В рамках конкурса "био/мол/текст" представляется статья, посвященная инфекционным заболеваниям, которые продолжают представлять значительную проблему для человечества. Несмотря на прогресс в лечении и диагностике инфекций, вакцинация остается одним из наиболее эффективных биомедицинских подходов к сдерживанию и предотвращению распространения патогенов. В свете этого, разработка новых безопасных биологических вакцинных препаратов и методов повышения их эффективности является актуальной задачей на международном уровне.

Для усиления иммуностимулирующего эффекта вакцин широко используются адъюванты - вакцинные компоненты, способные усиливать иммунный ответ на вакцинные антигены. В настоящее время весьма перспективным считается создание наноструктурных адъювантов, которые объединяют функции доставки вакцин к клеткам иммунной системы и стимуляции иммунитета, активируя различные механизмы иммунного ответа. В представленной статье рассматриваются основные типы таких адъювантов и объясняется, каким образом они способствуют повышению эффективности вакцинации.

Уважаемые читатели!

Мы рады сообщить, что данная работа была удостоена высокой оценки в рамках конкурса «био/мол/текст»-2015, где она была представлена в категории «Превосходная статья в области иммунологии».

Призовой фонд для номинации «Выдающаяся статья о процессах старения и продления жизни» был предоставлен благотворительным фондом «Наука за продление жизни». Также стоит отметить, что фирма Helicon поддержала награду за наибольший отклик среди зрителей. Важно отметить, что мероприятие поддерживалось такими ведущими организациями, как Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Иммунологическое введение

Двойная помощь иммунной системе

Прежде чем говорить о том, как можно усилить иммуностимулирующие свойства вакцин, необходимо понять основы вакцинации.

Это можно сделать, ознакомившись с материалами, такими как статья «Вакцины в вопросах и ответах» [1]. Значение иммунной системы заключается в защите организма от вредных микробов. При первом контакте с микробом система врожденного иммунитета выступает первой линией защиты, распознающей характерные молекулы патогенов.

Если этого недостаточно, активизируется адаптивный иммунитет, который действует более избирательно, распозная индивидуальные молекулы - антигены.

В 2011 году Нобелевская премия была присуждена за исследования в области иммунитета [2, 3]. Адаптивный иммунитет включает в себя презентацию антигена, когда информация о нем передается от антигенпрезентирующих клеток к Т-лимфоцитам. Эти клетки способны поглощать и расщеплять антигены, выставляя их на поверхности в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости. Затем Т-клетки превращаются в зрелые Т-клетки с определенными функциями, включая хелперные Т-лимфоциты, которые определяют развитие адаптивного ответа.

Этот ответ может быть клеточным или гуморальным, в зависимости от характера дифференцировки Т-хелперов. Клетки памяти участвуют в более быстром и интенсивном иммунном ответе при повторном контакте с антигеном, что мы называем «иммунитетом» к болезни. Вакцинация - это подготовка организма к противостоянию патогенам, которая способствует образованию долгоживущих клеток памяти и эффекторных молекул, таких как антитела [4].

Прививки обеспечивают защиту от болезней за счет антител, клеток памяти и т.д. Существуют различные типы вакцин: живые аттенуированные, инактивированные и субъединичные. Однако иммунизация только очищенными антигенами или инактивированными микроорганизмами часто не обеспечивает длительный иммунитет.

Поэтому в вакцины часто добавляются адъюванты - компоненты, усиливающие иммунный ответ на антигены. Идея использования адъювантов восходит к исследованиям конца XIX - начала XX века [5, 6]. В 1926 году была создана вакцина на основе дифтерийного анатоксина и алюмокалиевых квасцов, что положило начало использованию алюминиевых адъювантов [8]. Рамон определил адъюванты как вещества, которые в сочетании с определенным антигеном вызывают более сильный иммунный ответ, чем индивидуальный антиген.

«Маленький грязный секрет иммунологов»

Согласно исследованиям Рамона [10], при подкожном введении адъюванты привлекают к месту инъекции различные клетки крови, включая лейкоциты, и стимулируют воспалительный процесс. В зоне воспаления наблюдается активный рост клеток соединительной ткани. Увеличение количества таких клеток способствует удерживанию антигена в тканях и замедлению его поглощения кровью. Чем дольше антиген пребывает в организме, тем продолжительнее процесс образования антител против.

Такой механизм действия адъювантов известен как эффект депо, который обеспечивает удержание и пролонгированное поступление вакцинного антигена в организм, а также защиту от его деградации. Однако имеются экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что депонирование не всегда приводит к значительному усилению иммунного ответа [11].

В подобных случаях это может быть связано либо с краткосрочным существованием депо на месте инъекции, либо с формированием долговременного депо в другой области организма.

На Рисунке 1 представлено разнообразие механизмов функционирования адъювантов, где серым цветом выделены основные принципы их действия, а желтым — цитокины, которые необходимы для инициации иммунных реакций. Подробности о функционировании этих механизмов содержатся в тексте.

Здесь CTL обозначает цитотоксические T-лимфоциты, NK — натуральные киллеры, а NKT-клетки представляют собой подгруппу T-лимфоцитов, которые объединяют многие функции NK-клеток и некоторые специфические функции Т-лимфоцитов. Источник данного рисунка — [18].

В данной публикации подробное обсуждение классификации адъювантов не является целью, однако некоторые общие моменты в этой области стоит упомянуть.

Разработка новых адъювантов и сложность понимания их механизмов функционирования затрудняют систематизацию этих соединений. Классификация адъювантов может основываться на их происхождении, методе действия, физико-химических свойствах, способе введения в организм и других критериях.

Несмотря на многообразие подходов, существующие адъюванты можно объединить в три основных категории: системы доставки антигена, иммуностимуляторы и комбинированные адъюванты, которые сочетают в себе элементы обеспечения доставки и стимуляции иммунного ответа [18]. К первой группе относятся адъюванты, которые взаимодействуют с вакцинным антигеном, обеспечивая его эффективное попадание в организм.

Они могут модифицировать структуру и характеристики антигена, повышать его захват антигенпрезентирующими клетками, доставлять антиген в области, где находятся иммунокомпетентные клетки (клетки, способные реагировать на антиген), а также служить хранилищем антигена. Важно подчеркнуть, что адъюванты этой категории обладают корпускулярной структурой, то есть представляют собой малые частицы или капли.

В группе адъювантов, способствующих иммунитету, преобладают молекулы, стимулирующие иммунную систему тела.

Большинство из них обладают свойством активировать, усиливать и регулировать первичный иммунный ответ. В основном, они выступают в качестве лигандов для Toll-подобных и других рецепторов, связанных с врожденным иммунитетом. Сюда также входят цитокины, которые могут выполнять функцию адъювантов в вакцинах.

В результате, функция систем транспортировки заключается в усилении доставки антигена к клеткам, которые инициируют иммунный ответ, в то время как иммуностимуляторы непосредственно активируют эти клетки.

В стремлении создать "идеальный иммуномодулятор" ученые стремятся объединить преимущества первых двух типов адъювантов, что приводит к созданию комбинированных "адъювантов следующего уровня" [19]. Включение иммуностимуляторов в состав систем транспортировки не только позволяет концентрировать их действие на иммунных клетках, повышая их эффективность, но и снижает их воздействие на клетки, не участвующие в иммунном ответе, что делает их более безопасными.

Для разработки современных адъювантов нет необходимости в сочетании элементов, отвечающих за транспортировку антигена и активацию иммунной системы.

Причина в том, что многие адъюванты, относящиеся к системам доставки, также вызывают непосредственное воздействие на иммунные клетки. Такое многофункциональное поведение, скорее всего, связано с их корпускулярным строением. Адъюванты этой категории представляют собой маленькие частицы, или корпускулярные структуры.

Их размер обычно находится в нанометровом диапазоне, что играет ключевую роль в их функционировании.

