Интерфероны - гликопротеины, вырабатываемые клетками в ответ на вирусную инфекцию и другие стимулы. Бло­кируют репродукцию вируса в других клетках и участвуют во взаимодействии клеток иммунной системы. Различают две се­рологические группы интерферонов: I тип - ИФН-α и ИФН -β; II тип - ИФН-.γ Интерфероны I типа оказывают противовирус­ные и противоопухолевые эффекты, в то время как интерферон II типа регулирует специфический иммунный ответ и неспеци­фическую резистентность.

α- интерферон (лейкоцитарный) продуцируется лейкоцитами, обработанными вирусами и другими агентами. β-интерферон (фибробластный) продуцируется фибробластами, обработанными вирусами.

ИФН I типа, связываясь со здоровыми клетками, защищает их от вирусов. Антивирусное действие ИФН I типа может обуславливаться и тем, что он способен угне­тать клеточную пролиферацию, препятствуя синтезу аминокис­лот.

ИФН-γ продуцируется Т-лимфоцитами и NK. Стимулирует активность Т- и В-лимфоцитов, моноци­тов/макрофагов и нейтрофилов. Индуцирует апоптоз активированных макрофагов, кератиноцитов, гепатоцитов, клеток костного мозга, эндотелиоцитов и подавляет апоптоз периферических моноцитов и герпес-инфицированных нейронов.

Генно-инженерный лейкоцитарный интерферон получают в прокариотических системах (кишечной палочке). Биотехнология получения лейкоцитарного интерферона включает следующие этапы: 1) об­работка лейкоцитарной массы индукторами интерферона; 2) выделение из обработанных клеток смеси иРНК; 3) получение суммарных комплемен­тарных ДНК с помощью обратной транскриптазы; 4) встраивание кДНК в плазмиду кишечной палочки и ее клонирование; 5) отбор клонов, содержащих гены интерферона; 6) включение в плазмиду сильного промо­тора для успешной транскрипции гена; 7) экспрессия гена интерферона, т.е. синтез соответствующего белка; 8) разрушение прокариотических клеток и очистка интерферона с помощью аффинной хроматографии.

Интерфероны применяются для профи­лактики и лечения ряда вирусных инфекций. Их эффект определяется до­зой препарата, однако высокие дозы интерферона оказывают токсическое действие. Интерфероны широко применяются при гриппе и других острых респираторных заболеваниях. Препарат эффективен на ранних стадиях за­болевания, применяется местно. Интерфероны оказывают терапевтическое действие при гепатите В, герпесе, а также при злокачественных ново­образованиях.

Интерферон относится к важным защитным белкам иммунной системы. Открыт при изучении интерференции вирусов, т. е. явления, когда животные или культуры клеток, инфициро­ванные одним вирусом, становились нечувс­твительными к заражению другим вирусом. Оказалось, что интерференция обусловлена образующимся при этом белком, обладаю­щим защитным противовирусным свойством. Этот белок назвали интерфероном.

Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединитель­ной ткани. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделя­ют три типа: α, β и γ-интерфероны.

Альфа-интерферон вырабатывается лейко­цитами и он получил название лейкоцитар­ного; бета-интерферон называют фибробластным, поскольку он синтезируется фибробластами - клетками соединительной ткани, а гамма-интерферон - иммунным, так как он вырабатывается активированными Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами, т. е. иммунными клетками.

Интерферон синтезируется в организме постоянно, и его концентрация в крови де­ржится на уровне примерно 2 МЕ/мл (1 меж­дународная единица - ME - это количество интерферона, защищающее культуру клеток от 1 ЦПД 50 вируса). Выработка интерферона резко возрастает при инфицировании виру­сами, а также при воздействии индукторов интерферона, например РНК, ДНК, сложных полимеров. Такие индукторы интерферона получили название интерфероногенов.

Помимо противовирусного действия интер­ферон обладает противоопухолевой защитой, так как задерживает пролиферацию (размноже­ние) опухолевых клеток, а также иммуномодулирующей активностью, стимулируя фагоцитоз, естественные киллеры, регулируя антителообразование В-клетками, активируя экспрессию главного комплекса гистосовместимости.

Механизм действия интерферона сложен. Интерферон непосредственно на вирус вне клетки не действует, а связывается со спе­циальными рецепторами клеток и оказыва­ет влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.

Применение интерферона . Действие интерферона тем эффективнее, чем раньше он начинает синтезироваться или пос­тупать в организм извне. Поэтому его использу­ют с профилактической целью при многих ви­русных инфекциях, например гриппе, а также с лечебной целью при хронических вирусных инфекциях, таких как парентеральные гепати­ты (В, С, D), герпес, рассеянный склероз и др. Интерферон дает положительные результаты при лечении злокачественных опухолей и забо­леваний, связанных с иммунодефицитами.

Интерфероны обладают видоспецифичностью, т. е. интерферон человека менее эффек­тивен для животных и наоборот. Однако эта видоспецифичность относительна.

Получение интерферона . Получают интерферон двумя способами: а) путем инфи­цирования лейкоцитов или лимфоцитов кро­ви человека безопасным вирусом, в результате чего инфицированные клетки синтезируют интерферон, который затем выделяют и конс­труируют из него препараты интерферона; б) генно-инженерным способом - путем выра­щивания в производственных условиях рекомбинантных штаммов бактерий, способных продуцировать интерферон. Обычно используют рекомбинантные штаммы псевдомонад, кишечной палочки со встроенными в их ДНК генами интерферона. Интерферон, получен­ный генно-инженерным способом, носит на­звание рекомбинантного. В нашей стране рекомбинантный интерферон получил офици­альное название «Реаферон». Производство этого препарата во многом эффективнее и дешевле, чем лейкоцитарного.

Рекомбинантный интерферон нашел ши­рокое применение в медицине как профилак­тическое и лечебное средство при вирусных инфекциях, новообразованиях и при иммунодефицитах.

№ 7 Интерфероны, природа. Способы получения и применения.
Интерферон относится к важным защитным белкам иммунной системы. Открыт при изучении интерференции вирусов, т. е. явления, когда животные или культуры клеток, инфициро­ванные одним вирусом, становились нечувс­твительными к заражению другим вирусом. Оказалось, что интерференция обусловлена образующимся при этом белком, обладаю­щим защитным противовирусным свойством. Этот белок назвали интерфероном.
Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединитель­ной ткани. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделя­ют три типа: α, β и γ-интерфероны.
Альфа-интерферон вырабатывается лейкоцитами, и он получил название лейкоцитар­ного; бета-интерферон называют фибробластным, поскольку он синтезируется фибробластами - клетками соединительной ткани, а гамма-интерферон - иммунным, так как он вырабатывается активированными Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами, т. е. иммунными клетками.
Интерферон синтезируется в организме постоянно, и его концентрация в крови де­ржится на уровне примерно 2 МЕ/мл (1 меж­дународная единица - ME - это количество интерферона, защищающее культуру клеток от 1 ЦПД 50 вируса). Выработка интерферона резко возрастает при инфицировании виру­сами, а также при воздействии индукторов интерферона, например РНК, ДНК, сложных полимеров. Такие индукторы интерферона получили название интерфероногенов.
Помимо противовирусного действия интер­ферон обладает противоопухолевой защитой, так как задерживает пролиферацию (размноже­ние) опухолевых клеток, а также иммуномодулирующей активностью, стимулируя фагоцитоз, естественные киллеры, регулируя антителообразование В-клетками, активируя экспрессию главного комплекса гистосовместимости.
Механизм действия интерферона сложен. Интерферон непосредственно на вирус вне клетки не действует, а связывается со спе­циальными рецепторами клеток и оказыва­ет влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.
Применение интерферона . Действие интерферона тем эффективнее, чем раньше он начинает синтезироваться или пос­тупать в организм извне. Поэтому его использу­ют с профилактической целью при многих ви­русных инфекциях, например гриппе, а также с лечебной целью при хронических вирусных инфекциях, таких как парентеральные гепати­ты (В, С, D ), герпес, рассеянный склероз и др. Интерферон дает положительные результаты при лечении злокачественных опухолей и забо­леваний, связанных с иммунодефицитами.
Интерфероны обладают видоспецифичностью, т. е. интерферон человека менее эффек­тивен для животных и наоборот. Однако эта видоспецифичность относительна.
Получение интерферона . Получают интерферон двумя способами: а) путем инфи­цирования лейкоцитов или лимфоцитов кро­ви человека безопасным вирусом, в результате чего инфицированные клетки синтезируют интерферон, который затем выделяют и конс­труируют из него препараты интерферона; б) генно-инженерным способом - путем выра­щивания в производственных условиях рекомбинантных штаммов бактерий, способных продуцировать интерферон. Обычно используют рекомбинантные штаммы псевдомонад, кишечной палочки со встроенными в их ДНК генами интерферона. Интерферон, получен­ный генно-инженерным способом, носит на­звание рекомбинантного. В нашей стране рекомбинантный интерферон получил офици­альное название «Реаферон». Производство этого препарата во многом эффективнее и дешевле, чем лейкоцитарного.
Рекомбинантный интерферон нашел ши­рокое применение в медицине как профилак­тическое и лечебное средство при вирусных инфекциях, новообразованиях и при иммунодефицитах.

