РОЛЬ БЕЛКОВ SТRЕРТОСОССUS РNЕUMОNIАЕ В РАЗРАБОТКЕ СЕРОТИП-НЕЗАВИСИМЫХ ПНЕВМОКОККОВЫХ ВАКЦИН

Аннотация:

Инфекции, вызванные Streptococcus pneumoniae, являются актуальными для России и всего мира. Одним из ключевых факторов патогенностп пневмококка считается полисахаридная капсула. По строению полисахаридных антигенов описано более 90 серотипов патогена. Опыт применения полисахаридных и конъюгированных пневмококковых вакцин показывает, что данные профилактические препараты защищают от ограниченного числа серотипов возбудителя. Представляет интерес исследование протективных свойств белков пневмококка, так как они консервативны и обладают высокой гомологией внутри вида, что потенциально расширяет спектр защиты от патогена. Таким образом, в настоящее время усилия исследователей сосредоточены на разработке белковых вакцин или конъюгированных вакцин на основе белков S. рnеumoniae. В обзоре рассмотрены биологические свойства наиболее известных белков пневмококка и приведены данные о доклинических исследованиях полученных рекомбинантных белков в качестве экспериментальных вакцинных препаратов. Иммунизация различными белками S. рneumoniaе обеспечивает защиту животных от назофарингеальной колонизации, пневмонии и сепсиса. В настоящее время с несколькими экспериментальными белковыми вакцинами проводят клинические испытания. В ближайшем будущем можно будет оценить реальную эффективность таких вакцин. Проблема пневмококковых инфекций в последние десятилетия остается актуальной для России и мира. 51гер1:ососси5 рпеитошае способен вызывать как локальные формы (отит), так и тяжелые инвазивные формы (пневмония, менингит, сепсис) заболеваний. Группами риска являются дети младше 2 лет, пожилые людей старше 65 лет, лица с иммунодефицитными состояниями, больные хронической обструктивной болезнью легких, пациенты после спленэктомии. Несмотря на успех применения современных вакцин на основе капсульных антигенов пневмококка, проблема пневмококковых инфекций по-прежнему стоит остро из-за явления замещения серотипов и появления антибиотикоустойчивых штаммов. В настоящее время официально зарегистрированы два принципиально разных типа вакцин, способных предотвратить развитие инфекций, вызванных пневмококком. Это поливалентная полисахаридная вакцин «Пневмо-23» и конъюгированные вакцины, в которых капсульные полисахариды связаны с дифтерийным, столбнячным анатоксинами или О-протеином гемофильной палочки. Несмотря на иммуногенность и безопасность полисахаридных вакцин, исследователи отмечают низкую эффективность в старших возрастных группах, неспособность обеспечить иммунитет слизистых и нестойкий иммунитет у детей до 2 лет. Конъюгированные вакцины эффективны в группах риска, однако количество серотипов, от которых защищает вакцина, ограничено, и следовательно, усиливается колонизация слизистой носоглотки невакцинными серотипами 8. рпеитошае. Также повышается частота колонизации носоглотки другими патогенами, такими как §1арНу1ососсш аигеиз и НаеторЬПиз тЯиепгае, а также другими стрептококками и анаэробной флорой. Вышеперечисленные ограничения современных пневмококковых вакцин заставляют задуматься о необходимости разработки серотипнезависимой вакцины, которая обеспечивала бы защиту от подавляющего большинства серотипов 8. рпеитошае. На роль протективного антигена подходят белки 5. рпеитошае, имеющие высокую степень гомологии внутри вида. Разработка нового поколения экспериментальных пневмококковых вакцин основана на использовании реком-бинантных белков и рекомбинантных штаммов 8.рпештюшае и ведется в нескольких направлениях 1) конъюгация рекомбинантных белков с капсульными полисахаридами; 2) один рекомбинантный белок или сочетание нескольких рекомбинантных белков; 3)рекомбинантные гибридные белки пневмококка; 4) цельноклеточная рекомбинантная убитая вакцина со сниженным уровнем экспрессии капсулы. Рассмотрим более подробно возможные белки-кандидаты для создания серотипнезависимой вакцины от 8. рпеитошае. Пневмолизин (Рпеито1у$1п, Р1у). Пневмолизин является внутриклеточным белком пневмококка. Известно, что все клинические изоляты пневмококка синтезируют пневмолизины, мало отличающиеся по аминокислотной последовательности, что делает пневмолизин весьма перспективным кандидатом для создания серотипнезависимой ьакцины. В основном пневмолизин не секретируется пневмококком во внешнюю среду, а белок покидает клетку после лизиса, но есть данные о расположении пневмолизина в клеточной стенке, а также о частичной секреции пневмолизина во внешнюю среду. В высоких концентрациях пневмолизин образует поры в клетках млекопитающих, индуцируя гибель клетки. В более низких концентрациях пневмолизин обладает несколькими эффектами: угнетает сокращение ресничек