Протипухлинні вакцини

 

ВІДКРИТИЙ МІЖНАРОДНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ

РОЗВИТКУ ЛЮДИНИ „УКРАЇНА”

 

ФАКУЛЬТЕТ БІОМЕДИЧНИХ  ТЕХНОЛОГІЙ

КАФЕДРА „МІКРОБІОЛОГІЇ ТА ВІРУСОЛОГІЇ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

з курсу «Протипухлинний  імунітет»

на тему: „ ПРОТИПУХЛИННІ ВАКЦИНИ ”

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                  виконала  студентка VІ курсу

 групи ЗМБВ - 061

 Тихомирова І.В.

                                                                                                        Перевірив: 

  _________________________

  _________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ – 2012 р.

ЗМІСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Актуальність обраної теми полягає в перспективності розробки протипухлинних вакцин для лікування та попередження онкологічних захворювань. Сучасний темп життя вимагає високої опірності організму до захворювань, збереження його функціональних можливостей. Шкідливий вплив зовнішнього середовища, нехтування важливістю ведення здорового способу життя та порушення клітинних процесів зумовлюють появу та можуть провокувати розвиток онкологічного захворювання.

Відомо, що існують різні  види протипухлинних вакцин, кожна  з яких має своє діагностичне значення. Відповідно постає необхідність з’ясувати їх сутність та механізм дії.

Проблемою дослідження  ролі протипухлинних вакцин в імунотерапії онкологічних хворих займалися такі зарубіжні дослідники як: С. Тревіс,               Дж. Верморкен, Е.М. Яфе. Найяскравішими представниками вітчизняної школи дослідження є В.Ф. Чехун, В.О. Шляховенко, І.В. Маніна. Особливої уваги заслуговують роботи українського дослідника Д.Г. Затули, адже підтримка та подальше вдосконалення протипухлинних вакцин є приорітетним напрямком у розвитку імунології пухлин як окремого напрямку імунології.

Метою нашої роботи є визначення ролі протипухлинних вакцин у ході імунотерапії онкологічних хворих.

Об’єкт  дослідження: протипухлинні вакцини.

Предмет дослідження: практичне значення застосування протипухлинних вакцин

Завдання:

1. Здійснити теоретичний аналіз місця протипухлинних вакцин в системі засобів лікування онкологічних хвороб.
2. Визначити сутність та механізми дії протипухлинних вакцин
3. З’ясувати історичні передумови виникнення та приорітети вдосконалення підходів до розробки протипухлинних вакцин.

Можливості  практичного значення та новизна  теоретичного дослідження полягають в детальному аналізі імунотерапевтичної дії різних видів протипухлинних вакцин та можливостей їх застосування.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ І. ТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ СУТНОСТІ ПРОТИПУХЛИННИХ ВАКЦИН ТА ОСОБЛИВОСТЕЙ ЇХ ОТРИМАННЯ ЗАЛЕЖНО ВІД ВИДУ

1.1. Поняття про протипухлинні вакцини. Їх види

З’ясування сутності та механізмів дії протипухлинних вакцин вимагає розгляду можливих видів імунунотерапії. В.Ф. Чехун виокремлює такі її види:

• активна імунотерапія;
• пасивна імунотерапія.

Сутність активної імунотерапії полягає в введенні хворому антитіл або зрілих Т-лімфоцитів з метою атаки пухлинних клітин. Механізм їх взаємодії показано на рис.1. Пасивна ж імунотерапія своєю сутністю має введення протипухлинних вакцин (ПВ), що містять імуногенний антиген та спричиняють стимулюючу відповідь імунної системи хворого проти пухлини [16, с. 204].

Рис.1. Етапи активації Т-лімфоцитів у ході активної імунної терапії

 

Активна імунотерапія має  значну значно вищу ефективність у  лікуванні пухлин. Виокремлюють такі два види протипухлинних вакцин:

• профілактичні;
• лікувальні протипухлинні вакцини.