Самыми первыми, кто всерьёз заинтересовался генной инженерией , были фармацевтические фирмы. Они быстро поняли, что, благодаря новым технологиям, можно получать практически любые белки и в больших количествах.

Что такое белок? Это рабочая молекула клетки. Она играет огромную роль в регуляции тех процессов, которые идут в организме. Почти все гормоны представляют собой небольшие белковые молекулы. Они содержат несколько десятков аминокислотных остатков.

До генной инженерии производство гормонов было чрезвычайно сложным делом. Людям просто повезло с инсулином, так как он являлся животным белком, взятым у свиньи или крупного рогатого скота, и мог служить заменой гормона человека. Но в большинстве случаев такое просто невозможно. А вот, благодаря генной инженерии, за короткий срок были получены штаммы бактерий, способные вырабатывать самые разнообразные человеческие гормоны.

Для примера можно рассмотреть гормон роста. Организм может его не вырабатывать в результате генетического дефекта. В этом случае человек становится карликом. Чтобы такое предотвратить, ребёнку необходимо вводить этот важнейший гормон. В прежние времена получить его можно было лишь из человеческих трупов. В наше же время он широко производится в лабораторных условиях.

Что же касается уже упомянутого инсулина, то он нужен в первую очередь людям, страдающим сахарным диабетом. Этот недуг распространён достаточно широко. Те, кто им страдает, в основной массе обходится животным инсулином. Но у отдельных больных он вызывает аллергию. Им нужен не животный, а человеческий инсулин. На сегодняшний день этот вопрос решён.

Интерферон

Большим достижением стала возможность получения человеческого интерферона. Интерферон - белок, который обладает чрезвычайно эффективным антивирусным действием. Самое же главное - его универсальность. Этот белок эффективен против самых разнообразных вирусов. По своей сути он является точно таким же средством для вирусов, как антибиотики для бактерий. Но есть одно важное отличие.

Антибиотик подавляет бактерию лишь в том случае, если у неё нет гена устойчивости. А для интерферона характерна видовая специфика. В человеческом организме подавлять вирусную инфекцию способен лишь человеческий интерферон, в некоторых случаях можно использовать обезьяний.

Но до недавнего времени наладить получение человеческого интерферона не удавалось. Специалисты не могли даже определить аминокислотную последовательность этого белка. Однако генно-инженерная фармакология, практически, в течение года кардинально всё изменила.

Получение интерферона

Из клеток крови, заражённых вирусной инфекцией, выделили интерфероновую мРНК. С помощью ревертазы (фермент, ведущий синтез ДНК по матрице РНК) синтезировали ген интерферона и внедрили его в плазмиду . Так был получен бактериальный штамм, способный вырабатывать искусственный интерферон. По нему определили аминокислотную последовательность. А уже по ней построили нуклеотидную последовательность гена, который был синтезирован. Его также встроили в плазмиду, и получился ещё один штамм, вырабатывающий нужный белок.

Что касается искусственного интерферона, то он оказался чрезвычайно эффективным противовирусным средством. Был осуществлён следующий опыт. Взяли 8 обезьян и разделили их на 2 группы. Всем животным ввели вирус энцефаломиокардита. К этому вирусу у животных иммунитета не было. Поэтому они были обречены на смерть.

Одна контрольная группа животных погибла по прошествию нескольких дней после заражения. А второй группе за несколько часов до заражения и затем несколько раз после заражения вводили искусственный интерферон. Все 4 обезьяны остались живы. В настоящее время данным препаратом лечат вирусные заболевания, гепатит и венерические болезни, вызываемые папилломой.

Вакцинация

Вакцинация - чрезвычайно эффективное средство по предупреждению вирусных эпидемий. Как правило, для вакцинации используются убитые вирусы. У них выведены из строя РНК, а вот белки сохранены. Убитые вирусы попадают в организм, а тот вырабатывает антитела. Если в дальнейшем в организм смогут попасть живые вирусы, то иммунная система их узнает и убьёт выработанными антителами.

Благодаря вакцинации, были ликвидированы такие страшные инфекции как оспа и чума. В Средние века от них умирали миллионы людей. Однако существуют вирусы, от которых не удаётся избавиться. Сюда можно отнести ВИЧ, вирус гриппа, а для животных вирус ящура. В данных случаях вакцинация либо вообще ничего не даёт, либо приводит к частичному успеху.

Причина заключается в изменчивости вирусов. Это означает, что в их белках происходят замены аминокислот, и эти вирусы становятся неузнаваемыми для иммунной системы человека. Соответственно, каждый год приходится проводить новую вакцинацию. Однако это чревато негативными факторами.

Когда вакцинацию проводят в огромных масштабах, то трудно гарантировать, что все вводимые в организм вирусные частицы убиты. Поэтому есть вероятность, что такое мероприятие может обернуться не спасением, а эпидемией.

А вот посредством генно-инженерной фармакологии можно получить идеальную безвредную вакцину. Для этого бактерию заставляют вырабатывать белок оболочки вируса. В этом случае вакцина вообще не содержит в себе инфицированных РНК, поэтому она уже изначально не может возбудить болезнь. А вот пробудить иммунитет может.

Такая вакцина была получена и опробована. Специалисты провели опыты с белком оболочки вируса ящура. Испытания дали определённые позитивные результаты, но не такие эффективные, как ожидалось вначале. Иммунизация такой вакцины в 1000 раз хуже, чем если использовать убитый вирус.

Вакцина против оспы

Рассматривая вопрос производства вакцин, нельзя не сказать об использовании живой вакцины против оспы. Эта история по праву заслуживает всяческого уважения. Началась она в то время, когда оспа свирепствовала на территории Европы и уносила миллионы жизней.

В то время все врачи искали средство, способное победить страшное заболевание. В 1798 году это удалось английскому врачу Эдварду Дженнеру. Он обратил внимание на тот факт, что доярки иногда заражались от коров лёгкой формой оспы. Данное заболевание было не смертельным, и женщины выздоравливали. Но зато в дальнейшем они уже не болели той оспой, от которой гибли люди.

Эдвард Дженнер начал специально заражать людей коровьей оспой. И таким образом защитил их от настоящей смертельной оспы. Так английский врач положил начало вакцинации (латинское слово vaccinus - коровья).