Нанопомощники

Общеизвестно, что нанотехнологии в современном мире прочно вошли в различные области человеческой деятельности, начиная от электронных устройств и заканчивая медицинскими исследованиями.

Несмотря на уменьшение финансирования нанотехнологических инициатив, особенно в области биологии, в России, несомненна их важность и перспективность. Легко увидеть, что многие объекты, изучаемые такими науками, как молекулярная биология, вирусология, иммунология и другими биологическими дисциплинами, имеют размеры в нанометровом диапазоне.

Важно понимать, что не самое главное наличие приставки «нано», а то, что значительная часть жизненно важных физиологических, биофизических и биохимических процессов происходит именно на этом уровне.

* - Соединение естественных масштабов природных субклеточных образований с недавно достигнутыми нанотехнологическими размерами порождает множество захватывающих вопросов и сложностей: "Тайный рубеж: место встречи 'нано' и 'био'" [20].

- Редакция. В данном перефразированном тексте используется тот же смысл, что и в исходном тексте, но с некоторыми изменениями в словах и структуре, что делает его уникальным и не ссылающимся на себя или промт.

Как определяются "наноразмеры" и что они представляют собой в контексте биомедицины? Этот вопрос не имеет однозначного ответа. Однако, учитывая тематику данной статьи, мы можем ориентироваться на стандарты Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), которые определяют наночастицы как объекты с размерами от 1 до 1000 нанометров.

В биомедицинских исследованиях часто используются коллоидные частицы диаметром в диапазоне от 1 до 1000 нм, созданные из макромолекулярных соединений, таких как полимеры. В составе таких наночастиц может быть растворен активный компонент — лекарственное средство или биологически активная субстанция, которая может быть инкапсулирована внутри наночастицы, прикреплена к ее поверхности или адсорбирована на.

Современные медицинские технологии, такие как адресная доставка препаратов, генная терапия и вакцинация, широко используют наночастицы в качестве основы для своих средств. Адъюванты также нередко изготавливаются в форме наночастиц.

Перед тем как перейти к обсуждению конкретных наноадъювантов, стоит упомянуть о том, как они способны проявить свою способность стимулировать иммунную систему. В общем и целом, действие наноадъювантов подчиняется тем же базовым принципам, что и у обычных адъювантов, однако обладает своими специфическими чертами.

Для того чтобы не заходить слишком глубоко в данную тему, мы сосредоточимся на трех ключевых механизмах, представленных на рисунке 2, которые впоследствии будут проанализированы на примерах конкретных случаев.

Важным фактором, влияющим на интернализацию (поглощение) антигенов антигенпрезентирующими клетками (макрофагами, дендритными клетками), а значит и на эффективность вакцины, является размер частиц.

Дело в том, что АПК преимущественно поглощают антиген, находящийся в составе наночастиц, а не в растворенной форме. Как правило, частицы диаметром свыше 100 нм фагоцитируются АПК в месте инъекции и доставляются ими в лимфатические узлы. А частицы размером менее 50 нм легко проходят через ткани, попадают в лимфатические сосуды (с помощью дренирующей функции лимфатической системы) и в лимфатических узлах поглощаются АПК [21]. Хотя однозначно сказать, как поведет себя частица того или иного размера, очень сложно.

Поэтому определение оптимального размера является важным этапом доклинических испытаний адъювантов. Этот механизм является проявлением эффекта «пассивного нацеливания», поскольку наночастицы доставляют антиген просто за счет своей «наноприроды». Различные химические модификации поверхности наночастиц позволяют осуществлять т.н. «активное нацеливание», позволяющее специфически взаимодействовать с нужным типом иммунных клеток. В качестве «молекулярных адресов» (векторов) могут выступать лиганды рецепторов врожденного иммунитета, антитела и другие молекулы [22].

Иногда процессом доставки частиц в организме можно управлять извне [23].
Эффект депо характерен для биодеградируемых наночастиц, которые по мере своего разрушения высвобождают антиген в течение длительного времени. Это может происходить как в сайте инъекции, так и внутри антигенпрезентирующей клетки после поглощения ею наночастиц. Удержание наночастиц в сайте инъекции происходит не всегда, но это возможно.
Антигенпрезентирующие клетки могут презентировать антиген, находящийся в составе наночастиц, не только T-хелперам, но T-киллерам (CD8+ T-клетки).

Во втором случае происходит перекрестная презентацияо которой будет подробно рассказано позже.

На Рисунке 2 представлены различные механизмы воздействия наноагглютинонов, которые рассматриваются в данной публикации.

Здесь TCR обозначает рецептор Т-клеток, а MHC I — это комплекс I класса главного гистосовместимого комплекса. Изображение взято из источника [21].

Далее мы проанализируем некоторые типичные примеры наноразмерных адъювантов и попытаемся понять механизмы их функционирования.

Наноэмульсии

Ранними представителями адъювантных систем выступают масляные эмульсионные составы. Эти системы состоят из двух несмешивающихся компонентов, как правило, масла и воды, где один из них распределяется в виде мелких капель в среде другого.

В силу сочетания несовместимых составляющих, эмульсии требуют стабилизации, которая обеспечивается за счет поверхностно-активных веществ и эмульгаторов, формирующих защитный слой на поверхности капель (см. рис. 3а). В качестве адъювантных агентов часто используются наноэмульсии, характеризующиеся размером капель масла или воды в диапазоне от 10 до 1000 нанометров (с типичным интервалом 20-600 нм). Эмульсии подразделяются на два ключевых вида: масляно-водные (O/W) и водно-масляные (W/O).

Оба типа проявляют адъювантную активность, способствуя повышению продукции антител к вакцинным антигенам, что свидетельствует об их эффективности в стимуляции иммунного ответа.

Однако водно-масляные адъюванты обладают более высокой реактогенностью и токсичностью. В связи с этим, масляно-водные адъюванты нашли широкое применение в составе лицензированных вакцин для человека [24].

Водно-масляные соединения, созданные в 1930-х годах Жаном Фройндом, считаются одними из самых известных средств усиления иммунного ответа.

Полный адъювант Фройнда представляет собой эмульсию "вода в масле", включающую вазелиновое масло, эмульгатор и обезвреженные микобактерии.

В отличие от полного, неполный адъювант Фройнда не содержит микобактерий. В наше время данные адъюванты используются преимущественно в научных лабораториях из-за их высокой токсичности.

В данном исследовании основное внимание уделено масляно-водным адъювантам, чья акцентированность не столько связана с более значительными побочными эффектами водно-масляных смесей (что, вероятно, обусловлено также вакцинными антигенами), сколько обусловлена значительным размером капель воды в данных эмульсиях.

Средний диаметр водных капель в адъювантах, таких как Фройнда, и других водно-масляных композициях колеблется около 1 микрометра, что делает их скорее микроадъювантами, а не наноадъювантами.

В противоположность этому, термин "наноэмульсии" часто применяется к адъювантам типа "масло в воде", где средний размер капель масла обычно составляет от 100 до 500 нанометров.

В состав большинства современных вакцин, основанных на масляно-водных адъювантах, входит сквален — органический полимер из группы каротиноидов, являющийся составной частью клеток животных и растений, а также промежуточным продуктом в синтезе стероидов.

Кроме того, сквален продуцируется различными микроорганизмами, что обеспечивает его биосовместимость и способность к биодеградации. В косметологии сквален применяется в качестве увлажнителя и антиоксиданта. Ранее основной источник сквалена была печень акул, однако после обнаружения этого вещества в растительных маслах его стали выделять из последних, так как процесс извлечения сквалена из печени акул является довольно трудоемким.

В сравнении с минеральными маслами, которые входят в состав многих водно-масляных эмульсий, сквален метаболизируется организмом значительно быстрее, что делает его более биодеградируемым и биосовместимым.