Спробуємо з’ясувати  їх основний зміст.

Профілактичні вакцини призначають для здорових людей, що належать до групи ризику. Їх дія спрямована на індукцію специфічної імунної відповіді з метою попередження розвитку в організмі пухлин, індукованих онкогенними вірусами. Існують дві вакцини, які можна віднести до класу профілактичних. Вони спрямовані проти вірусів гепатиту В і С, що викликають первинний рак печінки [12, с. 9].

При виготовленні профілактичної вакцини в якості антигенів застосовуються білки зовнішньої оболонки вірусів. Їх введення стимулює імунну систему та попереджує згубний вплив вірусної інфекції. Зауважимо, що ці вакцини знаходяться на початкових стадіях клінічних випробувань. На даний час єдиною дозволеною для застосування є вакцина проти вірусу папіломи людини, що містить ДНК. Серед 100 типів цього вірусу з розвитком раку шийки матки в 70% випадків асоціюють типи 16 і 18, в той час як типи 6

і 11 викликають в 90% випадків кондиломи.

Ліцензований препарат Гардасил вміщує білки зовнішньої оболонки всіх 4 типів вірусу і не містить ДНК. Попередні випробування продемонстрували безпечність, переносимість підлітками та молодими жінками, значну іммуногенність профілактичних вакцин. За попередніми даними профілактика кондилом геніталій, передракових уражень шийки матки, вульви та піхви, що зумовлені вакцинними типами вірусу папіломи має достатньо сприятливий ефект [10, с. 10].

Лікувальні ж протипухлинні вакцини створюють на основі пухлинних клітин як основного джерела антигенів, або з використанням пухлинноспецифічних чи пухлинноасоційованих антигенів, що були отримані рекомбінантним шляхом. Основною відмінністю вакцин цієї групи є те, що їх застосування для профілактики є неможливим у зв’язку з значною чисельністю різних видів пухлини і непередбачуваністю їх появи. Тому вони є ефективними для лікування хворих з злоякісними новоутвореннями, які вже сформувалися з метою профілактики розвитку рецидивів та метастазів.

Найважливішим у створенні протипухлинних вакцин є виокремлення мішеней імунної відповіді (пухлинних антигенів). Більше 100 білків мають можливість для створення на їх основі протипухлинних вакцин. З вдосконаленням дослідницької бази, їх кількість невпинно зростає.

Застосовуються різні методи ідентифікації пухлинних антигенів, але найбільш успішним є технологія отримання ДНК з пухлинних клітин, її клонування з подальшим отриманням білків, що кодуються цими генами, а вже потім тестуються в якості антигену для індукції імунної відповіді на вихідні пухлинні клітини. Важливим завданням створення протипухлинних вакцин є підвищення імуногенності антигенів, що входять до їх складу. Важливим її компонентом є ад'юванти, що підсилюють імунну відповідь на

чужорідні антигени. Їх спектр  є дуже широким – від простих молекул, що називаються званих гаптенінами, до модифікованих живих клітин.

Стратегії виробництва  протипухлинних вакцин полягають, по-перше, в подоланні слабкої імуногенності пухлинних антигенів за допомогою вакцинації рекомбінантними вірусами або мікобактеріями. Вони експресують ОАА в результаті трансдукції відповідного гена [16, с. 205].

Сучасним варіантом протипухлинних вакцин є геномодифіковані вакцини. Для їх отримання в аутологічних або алогенних пухлинних клітинах, застосовуючи методи генної інженерії, вводять гени (послідовності екзогенної ДНК), що викликають посилення або розвиток експресії чи синтезу молекул цитокінів та білків. Вони мають на меті активацію імунної  відповіді.

