Неприродные антигенные наноструктуры и фенотипическая коррекция иммунного ответа
advertisement
Неприродные антигенные наноструктуры и фенотипическая коррекция иммунного ответа Р.В. Петров, Р.М. Хаитов ГНЦ Институт иммунологии ФМБА России, Москва Cинтетический антиген (Т, Г)-А-Л Конъюгированный антиген (белок-динитрофторбензол) = Лиз Глу Ала Ала Ала Лиз = Тир CH2 NН Тир NO2 Глу Ала Ала Ала Лиз = NO2 = CH2 NН2 + F = Лиз NO2 Тир Глу Ала Ала Ала Лиз = NO2 = Лиз Лиз … - СН2 - СН - СН2 - СН - СН2 - СН- ... С=O N СOOH С=O NН (СН2)2 NН O2 N NO2 NO2 Количество ТНФ-специфических АОК на селезенку Конъюгат гаптен-полиэлектролит как сильный специфический иммуноген х103 80 75 х103 80 Первичный иммунный ответ 70 75 Вторичный иммунный ответ - IgM AOK к ТНФ 70 - IgG AOK к ТНФ 15 15 10 10 5 5 Контроль Контроль Зависимость иммуностимулирующего действия от степени полимеризации (n) поликатиона и полианиона Представлены коэффициенты стимуляции продукции антителообразующих клеток (АОК) при совместном введении антигена (5 млн. эритроцитов барана) с фракциями поликонидинов (1) или ПАК (2) Главный комплекс гистосовместимости мыши H-2 Главный комплекс гистосовместимости человека HLA Синтетические полиэлектролиты иммуномодуляторы (-CH2-CH-)n (-СH2-CH-)n COOH Полиакриловая кислота (ПАК) (-СН2-CH-)n + Поли-4-винилпиридин (ПВП) X C2H5 + Поли-5-метил-2-винилпиридин n (-CH2-CH-)n + СН3 - CH2 CH2 Х - С2Н5 Соль кватернизованного поли-4-винилпиридина X C2H5 - CH2 CH2 n-m + - CH2 CH2 X CH2C6H5 Кватернизованные соли поликонидина m Система рецептор-циклаза канал ионный Поиски системы клеточной мембраны, которая может участвовать в реакции на полиион Система ионного транспорта фосфолипаза Система, регулирующая текучесть липидного матрикса В результате были открыты механизмы иммуностимулирующего действия полиэлектролитов, состоящие в активации Т- и В-клеточной миграции, клеточной кооперации, компенсации функции Т-помощников, кластеризации мембранных белков, сопровождающейся повышением проницаемости клеточной мембраны для ионов Ca2+, Na+, K+ и активацией Ca2+- и (Na+, K+)-АТФаз. Модельные искусственные антигены Комплексы БСА с производными поли-4-винилпиридина + С2Н5 + Х - С16Н33 + Х - СН2 СООН Антиген 1 Антиген 2 (полимер связан с белком солевыми и гидрофобными контактами) (полимер связан с белком ковалентно) Иммунный ответ (АОК) -CH2-CH- -CH2-CH- -CH2-CH- -CH2-CH- 10000 8000 6000 4000 2000 Альбумин Антиген 1 Антиген 2 Т-независимость иммунного ответа на конъюгат АГ-ПЭ АОК (х103) 140 БСА БГГ 120 БСА-ПЭ БГГ-ПЭ 100 80 60 40 20 4 3 2 1 nu/+ nu/nu nu/+ nu/nu Фенотипическая коррекция иммунного ответа при иммунизации конъюгатом (Т,Г)-A-Л-полиэлектролит (Т,Г)-A-Л АОК на селезенку (х10-3) 120 100 80 60 40 20 CBA C57BL Конъюгированная противосальмонеллезная вакцина Полисахаридный антиген бактериального тела Антиген-полимерные конъюгаты Заражение абсолютно летальной дозой 14-30 дней Иммунизация Выживаемость % Белковый антиген жгутика 100 ПС-флагеллин-ПЭ ПС-ПЭ 80 60 ПС 40 20 0,01 0,1 1,0 10 100 Конъюгированная противогриппозная вакцина 14 дней Иммунизация 12 100 80 60 40 20 Физ. раствор AОК (x10-3) Заражение абсолютно летальной дозой Гемагглютинин Выживаемость, % Вирус гриппа Конъюгаты антиген - полимер Нейраминидаза 10 8 6 4 2 Физ. раствор Разработанный принцип создания конъюгированных иммуногенов был использован для повышения иммуногенности консервативных антигенов и эпитопов вирусов, отличающихся слабой иммуногенностью, в частности, М-белка и додекапептидного фрагмента лёгкой