Рекомбінантний інтерферон: види, класифікація та механізм дії

Рекомбінантні інтерферони-це група лікарських засобів противірусної дії, що застосовуються в терапевтичних і профілактичних цілях. Дані біологічно активні білки синтезуються природним чином в клітинах людини у відповідь на проникнення чужорідних агентів. У сучасній медицині ці препарати визнані найбільш ефективними і безпечними для лікування вірусних захворювань.

Класифікація

У мікробіології виділяють більше 20 видів інтерферонів (ІФН), які розрізняються за властивостями і біологічною структурою. Лікарські препарати на їх основі класифікують наступним чином:

• За типом активного компонента: o альфа-інтерферон (або лейкоцитарний); o бета-інтерферон (фібробластний); o гамма-інтерферон (імунний); o лямбда-інтерферон.
• За методом отримання: o природний, отримані з лейкоцитів крові людини; o інтерферон людський рекомбінантний, вироблений синтетичним шляхом (методом генної інженерії).

Альфа - і бета-інтерферони об`єднують в сімейство I типу завдяки подібності їх функцій в організмі і однаковим амінокислотним послідовностям. Гамма - і лямбда-інтерферони виділяють в окремий II і III тип відповідно. Перше покоління природних білків мало великий недолік - вони вимагали застосування дефіцитного сировини (донорської крові) і високого ступеня очищення від чужорідних білків. Це обумовлювало їх високу вартість і низьку ефективність. Рекомбінантні альфа-інтерферони в даний час займають лідируюче положення серед ліків даного типу за ступенем вивченості і широті застосування в медичній практиці.

Особливість

Крім вищевказаної класифікації, дані білки відрізняються підтипами. Так, до категорії рекомбінантних альфа 2 інтерферонів відносяться не менше, ніж 24 підтипи, які розрізняються між собою по 24 генам. Вони не повністю ідентичні за первинною структурою.

На відміну від альфа-інтерферонів, бета-модифікація кодується лише одним відомим геном. Обидва види білків активізуються вірусами і задіють однакові рецептори в своєму механізмі впливу на інші клітини.

Підтип людського рекомбінантного інтерферону альфа-2b відрізняється від альфа-2а двома амінокислотними залишками в структурі. Решта з них (а всього їх налічується більше сотні) - збігаються. Тому захворювання, при яких вони застосовуються, а також побічні ефекти, однакові, а ось реакція організму (вироблення антитіл) – відрізняється.

Лейкоцитарні природні інтерферони також класифікують за ступенем очищення:

• Нативні, що характеризуються неглибокою очищенням і максимально близькі до вихідного сировини. Вони мають найбільший потенціал імунобіологічного впливу.
• Концентровані, з високим ступенем очищення. Вони використовуються найчастіше в тих випадках, коли необхідно ввести велику одноразову дозу. Однорідність складу цих препаратів досягає 90%.
• Комбінований. Їх отримують при щадних методах очищення. Наявність додаткових цитокінів ускладнює стандартизацію цих речовин. У той же час, завдяки даному фактору вони надають більш високий імуномодулюючий ефект, що сприяє розширенню області їх застосування.

Рекомбінантний людський інтерферон має в своєму складі моноспецифічний білок. Він відноситься до одного з підтипів. Тип b1a в препаратах рекомбінантного альфа інтерферону характеризується гліколізованою формою (неферментативне приєднання залишків цукрів до органічних молекул білка), а b1b-негліколізованою. Такі інтерферони однорідні за складом на 98%.

Дані особливості натуральних і штучно синтезованих білків обумовлюють відмінність в області їх застосування. У рекомбінантних інтерферонів переважає противірусну та протипухлинну дію. У природних-імуномодулюючу, а також відзначається більш висока активність щодо бактеріальних і гнійно-септичних патологій.

Препарати рекомбінантних інтерферонів

Найбільш широко з цієї групи лікарських засобів використовуються наступні:

• альфа 2a інтерферон: "Реаферон", "Віферон", "Роферон", "Интераль";
• альфа 2b інтерферон: "Інтрон-А", "Лайфферон", "Пегінтерферон", "Инфагель", Инрек;
• альфа 2C інтерферон: "Берофор";
• бета-інтерферон: "Інтерферон-бета-1A", "Фрон", "Ребіф", "Авонекс", "Бетасерон", "Бетаферон";
• гамма-інтерферон: "Актиммун", "Гаммаферон", "Інгарон", "Имукин".

Захворювання

Рекомбінантні інтерферони активні при лікуванні таких захворювань, як:

• Дерматологічні патології: генітальний герпес, бородавки, кондиломи, папіломатоз, оперізуючий лишай;
• офтальмологічні захворювання: запалення рогівки ока, обумовлене герпетичної або аденовірусної інфекцією (скорочення тривалості хвороби, збільшення міжрецидивних періодів);
• гострі інфекційні захворювання верхніх дихальних шляхів: грип, ГРВІ (екстрена профілактика для осіб, що знаходяться в групі ризику, а також в лікувальних цілях);
• патології гепатобіліарної системи: вірусний гепатит В, з в гострій і хронічній формі (виражений клінічний ефект, скорочення смертності до 60%);
• СНІД: нормалізація імунітету, зниження тяжкості захворювання більш, ніж у половини пацієнтів; зменшення ризику розвитку саркоми Капоші, пов`язаної зі СНІДом;
• інші патології: ЦМВІ (цитомегаловірусна інфекція), що виникає на тлі імунодефіцитних станів (інтерферони застосовуються для її профілактики), а також після трансплантаційних операцій; склерозуючий паненцефаліт (запалення головного мозку).