В якості лікувальних протипухлинних вакцин застосовують такі їх типи:

• цільноклітинні пухлинні вакцини, що виготовлені з клітин пухлинних клітин хворого (аутологічні вакцини) або з клітинних ліній набору пухлинних антигенів, що є відомими (галогенні вакцини). Клітини опромінюють чи піддають лізуванню з метою інактивації та оптимізації ОАА. Досить часто їх вводять у поєднанні з ад'ювантом. У якості ад'юванта виступає вакцина БЦЖ, ліпополісахариди грамнегативних бактерій, ад'ювант Фрейнда та ін.;
• антиген-ад'ювантні протипухлинні вакцини, що в своїй основі мають фрагменти специфічного білка або пептидів для стимуляції імунної системи. Пептидні антигени є більш ефективним засобом в порівнянні з цільними білками. Сучасні біотехнологічні методи дозволяють отримувати синтетичні пухлинноасоційовані антигенні пептиди в необхідних кількостях;
• дендритно-клітинні вакцини. Спеціалізовані клітини білої крові, що називаються дендритними, отримують з крові хворого, застосовуючи метод лейкоферезу. Потім вони навантажуються пухлинними антигенами хворого та вводять йому повторно. Така протипухлинна вакцина активує Т-лімфоцити. В результаті, вони розмножуються та атакують пухлинні клітини, що експресують цей антиген. Одним з перспективних методів є використання протипухлинних вакцин, що виготовлені на основі дендритних клітин, злитих з пухлинними клітинами (fusion-клітини) [12, с. 10].
• ДНК-вакцини є генетичною послідовністю, що кодує пухлинний антиген. Вона вбудована в систему доставки (плазміда, вірусний вектор і т.д.) і містить промотор, що забезпечує експресію екзогенного білку. Така генетична конструкція може мати декілька антигенних детермінант. пухлинні вакцини, що своєю основою мають вектори  і ДНК є привабливі своїм способом доставки;
• антидіотопічні протипухлинні вакцини є антитілами проти антитіл до пухлинних антигенів та можуть застосовуватися для активації імунної відповіді аналогічно до вакцин, що містить ОАА [16, с. 204].

В.М. Мойсієнко пропонує свою класифікацію протипухлинних вакцин. Серед них наступні:

• вакцини на основі цільних клітин:

• аутологічні:

• немодифіковані,
• модифіковані (трансфекції);

• галогенні.

• Аутологічні білки теплового шоку
• Гангліозиди.
• Синтетичні пептиди.
• ДНК.
• Рекомбінантні віруси.
• Вакцини на основі дендритних клітин [13, с. 54].

Отже, в більшості випадків застосовують вакцини на основі аутологічних і алогенних немодифікованих і модифікованих пухлинних клітин; синтетичні полівалентні вакцини, вакцини на основі ДК, часто у поєднанні з різними ад'ювантами.

1.2. Особливості отримання протипухлинних вакцин залежно від виду

Механізм отримання  вакцин на основі цільних пухлинних клітин полягає в тому, що аутологічні чи алогенні пухлинні клітини опромінюють або піддають лізису з метою інактивації і оптимізації пухлиноасоційованих антигенів і вводять разом з імунологічним ад'ювантом для активації АПК господаря. Традиційним ад’ювантом, що зарекомендував себе є живі атенуйовані мікробактерії Кальметта-Жерена (компонент вакцини БЦЖ), а також C. рarvum, ліпополісахарид грамнегативних бактерій, ад'ювант Фрейнда та ін Впливаючи на макрофаги, клітини Лангерр Ганса і дермальні дендритні клітини, вони сприяють:

• їх активації, ефективному розпізнаванню та розміщенню пухлиноасоційованих антигенів на клітинній поверхні;
• продукції великої кількості цитокінів, необхідних для активації і проліферації хелперних і цитотоксичних Т-лімфоцитів і посилення їх цитоксичного потенціалу;

• кращої кооперації клітин при імунній відповіді [17, с. 89].

