ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Комплексы синтетических полимеров с белками и конструирование искусственных антигенов и вакцин из "Физиологические активные полимеры" Понятие искусственные антигены обычно связывают с двумя типами макромолекул. К первому относятся белки или природные полисахариды, модифицированные определенными химическими группировками — гаптенами, ко второму — синтетические макромолекулы, которые полностью идентичны природным. Формально к этой же группе можно отнести и некоторые синтетические полипептиды, хотя и не являющиеся точными копиями конкретных природных антигенов, но представляющие собой их близкие аналоги. Иммуногенетические исследования последних лет с использованием синтетических полипептидных антигенов привели к ряду крупных открытий и обобщений. Открытие генов иммунной реактивности (1г-генов) поставило в числе прочих важнейший вопрос о фенотипической коррекции генного контроля иммунного ответа. [c.204] Иммунный ответ представляет собой цепь молекулярных и клеточных событий, начинающихся в организме с распознавания чужеродных антигенов и заканчивающихся накоплением иммунных эффекторных клеток и антител. Коллектив взаимодействующих в иммунном ответе клеток состоит из трех главных классов В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов и макрофагов. Синтез антител осуществляется В-лимфоцитами, Т-клетки — хелперы — помогают В-клеткам синтезировать антитела к Т-зависимым антигенам. Антигены, вызывающие синтез антител при непременном участии Т-лимфоцитов, называют тимусзависимыми или Т-зависимыми. В большинстве случаев кооперация Т- и В-клеток является необходимым условием иммунного ответа. Генетический контроль силы иммунного ответа осуществляется через посредство Т-клеток. Клетки третьего типа — макрофаги или А-клетки, кооперирующиеся с Т- и В-лимфоцитами. Макрофаги захватывают антигены, попавшие в организм, в результате чего на поверхности макрофага образуется своеобразная обойма антигенных молекул, ориентированных своими детер-минантными участками наружу. Эту обойму макрофаг предоставляет соответствующему В-лимфоциту, поверхностные белковые рецепторы которого связываются с антигенными детерминантами. Таким путем В-лимфоцит получает первый специфический сигнал, который необходим ему, чтобы начать размножаться и продуцировать антитела. Второй сигнал — неспецифический — может исходить от Т-лимфоцита, активированного другим антигеном или митогеном. [c.204] Некоторые разновидности природных антигенов относятся к тимуснезависимым или Т-независимым антигенам. В природе их меньшинство. Продукция антител против них осуществляется В-клетками без участия Т-хелперов. Характерной особенностью таких антигенов — микробных липополисахаридов и полисахаридов— является относительно жесткая полимерная цепь, включающая регулярно повторяющиеся идентичные детерминанты. При наличии таких полимерных структур второй неспецифический сигнал В-лимфоциту оказывается не нужен. [c.205] В последние годы удалось синтезировать искусственные антигены, которые не имеют природных химических аналогов и представляют собой макромолекулярные комплексы, сочетающие наряду с антигенным началом (гаптеном или белком) специальные полимерные фрагменты — стимуляторы клеточной активности [162, 163]. Оказалось, что типичные Т-зависимые антигены в комплексе с полимерами, способными к связыванию белков и к многоточечной кооперативной сорбции на клеточных мембранах, превращаются в сильно действующие Т-независи-мые антигены. [c.205] Известно, что ряд полимерных соединений как природных (полисахариды, нуклеиновые кислоты и др.), так и неприродных (полиакриловая кислота, поли-4-винилпиридин, поли-2-ме-тил-5-винилпиридин, поли-4-винил-Ы-этилпиридинийбромид, четвертичные соли поликонидина и др.) при введении в организм вместе с антигенами (например, эритроцитами барана) усиливают иммунный ответ, т. е. обладают адъювантным действием. [c.205] Ни один из перечисленных неприродных полиэлектролитов сам по себе не является антигеном. Существенно также, что мономерные аналоги звеньев указанных полимеров (пропионо-вая кислота, этилпиридин и т. д.) вовсе не проявляют адъювантного действия. Несмотря на значительные различия в строении и даже в самой химической природе элементарных звеньев макромолекул ныне известных природных и синтетических полимерных адъювантов, их иммуностимулирующая активность близка. Все они в несколько раз увеличивают число антителообразующих клеток (АОК), специфичных по отношению к введенному антигену. Таким образом, механизм действия полимерных адъювантов не связан прямым образом с тонкими особенностями строения звеньев. В основе иммуностимулирующей активности полимерных адъювантов должны лежать некоторые общие механизмы, обусловленные в первую очередь их макромолекулярной природой. Одно из таких свойств макромоле-кул — способность к многоточечному кооперативному взаимодействию с другими химически комплементарными макромолекулами с образованием устойчивых интерполимерных комплексов или к прочной многоточечной кооперативной адсорбции на химически комплементарных поверхностях. Подробно эта кон- ВЦия развита в работе [163]. [c.205] Двойная спираль из комплементарных цепей ДНК — классический пример кооперативного интерполимерного комплекса. Сюда же относятся интерполиэлектролитные комплексы, образованные парами противоположно заряженных полиионов [164]. [c.206] В последние годы детально исследованы строение и свойства некоторых водорастворимых кооперативных комплексов синтетических линейных полиэлектролитов с глобулярными белками, в частности с белками сыворотки крови [165—168]. В роли кооперативного партнера по отношению к линейному полимеру выступают функциональные группы на поверхности белковой глобулы. Бычий сывороточный альбумин (БСА), например в области нейтральных pH образует комплексы с поликатионами, с некоторыми полианионами [169] и с амфотер-ными линейными полиэлектролитами [166]. Образование комплексов белков с линейными полиэлектролитами фактически состоит в прилипании более или менее протяженных участков полимерных цепей к поверхности белковых глобул. В зависимости от степени полимеризации при прочих равных условиях одна макромолекула может приклеиваться либо к одной, либо к нескольким глобулам [165]. Необходимо подчеркнуть, что в комплексах сохраняются достаточно длинные участки линейной цепи в виде петель или свободных концов, которые обеспечивают потенциальную возможность дополнительного многоточечного связывания с другими молекулами или частицами. [c.206] Важное свойство интерполимерных комплексов заключается в их способности легко вступать в реакции макромолекулярного замещения в растворе [163, 170, 165, 169]. Иными словами, одна из двух цепей, уже включенная в состав интерполимерного комплекса (А---В)п, например Вп, может быть замещена другой цепью Сп, если свободная энергия образования связи А С в комплексе несколько ниже, чем свободная энергия образования связи А В. Из этого автоматически следует и возможность внутри- и межмолекулярных перестроек интерполимерных комплексов в поиске конформаций (или составов), соответствующих более глубоким минимумам свободной энергии системы. [c.206] Один из предполагаемых механизмов адъювантного действия линейных полиэлектролитов состоит в склеивании В-лимфоцитов с Т-хелперами за счет многоточечной адсорбции линейных макромолекул на клеточных мембранах. В агломерации может участвовать также и макрофаг. Липкие участки полимера могут одновременно захватывать также антиген и другие белковые факторы [172], способствуя их локализации у поверхности В-лимфоцита, где расположены рецепторы, связывающие антигенные детерминанты. В свете этой гипотезы легко понять отмеченное выше структурно-химическое разнообразие полимерных адъювантов ведь клеточные мембраны, равно как и белковые глобулы, гетерофункциональны, а, следовательно, являются достаточно универсальными партнерами для кооперативной сорбции разнообразных полиэлектролитов. На первый взгляд такой механизм стимуляции полимерными адъювантами межклеточного взаимодействия совершенно неспецифичен. Вместе с тем известно, что антиген — клеточный агломерат, необходимый для запуска биосинтетического аппарата В-лимфоцита, должен быть весьма специфичен как по составу, так и по взаимному расположению включенных в него элементов. Каждому типу антигена должен соответствовать свой В-лимфоцит и свой Т-лим-фоцит-хелпер. Более того, определенный участок молекулы антигена должен найти на поверхности В-лимфоцита адекватный рецептор и войти с ним в структурно-специфический контакт. [c.208] ЧТО обнаруженная чувствительность процесса к гидрофильно-липофильно-J 1дл му балансу полиэлектролита в принципе открывает возможности нацеливания полимерного адъюванта на клетки нужного типа, т. е. повышения избирательности действия и предотвращения нежелательных побочных эффектов. Такая избирательность обнаружена, например, в случае ПАК, которая проявляет свойства митогена и ионофора по отношению к В-лимфоцитам, а на Т-лимфоциты подобного влияния не оказывает. Сильная зависимость относительного числа АОК от длины молекул полиионов обнаружена также при изучении их влияния на кооперацию Т- и В-лимфоцитов. [c.210] Разнообразие полимерных адъювантов ограничивается способностью полимерных соединений скреплять компоненты антиген-клеточных комплексов путем многоточечного взаимодействия. [c.210] Из приведенных данных следует, что присутствие синтетических полиэлектролитных адъювантов компенсирует, во всяком случае частично, дефицит Т-хелперов, необходимых для индукции антителогенеза. Исследованные полиэлектролиты стимулируют Т-независимый иммунный ответ на введение типичного Т-зависимого антигена. [c.211] Как отмечалось выше, одна из важнейших функций Т-хелперов состоит в подаче В-лимфоциту второго неспецифического сигнала. Поэтому, оставаясь в рамках представлений о доминирующей роли многоточечной адсорбции полиэлектролитов на клеточных мембранах, следует допустить, что этот второй сигнал в данном случае обеспечивается полиэлектролитом, адсорбированным на поверхности В-лимфоцита. Прилипшие к мембране участки цепей вызывают локальное изменение ее свойств н характеристик, в частности ионной проницаемости, и каким-то образом активируют клетку. Неспецифическая активация В-лимфоцитов сорбированными на них линейными полиэлектролитами (митогенное действие) экспериментально обнаружена в опытах in vivo. [c.211] Простейшая гипотетическая схема антиген-клеточного комплекса, образованного с участием полимерного адъюванта, который обеспечивает Т-независимый иммунный ответ, изображена на рис. 5.5, а. Предполагается, что антиген участвует в образовании структурно-специфического контакта с рецептором В-лимфоцита (первый специфический сигнал). Второй сигнал поступает от полимера, сорбированного на поверхности В-лим фоцита. [c.211] Описанный механизм формирования Т-независимого иммунного ответа в присутствии полимерных адъювантов, как и механизм стимулирования ими Т-В-кооперации, согласуется с экспериментальными данными и, следовательно, может быть использован для их объяснения. [c.212] изображенная на рис. 5.5, а, имеет ключевое значение для объяснения принципов построения искусственных антигенов и вакцин и наводит на мысль заранее соединить липкую макромолекулу полимерного адъюванта с антигенным началом, а полученный конъюгат использовать для иммунизации как единое целое. Каких новых свойств и проявлений следует ожидат от конъюгата, построенного из какого-либо естественного антигена и липкой линейной макромолекулы, на основании предложенной схемы Во-первых, иммунный ответ, вызванный конъюгатом, должен быть значительно сильнее иммунного от вета на тот же антиген на фоне того же, но отделенного о него адъюванта. Во-вторых, усиленный иммунный ответ долже быть, по крайней мере частично, Т-независимым. [c.212] Вернуться к основной статье