дыхательного эпителия, снижает бактерицидную активность и миграцию нейтрофилов, угнетает пролиферацию лимфоцитов и синтез антител. Хотя нативный пневмолизин не может быть непосредственно включен в состав новой вакцины из-за своей токсичности, существует возможность модификации его структуры с целью снижения токсичности путем направленного мутагенеза. Иммуногенность и протективный эффект пневмолизина и его нетоксичных мутантов были оценены на различных животных моделях: нативный белок вызывал задержку гибели мышей после интраперитонеального заражения, тогда как пневмолизоиды защищали мышей от нескольких серотипов пневмококка (60 — 85% выживаемость) в модели пневмонии и сепсиса. Поверхностный белок А (Рпеитососса! .чифсе рго!ет, Р$рА). Поверхностный пневмококковый белок А — это холин-связывающий белок, который затрудняет фиксацию компонента комплемента СЗ на поверхности клеточной стенки бактерии, а также защищает бактерию от лактоферрина. В структуре РзрА выделяют 3 домена. По различиям в ТЧ-концевой последовательности белка выделяют 3 семейства и 6 клэйдов. Согласно данным, полученным при секвенировании, существует гомология между поверхностным белком А и сердечным миозином человека, поэтому в целях безопасности в настоящее время ведутся исследования с участками РзрА, негомологичными миозину. В опыте на мышах продемонстрирована защита (до 100%) при иммунизации РврА и заражении штаммом, содержащим РкрА из одного «семейства». Получены гибридные белки Р$рА разных клэйдов: Р$рАЗ+2, РкрА2+4, Р$рА2+5. Иммунизация мышей подкожно вариантом РзрАЗ+2 обеспечила высокую выживаемость^ — 100%) животных при интраназальном инфицировании штаммами с вариантами РврА клэйдов 1-5 по сравнению с контрольной группой животных и по сравнению с группами, иммунизированными вариантами Р$рА2+4 и Р$рА2+5 соответственно. Поверхностный белок С (РпеитососсаI зиг[асе ргоГе/п С, РзрС). По своей структуре Р$рС похож на поверхностный белок А и имеет в своей структуре холин-связывающий домен. Поверхностный белок С связывается с секреторным 1§А и фактором Н, регулирующим активность системы комплемента. Связывание с фактором Н предотвращает отложение СЗ на бактериальной стенке. Поверхностный белок С отличается вариабельностью, выделяют 11 аллельных вариантов. Эта особенность может отразиться на спектре защиты при иммунизации белком Р$рС. В структуре РхрС, также как и в структуре Р$рА, есть богатый пролином участок (ргбНпе псЬ ге§юп, РК.К.). В структуре РК.К. РврС и РзрА есть довольно консервативный безпролиновый блок (1ЧРВ), состоящий из 33 аминокислотных остатков. Иммунизация рекомбинантными РК-молекулами и молекулами NРВ показали протективный эффект (выживаемость 80%) против пневмококковой инфекции на модели сепсиса у мышей. Холин-связывающий белок А (РпеитососсаI сНоНпе-ЫпсИп§ ргогет А, РсрА). По данным 8е1уа Ь. е1 а1., более 90% штаммов пневмококка синтезируют поверхностный белок А. Судя по структуре (наличие ЬЯК., НрШ псЬ ге§юп), играет роль в адгезии пневмококка. Экспрессия этого белка регулируется концентрацией ионов марганца. Уровень экспрессии белка выше во время острого заболевания и значительно снижается в условиях колонизации слизистой носоглотки, где концентрация ионов марганца выше. В опытах на мышах подкожная иммунизация РсрА способствовала отсроченной гибели в модели сепсиса. Также было продемонстрировано, что человеческие антитела к РсрА препятствовали бактериальной адгезии к легочному эпителию и эпителию носоглотки в культуре клеток. Белки полигистидиновой триады (Ро1уЫ$П(1'те тай, РШз). Семейство поверхностных белков, отличающихся высокой консервативностью. Выделяют белки РМА, РЫВ, РЬШ, Р1пЕ. Белки РЬШ и РЫЕ относятся кадгезинам, способствуют колонизации эпителия дыхательных путей. Ингибируют отложение комплемента на клеточной стенке, связывают ионы цинка. Белки полигистидиновой триады при внутримышечной иммунизации защищали мышей от разных серотипов пневмококка в модели пневмонии (выживаемость 60%), назофарингеальной и легочной колонизации. Антитела к РМ$ способны пассивно защищать мышей (60% выживаемость) при летальном интра-назальном заражении. Поверхностный антиген А (Рпеитососса! зиг^асе апП§еп, Р.чаА). Липопротеин, ответственный за адгезию и колонизацию путем связывания с Е-кадгерином. Относится к поверхностным антигенам, обладает транспортной активностью, способен связывать ионы металлов (марганца), повышает устойчивость пневмококка к оксидативному стрессу. Антитела к Р$аА нарушают адгезию пневмококка к эпителию носоглотки человека в культуре клеток. Подкожная иммунизация поверхностным антигеном А предотвращав колонизацию З.