Синтетические пептидные вакцины — это препараты, содержащие искусственно синтезированные короткие пептиды, имитирующие небольшие участки протективных антигенов вируса, способные вызывать специфический иммунный ответ организма и защитить его от конкретного заболевания. Идентификация основных антигеных детерминант протективных антигенов многих вирусов позволила синтезировать антигенноактивные пептиды.
После того, как Лернер и др., (938) показали, что небольшие пептиды могут вызывать защиту животных против вирусных болезней, появились многие работы по созданию пептидных вакцин. Заманчивость этого направления исследований состояла в том, что создание пептидных вакцин могло бы решить многие проблемы, связанные с производством и применением вакцинных препаратов.
На ряде примеров была показана их способность вызывать образование специфических антител и защиту животных.
Наиболее значительные исследования по созданию синтетических пептидных вакцин проведены на модели вируса ящура. Такие препараты вызывали образование ВН-антител у морских свинок и защиту у значительной части свиней и КРС при экспериментальном заражении вирулентным вирусом.
Это стало возможным после того, как было установлено, что за индукцию антител, нейтрализующих вирус ящура, ответственен белок VP1 и, в частности, один доминантный нейтрализующий иммуногенный сайт (аминокислоты 141—160) и один дополнительный сайт вблизи С'-концевого участка этого полипептида. В результате, был синтезирован пептид, содержащий аминокислотные последовательности 141 —160 VP1, который был связан с гемоцианином и дополнен адъювантом Фрейнда. Вакцина вызывала образование вируснейтрализующих антител у морских свинок, свиней и крупного рогатого скота и защищала их от заболевания при заражении вирулентным штаммом вируса ящура. Однако ан- тительный ответ после иммунизации пептидным препаратом был в 10—100 раз ниже, чем после иммунизации цельными вирионами. Использование пептида в виде димера или триммера усиливало специфическую активность синтетической вакцины. Для иммунизации свиней против ящура требовалось 40 мкг синтетического пептида [399]. Синтетические пептиды, соответствующие нейтрализующим эпитопам VP-1 вируса ящура трех типов, обладали различной антигенной и иммуногенной активностью. Пептиды, обладающие специфичностью типа А и О, вызывали у морских свинок протективный иммунитет. Менее активным оказался пептид серотипа С [594]. Пептиды с аминокислотной последовательностью VP-1 всех семи типов вируса ящура вызывали образование вируснейтрализующих антител у морских свинок. Антитела имели в основном типовую специфичность. Установлена возможность приготовления двухвалентной пептидной вакцины против ящура. Для этого синтезировали два пептида различных серотипов в тандеме. Дипептидные вакцины вызывали синтез вируснейтрализующих антител к двум типам вируса ящура [834]. Синтетический пептид, соответствую
щий аминокислотному участку 142-158 VP-1 вируса ящура типа А, вводили морским свинкам (20 мкг), овцам (1 мг) и крупному рогатому скоту (1,5 мг) вместе с адъювантом Фрейнда. У животных отмечали высокий уровень вируснейтрализующих антител и устойчивость к заражению гомологичным вирулентным штаммом вируса ящура. Обнаружена зависимость иммунитета от афинности антител, индуцированных синтетическим пептидом [1452].
После первых успехов в получении иммуногенных пептидов вируса ящура казалось, что такая же удача последует и с пептидами других вирусов. Однако на деле этого не произошло, и эксперименты часто завершались неудачами. Так было в опытах с пептидами протективных антигенов вирусов гриппа и гепатита-В и, как ни странно, с синтетическим пептидом, представляющем главные антигенные сайты белка VP-1 полиовируса типа 1 [1131]. В последующих исследованиях имму- ногенные пептиды были получены к некоторым вирусам. Синтезирован линейный вируснейтрализующий эпитоп гликопротеина вируса бешенства, который создавал протективный иммунитет против летального бешенства у мышей [587].
Пептид, соответствующий аминокислотным остаткам 1—23 или 9—21 гико- протеина D вируса простого герпеса, конъюгированный с белком, обладал иммунизирующим эффектом для мышей, будучи включенным в липосомы, но уступал по иммуногенности постинфекционному иммунитету [700].
Обнадеживающие результаты получены в опытах с пептидной вакциной против парвовируса собак. Собаки, вакцинированные пептидными вакцинами, оказались устойчивыми к заражению вирулентным вирусом, тогда как все «контрольные» собаки погибли от парвовирусной инфекции. Аналогичные результаты получены при иммунизации норок той же вакциной с последующим заражением вирулентным вирусом энтерита норок [925].
Декапептид, гомологичный аминокислотным остаткам 993—1002 пепломерного гликопротеина Е-2 вируса гепатита мышей, конъюгированный с гемациа- нином и в смеси с адъювантом Фрейнда, в дозе 50 мкг вызывал устойчивость у мышей к заражению [1487]. Синтетический циклический пептид, соответствующий аминокислотным остаткам 139—146 сайта А гемагглютинина вируса гриппа, защищал 80% мышей от интрацеребрального заражения вирусом гриппа [1122].