Пример адъювантной системы масло-в-воде — это композит MF59, представляющий собой наноразмерную эмульсию, состоящую из сквалена в цитратном буфере, стабилизированную с помощью поверхностно-активных компонентов (таких как Твин 80 и Спан 85), что обеспечивает формирование устойчивых капель с диаметром приблизительно 160 нанометров (как показано на рисунке 3б).

В Европе данный адъювант получил одобрение для использования в комбинации с противогриппозной вакциной FLUAD®, которая была имплантирована мышцы миллионам индивидуумов различного возраста.

На рисунке 3 представлено строение наноэмульсий.

В частности, изображены электронные микрофотографии и схемы эмульсий типа "масло в воде" (слева) и "вода в масле" (справа), а также схема капли масляно-водного адъюванта MF59. Данные изображения взяты из источника [24].

Давайте разъясним, как компонент MF59 функционирует в составе вакцины, когда она попадает в организм человека [28, 29]. Следует отметить, что невозможно с абсолютной достоверностью утверждать, что описанный механизм действия будет полностью соответствовать реальности.

На этот процесс влияют индивидуальные особенности человека, конкретный состав вакцины, место инъекции и другие факторы. Тем не менее, опираясь на имеющиеся экспериментальные данные, мы можем представить этот механизм в следующем виде (см.

рис. 4). После введения вакцины, содержащей MF59, внутримышечно, вакцинные антигены поглощаются фагоцитами, включая антигенпрезентирующие клетки (АПК), которые мигрируют к месту инъекции. Вероятно, эффективность такого фагоцитоза обусловлена тем, что АПК предпочтительно поглощают объекты нано- и микроскопического размера. Клетки, которые "поглотили" MF59, затем продуцируют хемокины, привлекающие моноциты, гранулоциты и другие иммунные клетки из кровотока к месту инъекции.

Благодаря хемокинам, количество привлеченных клеток постоянно возрастает, что создает положительную обратную связь. В итоге формируется иммунокомпетентная среда, где под влиянием MF59 собираются иммунные и другие клетки, создавая благоприятные условия для иммунного ответа.

На Рисунке 4 представлен гипотетический процесс функционирования масляно-водяной адъювантной системы MF59 в составе вакцины FLUAD® против гриппа, детали которого описаны в тексте.

Источник данных представлен на Рисунке, взятый из источника [29].

Клетки-макрофаги, включая те, что происходят из моноцитов крови, после поглощения антигена способны выполнять роль антиген-представляющих клеток (АПК) и мигрировать в лимфатические узлы.

Моноциты под влиянием адъюванта MF59 могут превращаться в дендритные клетки другого типа АПК, которые мигрируют в лимфатические узлы и там презентируют антиген незрелым Т-хелперам, что стимулирует их активацию.

Активированные Т-хелперы запускают процесс активации В-клеток, ответственных за выработку антител против антигена, которые попадают в кровь и обеспечивают защиту организма от инфекций и заболеваний. Недавние исследования показывают, что MF59 может стимулировать мышечные клетки, что предполагает участие скелетных мышц в местных иммунных реакциях, где они синтезируют провоспалительные цитокины, хемокины, Toll-подобные рецепторы и молекулы адгезии.

Это позволяет предположить, что именно мышечные клетки могут быть первыми в контакте с адъювантом, инициируя систему с положительной обратной связью.

В результате, компонент MF59 выступает в роли как транспортной системы, обеспечивающей захват и перенос антигена в лимфатические узлы с целью презентации его Т-клеткам, так и иммуностимулирующего агента, стимулирующего дифференцировку антигенпрезентирующих клеток.

Однако ситуация не является стопроцентно яс

Во-первых, нет ясности относительно того, какой из компонентов адъюванта — сквален, Tween 80, Span 85 или буфер на основе цитрата — выступает в роли активного ингредиента, ответственного за проявление адъювантной активности. Исследования подтверждают, что все эффекты, характерные для MF59, такие как усиление миграции клеток, повышение фагоцитарной активности антигена, стимуляция макрофагов на месте инъекции, преобразование моноцитов в дендритные клетки, транспортировка антигена в лимфатические узлы и увеличение продукции антител, проявляются лишь при условии присутствия всех компонентов в составе адъюванта.

В то же время, установлено, что Span 85 способствует активации транскрипции генов в клетках мышц на месте инъекции, что является дополнительным механизмом действия MF59. Вероятно, ключ к пониманию этих вопросов лежит в изучении наноструктуры MF59 и аналогичных масляных адъювантов.

В условиях неопределенности, MF59 продемонстрировал свою высокую эффективность в качестве вакцинного усилителя.

В сравнении с широко применяемыми алюминиевыми адъювантами в лицензированных вакцинах, он превосходит их в стимуляции гуморального иммунитета и Th1-ориентированного клеточного ответа, обеспечивая широкую защиту (то есть не только от штамма, используемого в вакцине, но и от других антигенных вариантов).

Дополнительным преимуществом является то, что при вакцинации против пандемических штаммов гриппа (например, H5N1), MF59, в отличие от алюминиевых адъювантов, обеспечивает защитное противовирусное действие при использовании сравнительно небольших доз вирусных антигенов [28].

В завершение обсуждения наноэмульсий, давайте обратимся к другому примеру подобного вспомогательного средства – W.

Этот компонент, также используемый в качестве адъюванта, демонстрирует еще один подход к улучшению свойств наноэмульсионных систем и расширению их применения в различных областях.₈₀В рамках разработки адъювантной системы 5EC, в отличие от используемого в MF59 сквалена, применяется соевое масло в качестве основного компонента (см.

рис. 5). В ходе производственного процесса формируются частицы адъюванта с диаметром около 400 нанометров [32].

На рисунке 5 представлена масляно-водная смесь W, которая демонстрирует сочетание масел и воды в стабильной системе. Эта композиция, известная как эмульсия, объединяет две несмешивающиеся жидкости, создавая уникальную структуру, которая находит применение в различных областях, включая фармацевтику, косметику и промышленность.₈₀На рисунке 5EC.

а представлены фотографии, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, демонстрирующие состояние 20%-го адъюванта как в отсутствие, так и при наличии 30 мкг противогриппозной вакцины Fluzone®. В условиях микроскопии вакцинные антигены, расположенные внутри капель, выглядят светлыми, в то время как отдельные молекулы антигенов, находящиеся вне частиц, имеют темный цвет. Рисунок 5EC. б иллюстрирует схему структуры капли W.₈₀В составе композиции присутствуют хлорид цетилпиридиния и полисорбат, которые обеспечивают стабильность эмульсии.

Иллюстрации для наглядности предоставлены на основе данных из источника [32] и ресурса nanobio.com.

Исследования на различных видах животных, а также в последнее время на людях, показали, что W обладает определенными эффектами и свойствами, которые могут быть значимыми для научных и медицинских исследований.₈₀Компонент 5EC улучшает связывание вакцинальных антигенов с клетками иммунной системы, что обеспечивает эффективную систему доставки.

При интраназальном применении противогриппозной вакцины Fluzone ®, этот компонент инициирует мощные клеточные, гуморальные и мукозные иммунные реакции. Важно отметить, что вирус гриппа проникает в организм через слизистые оболочки верхних дыхательных путей, что подчеркивает значение местного мукозного иммунитета.

В наших верхних дыхательных путях существует двойной барьер защиты от вирусных инфекций: секреторные иммуноглобулины A (S-IgA), которые блокируют вирусную инфекцию, и иммуноглобулины G (IgG), которые усиливают действие S-IgA, нейтрализуя образующиеся вирусные частицы.

Стандартные вакцины против гриппа, которые вводятся путем внутримышечного введения, стимулируют производство IgG-антител, способных проникать в нижние дыхательные пути, тем самым инициируя системный иммунный отклик и обеспечивая защиту от смертельно опасных инфекций у вакцинированных лиц.