Коровий и человеческий вирус оспы разные, но у них много общего. Но самое главное то, что отдельные белки на поверхности коровьего вируса, который получил название вируса осповакцины, абсолютно схожи с аналогичными белками на поверхности человеческого вируса. Вот поэтому иммунная система, приведённая в боевую готовность в результате прививки вируса осповакцины, прекрасно защищает организм и от смертельного вируса оспы.

Следует заметить, что осповакцина оказалась уникальным средством для эпидемиологии. Данный вирус для человека абсолютно безвреден и чрезвычайно эффективен. В 1977 году ВОЗ объявила, что с оспой на планете покончено. А ведь она уносила десятки миллионов человеческих жизней.

Но надобность в вакцине против оспы не пропала. Сотрудники Института здравоохранения США решили посредством генно-инженерной фармакологии изменить эффективный вирус так, чтобы он защищал не только от оспы, но ещё и от гепатита.

В молекулу ДНК вируса осповакцины был встроен ген поверхностного белка вируса гепатита. При этом он был снабжён эффективным промотором (часть ДНК, с которой связывается РНК-полимераза для начала синтеза мРНК). После этого провели опыты на кроликах. Они показали, что при вакцинации таким вирусом в крови вырабатывается белок гепатита, но тут же в ответ появляются антитела, способные противостоять этому заболеванию.

Данный метод помог создать целую группу вакцин против различных вирусных заболеваний, наблюдаемых как у человека, так и у животных. За основу была взята осповакцина. В её ДНК встраивали соответствующие гены поверхностных белков. В настоящее время генно-инженерная фармакология взяла данную методику на вооружение. Она развивается чрезвычайно успешно. Ей пророчат большое будущее в борьбе со многими вирусными болезнями .

Интерферон относится к важным защитным белкам иммунной системы. Открыт при изучении интерференции вирусов, т. е. явления, когда животные или культуры клеток, инфицированные одним вирусом, становились нечувствительными к заражению другим вирусом. Оказалось, что интерференция обусловлена образующимся при этом белком, обладающим защитным противовирусным свойством. Этот белок назвали интерфероном.

Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединительной ткани. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделяют три типа: α, β и γ-интерфероны.

Альфа-интерферон вырабатывается лейкоцитами и он получил название лейкоцитарного; бета-интерферон называют фибробластным, поскольку он синтезируется фибробластами - клетками соединительной ткани, а гамма-интерферон - иммунным, так как он вырабатывается активированными Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами, т. е. иммунными клетками.

Интерферон синтезируется в организме постоянно, и его концентрация в крови держится на уровне примерно 2 МЕ/мл (1 международная единица - ME - это количество интерферона, защищающее культуру клеток от 1 ЦПД50 вируса). Выработка интерферона резко возрастает при инфицировании вирусами, а также при воздействии индукторов интерферона, например РНК, ДНК, сложных полимеров. Такие индукторы интерферона получили название интерфероногенов.

Помимо противовирусного действия интерферон обладает противоопухолевой защитой, так как задерживает пролиферацию (размножение) опухолевых клеток, а также иммуномодулирующей активностью, стимулируя фагоцитоз, естественные киллеры, регулируя антителообразование В-клетками, активируя экспрессию главного комплекса гистосовместимости.

Механизм действия интерферона сложен. Интерферон непосредственно на вирус вне клетки не действует, а связывается со специальными рецепторами клеток и оказывает влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.



Применение интерферона. Действие интерферона тем эффективнее, чем раньше он начинает синтезироваться или поступать в организм извне. Поэтому его используют с профилактической целью при многих вирусных инфекциях, например гриппе, а также с лечебной целью при хронических вирусных инфекциях, таких как парентеральные гепатиты (В, С, D), герпес, рассеянный склероз и др. Интерферон дает положительные результаты при лечении злокачественных опухолей и заболеваний, связанных с иммунодефицитами.

Интерфероны обладают видоспецифичностью, т. е. интерферон человека менее эффективен для животных и наоборот. Однако эта видоспецифичность относительна.

Получение интерферона. Получают интерферон двумя способами: а) путем инфицирования лейкоцитов или лимфоцитов крови человека безопасным вирусом, в результате чего инфицированные клетки синтезируют интерферон, который затем выделяют и конструируют из него препараты интерферона; б) генно-инженерным способом - путем выращивания в производственных условиях рекомбинантных штаммов бактерий, способных продуцировать интерферон. Обычно используют рекомбинантные штаммы псевдомонад, кишечной палочки со встроенными в их ДНК генами интерферона. Интерферон, полученный генно-инженерным способом, носит название рекомбинантного. В нашей стране рекомбинантный интерферон получил официальное название «Реаферон». Производство этого препарата во многом эффективнее и дешевле, чем лейкоцитарного.

Рекомбинантный интерферон нашел широкое применение в медицине как профилактическое и лечебное средство при вирусных инфекциях, новообразованиях и при иммунодефицитах.

23. Факторы специфического иммунитета при вирусных болезнях. Роль клеточного иммунитета в защите организма от вируса

Специфическая система иммунитета имеет свои центральные (костный мозг, тимус, фабрициева сумка у птиц, печень у млекопитающих) и периферические органы (селезенка, лимфатические узлы, лимфоидные ткани желудочно-кишечного тракта, а также кровь и лимфа, в которые поступают и непрерывно в них циркулируют все иммунокомпетентные клетки).

Органом иммунитета является лимфоидная ткань, а его основными исполнителями - макрофаги (а также другие антиген-представляющие клетки), различные популяции и субпопуляции Т- и В-лимфоцитов.

Основной мишенью действия иммунной системы являются антигены, подавляющее большинство которых имеет белковую природу.

Лимфоциты представлены двумя большими популяциями - В - и Т-клетками, которые ответственны за специфическое распознавание антигенов. Возникнув из общей исходной, так называемой стволовой клетки, и пройдя соответствующую дифференцировку в центральных органах иммунной системы, Т- и В-лимфоциты приобретают иммунокомпетентность, выходят в кровь и непрерывно циркулируют по организму, выполняя роль его эффективных защитников.

Т-лимфоциты обеспечивают клеточный тип иммунных реакций, а В-лимфоциты - гуморальный тип иммунного ответа.

Дифференцировка предшественников Т-лимфоцитов в иммунокомлетентные клетки («обучение») происходит в тимусе под влиянием гуморальных факторов, секретируемых тимусом; созревание В-лимфоцитов - у птиц в бурсе, у млекопитающих сначала в печени плода, а после рождения в костном мозге.

Зрелые В- и Т-лимфоциты приобретают способность распознавать чужеродные антигены. Они покидают костный мозг и тимус и заселяют селезенку, лимфатические узлы и другие скопления лимфатических клеток. Подавляющее большинство Т- и В-лимфоцитов циркулирует в крови и лимфе. Такая постоянная циркуляция обеспечивает контакт как можно большего числа соответствующих лимфоцитов с антигеном (вирусом).

Каждая В-клетка генетически запрограммирована на синтез антител к одному определенному антигену. Встретив и распознав этот антиген, В-клетки размножаются и дифференцируются в активные плазматические клетки, секретирующие антитела на данный антиген. Другая часть В-лимфоцитов, пройдя 2-3 цикла деления, превращается в клетки памяти, которые не способны к выработке антител. Они могут жить много месяцев и даже лет без деления, циркулируя между кровью и вторичными лимфоидными органами. Быстро распознают антиген при повторном его поступлении в организм, после чего клетки памяти приобретают способность к делению и превращаются в плазматические клетки - секретирующие антитела.

Таким же образом образуются клетки памяти из Т-лимфоцитов. Это можно назвать «резервом» иммунокомпетентных клеток.

Клетки памяти определяют продолжительность приобретенного иммунитета. При повторном контакте с данным антигеном они быстро превращаются в клетки-эффекторы. При этом В-клетки памяти обеспечивают синтез антител в более короткий срок, в большем количестве и в основном IgG. Установлено, что существуют Т-хелперы, которые определяют переключение классов иммуноглобулинов.