цепи гемагглютинина вируса гриппа. Конъюгированная антиген-полимерная гриппозная вакцина на основе консервативных типоспецифических белков вируса А (Н1N1) нейраминидаза гемагглютинин М-белок Конъюгаты антиген-полиэлектролит 14 дней Иммунизация 4000 3000 2000 1000 Выживаемость, % Заражение абсолютно летальной дозой вируса А (H3N2) М-специфический иммунный ответ (ELISA-титр) NP-белок 100 80 60 40 20 + C NH-GLY-LEU-PHE-GLY-ALA-ILE-ALA-GLY-PHE-ILE-GLU-GLY Относительный титр легочного вируса (A/Aichi) - lg EID50 Относительная J aбсорбция 450 нм Сополимер полиакриловой кислоты O 6 12 11 10 5 9 8 4 7 6 3 5 4 3 2 2 1 1 I II I II I II I II Aнтителообразование против конъюгированного антигена, тестируемое твердофазным иммуноферментным методом с конъюгатом F/A-BSA ( ) и интактными вирусами A/Aichi ( ), A/Texas ( ), A/PR/8 ( ). I - иммунизация F/A пептидным coполимерным комплексом (2,5 F/A /мышь CBA) II - иммунизация F/A - BSA в физиологическом растворе (2,5 F/A /мышь CBA) Защита мышей от инфекционного заражения (A/Aichi) через 21 день после иммунизации. - неиммунизированные контрольные мыши - F/A-BSA (2,5 F/A/мышь) - F/A пептидный сополимерный комплекс (2,5 F/A/мышь) - F/A пептидный сополимерный комплекс (10 F/A/мышь) ПОЛИОКСИДОНИЙ Первый оригинальный препарат нового класса гетероцепных алифатических полиаминов Сополимер N-окиси 1,4-этиленпиперазина и (N-карбоксиэтил)-1,4этиленпиперазиний бромида _ Br N О N СН2 СН 2 + N N СН2 СН 2 CН2СООН ММ 60000–100000 D n Механизмы действия полиоксидония на клетки иммунной системы человека Полиоксидоний Нейтрофилы Моноциты макрофаги Активные формы О2 NK-клетки Цитотоксичность Дендритные клетки Костимуляторные молекулы Киллинг внеклеточных микробов Активация Th1-клеток ИЛ-12 Экспрессия HLA-DR Cинтез интерферона Презентация АГ Антивирусная защита ГМ-КСФ Лейкопоэз Провоспалит. цитокины ФНО, ИЛ-6, ИЛ-1 Активные формы азота Антибактериальная защита Т- и В-клетки Киллинг внутриклеточных микробов Характеристика вакцины ГРИППОЛ ГА ПО Доза (5+5+5) мкг Антигены вируса гриппа Состав А1 (Н1N1) А2 (Н3N2) 500 мкг В Носитель иммуномодулятор полиоксидоний Вакцина ГРИППОЛ – первый вакцинирующий препарат, сконструированный на принципиально новой основе, не имеет аналогов в мировой практике Снижение в 3 раза прививочной дозы ГА Свойства Высокая степень безопасности Высокая профилактическая эффективность Формирование длительной иммунной памяти Снижение заболеваний верхних дыхательных путей Сформулирован, теоретически обоснован и экспериментально подтверждён принцип создания конъюгированных полимерсубъединичных иммуногенов и вакцин путём присоединения антигенов к полиэлектролитным носителям. Иммуногенность и протективные свойства конъюгированных с полиэлектролитами антигенов возрастают в десятки и сотни раз с усилением как антительного, так и клеточно-опосредованного иммунного ответа. Разработанный принцип создания иммуногенов и вакцин нового типа позволяет «обойти» IR-генный контроль иммунного ответа, что обеспечивает сильный иммунитет даже у генетически низкореагирующих на данный антиген организмов. Доказано, что иммуностимулирующие и мембранноактивные свойства полиэлектролитов критически зависят от степени полимеризации и наличия повторяющихся ионогенных или дипольных групп, т.е. обусловлены «полимерностью» как таковой. До настоящей работы круг полимеров для медицины был ограничен химически нейтральными веществами, использующимися в качестве конструкционных материалов или пассивных носителей низкомолекулярных лекарств.