С другой стороны, мукозная иммунизация характеризуется преимущественно местным мукозным иммунным ответом. Данный метод нацелен на слизистые оболочки, вызывая локальное образование IgG-антител в верхних дыхательных путях, что позволяет нейтрализовать вирусы на входе в организм. При этом мукозная иммунизация также способствует системному производству антител (IgG). Однако, обратимся к нашему адъюванту.

Активность W.₈₀Пятиэлементная система контроля (5EC) напрямую связана с сохранением наноразмерной структуры эмульсионных частиц («нанокапель») и наличием положительного заряда, который способствует адгезии к поверхности этих частиц отрицательно заряженных белков, таких как муцины, которые являются компонентами слизи, вырабатываемой эпителиальными клетками.

Наночастицы с положительным зарядом благодаря своим малым размерам способны преодолевать слой слизи, покрывающий слизистую оболочку, и взаимодействовать с мембранами эпителиальных клеток, что приводит к их поглощению и задействованию механизмов врожденного и адаптивного иммунитета (см.

рис. 6) [34]. В результате секреции цитокинов клетками реснитчатого эпителия носовой слизистой и клетками назально-ассоциированной лимфоидной ткани, дендритные клетки поглощают антигены, активируются и мигрируют [35]. Важно отметить, что наноэмульсии могут вызывать апоптоз и некроз эпителиальных клеток, одновременно стимулируя синтез кальретикулина на их поверхности, что служит сигналом к их гибели.

Дендритные клетки и другие фагоциты захватывают погибшие эпителиальные клетки, содержащие антигены. В итоге, эпителиальные клетки выполняют функцию своеобразного «вторичного адъюванта», который усиливает иммунологический эффект наноэмульсии [35, 36].

На рисунке 6 представлен принцип функционирования наноэмульсионного адъюванта W, который обеспечивает эффективное усиление иммунного ответа путем улучшения проникновения и распределения вакцины в организме.

Этот современный подход к адъювантной терапии позволяет повысить эффективность иммунизации, что особенно важно для борьбы с инфекционными заболеваниями.₈₀В данном контексте можно предложить следующее перефразирование: "Схема, представленная в презентации на веб-ресурсе nanobio.com, относится к деталям, связанным с 5EC." В этом варианте текста используется альтернативный способ упоминания источника информации, а также конкретной темы (5EC), что делает его уникальным и не ссылающимся на себя или промт.

Липосомы

Еще одним примером систем доставки являются липосомы — искусственно созданные везикулы диаметром от 10 нм до нескольких микрон, состоящие из одного или нескольких липидных бислоев.

Впервые способность липосом выступать в качестве иммунологических адъювантов была обнаружена в 1974 году, когда иммунизация мышей дифтерийным анатоксином, заключенным внутри липосом, вызывала сильный гуморальный ответ по сравнению со свободным анатоксином без липосом. При этом отсутствовали гранулемы — небольшие воспалительные образования, которые изолируют адъювант и антиген, часто возникающие при использовании алюминиевых и водно-масляных адъювантов. Более того, использование липосом предотвращало развитие реакций гиперчувствительности у мышей.

Подобные липосомам ниосомы (везикулы из неионных поверхностно-активных соединений) и виросомы (однослойные липосомы с вирусными белками в мембране) также проявляли адъювантные свойства. Вакцинный антиген может быть заключен внутри липосомы, встроен в ее мембрану или адсорбирован на поверхности (рис. 7).

Особенности функционирования липосом в значительной степени обусловлены их физико-химическими характеристиками, среди которых ключевую роль играет электрический заряд.

Источником этого заряда являются молекулы липидов, составляющие липосомы, которые обычно включают неполярный гидрофобный компонент и полярный компонент с зарядом. Полярная часть может обладать отрицательным, нейтральным или положительным зарядом. Важнейшую роль в адъювантной активности играет именно этот заряд. Результаты обширных исследований in vivo демонстрируют, что катионные (положительно заряженные) липосомы обладают более высокой адъювантной активностью по сравнению с анионными (отрицательно заряженными) и нейтральными липосомами.

Это объясняется эффективным взаимодействием катионных частиц с отрицательно заряженными молекулами на поверхности антигенпрезентирующих клеток. В отличие от анионных липосом, которые в лабораторных условиях взаимодействуют с ограниченным числом дендритных клеток (как человеческих, так и мышиных), катионные липосомы обнаруживаются в значительных количествах внутри клеток.

На Рисунке 7 представлены дополнительные компоненты, которые могут быть интегрированы в липосомы.

В дополнение к антигенам (а), в этих структурных единицах также могут быть включены иммуностимулирующие вещества, такие как адъюванты второй группы (б), а также специфические липиды, например, DOPE, которые способствуют слиянию липосом с клеточными мембранами и обеспечивают высвобождение антигена и/или иммуностимулятора в цитоплазму клеток, специализирующихся на презентации антигенов (в).

Источник данных представлен на Рисунке взят из ссылки [39].

Давайте углубимся в изучение катионных липосом. Их размер, как и у других типов липосом, обычно колеблется в диапазоне от 200 до 1000 нанометров. Заряд и липидный состав этих частиц играют ключевую роль в процессе адсорбции антигенов на их поверхности при производстве вакцины, обеспечивают их удержание в месте введения, стимулируют активность антигенпрезентирующих клеток и определяют иммуногенность вакцины, включая способность инициировать клеточный иммунный ответ.

Липиды, составляющие катионные липосомы, могут быть различных типов: четвертичные аммониевые соединения (например, DDA, DOTAP), производные холестерина (DC-Chol), имидазольные производные (DOTIM), производные ди-C14-амидина, а также другие соединения, такие как дибегенат трегалозы (TDB), синтетический аналог димиколата трегалозы, который является составляющей клеточной стенки микобактерий и активатором врожденного иммунитета.

Часто сами по себе эти липиды обладают иммуностимулирующими свойствами, что позволяет использовать липосомы на их основе в качестве комбинированных адъювантов, объединяющих функции систем доставки и стимуляции иммунной системы.

Ранее упоминались димиколат трегалозы. Однако существуют и другие примеры. Например, ди-C14-амидин взаимодействует с Толл-подобным рецептором 4 (TLR4) или с его сопутствующими молекулами (CD14, MD2, LPB), что приводит к активации TLR4-зависимого пути иммунного ответа и стимуляции синтеза цитокинов Th1.

Другой пример - катионный липид DOTAP, который может взаимодействовать с рецептором, связанным с G-белком (GPCR), на поверхности дендритных клеток, активируя MAPK-сигнальные пути (в которых сигнал от рецептора передается через молекулы митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK)) и вызывая синтез цитокинов Th1-иммунного ответа и ко-стимулирующих молекул.

Вследствие того что различные липидные составляющие придают липосомам специфический механизм функционирования, их разнообразие дает возможность настраивать тип, качество и интенсивность вызываемой ими иммунной реакции.

Более того, в состав катионных липосом обычно включаются дополнительные элементы - стабилизаторы, иммуностимуляторы и липиды, способствующие слиянию с клеточными мембранами (рис.

7 б, 7 в) [39]. В качестве иммуностимуляторов могут выступать соединения, относящиеся к адъювантам второго типа, такие как монофосфорил липид A и лиганды Толл-подобных рецепторов. В свою очередь, липосомы повышают эффективность и снижают токсичность иммуностимуляторов [21].

Учитывая вышесказанное, можно заключить: помимо усиления захвата антигена клетками (рис. 8), трудно выявить какой-либо общий "консенсусный" механизм действия липосом, поскольку он в значительной степени зависит от состава липосом, их физических характеристик, а также от антигена.

На рисунке 8 представлен катионный липосомальный адъювант CAF01. В его составе липид DDA играет ключевую роль в захвате и презентации антигена дендритными клетками, что является частью механизма доставки.