Различают два варианта выдачи иммунного ответа в форме биосинтеза антител:

первичный ответ - после первой встречи организма с анти - 1 сном;

вторичный ответ - при повторном контакте с антигеном, через 2-3 нед.

Они различаются по следующим показателям: продолжительностью латентного периода; скоростью нарастания титра антител, общего количества синтезируемых антител; последовательностью синтеза иммуноглобулинов различных классов. Клеточные механизмы первичного и вторичного иммунных ответов также отличаются.

При первичном иммунном ответе отмечают: биосинтез антител после латентного периода продолжается 3- 3 дней; скорость синтеза антител относительно невелика; титр антител не достигает максимальных значений; первыми синтезируются IgM, затем IgG и позже IgA и IgE. Вторичный иммунный ответ характеризуется: латентный период - в пределах нескольких часов; скорость синтеза антител имеет логарифмический характер; титр антител достигает максимальных значений; синтезируется сразу IgG.

Вторичный иммунный ответ обусловлен клетками иммунной памяти.

Т-клетки имеют несколько популяций с различными функциями. Одни взаимодействуют с В-клетками, помогая им размножаться, созревать и образовывать антитела, а также активируют макрофаги - хелперные Т-клетки (Тх); другие угнетают иммунные реакции - супрессорные Т-клетки (Тс); третья популяция Т-клеток осуществляет разрушение клеток организма, зараженных вирусами или иными агентами. Этот тип активности назван цитотоксичностью, а сами клетки - цитотоксическими Т-клетками (Тц) или Т-киллерами (Тк).

Поскольку Т-хелперы и Т-супрессоры действуют как регуляторы иммунного ответа, эти два типа Т-лимфоцитов называют Т-клетками регуляторами.

Существенным фактором в противовирусном иммунитете являются макрофаги. Они не просто уничтожают чужеродные антигены, но и предоставляют антигенные детерминанты для запуска цепи иммунных реакций (презентируют). Поглощенные макрофагами антигены расщепляются на короткие фрагменты (антигенные детерминанты), которые связываются с молекулами белков главного комплекса гистосовместимости (ГКГС I, II) и транспортируются на поверхность макрофагов, где они распознаются Т-лимфоцитами (Тх, Тк) и В-лимфоцитами, что приводит к их активации и размножению.

Т-хелперы, активируясь, синтезируют факторы (медиаторы) для стимуляции В- и Т-лимфоцитов. Активированные Т-киллеры размножаются и образуется пул цитотоксических Т-лимфоцитов, способных обеспечить гибель клеток-мишеней, т. е. клеток, зараженных вирусом.

Главным свойством всех клеток-киллеров является то, что под их влиянием и клетке-мишени запускаются механизмы алоптоза (запрограммированной гибели клетки). Лизис клетки происходит после отсоединения киллера, что позволяет одному киллеру лидировать несколько клеток-мишеней. В процессе лизиса участвуют секретируемые лимфоцитами перфорины и гранзимы. Перфорин, встраиваясь в мембрану клетки, формирует в ней канал, через который в клетку проникает пода. Клетка разбухает и лизируется. Считают, что гранзимы обусловливают индукцию апоптоза.

Активированные В-лимфоциты размножаются и дифференцируются в плазматические клетки, которые синтезируют и секретируют антитела соответствующего класса (IgM, IgG, IgA, IgD, IgE).

Координированное взаимодействие макрофагов, Т- и В-лимфоцитов при встрече с антигеном обеспечивает как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ. Для всех форм иммунного ответа требуется согласованное взаимодействие основных факторов иммунной системы: макрофагов, Т-, В-лимфоцитов, NK-клеток, системы интерферонов, комплемента, главной системы гистосовместимости. Взаимодействие между ними осуществляется с помощью разнообразных синтезируемых и секретируемых медиаторов.

Медиаторы, вырабатываемые клетками иммунной системы и участвующие в регуляции ее активности, получили общее название цитокинов (от греч. cytos - клетка и kineo - приводить в движение). Их подразделяют на монокины - медиаторы, продуцируемые моноцитами и макрофагами; лимфокины - медиаторы, секретируемые активированными лимфоцитами; лимфокины, которые химически идентифицированы и получены в чистом виде. В 1979 г. было предложено назвать их интерлейкинами. Они обозначаются номерами - 1, 2, 3, 4, 5 и т. д. Семейство интерлейкинов пополняется новыми представителями, которые осуществляют взаиморегуляцию иммунной, нервной и эндокринной систем. Все иммунокомпетентные клетки на своих мембранах несут уникальные рецепторы, с помощью которых они распознают и воспринимают сигналы от других иммунных клеток, перестраивают свой метаболизм, синтезируют или устраняют свои собственные рецепторы. Благодаря этому все клетки иммунной системы функционируют как хорошо отлаженная система.

24. Вирусные белки, их роль в серодиагностике. Специфические антитела. Характеристика иммуноглобулинов.

Белки вирусов

Локализация вирусных белков

Белки, связанные с жизненным циклом вируса, разделяют на белки, детерминируемые геномом вируса и белки, имеющие клеточное происхождение. В качестве примера клеточных белков, которые обнаружены в составе некоторых вирионов, могут быть приведены белок цитоскелета - актин, и ядерные белки - гистоны. Белки клеточного происхождения, участвующие в процессе репликации вируса, будут рассмотрены в разделе взаимодействия вируса с клеткой.

По месту локализации белки, детерминируемые вирусным геномом, разделяют на две группы:

1) структурные белки - это белки, входящие в состав ВЧ, их обозначают как VP;

2) неструктурные белки - это предшественники структурных белков, регуляторные белки и ферменты, обслуживающие процесс внутриклеточной репродукции вируса и не входящие в состав ВЧ. Их обозначают как NS-белки (схема).
Свойства вирусных белков

В состав вирионов входят белки с различной молекулярной массой (от 4 до 100 кД), состоящие из одной или нескольких полипептидных цепей. Количество этих белков также различно у разных вирусов. В состав нуклеокапсида ВТМ входит один белок. У других вирусов в состав вириона может входить несколько десятков белков, имеющих различные физико-химические свойства. Белки, формирующие капсид, нуклеокапсид и коровую оболочку, обладают одним общим свойством - способностью к самосборке.
В состав ВЧ могут входить низкомолекулярные белки, не участвующие в формировании капсида. Например, геномные белки пикорнавирусов и аденовирусов. Геномный белок ковалентно связан с нуклеиновой кислотой и участвует в ее репликации.

Локализация вирусных белков

Сложные белки представлены гликопротеинами (обозначают как gp) и липопротеинами . Наличие гликопротеина определяет присутствие в вирионе углеводного компонента, который может быть представлен олигосахаридами маннозного типа, галактозой, N-ацетилглюкозамином или нейраминовой кислотой. Вирусные гликопротеины, как правило, экспонированы на наружной поверхности ВЧ и выполняют три основные функции: обеспечивают связывание вириона с клеточным рецептором (функция прикрепительного белка), обладают фузионной активностью (обеспечивают слияние мембран) и определяют антигенные свойства вирусов. В то же время, вирусные гликопротеины могут быть и неструктурными белками и, оставаясь в интегральной форме в мембране шероховатого эндоплазматического ретикулюма (ШЭР), выполнять функции транслоказ, обеспечивая транспорт вирусных компонентов в его просвет.
Вирусные липопротеины представлены белками, ацилированными, как правило, миристиновой кислотой. Остатки жирных кислот, соединенные с молекулой белка, выполняют функцию липофильного якоря.
Вирусные белки-ферменты могут входить в состав вирусной частицы или являться неструктурными белками и появляться в клетке после экспрессии вирусного генома. Наиболее оснащенным ферментами является вирион вируса оспы, который имеет практически полный набор энзимов, необходимых для независимой внутриклеточной репликации вируса. В то же время, мелкие просто организованные изометрические вирусы с позитивным РНК-геномом могут не иметь никаких ферментов в составе вириона.
Функционально активные белки вирусов представлены, в первую очередь, ферментами нуклеинового обмена, обеспечивающими сложные механизмы репликации/транскрипции вирусного генома; ферментами, осуществляющими посттрансляционный процессинг и модификацию белков, и ферментами, участвующими в проникновении вирионов в клетку хозяина.
Первая группа ферментов наиболее многочисленна и включает как аналоги клеточных ферментов, так и вирус-специфические ферменты.