Некоторые синтетические пептиды не способны вызывать иммунный ответ, но могут его значительно усилить при последующем введении живой вакцины. Проведенные исследования показали, что полученные синтетические пептиды оказались слабыми антигенами и для усиления иммунного ответа они нуждались в соединении с белком-носителем или синтетическим биополимером или в присутствии адъюванта.
Лабораторные испытания синтетических пептидных вакцин в общем дали весьма скромные результаты (таблица 28).
Несмотря на то, что синтетические пептиды вызывали нейтрализующие антитела против некоторых вирусов, в целом полученые результаты были разочаровывающими. Однако эти подходы заслуживают дальнейшего изучения. Их ограничения связаны с тем, что большинство эпитопов, вызывающих гумораль-
+ положительный результат; — отрицательный результат; ± сомнительный результат; ни — не исследовали.
ный иммунитет, являются конформационными. Эпитопы, сформированные нелинейно расположенными первичными последовательностями, образуют складчатые полипептидные цепи. Эффективные антигенные стимулы требуют чтобы в вакцине содержались трехмерные эпитопы как в нативных вирусных белковых молекулах. Так как большинство В-клеточных эпитопов не является линейными, а короткие синтетические пептиды не имеют конформационной структурной организации большинство антител против них неспособны эффективно связываться с вирусными эпитопами, потому что титр вызываемых ими нейтрализующих антител ниже индуцированных инактивированной вакциной или очищенными вирусными белками.
Считается, что для иммунного ответа конформация является более важной, чем линейная последовательность аминокислот или последовательность антигенных детерминант. Циклизованные пептиды обнаружили большую иммуно- генность, чем их линейные аналоги.
Кроме того известно, что один пептид не может быть достаточно эффективным для индукции резистентности, поскольку большая поверхность антигенов обычно содержит несколько индивидуальных иммунологически акитивных областей, вызывающих защитный гуморальный и клеточный ответ. Пока не удалось идентифицировать небольшие пептиды, обладающие протективным действием [1131].
При констуировании синтетических вакцин внимание, вероятно, должно быть уделено созданию гетерополимерных полипептидов, адресованных В и Т клеточным эпитопам и связанных с носителем способствующем их поглощению иммунокомпетентными клетками.
После того, как Лернер и др., (938) показали, что небольшие пептиды могут вызывать защиту животных против вирусных болезней, появились многие работы по созданию пептидных вакцин. Заманчивость этого направления исследований состояла в том, что создание пептидных вакцин могло бы решить многие проблемы, связанные с производством и применением вакцинных препаратов.
На ряде примеров была показана их способность вызывать образование специфических антител и защиту животных.
Наиболее значительные исследования по созданию синтетических пептидных вакцин проведены на модели вируса ящура. Такие препараты вызывали образование ВН-антител у морских свинок и защиту у значительной части свиней и КРС при экспериментальном заражении вирулентным вирусом.
Это стало возможным после того, как было установлено, что за индукцию антител, нейтрализующих вирус ящура, ответственен белок VP1 и, в частности, один доминантный нейтрализующий иммуногенный сайт (аминокислоты 141—160) и один дополнительный сайт вблизи С'-концевого участка этого полипептида. В результате, был синтезирован пептид, содержащий аминокислотные последовательности 141 —160 VP1, который был связан с гемоцианином и дополнен адъювантом Фрейнда. Вакцина вызывала образование вируснейтрализующих антител у морских свинок, свиней и крупного рогатого скота и защищала их от заболевания при заражении вирулентным штаммом вируса ящура. Однако ан- тительный ответ после иммунизации пептидным препаратом был в 10—100 раз ниже, чем после иммунизации цельными вирионами. Использование пептида в виде димера или триммера усиливало специфическую активность синтетической вакцины. Для иммунизации свиней против ящура требовалось 40 мкг синтетического пептида [399]. Синтетические пептиды, соответствующие нейтрализующим эпитопам VP-1 вируса ящура трех типов, обладали различной антигенной и иммуногенной активностью. Пептиды, обладающие специфичностью типа А и О, вызывали у морских свинок протективный иммунитет. Менее активным оказался пептид серотипа С [594]. Пептиды с аминокислотной последовательностью VP-1 всех семи типов вируса ящура вызывали образование вируснейтрализующих антител у морских свинок. Антитела имели в основном типовую специфичность. Установлена возможность приготовления двухвалентной пептидной вакцины против ящура. Для этого синтезировали два пептида различных серотипов в тандеме. Дипептидные вакцины вызывали синтез вируснейтрализующих антител к двум типам вируса ящура [834]. Синтетический пептид, соответствую
щий аминокислотному участку 142-158 VP-1 вируса ящура типа А, вводили морским свинкам (20 мкг), овцам (1 мг) и крупному рогатому скоту (1,5 мг) вместе с адъювантом Фрейнда. У животных отмечали высокий уровень вируснейтрализующих антител и устойчивость к заражению гомологичным вирулентным штаммом вируса ящура. Обнаружена зависимость иммунитета от афинности антител, индуцированных синтетическим пептидом [1452].
