Біотехнологія виготовлення вакцин
Коротка історія появи вакцин
Під загальною назвою вакцин об'єднують всі препарати, одержувані як з самих патогенних мікроорганізмів або їх компонентів, так і продуктів їх життєдіяльності, які застосовуються для створення активного імунітету у тварин і людей.
Історію створення засобів специфічної профілактики можна розділити на три періоди:
1. Несвідомі спроби на зорі наукової медицини штучно заражати здорових людей і тварин виділеннями від
хворих із легкою формою захворювання.
2. Створення великої кількості вакцин з убитих бактерій.
3. Створення і застосування живих, вбитих, суб'едінічних вакцин.
Перший період ознаменувався геніальним відкриттям живих вакцин Е. Дженнером (1796) і Л. Пастером (1880). Хоча в основі цих відкриттів лежали досвід і спостереження (Е. Дженнер), знання етіології та свідомий експеримент (Пастер), головним у цей майже столітній період було штучне зараження з подальшим переболевания, тобто викликати В«легку хворобуВ» з тим, щоб людина не захворів нею у важкій смертельної формі. Вакцина Дженнер а проти віспи, вакцини Пастера проти холери курей (1880), сибірської виразки (1880-1883), пики свиней (1882-1883), сказу (1-S81-1886) містили живих збудників хвороби, ослаблених різними методами: збудник холери курей - тривалим зберіганням культур в бульйоні, впливом на збудника сибірської виразки підвищеною температурою (42,5 В° С), пасажем збудника пики через організм голубів і кроликів, пасирування вірусу сказу через організм кроликів.
В 1884 Л.С. Ценковський в Росії, використовуючи принцип аттенуаціі (Ослаблення) за Пастеру, приготував свої вакцини проти сибірської виразки. У 1908 році Wall і Leclainche отримали вакцину проти емкара з культур збудника, вирощених при 43-44 В° С, або культури, вирощені в середовищах зі специфічною сироваткою. Потім подібні живі вакцини були отримані проти холери людей (Хавкін В., в Індії, 1890-1896; Nikole, 1912). У 1897 році Р. Кох у практику профілактичних щеплень проти чуми великої рогатої худоби запропонував живий вірус з жовчі вбитих, хворих або полеглих від чуми тварин. Ці щеплення давали відхід до 30%. Незабаром Ненцкого, заберіть і Вижнікевіч замінили їх В«симультаннихВ» щепленнями, тобто одночасним введенням з живим вірусом специфічної сироватки.
На цьому перший, самий ранній період розробки живих вакцин закінчується, разом з ним закінчується і перший період розвитку імунології.
Другий період характеризується виготовленням вакцин з убитих бактерій і відкриттям великої кількості збудників захворювань. І сміливо можна сказати, що не було такого мікроорганізму, який би в убитому стані не використовувався в якості вакцини. Офіційним початком цього періоду слід вважати 1898 (Kolle Pieiffer), він дав багаті плоди для медицини та ветеринарії у створенні так званих корпускулярних вакцин. У той же час він приніс науці багато дивовижних відкриттів і розчарувань. Цей період не закінчений і зараз, так як через відсутність ефективних профілактичних препаратів ми користуємося убитими корпускулярним вакцинами при цілому ряді інфекцій, хоча є найдосконаліші методи аттенуаціі мікроорганізмів.
В розробці живих вакцин цей період зіграв сумну роль. Він затримав їх розвиток більш ніж на 20 років. Але в той же час в цей період існувала думка про недостатній ефективності убитих вакцин. Вчені не залишали пошуків всі нових і нових живих вакцин, як найбільш ефективних і економічних профілактичних препаратів.
В третій період (з 1930 року) в рівній мірі отримали розвиток живі, вбиті і так звані хімічні вакцини з очищених антигенів, тобто третій період характеризується розвитком обох напрямів.