ДНК-зависимая ДНК-полимераза - осуществляет синтез ДНК на матрице ДНК (вирус оспы).

ДНК-зависимая РНК-полимераза - осуществляет синтез мРНК на матрице ДНК (вирус оспы).

РНК-зависимая РНК-полимераза - осуществляет синтез РНК на матрице РНК. Выполняет функции транскриптазы и репликазы. Впервые обнаружена в 1970 г. Балтимором у вируса везикулярного стоматита. Входит в состав вирионов или является NS-белком РНК-содержащих вирусов.

Обратная транскриптаза или ревертаза или РНК-зависимая ДНК-полимераза осуществляет синтез ДНК на матрице РНК. Впервые открыта в 1970 г. у ретровирусов Темином и Мизутани.
Хеликаза - осуществляет расплетете двухнитевой структуры ДНК. Кроме этого хеликазы обладают нуклеотидтрифосфат-зависимой РНК-хеликазной активностью, которая включает три процесса: связывание дезоксинуклеотидтрифосфата, его гидролиз и за счет этой энергии расплетение двухнитевой РНК.

мРНК-модифицирующие ферменты : поли-А-полимераза - аденилирует 3"-конец РНК за счет энергии АТФ; Кэп-энзим и метилтрансферазный комплекс - катализирует образование на 5"-конце кэп-структуры.

АТФ-аза, ГТФ-аза - осуществляют гидролиз соответствующих энергетических субстратов.

Рибонуклеаза Н - разрушает РНК, находящуюся в дуплексе с ДНК. Вторая группа вирусных ферментов - ферменты белкового обмена.

Здесь мы приведем лишь некоторые из них:

Протеиназы - ферменты, участвующие в посттрансляционном процессинге полипротеинов. Являются NS-белками РНК-содержащих вирусов;

Протеинкиназы - ферменты, фосфорилирующие структурные белки вирионов. Обнаружены в составе вируса везикулярного стоматита, вируса бешенства, альфавирусов и ретровирусов.

Примерами ферментов, участвующих в проникновении вирусов в клетку, являются лизоцим бактериофагов и нейраминидаза вируса гриппа.

В процессе формирования приобретенного инфекционного иммунитета важная роль принадлежит антителам (анти - против, тело - русское слово, т. е. вещество). И хотя чужеродный антиген блокируется специфическими клетками организма и подвергается фагоцитозу, активное действие на антиген возможно лишь при наличии антител.

Антитела - специфические белки, иммуноглобулины, образующиеся в организме под воздействием антигена и обладающие свойством специфически с ним связываться и отличающиеся от обычных глобулинов наличием активного центра.

Антитела являются важным специфическим фактором защиты организма против возбудителей болезней и генетически чужеродных веществ и клеток.
Антитела образуются в организме в результате инфицирования (естественная иммунизация), или вакцинации убитыми и живыми вакцинами (искусственная иммунизация), или контакта лимфоидной системы с чужеродными клетками, тканями (трансплантанты) либо с собственными поврежденными клетками, ставшими аутоантигенами.
Антитела относятся к определенной фракции белка, главным образом к a -глобулинам, обозначаемым IgY.

Антитела делятся на группы:

  • первая - небольшие молекулы с константой седиментации 7S (a-глобулины);
  • вторая - большие молекулы с константой седиментации 19 S (a - глобулины).

Молекула антитела включает четыре полипептидные цепи, состоящие из аминокислот. Две из них тяжелые (м.м. 70000 дальтон) и две легкие (м.м. 20000 дальтон). Легкие и тяжелые цепи связаны между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи являются общими для всех классов и подклассов. Тяжелые цепи имеют характерные особенности строения у каждого класса иммуноглобулинов.
В молекуле антитела имеются активные центры, располагающиеся на концах полипептидных цепей и специфически реагирующие с антигеном. Неполные антитела одновалентны (антидетерминанта одна), полные имеют две, реже более антидетерминантны.

Отличие специфических иммуноглобулинов в строении тяжелых цепей, в пространственном рисунке антидетерминант. Согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), различают пять классов основных иммуноглобулинов: IgG циркулируют в крови, составляют 80% всех антител. Проходят через плаценту. Молекулярная масса 160000. Размер 235 х 40А o . Важны как специфический фактор иммунитета. Обезвреживают антиген путем его корпускуляризации (преципитации, осаждения, агглютинации), что облегчает фагоцитоз, лизис, нейтрализацию. Способствуют возникновению аллергических реакций замедленного типа. По сравнению с другими иммуноглобулинами IgG относительно термоустойчив - выдерживает нагревание при 75 o С 30 мин.
Ig M, - циркулирует в крови, составляя 5-10% всех антител. Молекулярная масса 950000, константа седиментации 19 S, функционально пятивалентен, первым появляется после заражения или вакцинации животного. Ig M не участвует в аллергических реакциях, не проходит через плаценту. Действует на грамположительные бактерии, активизирует фагоцитоз. К классу Ig M относят антитела групп крови человека - А, В, О.
Ig A, - включает два вида: сывороточный и секреторный. Сывороточный Ig A имеет молекулярную массу 170000, константа седиментации 7 S. Не обладает способностью преципитировать растворимые антигены, принимает участие в реакции нейтрализации токсинов, термоустойчив, синтезируется в селезенке, лимфатических узлах и в слизистых оболочках и поступает в секреты - слюну, слезную жидкость, бронхиальный секрет, молозиво.
Секреторный Ig A (S Ig A) характеризуется наличием структурного добавочного компонента, представляет собой полимер, константа седиментации 11 S и 15 S, молекулярная масса 380000, синтезируется в слизистых оболочках. Биологическая функция S Ig A заключается в основном в местной защите слизистых оболочек, например при заболеваниях желудочно-кишечного тракта или дыхательного. Обладают бактерицидностью и опсоническим эффектом.
Ig D, - концентрация в сыворотке крови не более 1%, молекулярная масса 160000, константа седиментации 7 S. Ig D обладает активируемой активностью, не связывается с тканями. Отмечено увеличение его содержания при миеломной болезни человека.
Ig E, - молекулярная масса 190000, константа седиментации 8,5 S. Ig E термолабилен, прочно связывается с клетками тканей, с тканевыми базофилами, принимает участие в реакции гиперчувствительности немедленного типа. Ig E играет защитную роль при гельминтозах и протозойных болезнях, способствует усилению фагоцитарной активности макрофагов и эозинофилов.
Антитела лабильны к температуре 70 0 С, и спирты денатурируют их. Активность антитела нарушается при изменении (отключении) pH среды, электролитов и др.
Все антитела имеют активный центр - площадь участка в 700 А o , что составляет 2% поверхности антитела. Активный центр состоит из 10-20 аминокислот. Чаще всего в них присутствуют тирозин, лизин, триптофан. К положительно заряженным гаптенам антитела имеют отрицательно заряженную группировку - СООН - . К гаптенам, заряженным отрицательно, присоединяется группировка NH 4 + .
Антитела обладают способностью отличать один антиген от другого. Они взаимодействуют только с теми антигенами (за редким исключением), против которых они выработаны и подходят к ним по пространственной структуре. Эта способность антитела получила название комплиментарности.
Специфичность антитела обусловлена химической структурой, пространственным рисунком антидетерминант. Она связана с первичной структурой (чередованием аминокислот) белковой молекулы антитела.
Тяжелые и легкие цепи иммуноглобулинов обусловливают специфичность активного центра.
В последнее время обнаружено, что существуют антитела против антител. Они останавливают действие обычных антител. На основе этого открытия возникает новая теория - сетевая регуляция иммунной системы организма.
Теория образования антител затрагивает ряд вопросов из различных смежных дисциплин (генетики, биохимии, морфологии, цитологии, молекулярной биологии), стыкующихся в настоящее время с иммунологией. Существует несколько гипотез синтеза антител. Наибольшее признание получила клонально-селекционная гипотеза Ф. Бернета. Согласно ей, в организме присутствует более 10000 клонов лимфоидных и иммунологически компетентных клеток, способных реагировать с различными антигенами или их детерминантами и вырабатывать антитела. Допускается, что клоны таких клеток способны вступать в реакцию с собственными белками, в результате чего уничтожаются. Так погибают клетки, образующие антиагглютинины против А - антигена у организмов с группой крови А и анти - В - агглютины с группой крови В.
Если эмбриону ввести какой- либо антиген, то аналогичным образом он уничтожает соответствующий клон клеток, и новорожденный в течение всей последующей жизни будет толерантным к данному антигену. Теперь у новорожденного осталось только "свое", либо попавшее извне "чужое", которое распознается мезенхимными клетками, на поверхности которых имеются соответствующие рецепторы "флажки" - антидетерминанты. По мнению Ф. Бернета, мезенхимная клетка, получившая антигенное раздражение, дает начало популяции дочерних клеток, которые вырабатывают специфические (соответствующие антигену) антитела. Специфичность антител зависит от степени их взаимодействия с антигеном.
В формировании комплекса антиген-антитело участвуют возникающие между ионными группами кулоновские силы и силы притяжения Ван-Дер-Ваальса, полярные силы и силы Лондона, межатомные ковалентные связи.
Известно, что взаимодействуют они как целые молекулы. Поэтому на одну молекулу антигена приходится значительное количество молекул антител. Они создают слой толщиной до 30 А o . Комплекс антиген-антитело разъединим с сохранением первоначальных свойств молекул. Первая фаза соединения антитела с антигеном неспецифическая, невидимая, характеризуется абсорбцией антитела на поверхности антигена или гаптена. Протекает при температуре 37 o С за несколько минут. Вторая фаза специфическая, видимая, завершается феноменом агглютинации, преципитации или лизиса. В этой фазе необходимо присутствие электролитов, а в некоторых случаях и комплемента.
Несмотря на обратимость процесса, комплексообразование между антигеном и антителом играет положительную роль в защите организма, которая сводится к опсонизации, нейтрализации, иммобилизации и ускоренной элиминации антигенов.