рпеитошае. Белки пилей (Кг%А, Кг§В, Кг§С). Белок Кг§В образует остов структуры пилей, а Яг§А и Кт§С являются дополнительными белками, расположенными соответственно снаружи и внутри клетки. Кт§А — белок-адгезин, участвующий в образовании биопленки. Кт§В существует в трех различных вариантах. Пили присутствуют не более чем у одной трети от всех тестированных штаммов пневмококка. Иммунизация белком Кт§В защищала мышей при заражении летальными дозами. Так как Кт§В существует в виде трех структурных вариантов, между которыми не существует перекрестной активности, был создан Кт§В321, в структуре которого содержатся все 3 варианта. При интраперитонеальной иммунизации Яг§В321 вызывал выработку антител против всех трех вариантов Кт§В и защищал (до 70% в зависимости от штамма) мышей в модели пневмококкового сепсиса, вызванного серотипами, имеющими пили (Р1-1). Сериновая/треони, ювая протеинкиназа (5епп/гИгеоп1пе рго1етктазе, 51гкР)и белок, необходимый для репарации клеточной стенки (8е11 к а II зерагаИоп ргоГет о/ $гоир В, Рс$В). Сериновая/треониновая протеинкиназа является высококонсервативным белком, участвующим в регуляции многих процессов бактериальной клетки: экспрессия генов, захват ионов железа, репарация ДНК, биосинтез пи-римидинов, метаболизм клеточной стенки. Белок РсзВ функционально представляет собой гидралазу, участвует в репарации клеточной стенки. Расположен поверхностно и соответственно доступен для действия протективных антител. В серии исследований на животных $1гкР и Рс$В показали перекрестную защиту в модели сепсиса (60% выживаемость) и пневмонии. Вышеназванные белки защищали мышей от пневмококковой инфекции при интраперитонеальном и интраназальном заражении летальными дозами различных серотипов 5. рпешпо-шае. Нейраминидазы (ЬеигаттИаве, N011). Пневмококк синтезирует два типа ней-раминидаз: №пА и №пВ. №пА необходима для успешной колонизации слизистых, тогда как №пВ вносит свой вклад в выживание пневмококка в крови. Функциональное действие: отщепление остатка сиаловой кислоты от глико-конъюгатов, экспозиция «рецепторов» для пневмококка. Протективный эффект №пА показан в модели колонизации и отита у шиншил. АВС-транспортеры (Рпеитососса! хгоп ирГаке РшА, Р'ш). РшА, Р:аА являются компонентами системы захвата ионов железа. По структуре они относятся к ли-попротеинам, расположены в клеточной стенке. Поданным анализа с помощью ПЦР, эти липопротеины присутствуют у всех штаммов пневмококка, а также имеют значительное структурное сходство с поверхностными рецепторами захвата железа других организмов. Интраперитонеальная иммунизация мышей РшА и Р1аА как совместно, так и по отдельности обеспечивала защиту от системной инфекции 8. рпешпошае (выживаемость 80, 52 и 39% соответственно). Антитела к этим белкам обладают перекрестной активностью между собой, а также взаимодействуют с РшА и Р1аА разных штаммов пневмококка. Аутолизины (Аи1о1уше, Ьу1А, ЬугС). У пневмококка открыто два типа аутоли-зинов: Ьу1А (амидаза) и Ьу*С (мурамидаза). Аутолизин Ьу1А отвечает за клеточный аутолиз, благодаря которому осуществляется высвобождение токсичных веществ, таких как пневмолизин или продукты деградации клеточной стенки, что способствует нарушению эпителиального и эндотелиального барьера и позволяет пневмококку выйти в кровеносное русло. Пневмококк защищен от литической активности Ьу1А во время экспоненциальной фазы роста и становится восприимчив во время стационарной фазы, однако механизмы, регулирующие аутолиз, до конца не ясны. Полученные рекомбинантные образцы 1_у(А в опыте на мышах продемонстрировали при интраназальном заражении мышей выработку сывороточных 1§С и 1§А, а также выработку секреторных 1§А. Мыши, иммунизированные интраназально рекомбинантным Ьу1А штамма 5Н137 (серотип 23Р), показали высокую выживаемость (75, 65, 62,5 и 60 %) при интраперитонеальном заражении штаммами серотипов 19Р, 14, 6А и 6В соответственно. В настоящее время многие вакцины против пневмококка на основе рекомби-нантных белков находятся уже на разных стадиях клинических испытаний. «5а-поП-Райеиг» успешно провел I фазу клинических испытаний сразу нескольких вариантов потенциальных вакцин: моновалентной Р1у01; комбинированной РсрА+РНШ; комбинированной РсрА+РЬШ+ёР1у. «а1ахо5ткНК1те Вю1о§юа1$» сообщили о завершении 1 фазы для своей вакцины, содержащей протеин Э, с!Р1у и РНШ. Моновалентная вакцина «01ахо5ткНКПпе Уассшез» на основе РНШ прошла I и II фазы клинических испытаний Все указанные выше вакцины характеризуются как препараты с широкой защитой от многих серотипов пневмококка. Однако на данный момент не выработано четких критериев, по которым можно оценить эффективность этого типа вакцин.

Авторы:

Издание: Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии
Год издания: 2018
Объем: 7с.
Дополнительная информация: 2018.-N 3.-С.74-80. Библ. 39 назв.
Просмотров: 82