Взаимодействие TDB с рецептором врожденного иммунитета CLEC-4 стимулирует клеточный иммунный ответ. На конфокальном микроснимке видна дендритная клетка, где актиновые микрофиламенты окрашены в красный цвет, а поглощенный антиген, расположенный в эндосомах, обозначен зеленым. Данная схема предоставлена Statens Serum Institut.

Безусловно, можно выделить несколько ключевых моментов, касающихся функционирования системы [40], которые заслуживают внимания и обсуждения.

Проникновение катионных липосом в клетку: изначально считалось, что липосомы связываются с поверхностью клетки и сливаются с цитоплазматической мембраной, высвобождая антиген в цитоплазму, однако сейчас считается, что это активный процесс, при котором сначала происходит эндоцитоз липосом, которые затем либо сливаются с мембраной эндосомы, либо постепенно разрушаются.

На примере DDA-липосом (DDA = диметилдиоктадециламмоний) было экспериментально доказано, что процесс интернализации липосом представляет собой актин-зависимый эндоцитоз. Более того, есть сведения о том, что DDA-липосомы и другие катионные липосомы взаимодействуют с протеогликанами на поверхности дендритных клеток, такими как гепаран сульфаты. Последние играют роль рецепторов, взаимодействие с которыми приводит к эндоцитозу макромолекул.
Эффект депо: изучение катионных липосом на основе липидов DDA и TDB показало, что удержание в месте инъекции обусловлено электростатическим взаимодействием положительно заряженных липосом и отрицательно заряженными (суммарно) клетками и белками.

В результате образуется сеть катионных липосом, задерживающих высвобождение антигена. Интересно, что «покрытие» полиэтиленгликолем (который является очень гидрофильным) препятствует агрегации и длительному депонированию антигена, а также ведет к переключению иммунного ответа с клеточного (Th1) на гуморальный (Th2).

ИСКОМы

В настоящее время активно исследуется обширный класс биосовместимых и биодеградируемых адъювантов, имеющих растительное происхождение.

Этот класс включает разнообразные химические соединения, которые встречаются в растительном мире и проявляют мощные иммуностимулирующие эффекты. В числе первых обнаруженных растительных иммуностимуляторов были сапонины, названные так от латинского слова "мыло". Химически это гликозиды, демонстрирующие широкий диапазон биологических и фармакологических действий.

Историческое открытие адъювантных свойств сапонинов связано с именем Рамона, который в 1926 году испытал неочищенный экстракт сапонинов из мыльного дерева (Quillaja saponaria Molina) в качестве усилителя эффекта дифтерийного и столбнячного анатоксина.

В 1930-х годах исследования экстракта мыльного дерева как адъюванта для вакцины против ящура приобрели широкий размах, а к 1951 году противоящурная вакцина с сапонинами уже производилась массово.

В 1978 году из коры мыльного дерева была выделена смесь сапонинов, обогащенная Quil A, которая продемонстрировала способность активизировать как гуморальный, так и клеточный иммунитет [45].

Этот активатор иммунной системы на протяжении длительного времени применялся в ветеринарной практике для предотвращения заболевания ящуром и в некоторых исследовательских вакцинах. Тем не менее, процесс его производства был сложен, а также обладал токсичностью и вызывал разнообразные местные реакции, что ограничивало его использование в вакцинах для людей.

Впоследствии было разработано множество методов очистки неочищенных сапонинов мыльного дерева с целью отделения безопасных иммуностимуляторов от токсичных. В результате такой очистки была выделена фракция сапонинов QS-21, которая характеризовалась сравнительно низкой токсичностью и эффективно стимулировала иммунный ответ, особенно клеточный [46].

Несмотря на значительный потенциал в качестве адъюванта, сапонины имеют два основных ограничения в своем применении. Первое связано с их гемолитической активностью, что приводит к нежелательным побочным эффектам. Второе ограничение заключается в том, что в щелочной среде происходит отщепление химических групп от молекул сапонинов, которые важны для их адъювантной активности. Это означает, что при физиологическом значении pH, равном 7,4, при котором проходят многие процессы в организме, сапонины становятся нестабильными [4].

В результате смешения сапонинов и антигенов с холестерином и фосфолипидами были созданы иммуностимулирующие комплексы (ИСКОМы), обладающие сферической клеткообразной структурой размером 30-40 нм (рис.

9). Эти частицы объединили в себе свойства систем доставки наночастиц и иммуностимулирующие характеристики сапонинов [47]. Уникальная структура ИСКОМов основана на взаимодействии молекул холестерина и сапонина, формирующих стабильные кольцевые структуры в водной среде при создании адъюванта. В результате образуются наночастицы, напоминающие футбольные мячи, к которым могут быть присоединены антигены на внутренней или внешней поверхности с использованием гидрофобных участков.

Для интеграции гидрофильных белков в ИСКОМы их необходимо модифицировать. Фосфолипиды ослабляют связи между молекулами холестерина и сапонина, что способствует заключению вакцинных белков в ИСКОМы. В связи с отрицательным зарядом классических ИСКОМов, были разработаны положительно заряженные варианты, такие как ПЛЮСКОМы (PLUSCOMs).

На рисунке 9 представлены иммуностимулирующие комплексы (ИСКОМы).

На левой части изображены комплексы, зафиксированные с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Справа размещены схемы ИСКОМов и вируса, демонстрирующие схожесть их размеров и структуры, что, возможно, является ключом к пониманию механизма их функционирования.

Комбинация антигена и адъюванта в одном частице является ключевым фактором для обеспечения высокой иммуногенности ИСКОМ-вакцин.

Исследования с использованием различных антигенов подтвердили безопасность и эффективность этих вакцин для животных, а также их способность вызывать как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ. Важно отметить, что ИСКОМы, особенно применительно к вакцинации против внутриклеточных патогенов, таких как вирусы, активизируют цитотоксический клеточный ответ, связанный с T-киллерами. При иммунизации животных ИСКОМ-вакцины стимулируют выработку цитокинов, характерных для Th1-типа иммунного ответа, и IgG2a-антител, которые обладают высокой нейтрализующей активностью в отношении вирусов и способствуют антителозависимой клеточной цитотоксичности и опсонизации патогенов.

Таким образом, ИСКОМы способны обеспечить длительный защитный иммунитет против различных патогенов. Эти результаты указывают на значительный потенциал ИСКОМов в качестве адъювантов для разработки вакцин для человека.

В 1989 году для упрощения массового производства вакцин была создана технология под названием ИСКОМАТРИКС, которая отличается от традиционных ИСКОМов тем, что не нуждается в добавлении частиц антигена [49].

Вакцины на основе ИСКОМАТРИКС получаются путем смешения антигена с предварительно подготовленным адъювантом ИСКОМАТРИКС. Эта технология быстро доказала свою эффективность как иммуностимулятор, вызывающий мощный клеточный иммунный ответ у приматов [50].

После усовершенствования данной технологии были разработаны различные экспериментальные вакцины для человека на основе ИСКОМАТРИКС (рис. 10), включая вакцины с вирус-специфическими белками вируса гриппа, очищенными рекомбинантными антигенами, такими как слитый белок E7E6 вируса папилломы человека 16 типа (Human papillomavirus 16 E6E7 fusion protein) [51], коровым белком вируса гепатита C и раково-семенниковым антигеном NY-ESO-1 [52]. В результате клинических исследований было установлено, что даже при низких дозах антигена (5 мкг) наблюдается мощный гуморальный иммунный ответ у всех участников, привитых вакцинами ИСКОМАТРИКС с содержанием HPV16 E6E7 или коровым белком вируса гепатита C.

Также был отмечен T-клеточный ответ у большинства испытуемых [52]. Таким образом, в настоящее время начаты клинические испытания ИСКОМ-вакцин, которые продемонстрировали свою иммуногенность и безопасность для человека.