Аналогічний результат  досягається за рахунок ксеногенізації пухлинних антигенів при введенні генетично чужорідного матеріалу до цілісних пухлинних клітин. З цією метою найчастіше використовують аденовіруси або лімфокіни чи їх індуктори, що додають в процесі вакцинації. Алогенні вакцини зазвичай готують із суміші пухлинних клітин з набором пухлинноасоційованих антигенів. Вакцини на основі пухлинних клітин у поєднанні з ад'ювантом можуть сприяти підсиленню імунної відповіді хворого на пухлину, в той ж час ці вакцини мають обмежену здатність до стимуляції специфічного імунітету у хворих, які знаходяться на етапі піку розвитку онкологічного захворювання, особливо якщо традиційні засоби лікування не відзначалися успіхом. Вдосконалення умов отримання клітинних культур аутологічних пухлинних клітин, вивчення експресії на клітинній поверхні пухлини асоційованих антигенів і молекул МНС, а також їх модифікація, в тому числі під впливом тимчасових іммуноад’ювантів є актуальним для подальшого розвитку активної імунотерапії [5, с. 91].

Геномодифіковані  вакцини готують наступним чином. В аутологічні або алогенні пухлинні клітини  вводять гени (послідовності екзогенної ДНК), що викликають експресію або синтез молекул цитокінів, інших білків та активує імунну відповідь (токсична дія проти клітин пухлини). При їх застосуванні може спостерігатись зниження кількості мітозів та підвищуватись кількість  апоптичних клітин. В результаті відбувається активація ДК, специфічних ЦТЛ, руйнування модифікованих клітин та регрес пухлинних клітин, які ще не піддалися змінам в достатній мірі. Експресія ІЛ-2, ІФН-γ або костимулюючої молекули В7.1 на пухлинних клітинах викликає активацію ЦТЛ без участі АПК і Т-хелперів господаря. Найвищу протипухлинну ефективність мають вакцини на основі аутологічних пухлинних клітин, що модифіковані колонієстимулюючим фактором ГМ-КСФ.

На прикладі кістковомозкових утворень у 1993 році було доведено, що вакцини цього типу є ефективними при АПК. Вони стимулюють атаку та експресію пухлинних антигенів, а також сприяють формуванню стійкої протипухлинної імунної відповіді. На цій підставі можемо говорити про важливість застосування генномодифікованих вакцин, що здатні експресувати та синтезувати імуннореактивні молекули [9, с. 81].

Останні дослідження з цієї проблеми присвячені лабораторній діагностиці I-II-III фази захворювання за допомогою модифікованих аутологічних  протипухлинних вакцин, у тому числі в комбінації з імунологічними ад'ювантами або іншими модифікаторами імунної відповіді. Основним недоліком цього методу є трудоємність, технологічні затрати та тривалість процесу приготування вакцини [5, с. 94].

Аутологічне генномодифікування замінюють на  вакцини, що своєю основою мають алогенні пухлинні або непухлинні клітини (фібробласти). Це стало можливим по причині активації галогенними клітинами АПК.  Результатом є стимуляція ЦТЛ проти пухлиноасоційованих антигенів. Такий підхід знижує тривалість приготування вакцини і може усувати проблему, пов'язану з продукцією пухлинними клітинами імуносупресивних речовин. Щодо протипухлинних векторних вакцин, ефективну імунну відповідь можна отримати, застосовуючи вектор експресії, який здатен кодувати вірусні іммуногени таким чином, що синтезовані білки утворюють вірусну частку шляхом самокомбінування. Відповідно до свого природного потенціалу, такі віруси не будуть містити інфекційної нуклеїнової кислоти (експериментально підтверджено на експериментальних моделях дефектних вірусів ВІЛ)

Перспективою  в приготуванні цих вакцин є використання векторів, в які вбудовані гени, що відповідають за синтез протектних антигенів і генів, що кодують медіатори імунної відповіді. Рекомбінантні штами БЦЖ, які секретують γ-інтерферон, інтерлейкіни, колонієстимулюючий фактор