После первых успехов в получении иммуногенных пептидов вируса ящура казалось, что такая же удача последует и с пептидами других вирусов. Однако на деле этого не произошло, и эксперименты часто завершались неудачами. Так было в опытах с пептидами протективных антигенов вирусов гриппа и гепатита-В и, как ни странно, с синтетическим пептидом, представляющем главные антигенные сайты белка VP-1 полиовируса типа 1 [1131]. В последующих исследованиях имму- ногенные пептиды были получены к некоторым вирусам. Синтезирован линейный вируснейтрализующий эпитоп гликопротеина вируса бешенства, который создавал протективный иммунитет против летального бешенства у мышей [587].
Пептид, соответствующий аминокислотным остаткам 1—23 или 9—21 гико- протеина D вируса простого герпеса, конъюгированный с белком, обладал иммунизирующим эффектом для мышей, будучи включенным в липосомы, но уступал по иммуногенности постинфекционному иммунитету [700].
Обнадеживающие результаты получены в опытах с пептидной вакциной против парвовируса собак. Собаки, вакцинированные пептидными вакцинами, оказались устойчивыми к заражению вирулентным вирусом, тогда как все «контрольные» собаки погибли от парвовирусной инфекции. Аналогичные результаты получены при иммунизации норок той же вакциной с последующим заражением вирулентным вирусом энтерита норок [925].
Декапептид, гомологичный аминокислотным остаткам 993—1002 пепломерного гликопротеина Е-2 вируса гепатита мышей, конъюгированный с гемациа- нином и в смеси с адъювантом Фрейнда, в дозе 50 мкг вызывал устойчивость у мышей к заражению [1487]. Синтетический циклический пептид, соответствующий аминокислотным остаткам 139—146 сайта А гемагглютинина вируса гриппа, защищал 80% мышей от интрацеребрального заражения вирусом гриппа [1122].
Некоторые синтетические пептиды не способны вызывать иммунный ответ, но могут его значительно усилить при последующем введении живой вакцины. Проведенные исследования показали, что полученные синтетические пептиды оказались слабыми антигенами и для усиления иммунного ответа они нуждались в соединении с белком-носителем или синтетическим биополимером или в присутствии адъюванта.
Лабораторные испытания синтетических пептидных вакцин в общем дали весьма скромные результаты (таблица 28).
Несмотря на то, что синтетические пептиды вызывали нейтрализующие антитела против некоторых вирусов, в целом полученые результаты были разочаровывающими. Однако эти подходы заслуживают дальнейшего изучения. Их ограничения связаны с тем, что большинство эпитопов, вызывающих гумораль-
|
Вирус |
Нейтрализующие антитела |
Защитный эффект на лабораторных животных |
|
гепатит мышей |
- |
+ |
|
грипп |
+ |
+ |
|
полиомиелит |
+ |
ни |
|
ящур |
+ |
+ |
|
лейкемия кошек |
+ |
ни |
|
простой герпес 1 |
+ |
+ |
|
бешенство |
+ |
+ |
|
PC инфекция |
- |
+ |
|
ВИЧ-1 |
+ |
+ |
|
корь |
- |
+ |
+ положительный результат; — отрицательный результат; ± сомнительный результат; ни — не исследовали.
ный иммунитет, являются конформационными. Эпитопы, сформированные нелинейно расположенными первичными последовательностями, образуют складчатые полипептидные цепи. Эффективные антигенные стимулы требуют чтобы в вакцине содержались трехмерные эпитопы как в нативных вирусных белковых молекулах. Так как большинство В-клеточных эпитопов не является линейными, а короткие синтетические пептиды не имеют конформационной структурной организации большинство антител против них неспособны эффективно связываться с вирусными эпитопами, потому что титр вызываемых ими нейтрализующих антител ниже индуцированных инактивированной вакциной или очищенными вирусными белками.
Считается, что для иммунного ответа конформация является более важной, чем линейная последовательность аминокислот или последовательность антигенных детерминант. Циклизованные пептиды обнаружили большую иммуно- генность, чем их линейные аналоги.
Кроме того известно, что один пептид не может быть достаточно эффективным для индукции резистентности, поскольку большая поверхность антигенов обычно содержит несколько индивидуальных иммунологически акитивных областей, вызывающих защитный гуморальный и клеточный ответ. Пока не удалось идентифицировать небольшие пептиды, обладающие протективным действием [1131].
При констуировании синтетических вакцин внимание, вероятно, должно быть уделено созданию гетерополимерных полипептидов, адресованных В и Т клеточным эпитопам и связанных с носителем способствующем их поглощению иммунокомпетентными клетками.