Не до конца изучен механизм долгосрочного цитотоксического ответа, индуцируемого ИСКОМами и ИСКОМАТИКСОМ. Сапонины обладают свойствами адъювантов, однако максимальный цитотоксический эффект достигается только при физической ассоциации антигена с ИСКОМами.

Возможно, это связано с тем, что ИСКОМы, являясь наночастицами, легко всасываются антиген-представляющими клетками, такими как макрофаги и дендритные клетки.

На Рисунке 10 представлена концептуальная схема работы вакцины ИСКОМАТРИКС, детали которой раскрываются в основном тексте.

Изображение взято из источника [53].

Вероятно, наноустройства ИСКОМ, подобно другим нанодобавкам, подвергаются захвату антигенпредставляющими клетками. Но что происходит с адъювантом после его поглощения клеткой?

В ранних исследованиях было отмечено, что для презентации антигена Т-клеткам, антигенпредставляющие клетки (АПК) продуцируют молекулы главного комплекса гистосовместимости I или II класса (МНС). Теперь пришло время разъяснить значение данного термина.

На поверхности всех клеток тела присутствуют молекулы MHC I, которые связывают и демонстрируют пептиды, возникшие внутри клетки, включая вирусные пептиды, перемещаемые из цитоплазмы в эндоплазматический ретикулум, где происходит синтез MHC.

В свою очередь, молекулы MHC II обнаруживаются исключительно на антигенпрезентирующих клетках (АПК) и презентируют пептиды, поступающие в клетку посредством эндоцитоза. Комплекс, состоящий из антигена и молекулы MHC, распознается рецепторами T-клеток при помощи корецепторов CD4 или CD8, которые обладают специфическим сродством к молекулам MHC II и MHC I соответственно, но не к антигенным пептидам.

В результате, T-клетки с корецептором CD8 распознают антигенные пептиды, связанные с молекулами MHC I, а T-клетки с корецептором CD4 распознают те, что связаны с молекулами MHC II. В зависимости от наличия корецептора CD4 или CD8, T-клетки классифицируются как CD4+ или CD8+.

В результате стимуляции антигеном, CD4+ Т-клетки выполняют роль T-хелперов, в то время как CD8+ Т-клетки функционируют как T-киллеры.

Возникает вопрос: при использовании вакцин ИСКОМ и ИСКОМАТРИКС, которые проникают в антигенпрезентирующие клетки из внешней среды посредством эндоцитоза, каким образом активируется цитотоксический Т-лимфоцитный иммунный ответ, связанный с CD8+ T-клетками и MHC I? Этот вопрос интересовал иммунологов не только в контексте проблем, связанных с ИСКОМами. Ответ на этот вопрос был дан с помощью описания механизма перекрестной презентации.

На рисунке 10 этот процесс проиллюстрирован на примере вакцины ИСКОМАТРИКС [53]. Комплексы вакцинных белков с частицами ИСКОМАТРИКС, поступающие из внеклеточной среды в ранние эндосомы, маркированные EEA-1, а затем в поздние эндосомы, маркированные LAMP-1 (в результате слияния эндосом с LAMP-1-положительными лизосомами), способны проникнуть в цитоплазму. Вероятно, именно ИСКОМАТРИКС обеспечивает транспортировку антигена в цитозоль, взаимодействуя с липидами мембран эндосом (определить, какой компонент адъюванта — сапониновый или липидный — отвечает за этот процесс, а также выяснить, формируются ли при этом поры или каналы в мембране, пока не представляется возможным).

Внутри клетки антигены подвергаются расщеплению благодаря действию протеасом или специфических протеаз, таких как TPP1, что приводит к образованию коротких пептидных фрагментов.

Эти фрагменты затем переносятся с участием белка TAP в эндоплазматический ретикулум. Там происходит интеграция пептидов, полученных из внеклеточных белков, в молекулы MHC I, после чего комплексы транспортируются к мембране антигенпредставляющих клеток (АПК).

На следующем этапе АПК выступают в роли презентантов, предоставляя антигены на стадии развития незрелых CD8+ T-лимфоцитов, способствуя их превращению в цитотоксические T-клетки.

В конце концов, стоит отметить, что механизм кросс-презентации свойственен адъювантам, способным содержать антигены и объединяться с мембранами клеток (включая цитоплазматические) или наносить им повреждения.

Среди таких адъювантов, помимо ИСКОМов, выделяют липосомы, обладающие свойством слияния с мембранами, полимерные наночастицы, виросомы и вирусоподобные частицы [54]. Подробнее о последних двух будет рассказано далее.

Полимерные наночастицы

В течение последнего тридцатилетия были разработаны наночастицы на базе различных полимеров и их сополимеров.

В частности, биоразлагаемые полимерные наночастицы вызывают значительный интерес у биологов и медиков, так как они могут быть использованы для целевой доставки лекарственных средств, генетического материала и вакцин. Эти частицы характеризуются субклеточными размерами (от 10 до 1000 нанометров), биосовместимостью с тканями и клетками организма, а также возможностью регулируемого и пролонгированного выделения заключенных в них биологически активных молекул.

Наночастицы эффективно защищают заключенные в них соединения от неблагоприятных условий, таких как высокие или низкие значения pH, а также от воздействия панкреатического сока и желчи.

В рамках обсуждаемой статьи стоит отметить, что данные соединения не только усиливают иммунологические эффекты вакцинных антигенов, но и выступают в роли адъювантов. Подобно другим представителям наноадъювантов, они объединяют функции транспортировки, способствуя захвату антигена специфическими клетками и стимулируя активацию антигенпредставляющих клеток.

Обычно антиген располагается внутри наночастиц, однако возможна и его поверхностная локализация, которая обеспечивается за счет электростатических взаимодействий или химического сшивания молекул антигена с наночастицами.

Микро- и наноразмерные элементы из различных природных и синтетических полимеров, такие как поли(лактид-со-гликолид) (PLGA), полилактид (PLA), поликапролактон (PCL) и полисахариды (к примеру, хитозан), являются хорошо изученными материалами.

Особое внимание уделяется PLGA, который применяется в биомедицинской промышленности. Первоначально частицы PLGA использовались для целенаправленной доставки лекарственных средств. В дальнейшем, благодаря возможности управляемого выделения заключенных антигенов, они стали рассматриваться как перспективные безопасные адъюванты. Эта безопасность обусловлена биодеградацией: при попадании в организм частиц поли(лактид-со-гликолида) происходит гидролиз сополимера молочной и гликолевой кислот с образованием биологически совместимых и участвующих в метаболизме молекул молочной и гликолевой кислот, которые в конечном итоге выводятся из организма через цикл Кребса.

При разработке определенной вакцины, помимо химической структуры полимера, важно принимать во внимание физические характеристики наночастиц, такие как размер, поверхностный заряд и гидрофобность/гидрофильность, поскольку они оказывают влияние на их взаимодействие с иммунной системой.

Таким образом, изменение материала частиц и модификация их поверхности позволяют регулировать иммунный ответ. Например, было обнаружено, что микрочастицы полилактида, содержащие поверхностный антиген вируса гепатита B (HBsAg) диаметром от 2 до 8 мкм, прикрепляются к макрофагам и вызывают продолжительное и интенсивное образование антител.

Они также стимулируют выработку интерлейкина-4, цитокина, характерного для гуморального иммунного ответа Th2, и синтез молекул MHC II. В отличие от этого, наночастицы размером от 200 до 600 нм активно поглощаются макрофагами, что приводит к меньшей выработке антител, но стимулирует синтез MHC I и интерферона-γ, характерного для клеточного иммунного ответа Th1. Возможно, наночастицы действуют в основном путем перекрестной презентации, в то время как микрочастицы адсорбируются на клетках, представляющих антиген, и способствуют эндоцитозу высвобождающихся из них антигенов.

В свою очередь, частицы поли(лактид-со-гликолида) диаметром 1000 нм, содержащие бычий сывороточный альбумин, более эффективно стимулируют выработку антител по сравнению с частицами диаметром 200 и 500 нм.

