Субъединичные вирусные вакцины обычно являются набором протективных вирионных белков или отдельным поверхностным протективным белком.
Под протективной активностью антигена понимается его способность обеспечить развитие устойчивости иммунизируемого организма к последующему инфицированию данным вирусом. Антигенность, или способность вызывать в организме образование антител, зависит от наличия на поверхности молекулы белка так называемых эпитопов (антигенных детерминант), образуемых обычно шестью-восемью аминокислотными остатками и обладающих наибольшим сродством к связывающей области антител. При этом каждый эпитоп в составе молекулы белка узнается определенными лимфоцитами, вырабатывающими антитела только против данного эпитопа.
Субъединичные вакцины имеют и достоинства, и недостатки. Достоинства состоят в том, что препарат, в состав которого входит очищенный иммуногенный вирусный белок, безопасен, стабилен, не содержит дополнительных балластных белков и нуклеиновых кислот, которые могли бы вызвать нежелательные побочные эффекты при вакцинации. Недостатки заключаются в том, что очистка полученного белка стоит дорого, а конформация полипептида может отличаться от той, которую он имеет в составе вирусного капсида, что может приводить к изменению его антигенных свойств. Несмотря на это, направление исследований по разработке субъединичных противовирусных вакцин — одно из наиболее перспективных в вакцинологии.
Вакцины против гриппа. В 1970-х годах было доказано, что наиболее значимыми для обеспечения защиты против гриппа антителами являются специфические антитела против поверхностных антигенов вирусов — гемагглютинина (поверхностный белок вируса гриппа, обеспечивающий способность вируса присоединяться к клетке-хозяину) и нейраминидазы (поверхностный белок вируса гриппа, отвечающий, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения), а не на внутренние белки вируса (нуклеопротеид). Таким образом, от вакцины, содержащей только поверхностные антигены и лишенной компонентов вируса, ожидали при равной эффективности уменьшение реактогенности (связанные с вакциной побочные эффекты, вызванные действием белков вируса и примесей невирусного происхождения).
В 1975 г. впервые было осуществлено отделение гемагглютинина и нейраминидазы от липидов мембраны вируса. Инактивация вирусов производилась детергентом триметил-цетил-аммониум-бромид (ТЦАБ). После выделения происходила самопроизвольная агрегация гемагглютинина и нейраминидазы в так называемые «розетки», структура которых наиболее благоприятна для выработки антител. «Розетки» имеют сферическую структуру, а иммунокомпетентные клетки, Т-лимфоциты и макрофаги лучше реагируют именно на сфероподобные антигены. Поэтому в случае «розеток», образованных молекулами гемагглютинина и нейраминидазы, иммунная система обеспечивает выработку антител, сравнимую с таковой при действии цельновирионных вакцин.
Первая субъединичная вакцина появилась в 1980 г. Она содержит только два поверхностных вирусных гликопротеина — гемагглютинин и нейраминидазу и максимально очищена от белков. При доказанной одинаковой иммуногенности с цельновирионными и расщепленными сплит-вакцинами субъединичные вакцины обладают меньшей реактогенностью, о чем свидетельствуют результаты проведенного анализа.
В связи с высокой эффективностью и низкой реактогенностью данная вакцина может применяться детям с 6-месячного возраста.
Вакцины против гепатита В. Для некоторых вирусов не удается подобрать условий их размножения на культурах клеток или в организме лабораторных животных, поэтому невозможно получать даже инактивированную вакцину. Ярким примером такого случая является вирус гепатита В человека, для которого не найдено культур клеток млекопитающих, обеспечивающих его наработку. Кроме человека к данному вирусу чувствительны только обезьяны шимпанзе, которые очень дороги и редки. Поэтому данный вирус одним из первых привлек внимание исследователей, работающих в области технологии рекомбинантных ДНК. Встал вопрос, можно ли методами генной инженерии создать молекулярную вакцину против заболевания гепатитом В. Многие лаборатории взялись за решение этой проблемы, что позволило добиться положительного результата.
В 1960-е годы было обнаружено, что в крови больных гепатитом В кроме вирионов диаметром 42 нм находятся небольшие сферические частицы со средним размером 22 нм в диаметре. Оказалось, что частицы диаметром 22 нм состоят из молекул белка оболочки вириона, который назван поверхностным антигеном вируса гепатита В (HBsAg), и обладают антигенными и протективными свойствами. В 1982 г. было обнаружено, что при эффективной экспрессии искусственного гена поверхностного антигена вируса гепатита В в клетках дрожжей происходит самосборка изометрических частиц диаметром 22 нм из вирусного белка. Частицы 22 нм HBsAg, полученные методом генной инженерии, по структуре и иммуногенным свойствам практически не отличаются от природных. В 1984 г. в эксперименте на добровольцах было продемонстрировано, что генно-инженерная молекулярная вакцина (22 нм-частицы) против гепатита В вызывает в организме человека эффективное образование вируснейтрализующих антител. Данная «дрожжевая» молекулярная вакцина явилась первой генно-инженерной вакциной, которая была разрешена для использования в медицине. Этот препарат обеспечивает единственный надежный способ массовой профилактики гепатита В.
Вакцины против ящура. Вирус ящура очень высоковирулентен и вызывает массовые заболевания среди КРС, МРС и свиней. Основной антигенной детерминантой возбудителя, индуцирующей образование вирус-нейтрализующих антител, является вирусный капсидный белок VP-1. Геном вируса ящура представлен односпиральной РНК. Поэтому сначала синтезировали полноразмерную двуспиральную комплементарную ДНК (кДНК), затем ее расщепили эндонуклеазами рестрикции и клонировали полученные фрагменты в экспрессионный вектор для Е. coli. Белок состоит из 396 аминокислотных остатков, содержит часть молекулы репликазы бактериофага MS2 и полноразмерный белок VP-1, благодаря чему он и индуцирует выработку вируснейтрализующих антител.
Также создано еще несколько различных по составу вакцинных препаратов против ящура. Все они проходят доклинические и различные этапы клинических испытаний, прежде чем будут разрешены к применению.
Вакцина против герпеса. Герпетические инфекции относятся к категории чрезвычайно широко распространенных заболеваний и в то же время почти никак не контролируемых. Вирус простого герпеса вызывает инфекционные генерализованные или местные поражения (заболевания глаз, энцефалит, урогенитальные инфекции и др.).
Вирусы простого герпеса второго типа, родственные вирусу первого типа, но не идентичные им, поражают в основном гениталии — отсюда и название — генитальный герпес. Они распространены еще более широко и чаще вызывают острые и тяжелые патологические процессы.
Недавно в Западной Европе была разрешена к применению субъединичная вакцина против вируса простого герпеса второго типа. Основой ее является один белок — гликопротеин оболочки вириона gD. Однако она имеет особенности. Вакцина показана к применению только лицам, не инфицированным никаким герпес-вирусом. В противном случае эффективность вакцинации резко снижается. Кроме того, это пока единственная вакцина, для которой установлено различное влияние на людей разного пола: вакцина оказалась эффективной только для женщин.