Дані препарати характеризуються універсальним спектром противірусної активності. На відміну від хіміотерапевтичних засобів, вони не призводять до появи стійких форм патогенів, а впливають на фактори вродженого, природного імунітету.

Історія відкриття

Інтерферони були відкриті майже 50 років тому. Перші лікарські препарати отримували з крові донорів. Для цього кров`яні клітини обробляли вірусами, після чого вони починали продукувати білки з захисними властивостями. Отриманий таким чином інтерферон мав високу ефективність, але його виробництво у великих масштабах було утруднено через дефіцит сировини. Наприклад, для отримання обсягу препарату, необхідного для лікування 1 онкологічного хворого, потрібно зібрати кров у 200 донорів.

В середині 80-х років XX століття виникли перші передумови для отримання синтетичних рекомбінантних інтерферонів. Швидкий розвиток генної інженерії в ці роки призвело до створення нової технології-впровадження відповідного гена в колонії бактеріальних клітин Pseudomonas putida, здатних швидко розмножуватися. Це дозволило синтезувати людський рекомбінантний альфа 2b інтерферон в промислових масштабах. Перший препарат, створений в СРСР, отримав назву "Реаферон".

У наступні роки проводилися ретельні дослідження цього лікарського засобу на тваринах на предмет тератогенних і токсичних властивостей. Випробування підтвердили його безпеку для плода і відсутність відмінностей між побічними ефектами штучно синтезованого та природного інтерферону.

Пізніше для отримання рекомбінантного інтерферону стали застосовувати бактерії кишкової палички, так як вони швидше виробляють цю речовину. Перший препарат, отриманий на їх основі, назвали "Реаферон-ЄС" (від абревіатури латинської назви цього мікроорганізму Escherichia coli). Дані бактерії також застосовуються в більшості сучасних виробництв рекомбінантних інтерферонів.

Принцип дії

Інтерферони-це своєрідні біологічні посередники, що активізують імунну систему людини. Вони сприяють розпізнаванню та придушенню чужорідної генетичної інформації. При впровадженні вірусів в клітину вже через кілька хвилин Кількість патогенів збільшується багаторазово. Вони поширюються далі, вражаючи здорові клітини і знову розмножуючись. Особливо швидко цей процес відбувається на початковій стадії захворювання, так як в цей період людський організм не здатний виробляти необхідну кількість інтерферону.

Завдяки цим білкам відбувається запуск синтезу цілого ряду ферментів, антитіл та інших компонентів імунного захисту. В результаті клітини стають несприйнятливі до вірусів. Виділяють також наступні механізми, в яких беруть участь інтерферони:

• стимулювання макрофагів, їх активізація до поглинання нежиттєздатних, уражених клітин;
• пригнічення росту та знищення атипових клітин (протипухлинний ефект);
• вплив на імуноцити (лімфоцити, що виробляються в кістковому мозку – - основні клітини імунної системи: NK-клітини, Т-лімфоцити, моноцити, макрофаги і гранулоцити; стимулювання їх неспецифічної цитотоксичності;
• активування синтезу протеїнів, що підвищують опірність клітин до чужорідних агентів, перенесення цих білків на сусідні клітини;
• запуск каскаду реакцій, що стимулюють вироблення протизапальних факторів (протизапальний ефект);
• активування синтезу власних ІФН, що дозволяє скоротити терміни одужання.

Особливо яскраве антивірусну дію характерно для рекомбінантних інтерферонів альфа 2b, 2А і бета. Вони блокують вироблення вірусних білків і перешкоджають розмноженню патогенів. Одним з важливих переваг препаратів на їх основі є мінімальна токсичність і можливість призначення в дитячому віці.

Синтез

Отримання рекомбінантних інтерферонів відбувається поетапно:

• виділення інформаційної РНК після активування вироблення інтерферону в бактеріальній культурі;
• синтез комплементарної ДНК на основі РНК;
• вбудовування отриманої на попередньому етапі ДНК в плазмідні вектори-позахромосомні молекули ДНК, здатні до незалежного копіювання всередині бактеріальних клітин і відповідають за вироблення білків;
• отримання рекомбінантної ДНК;
• синтез клонів мікроорганізмів, що виробляють інтерферон;
• розмноження бактеріальної культури на живильному середовищі;
• виділення клітин бактерій за допомогою центрифугування;
• осадження білків-інтерферонів з розчину;
• очищення рекомбінантного інтерферону за методом афінної хроматографії або іншими способами.