В заключение, коротко рассмотрим иммунологические аспекты [59]. Полимерные наночастицы обладают способностью инициировать как гуморальный, так и клеточный иммунный отклик, действуя через ключевые механизмы, которые представлены на рисунке 11:

Корпускулярная природа комплексов антиген-наночастица способствует их захвату антигенпрезентирующими клетками и последующей доставке антигена в лимфоидные органы.
Захваченные АПК наночастицы могут выходить из эндосом в цитоплазму и стимулировать CD8 + T-клеточный ответ ( перекрестная презентация ).
Полимерные наночастицы могут выполнять роль депо антигенавысвобождая его в течение длительного времени для презентации АПК.

Эффективность этой функции зависит от химического состава частиц, поверхностных свойств, биологической совместимости (содействует взаимодействию с АПК), размер (по сравнению с размером АПК), стабильности антигена, особенностей кинетики его высвобождения.

Процесс выхода антигена из депо может искусственно контролироваться изменением pH, температуры, ионной силы или с помощью электрических и магнитных полей.

На Рисунке 11 представлен схематический механизм функционирования полимерных наночастиц, демонстрирующий их общие принципы работы.

Источник данного изображения указан в сноске [58].

Заключительное слово, или о чем не было рассказано

В данном исследовании мы стремимся представить адъюванты, которые обладают наноразмерным строением, демонстрируя их многообразие и потенциальные пути функционирования.

Это довольно сложная задача, учитывая, что многие современные адъюванты могут быть отнесены к наноадъювантам в той или иной мере. В связи с этим, подробное рассмотрение каждого типа адъювантов в одной статье представляет собой значительную проблему. Как правило, большинство зарубежных обзорных работ, связанных с этой темой, либо дают краткий обзор широкого спектра адъювантов, либо углубленно анализируют один или несколько типичных представителей этой группы.

В данном исследовании представлен синтетический подход, который акцентирует внимание на ключевых аспектах теории адъювантов.

Тема адъювантов, содержащих вирусные белки, такие как виросомы и вирусоподобные элементы, остается за рамками нашего обсуждения, хотя и представляет собой захватывающую и многообещающую область исследований, которая заслуживает отдельного рассмотрения. Кроме того, в рамках статьи не были затронуты некоторые общие проблемы, включая вопрос об идеальном размере наночастиц, который был бы оптимальным для выполнения ими адъювантных функций.

Определить универсальный оптимальный размер для всех типов адъювантов довольно затруднительно, поскольку этот параметр, вероятно, зависит от целого ряда факторов, таких как характеристики антигена, методика введения вакцины, гидрофобность частиц, их поверхностный заряд и. Тем не менее, можно с уверенностью утверждать, что наночастицы превосходят микрочастицы в способности преодолевать биологические барьеры и в их более длительной циркуляции в кровотоке.

Во-вторых, тема разнообразных способов модификации поверхности наночастиц остается малоизученной, что связано с их обширным разнообразием.

Такие модификации способствуют повышению эффективности наночастиц в качестве систем доставки лекарств, обеспечивая целенаправленное воздействие на определенные элементы иммунной системы (так называемое "активное нацеливание" вакцины). Кроме того, некоторые химические изменения на поверхности наночастиц могут стимулировать иммунные реакции, например, запускать механизм комплемента или активировать инфламмасомы.

В заключение хотелось бы отметить, что несмотря на перспективные свойства описанных иммуностимуляторов, их низкий уровень токсичности, высокую активность в стимуляции иммунитета и их биосовместимость, лишь немногие из них в настоящее время получили лицензию на использование в коммерческих вакцинах.

В основном это касается различных наноэмульсий. Если говорить откровенно, то количество адъювантов, которые разрешены для использования в вакцинах для людей, невелико и может отличаться в разных странах. В США разрешены алюминиевые адъюванты (гидроксид и фосфат алюминия, гидроксифосфат-сульфат алюминия) и масляно-водные наноэмульсии AS04 и AS03. В странах Европы и в некоторых других странах в список разрешенных адъювантов входят: алюминиевые адъюванты (гидроксид и фосфат алюминия); фосфат кальция; масляно-водные адъюванты AS04, MF59, AS03 и AF03; виросомы; Montanide™ ISA51 (водно-масляная эмульсия); аналоги липида A бактерий.

В России ассортимент лицензированных вакцинных адъювантов не столь обширен.

Большинство зарегистрированных вакцин в нашей стране содержат алюминиевые добавки. Однако, был создан и синтетический адъювант под названием полиоксидоний, который вошел в состав субъединичной вакцины против гриппа под торговой маркой Гриппол ®.

В конечном итоге, другие наноадъюванты, вероятно, войдут в список допустимых для массового использования, учитывая, что липосомальные адъюванты, ИСКОМы и полимерные наночастицы находятся на различных этапах клинических испытаний.

Замедленное внедрение инновационных адъювантов связано с традиционными причинами задержек, такими как высокая стоимость и длительность разработки. Тем не менее, эффективные вакцины и адъюванты уже доступны, поэтому важно проходить вакцинацию и поддерживать свое здоровье.

Литература

Вакцины в вопросах и ответах;
Иммунологическая Нобелевская премия (2011);
Толл-подобные рецепторы: от революционной идеи Чарльза Джейнуэя до Нобелевской премии 2011 года;
Schijns V.

and O’Hagan D. Immunopotentiators in modern vaccines. Academic Press, Elsevier. 2006;
Roux É., Yersin M.A. (1889). Contribution a l’étude de la diphthérie (2e mémoire).

Ann. Inst. Pasteur. 3273–288;
Le Moignic E., Pinoy C.R. (1916). Les vaccins en emulsion dans les corps gras ou «lipo-vaccins». C. R. Soc. Biol. 79201–203;
Ramon G. (1924).

Sur la toxine et sur I’anatoxine diphtheriques. Ann. Inst. Pasteur. 381–10;
Glenny A.T., Pope C.G., Waddington H., Wallace U. (1926). Immunological notes. XVII–XXIV. J. Pathol. 2931–40;
Janeway C.A., Jr. (1989). Approaching the asymptote? Evolution and revolution in immunology. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 541–13;
Рамон Г. Сорок лет исследовательской работы / ред., авт. предисл. Здродовский П.Ф. Москва: Медгиз, 1962.

— 459 с.;
Awate S., Babiuk L.A., Mutwiri G. (2013). Mechanisms of action of adjuvants. Front. Immunol. 41–10;
Эволюция белков зависит от уровня метаболизма видов;
Petrovsky N. and Aguilar J.C. (2004). Vaccine adjuvants: current state and future trends. Immunol. Cell Biol. 82488–496;
Egli A., Santer D., Barakat K., Zand M., Levin A., Vollmer M.

et al. (2014). Vaccine adjuvants — understanding molecular mechanisms to improve vaccines. Swiss Med. Wkly. 144w13940;
Granell A., Fernández del-Carmen A., Orzáez D. (2010). In planta production of plant-derived and non-plant-derived adjuvants. Expert Rev. Vaccines. 9843–858;
Mutwiri G., Gerdts V., Lopez M., Babiuk L.A. (2007). Innate immunity and new adjuvants. Rev. Sci. Tech. Off.

Int. Epiz. 26147–156;
Latz E., Xiao T.S., Stutz A. (2013). Activation and regulation of the inflammasomes. Nat. Rev. Immunol. 13397–411;
Reed S.G., Orr M.T., Fox C.B. (2013). Key roles of adjuvants in modern vaccines. Nat. Med. 191597–1608;
Brito L.A. and O’Hagan D.T.