Прихильники застосування убитих вакцин, посилаючись на факти ускладнень при застосуванні живих вакцин у ветеринарній практиці, відкидали їх і прагнули удосконалити убиті вакцини. Способи поліпшення убитих вакцин були пов'язані із застосуванням різних фізичних і хімічних агентів для знешкодження мікробів, підбором штамів з повноцінними антигенами, введення В«щаднихВ» режимів інактивації культур мікробів, використанням очищених, так званих протективних, антигенів (хімічних вакцин). Приділялося чимало робіт питань В«депонуванняВ» убитих і хімічних вакцин, методів їх аплікації, кратність, інтервалам, дозам введення, а також проблемі ревакцинаций. При цьому були досягнуті великі успіхи. Але все ж проблема ліквідації інфекційних хвороб успішно не вирішувалася.
Виготовлення живих вакцин в 20-60-х роках цього століття не стояло на місці. Розробки отримання живих вакцин проводилися, no кілька більш уповільненими темпами, ніж убитих вакцин. Лише в останні 20-30 років ми стаємо свідками широкого виробництва живих вакцин і заміни ними убитих вакцин, не завжди є ефективними.
Наприклад, багаторічний досвід використання убитих вакцин у нашій країні і за кордоном при профілактиці сальмонельозів показав їх недостатню імуногенну ефективність, так як сальмонельозні антигени в організмі щеплених тварин не здатні розмножуватися. Це обмежує їх циркуляцію в організмі і прояв клітинного імунітету. Останнє змушує застосовувати убиті вакцини багаторазово, вводити їх великими дозами, що зумовлює високу реактогенність убитих вакцин. Для профілактики інфекційних хвороб більш ефективними вважають живі вакцини їх атенуйованих штамів. Останні отримують при пасирування вірулентних культур мікроорганізмів на штучних поживних середовищах і через несприйнятливих тварин, а також впливом на них фізичних, хімічних та біологічних факторів. Введення таких штамів в організм забезпечує їх розмноження не викликаючи захворювання. 1 аоборот, вони забезпечують вироблення більш міцного, в тому числі клітинного, імунітету. В відміну від імунітету, який сформувався під дією убитих вакцин, імунітет від застосування живих вакцин настає більш швидко, вже після однократного введення вакцини. Він більш напружений і тривалий. Однак переваги живих вакцин перед убитими цим не вичерпуються.
Згідно сучасним міжнародним вимогам штами, які застосовуються для виготовлення живих вакцин, повинні мати генетичні маркери, що дозволяють відрізнити їх від польових штамів. Вони повинні володіти постійністю (константність) своїх біологічних властивостей, слабкою залишкової вірулентністю і забезпечувати несприйнятливість до інфекції більшості тварин при одноразовому застосуванні вакцини.
Значення живих вакцин оцінюється ще й з економічних позицій. На Міжнародному конгресі мікробіологів в 1966 році було висловлено думку, що застосування живих вакцин забезпечує збереження екологічного балансу, яке не допускає появу нових патогенних мікроорганізмів.
Більшість випускаються у нас живих вакцин в даний час є моноштаммнимі. Технологія їх виготовлення не враховує різноманіття серовариантной складу бактерій.
В технологічному процесі вакцинного виробництва важливі всі ланки: від підбору виробничих штамів і живильного середовища до кінцевих етапів - стандартизації і розфасовки біопрепаратів.
Технологічна схема виготовлення інактивованих (I) і живих (II) вакцин на прикладі виробництва вакцин проти сальмонельозу представлена ​​на малюнку 4.1 (по Ярцеву М.Я., 1996).
Ми вже ознайомилися з біотехнологією приготування поживних середовищ, підбором виробничих штамів мікроорганізмів і технологією культивування їх в промислових умовах. Для виробництва вакцин важливий метод глибинного культивування мікроорганізмів в реакторах, в яких повинен передбачатися автоматичний контроль і регулювання наступних технологічних параметрів: температури (t), тиску (Р), витрати повітря (G), рівня середовища (Н), концентрації мікроорганізмів (М), концентрації мікроелементів (Г), числа оборотів перемішують (п), концентрації водневих іонів (рН), парціального тиску кисню (рО2) і вуглекислого газу (рСО2...