Розмноження клонової культури відбувається в промислових умовах в реакторах, а попередні етапи-в лабораторіях. Рекомбінантні ІФН продукуються поза організмом людини, в їх генетичний матеріал вбудований ген людського інтерферону.

Існує кілька бактеріальних культур, на основі яких отримують дані білки. Нижче вказано, з чого роблять рекомбінантний альфа 2b інтерферон:

• кишкова паличка Escherichia coli (накопичення продукту відбувається внутрішньоклітинно);
• сінна паличка Bacillussubtilis (виділяють інтерферони в навколишнє середовище);
• синегнойнаяпалочка Pseudomonas aeruginosa;
• дріжджові грибки Saccharomycopsis fibuligera.

Останній вид продуцентів відрізняється наступними перевагами в порівнянні з іншими:

• можливість використання дешевих поживних середовищ;
• легке відділення при сепарації;
• висока продуктивність процесу (більш, ніж в 10 разів у порівнянні з іншими);
• процес приєднання вуглеводних груп, близький за механізмом до такого в тваринних клітинах.

Форми випуску

Рекомбінантні інтерферони 2b, 2А і бета випускаються в наступних лікарських формах:

• розчини для ін`єкційного введення;
• ліофілізати;
• краплі і плівки для очей;
• розчини для перорального прийому;
• свічки і мікроклізми для ректального і вагінального введення;
• мазь;
• гели;
• таблетка;
• аерозоль;
• сферичні везикули (ліпосоми).

Рекомбінантні альфа-ІФН

Синтетичні альфа-інтерферони повністю відповідають природним білкам. Вони відіграють важливу роль у запуску імунної відповіді в організмі людини, активують вироблення важливих цитокінів, є посередниками між вродженим і набутим імунітетом і забезпечують імунологічну»пам`ять".

У таблиці нижче вказані основні характеристики деяких препаратів рекомбінантного інтерферону даного типу:

Препаратами нового покоління є пегільовані (або кон`юговані) альфа-ІФН, для яких характерна пролонгована дія. Вони показують високу ефективність при лікуванні вірусного гепатит. До них відносяться "Пегасіс" (ІФН-α-2А) і "ПегІнтрон" (рекомбінантний інтерферон людини 2b).

Рекомбінантні бета-ІФН

Серед бета-інтерферонів в даний час виділяють 2 підтипи-b1а (гліколізовані) і b1b (негліколізовані). Крім противірусної та імуномодулюючої дії вони впливають на нервову систему і застосовуються для лікування розсіяного склерозу. Препарати вводяться підшкірно або внутрішньом`язово. Клінічно доведено, що зниження частоти загострень захворювання відбувається майже на третину, проте чітких критеріїв для оцінки ефективності ще не існує.

Механізм дії таких препаратів заснований на наступних явищах:

• Зв`язування інтерферонів зі специфічними рецепторами на поверхні клітин, активізація внаслідок цього вироблення білків, що володіють противірусним, протипухлинними протизапальним ефектом.
• Зниження кількості нових вогнищ склеротичного ураження мозку і атрофічних змін в його тканинах (підтверджується даними МРТ).
• Гальмування поділу лейкоцитів і їх міграції в область запалення за рахунок зменшення вироблення протеолітичних ферментів.
• Посилення розпаду гамма-інтерферону, який відіграє важливу роль у розвитку розсіяного склерозу.

Рекомбінантні гамма-ІФН

У Росії найбільш широко проводиться рекомбінантний гамма інтерферон в складі препарату "Інгарон". Він застосовується при лікуванні таких захворювань, як:

• грип (в тому числі «свинячий");
• отит (аерозольна форма препарату);
• грануломатозна хвороба;
• остеопетроз (вроджений сімейний остеосклероз);
• хронічний вірусний гепатит В, з;
• СНІД;
• туберкульоз легенів;
• онкологічні патології;
• урогенітальні інфекції;
• генітальний герпес і оперізуючий лишай;
• ВПЛ;
• хронічний простатит.

Аерозольна форма людського рекомбінантного гамма інтерферону застосовується також для профілактики грипу (зрошення носа і носоглотки). Дана речовина блокує вироблення поліпептидів, що відповідають за розвиток фібротичних змін в печінці і тканини легенів.

Побічний ефект

При лікуванні альфа - і гамма-інтерферонами в якості побічних ефектів найчастіше відзначається грипоподібний синдром. Він включає такі ознаки, як:

• підвищення температури тіла;
• головні і м`язові болі;
• озноб;
• слабкість.

Ці симптоми, як правило, з`являються під час першого або другого тижня лікування. Їх можна усунути зниженням дозування.

Рідше зустрічаються наступні побічні ефекти:

• розлад травлення;
• погіршення сну;
• тромбоцитопенія;
• зниження рівня лейкоцитів у крові;
• інтоксикація тиреоїдними гормонами.

При прийомі бета-інтерферонів можуть виникнути також наступні негативні явища:

• гіпертонія;
• тахікардія;
• аритмія;
• біль в серці;
• серцева недостатність;
• зниження інтелекту;
• психічні розлади-депресія, суїцидальні ідеї, деперсонізація, епілептичні напади.