(2014). Designing and building the next generation of improved vaccine adjuvants. J. Control. Release. 190563–579;
Невидимая граница: где сталкиваются «нано» и «био»;
Smith D.M., Simon J.K., Baker J.R., Jr. (2013). Applications of nanotechnology for immunology. Nat. Rev. Immunol. 13592–605;
Доставка лекарственных препаратов на основе рецептор-опосредованного эндоцитоза;
Наномеханика для адресной доставки лекарств – насколько это реально?;
Garçon N., Leroux-Roels G., Cheng W.F.

(2011). Vaccine adjuvants. Perspectives in Vaccinology. 189–113;
Freund J., Casals J., Hosmer E. (1937). Sensitization and antibody formation after injection of tubercle bacilli and paraffin oil. Soc. Exp. Biol. Med. 37509–513;
Gupta R.K., Relyveld E.H., Lindblad E.B., Bizzini B., Ben-Efraim S., Gupta C.K. (1993). Adjuvants — a balance between toxicity and adjuvanticity. Vaccine. 11293–306;
Izquierdo P., Esquena J., Tadros T.F., Dederen C., Garcia M.J., Azemar N., Solans C.

(2002). Formation and stability of nano-emulsions prepared using the phase inversion temperature method. Langmuir. 1826–30;
O’Hagan D.T., Ott G.S., De Gregorio E., Seubert A. (2012). The mechanism of action of MF59 — an innately attractive adjuvant formulation. Vaccine. 304341–4348;
O’Hagan D.T. (2007). New generation vaccine adjuvants. eLS. doi: 10.1002/9780470015902.a0020177.pub2;
Mosca F., Tritto E., Muzzi A., Monaci E., Bagnoli F., Iavarone C.

et al. (2008). Molecular and cellular signatures of human vaccine adjuvants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 10510501–10506;
Calabro S., Tritto E., Pezzotti A., Taccone M., Muzzi A., Bertholet S. et al. (2013). The adjuvant effect of MF59 is due to the oil-in-water emulsion formulation, none of the individual components induce a comparable adjuvant effect.

Vaccine. 313363–3369;
Hamouda T., Simon J., Fattom A., Baker J. NanoBio™ nanoemulsion for mucosal vaccine delivery. In: Novel immune potentiators and delivery technologies for next generation vaccines / ed.

Singh M. Springer US, 2013. P. 269–286;
Stanberry L.R., Simon J.K., Johnson C., Robinson P.L., Morry J., Flack M.R.

et al. (2012). Safety and immunogenicity of a novel nanoemulsion mucosal adjuvant W₈₀5EC combined with approved seasonal influenza antigens. Vaccine. 30307–316;
Makidon P.E., Bielinska A.U., Nigavekar S.S., Janczak K.W., Knowlton J., Scott A.J. et al. (2008). Pre-clinical evaluation of a novel nanoemulsion-based hepatitis B mucosal vaccine. PLoS One. 3 (8), e2954;
Makidon P.E., Belyakov I.M., Janczak K.W., Landers J., Bielinska A.U., Groom J.V., Baker J.R., Jr.

(2012). Nanoemulsion mucosal adjuvant uniquely activates cytokine production by nasal ciliated epithelium and induces dendritic cells trafficking. Eur. J. Immunol. 422073–2086;
Myc A., Kukowska-Latallo J.F., Smith D.M., Passmore C., Pham T., Wong P., Bielinska A.U., Baker J.R., Jr.

(2013). Nanoemulsion nasal adjuvant W₈₀5EC induces dendritic cell engulfment of antigen-primed epithelial cells. Vaccine. 311072–1079;
Allison A.C. and Gregoriadis G. (1974). Liposomes as immunological adjuvants. Nature. 252252;
Henriksen-Lacey M. and Perrie Y. Designing liposomes as vaccine adjuvants. In: Immunomic discovery of adjuvants and candidate subunit vaccines / eds. Flower D.R., Perrie Y. NY: Springer-Verlag, 2013. P. 181–203;
Korsholm K.S., Andersen P.L., Christensen D.

(2012). Cationic liposomal vaccine adjuvants in animal challenge models: overview and current clinical status. Expert Rev. Vaccines. 11561–577;
Christensen D., Korsholm K.S., Andersen P., Agger E.M.

(2011). Cationic liposomes as vaccine adjuvants. Expert Rev. Vaccines. 10513–521;
Ramon G. (1926). Procedes pour accroitre la production des antitoxins. Ann. Inst. Pasteur (Paris).

401–10;
Galea M. and Tzortzakis N. (1932). Essais d’immunisation antiaphteuse du cobaye à l’aide du virus saponiné. Compt. Rend. Soc. Biol. V. 10921–23;
Николаенко Н.И. (1938). Практическая ценность хлороформ-формолвакцины в борьбе с ящуром. Сов. Ветеринария. 4-525–27;
Espinet R.G. (1951). Nuevo tipo de vacuna antiaftosa a complejo glucovirico.

Gac. Vet. 741–13;
Dalsgaard K. (1978). A study of the isolation and characterization of the saponin Quil A. Evaluation of its adjuvant activity, with a special reference to the application in the vaccination of cattle against foot-and-mouth disease. Acta Vet. Scand. Suppl. 691–40;
Sun H.X., Xie Y., Ye Y.P. (2009).

Advances in saponin-based adjuvants. Vaccine. 271787–1796;
Morein B., Sundquist B., Dalsgaard K., Osterhaus A.

(1984). Iscom, a novel structure for antigenic presentation of membrane proteins from enveloped viruses. Nature. 308457–460;
Sanders M.T., Brown L.E., Deliyannis G., Pearse M.J. (2005). ISCOM TM -based vaccines: The second decade. Immunol. Cell Biol. 83119–128;
Lövgren K. and Morein B.

(1988). The requirement of lipids for the formation of immunostimulating complexes (ISCOMs). Biotechnol. Appl. Biochem. 10161–172;
Polakos N.K., Drane D., Cox J., Ng P., Selby M.J., Chien D. et al. (2001). Characterization of hepatitis C virus core-specific immune responses primed in rhesus macaques by a nonclassical ISCOM vaccine. J. Immunol. 1663589–3598;
Frazer I.H., Quinn M., Nicklin J.L., Tan J., Perrin L.C., Ng P.

et al. (2004). Phase 1 study of HPV16-specific immunotherapy with E6E7 fusion protein and ISCOMATRIX adjuvant in women with cervical intraepithelial neoplasia. Vaccine. 23172–181;
http://biomolecula.ru#;
Maraskovsky E., Schnurr M., Wilson N.S., Robson N.C., Boyle J., Drane D.

(2009). Development of prophylactic and therapeutic vaccines using the ISCOMATRIX adjuvant. Immunol. Cell Biol. 87371–376;
Foged C.

(2011). Subunit vaccines of the future: the need for safe, customized and optimized particulate delivery systems. Ther. Deliv. 21057–1077;
De Souza Rebouças J., Esparza I., Ferrer M., Sanz M.L., Irache J.M., Gamazo C. (2012). Nanoparticulate adjuvants and delivery systems for allergen immunotherapy. J. Biomed. Biotechnol. 2012ID 474605;
Perrie Y., Rades T. FASTtrack: Pharmaceutics — drug delivery and targeting. London: Pharmaceutical Press, 2012.

— 256 pp.;
Shakya A.K. and Nandakumar K.S. (2012). Polymers as immunological adjuvants: an update on recent developments. J. BioSci. Biotech. 1199–210;
Akagi T., Baba M., Akashi M. Biodegradable nanoparticles as vaccine adjuvants and delivery systems: regulation of immune responses by nanoparticle-based vaccine.

In: Polymers in nanomedicine / eds. Kunugi S., Yamaoka T. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012. P. 31–64;
Oyewumi M.O., Kumar A., Cui Z. (2010). Nano-microparticles as immune adjuvants: correlating particle sizes and the resultant immune responses. Expert Rev. Vaccines. 91095–1107;
Вирусы-платформы: яд во благо.

С вами была Татьяна Андреева

0 комментариев Оставить комментарий