosis), возбудитель тифа (Salmonella typhi), вирусов желтой лихорадки, кори, эпидемического паротита (свинки), полиомиелита, краснухи, ветряной оспы, аденовирусов и ротавирусов. 
         Успех данного подхода зависит от точного определения грани между вирулентностью (способностью вызывать заболевание) и способностью приводить к развитию эффективного иммунитета. Если эту грань удалось найти, получившиеся в результате живые ослабленные микроорганизмы можно использовать в качестве эффективной вакцины благодаря присущим им трем главным элементам, необходимым для формирования устойчивого иммунитета: 
– антиген(ы)-мишень(и), обеспечивающие формирование иммунологической памяти; 
– ассоциированные с патогеном молекулярные комплексы, стимулирующие врожденный иммунитет (адъювантный эффект); 
– присущая микроорганизмам способность проникать в организм. 
        В результате иммунная система реагирует на ослабленного возбудителя вакцины как на полноценный патоген. Для получения безопасных штаммов возбудителей обычно применяют метод искусственного мутагенеза с последующим отбором мутантов, направленным на устранение вирулентности. Например, входящий в состав противотифозной вакцины штамм S.typhi Ty21 получен в результате воздействия на возбудителя мутагенными агентами, что привело к ряду мутаций, позволяющих при соблюдении определенных условий выращивать бактерии в лаборатории, но предотвращающих их размножение в организме. Другие ослабленные микроорганизмы для производства вакцин создаются с помощью проводимого на протяжении нескольких поколений искусственного отбора, направленного на снижение вирулентности и повышение иммуногенности. 
        Производство живых ослабленных микроорганизмов в промышленных масштабах не требует больших финансовых затрат, так как они, как правило, накапливаются в больших концентрациях в бактериальной культивационной среде либо в среде, содержащей клетки, продуцирующие вирусные частицы. Однако существует одно важное обстоятельство, ограничивающее использование живых вакцин – это их потенциальная небезопасность. Проблема заключается в том, что не всегда можно отличить эффективно обезвреженные организмы от патогенных. Кроме того, всегда существует определенный риск возвращения используемыми штаммами вирулентности. Эти причины и обуславливают крайне медленный прогресс в разработке вакцин против таких заболеваний, как туберкулез и ВИЧ.