БЦЖ: эволюция in vitro

БЦЖ - бацилла Кальметта—Герена — вакцинный штамм ослабленной живой коровьей туберкулёзной палочки, Mycobacterium bovis, использующийся уже много лет для массовой вакцинации в ряде стран. Эта вакцина – наиболее широко употреблявшаяся когда-либо. Она защищает человека от развития туберкулёза в детском возрасте и предотвращает тяжёлые генерализованные формы инфекции у взрослого человека. БЦЖ также обеспечивает перекрёстную защиту от проказы. Однако, от туберкулёза лёгких она защищает только в 35 – 80 % случаев. Откуда такая высокая вариабельность? Существуют три гипотезы, объясняющих это явление.

Во-первых, это следствие контакта с микобактериями окружающей среды, во-вторых, присутствие в организме паразитов, влияющих на работу иммунной системы таким образом, что Th1 иммунный ответ подавляется в пользу Th2 иммунного ответа, который не обеспечивает такой надёжной защиты от микобактерий, в-третьих, предполагается, что эволюция штамма, идущая со времени его выделения, привела к появлению штаммов с различной эффективностью.

Исходный штамм БЦЖ был выделен из крупного рогатого скота и был вирулентным возбудителем бычьего туберкулёза. Интересно, что, как показали последующие исследования генетических особенностей, в том числе – факторов вирулентности, штамм для получения вакцины, вероятно, был высоковирулентным. С 908 по 1921 год штамм прошёл 230 пассажей на картофельно-глицериновой среде, что привело к его аттенюации (потере патогенных свойств). В процессе аттенюации был потерян, в частности, комплекс секреторной системы и другие гены, входящие в один крупный участок хромосомы, присутствующий у всех выделенных природных штаммов. С 1924 года БЦЖ начал повсеместно использоваться для вакцинации. С этого времени условия культивирования БЦЖ становятся различными, что связано с разными методиками производства вакцины. Различие условий культивирование могло стать одной из причин эволюции "in vitro". Филогенетическое исследование, проведённое с помощью молекулярных методов, позволило воспроизвести родственную связь между вариантами, которая согласуется с путями распространения штамма.

В настоящее время установлено, что в процессе культивирования штамма БЦЖ в разных лабораториях возникли новые вакцинные штаммы, отличающиеся от исходного делециями, инсерциями и тандемными дупликациями. По этому признаку штаммы принято разделять на ранние и поздние. Как правило, ранние штаммы лучше обеспечивают защиту от инфекции. В ходе эволюции были потеряны некоторые эпитопы, наличие которых принципиально для протективных свойств вакцины. Различия между штаммами отмечены по 188 эпитопам.

Существующие сегодня варианты различаются по биохимическим свойствам, требованиям к условиям культивирования и остаточной вирулентности. Полиморфизмы затрагивают пути синтеза липидов, входящих в состав клеточной стенки и принципиальных для вирулентности. Другим участком, который может быть затронут, является транспортная система, принимающая участие в переносе через мембрану иммуногенных белков. Затрагиваются и гены транскрипционных факторов, задействованные в реализации патогенных свойств. Эти изменения могут приводить как к неспособности аттеюированного патогена выживать в организме модельных животных, так и к повышению патогенности, что ведёт к гибели заражённых животных. Вакцинация подобным штаммом связана с повышенным риском развития остита.

 Ещё в 1966 году ВОЗ рекомендовала не использовать ля вакцинирования культуры прошедшие блее 12 пассажей после выделения из лиофилизированной культуры стандартизованного штамма. В настоящее время обсуждается необходимость создание новой вакцины и проводятся клинические испытания таких препаратов. Одним из вариантов решения этого вопроса является выбор одного из штаммов БЦЖ с наиболее оптимальным сочетанием свойств.