По характеру воздействия на антиген различают антитела:

  1. коагулирующие (преципитины, агглютинины), облегчают фагоцитоз;
  2. лизирующие (комплементсвязывающие: бактериолизисы, цитолизисы, гемолизисы), вызывают растворение антигена;
  3. нейтрализующие (антитоксины), лишают антиген токсичности.

Реакция антиген-антитело может быть для организма полезной, вредной или индифферентной. Положительное влияние реакции в том, что она нейтрализует яды, бактерии, облегчая фагоцитоз, преципитирует белки, лишая их токсичности, лизирует трепонемы, лептоспиры, животные клетки
Комплекс антиген-антитело может быть причиной лихорадки, расстройства клеточной проницаемости, интоксикации Может возникнуть гемолиз, анафилактический шок, крапивница, сенная лихорадка, бронхиальная астма, аутоиммунное расстройство, отторжение трансплантата, аллергические реакции
В иммунной системе нет готовых структур, вырабатывающих антитела и осуществляющих реакции иммунитета Антитела образуются в ходе иммуногенеза.

Использование: биотехнология, медицинская промышленность. Сущность изобретения: конструируют рекомбинантную плазмиду pSV69, включающую фрагмент ДНК-кодирующий предшественник иммунного интерферона человека; трансформируют полученным рекомбинантным вектором линию клеток СОS-7, отбирают трансформированные клетки, которые культивируют в условиях, обеспечивающих накопление целевого продукта, и выделяют зрелую форму интерферона без N-концевых Сys-Туr-Сys (des-Суs-Тyr- Сysинтерферон). 8 ил.

Изобретение относится к технологии рекомбинантных ДНК, к средствам и способам использования такой технологии при раскрытии последовательности ДНК и определяемой ею последовательности аминокислот для иммунного интерферона человека, его получения, а также к полученным при этом различным продуктам и их использованию. Более конкретно настоящее изобретение относится к выделению и идентификации последовательностей ДНК, кодирующих иммунный интерферон человека и к построению рекомбинантного вектора экспрессии, содержащего эти последовательности ДНК, оперативно связанные с последовательностями промотора, и к осуществлению экспрессии с полученными таким образом векторами. В другом аспекте настоящее изобретение относится к системам культуры хозяина, таким как различные микроорганизмы и культуры клеток позвоночных, трансформированные векторами экспрессии и таким образом направленные на экспрессию указанных ранее последовательностей ДНК. Еще в одном аспекте настоящее изобретение относится к средствам и способам превращения конечных продуктов такой экспрессии в новые объекты, такие как фармацевтические композиции, пригодные для лечения и профилактики людей. В предпочтительных вариантах настоящее изобретение предлагает конкретные векторы экспрессии, которые имеют такие последовательности, что иммунный интерферон человека продуцируется и выделяется из клеток хозяина в зрелом виде. Кроме того, настоящее изобретение относится к различным процессам, используемым для получения таких последовательностей ДНК, векторов экспрессии, систем культур хозяина и конечных продуктов и их производных, а также к конкретным и связанным с ними условиям. Настоящее изобретение частично вытекает из открытия последовательности ДНК и установленной аминокислотной последовательности, кодирующей иммунный интерферон человека. Кроме того, настоящее изобретение предоставляет информацию о последовательности 3"- и 5" - боковых последовательностей гена иммунного интерферона человека, что облегчает связывание его in vitro в векторы экспрессии. В частности, установлен 5"-ДНК сегмент, кодирующий предлагаемый эндогенный сигнальный полипептид, который непосредственно предшествует аминокислотной последовательности предполагаемого зрелого иммунного интерферона человека. Эти открытия облегчает разработку средств и способов получения с помощью рекомбинантной технологии ДНК достаточного количества иммунного интерферона человека, что обеспечило, в свою очередь, возможность определения его биохимических свойств и биоактивности. Публикации и другие материалы, использованные для освещения предпосылок изобретения, а также в ряде случаев для освещения дополнительных подробностей, касающихся его применения, включены посредством ссылок, для удобства пронумерованы в нижеследующем тексте и соответствующим образом расположены в прилагаемом списке библиографии. Предпосылки изобретения

A. Иммунный интерферон человека

Интерфероны человека можно классифицировать на три группы в зависимости от различной антигенности и биологических и биохимических свойств. Первую группу составляет семейство лейкоцитарных интерферонов ( -интерферон, Le IF или IFN-), которые обычно вырабатываются, в основном, соответствующими клетками крови человека под действием вирусов. Эти интерфероны были получены микробиологическим способом и была обнаружена их биологическая активность (1, 2, 3). Их биологические свойства определили их использование в клиниках в качестве терапевтических агентов при лечении вирусных инфекций и злокачественных состояний (4). Во второй группе находится фибробластный интерферон человека (- интерферон, FIF или IFN-), вырабатываемый обычно фибробластами под действием вирусов, который также был получен микробиологическим способом, и было обнаружено, что он демонстрирует широкий спектр биологических активностей (5). Клинические испытания также указывают на его потенциальную терапевтическую ценность. Лейкоцитарные и фибробластные интерфероны имеют очень заметное сходство в их биологических свойствах, несмотря на тот факт, что степень гомологии на аминокислотном уровне относительно низка. Кроме того, обе группы интерферонов содержат от 165 до 166 аминокислот и являются кислотными стабильными белками. Иммунный интерферон человека (- -интерферон, IIF или IFN-), который составляет предмет настоящего изобретения в противоположность - и - интерферонам, pH 2 лабилен, его получают главным образом митогенной индукцией лимфоцитов и он также совершенно отличен по антигенным свойствам. До недавнего времени иммунный интерферон человека можно быть получать лишь в очень незначительных количествах, что, естественно, затрудняло его характеристику. Недавно было сообщено о гораздо более высокой, но все еще частичной очистке иммунного интерферона человека (6). Как сообщалось, это соединение было получено из культур лимфоцитов, стимулированных сочетанием фитогемагглютинина и сложного эфира форбола, и было очищено при помощи последовательных хроматографических разделений. В результате этой процедуры получили продукт с молекулярной массой 58000. Иммунный интерферон человека получали в очень малых количествах трансляций мРНК в осциты, проявляющие характеристики интерферонной активности иммунного интерферона человека, причем выражалась надежда, что кДНК иммунного интерферона можно будет синтезировать и клонировать (7). Полученное до сих пор количество иммунного интерферона явно недостаточно для проведения не вызывающих сомнений экспериментов по характеристике и определению биологических свойств очищенной компоненты. Однако при исследованиях in vitro, проведенных с неочищенными препаратами, также как и in vivo - экспериментах с препаратами - интерферона крыс, предполагалось, что основной функцией иммунного интерферона может быть функция иммунорегулирующего агента (8 и 9). Иммунный интерферон обладает не только противовирусной и противоклеточной активностью, общей для всех интерферонов человека, но и потенцирующим действием на эти активности - и -интерферонов (10). Кроме того, антипролиферативное действие -интерферона на опухолевые клетки in vitro, как сообщается, приблизительно в 10-100 раз выше нежели действие других классов интерферонов (8, 11, 12). Этот результат вместе с его выраженной иммунорегуляторной ролью (8 и 9) предлагает гораздо более выраженную противоопухолевую способность для IFN-, чем для FN- и IFN- . Действительно в экспериментах in vivo с мышами и крысами IFN- препараты демонстрируют заметное превосходство по сравнению со стимулированными против вируса интерферонами в плане противоопухолевой активности против остеогенной саркомы (13). Все эти исследования до настоящего изобретения приходилось выполнять на существенно загрязненных препаратах из-за их чрезвычайно малой доступности. Однако они однозначно подтверждали очень важные биологические функции иммунного интерферона. Иммунный интерферон обладает не только основной противовирусной активностью, но также, вероятно, сильной иммунорегуляторной и противоопухолевой активностью, что явно определяет его как потенциально многообещающий клинический объект. Было явно, что применение технологии рекомбинантной ДНК должно быть наиболее эффективным путем получения необходимых больших количеств иммунного интерферона человека. Независимо от того, будут ли полученные таким образом вещества включать гликозилирование, которое рассматривают как характеристику природного, полученного от человека материала, они будут, по-видимому, демонстрировать биоактивность, определяющих их клиническое применение при лечении широкого ряда вирусных заболеваний, новообразований и состояний с подавленным иммунитетом. B. Технология рекомбинантной ДНК

Технология рекомбинантной ДНК достигла зрелости. Молекулярные биологи способны достаточно легко рекомбинировать различные последовательности ДНК, создавая новые виды ДНК, способные продуцировать значительные количества экзогенных белковых продуктов в трансформированных микробах. В основном средства и способы для in vitro связывания различных фрагментов ДНК с тупыми или "липкими" концами разработаны, с их помощью получают потенциальные векторы экспрессии, пригодные для трансформации конкретных микроорганизмов, за счет чего регулируют направленный синтез нужных экзогенных продуктов. Однако для отдельных продуктов этот путь остается достаточно трудным, и наука не достигла еще той стадии, на которой можно гарантировать успех. Плазмида, нехромосомная петля двунитевой ДНК, найденная в бактериях и других микробах, и часто в виде множества копий на клетку остается основным элементом рекомбинантной ДНК технологии. В информацию, закодированную в ДНК плазмиды, включена информация, необходимая для репродуцирования плазмиды в дочерних клетках (то есть, источник репликации) и обычно одна или более фенотипических характеристик селекции, таких как устойчивость к антибиотикам для бактерий, которая позволяет клонам клетки хозяина, содержащим интересующую плазмиду, быть узнанными и предпочтительно расти на селективной среде. Польза плазмид состоит в том факте, что их можно специфически расщеплять той или другой рестикционной эндонуклеазой или "рестрикционным ферментом", каждый из которых узнает различные участки ДНК плазмиды. После этого гетерологичные гены или генные фрагменты можно включать в плазмиду путем присоединения концами к участку расщепления или к реконструированным концам, прилежащим к участку расщепления. Так получают так называемые репликабельные векторы экспрессии. Рекомбинацию ДНК осуществляют вне клетки, однако получаемый "рекомбинантный" репликабельный вектор экспрессии или плазмиду можно ввести в клетки способом, известным, как трансформация, с получением больших количеств рекомбинантных векторов в результате роста трансформанта. Более того, если ген соответствующим образом ориентирован по отношению к участку плазмиды, который управляет транскрипцией и трансляцией кодирующей ДНК, полученный вектор экспрессии можно использовать для реального получения полипептидной последовательности, кодируемой встроенным геном, т.е. для процесса, который носит название экспрессии. Экспрессию инициируют в области, известной как промотор, который распознается и связывается РНК полимеразой. На транскрипционной фазе экспрессии ДНК раскручивается, открывая его как химическую матрицу для инициированного синтеза информационной РНК с последовательности ДНК. Информационная РНК, в свою очередь, транслируется в полипептид с последовательностью аминокислот, закодированной мРНК. Каждая аминокислота закодирована нуклеотидным триплетом или "кодоном", которые все вместе составляют "структурный ген", то есть ту часть, которая кодирует аминокислотную последовательность экспрессированного полипептидного продукта. Трансляции инициируется "старт" - сигналом (обычно ATG, который в полученной информационной РНК становится AUG). Так называемые "стоп" - кодоны определяют конец трансляции и соответственно присоединения следующих аминокислотных единиц. Целевой продукт можно получить, лизируя в случае необходимости клетку хозяина и отделяя продукт путем соответствующих методов очистки от остальных белков. На практике применение технологии рекомбинантной ДНК может обеспечить экспрессию полностью гетерологичных полипептидов (так называемая прямая экспрессия) или в другом варианте - гетерологичных полипептидов, присоединенных к участку аминокислотной последовательности гомологичного полипептида. В последнем случае целевой биоактивный продукт иногда остается неактивным в слитом гомологично-гетерологичном полипептиде до тех пор, пока он не будет отщеплен во внеклеточное окружение (см. опубликованный патент Великобритании N 2007676A и American Scientist 68, 664 (1980). C. Технология клеточной культуры. Искусство культур клеток или тканей для изучения генетики и физиологии клеток хорошо разработано. Известны устройства и способы поддержания перманентных линий клеток, полученных последовательной серией переносов из изомированных нормальных клеток. Для применения в исследованиях такие клеточные линии поддерживают на твердых подложках в жидкой среде или выращивают в суспензии, содержащей поддерживающие питательные вещества. Получение более крупных партий препаратов сводится лишь к механическим проблемам. Более подробное описание предпосылок изобретения можно найти в Microbiology and Edition, Harpes and Row Reblishers, Inc., Hagerstown, Maryland (1973), особенно на стр. 1122, и далее Scientific American 245, 66 и далее (1981), каждая из которых включена здесь в качестве ссылки. Настоящее изобретение основано на открытии, что технологию рекомбинантной ДНК можно с успехом использовать для получения иммунного интерферона человека, предпочтительно в непосредственной форме и в количествах, достаточных для инициирования и проведения тестов на животных и в клиниках, что необходимо перед выходом на рынок. Этот продукт пригоден для использования во всех его формах для профилактики и лечения вирусных инфекций, злокачественных новообразований и состояний с подавленной или дефектной иммунной системой. Его варианты включают различные олигомерные формы, которые могут включать гликозилирование. Этот продукт получают в перестроенных генетически трансформированных микроорганизмах или в трансформированных системах клеточных культур. В используемом здесь контексте термин "клетка-трансформант" относится к клетке, в которую ведена ДНК, причем указанная ДНК является продуктом экзогенной ДНК-рекомбинации, и к потомству любой такой клетки, которое сохраняет введенную таким путем ДНК. Так, теперь стало возможно получать и выделять иммунный интерферон человека более эффективно, чем было возможно ранее. Одним из существенных факторов настоящего изобретения в его наиболее предпочтительном варианте является осуществление возможности генетически направить микроорганизм или клеточную культуру на продуцирование иммунного интерферона человека в достаточных для выделения количествах, секретированных клетках хозяина в зрелой форме. Настоящее изобретение включает полученный таким образом иммунный интерферон человека, средства и способы его получения. Далее настоящее изобретение направлено на способные к репликации векторы экспрессии ДНК, хранящие последовательности генов, кодирующих иммунный интерферон человека в доступной для экспрессии форме. Настоящее изобретение направлено также на штаммы микроорганизмов или клеточные культуры, трансформированные векторами экспрессии, описанными ранее, и на микробные или клеточные культуры таких трансформированных штаммов или культур, способные продуцировать иммунный интерферон человека. Еще в одном аспекте настоящее изобретение направлено на различные процессы, пригодные для получения указанных последовательностей гена иммунного интерферона, векторов экспрессии ДНК, штаммов микроорганизмов и клеточных культур и на их конкретные варианты. Кроме того, настоящее изобретение направлено на получение ферментационных культур указанных микроорганизмов и клеточных культур. Настоящее изобретение направлено также на получение иммунного интерферона человека как продукта прямой экспрессии секретированного клетками хозяина в зрелой форме. Это достижение может использовать ген, кодирующий последовательность зрелого иммунного интерферона человека, плюс 5"-фланкирующую ДНК, кодирующую сигнальный полипептид. Считают, что сигнальный полипептид служит для транспорта молекулы к стенке клетки организма хозяина, где он отщепляется во время процесса секреции зрелого человека. Этот вариант делает возможным выделение и очистку целевого зрелого иммунного интерферона, не обращаясь к включению процедуры, предназначенной для удаления примесей внутриклеточного белка хозяина или клеточных осколков. Встречающееся в тексте выражение "зрелый иммунный интерферон человека" означает продукт микробной или клеточной культуры иммунного интерферона человека, не содержащий сигнального пептида или последовательности препептида, который обязательно сопровождает трансляцию мРНК иммунного интерферона человека. Первый рекомбинантный иммунный интерферон человека, полученный в соответствии с настоящим изобретением, имеет метионин в качестве своей первой аминокислоты (представлен в результате включения кодона стартового сигнала ATG перед структурным геном) или в том случае, если метионин внутри - или внеклеточно отщеплен, имеет в качестве нормальной первой аминокислоты цистеин. Зрелый иммунный интерферон человека можно также получить в виде конъюгата с белком, отличным от обычного сигнального полипептида, причем конъюгата, который может быть специфически расщеплен внутри или вне клетки (см. публикацию патента Великобритании N 2007676A). И, наконец, зрелый иммунный интерферон человека можно получить прямой экспрессией без необходимости отщепления каких-либо посторонних излишних полипептидов. Это особенно важно в тех случаях, когда данный хозяин не способен удалять или удаляет недостаточно эффективно сигнальный пептид, а вектор экспрессии предназначен экспрессировать зрелый интерферон человека вместе с его сигнальным пептидом. Полученный таким образом зрелый иммунный интерферон человека выделяют и очищают до уровня, удовлетворяющего требованиям, необходимым для применения при лечении вирусных заболеваний, злокачественных новообразований и состояний с подавленным или недостаточным иммунитетом. Иммунный интерферон человека был получен следующим образом. 1. Ткани человека, например, ткань селезенки человека или периферические лимфоциты крови культивировали с митогенами для стимулирования продукции иммунного интерферона. 2. Осадок клеток из такой клеточной культуры экстрагировали в присутствии ингибитора рибонуклеазы с целью всей цитоплазмической РНК. 3. На олиго-dТ колонке выделили тотальную информационную РНК (мРНК) в полиаденилированной форме. Эту РНК расфракционировали по размерам, используя градиент плотности сахарозы и гель электрофорез в присутствии кислоты-мочевины. 4. Соответствующую РНК (от 12S до 18S) превратили в соответствующую однонитевую комплементарную ДНК (мДНК), из которой получили двунитевую кДНК. После поли - dC удлинения ее включили в вектор так, чтобы плазмида имела один или более фенотипических маркеров. 5. Полученные таким образом векторы использовали для трансформации бактериальных клеток с получением библиотеки колоний. Меченные радиоизотопами кДНК, полученные как из индуцированных, так и из неиндуцированных РНК, выделенных как описано ранее, использовали для раздельного определения дубликатных библиотек колоний. Затем избыток кДНК удаляли и колонии экспонировали на рентгеновской пленке для идентификации индуцированных клонов кДНК. 6. Из индуцированных клонов кДНК выделили соответствующую плазмидную ДНК и определили в ней последовательность оснований. 7. Секвенированную ДНК подготовили in vitro для включения в соответствующий вектор экспрессии, который использовали для трансформации подходящей клетки хозяина, который, в свою очередь, дали возможность расти в культуре и экспрессировать целевой иммунный интерферон человека. 8. В некоторых системах клеток хозяина, будучи включена в вектор экспрессии так, чтобы быть экспрессированной вместе с сигнальным пептидом, зрелая форма иммунного интерферона человека секретируется в среду клеточной культуры, что облегчает выделение и методы очистки. Описание предпочтительных вариантов изобретения. A. Система клеточных культур/векторы клеточных культур. Размножение клеток позвоночных в культуре (культура ткани) стало обычной процедурой за последние годы (см. Tissue Culture Academic Riess Kruse and Paterson ends, 1973). В данном случае использовали COS - 7 линию фибробластов почки обезьян в качестве хозяина для получения иммунного интерферона (25a). Однако подробно описанные здесь опыты можно проводить на любой линии клеток, которая способна к репликации и экспрессии совместимого вектора, например, W138, BHK, 3T3, CHO, VERO и линий клеток HeLa. Кроме того, необходимо, чтобы вектор экспрессии имел сайт инициации репликации и промотор, расположенный перед геном, подлежащим экспрессии, вкупе с необходимыми также участками связывания рибосомы, участками сплайсинга РНК, участками полиаденилирования и транскрипционными терминаторами. Хотя здесь были использованы эти важные элементы SV40, следует иметь в виду, что изобретение, хотя оно и описано здесь с точки зрения его предпочтительного варианта, не следует рассматривать как ограниченное лишь этими последовательностями. Так, например, могут быть использованы источники репликации других вирусных (например, Polyoma, Adeno, VSV, BPV и т.д.) векторов, а также клеточные источники репликации ДНК, которые могут функционировать в неинтегрированном состоянии. B. Экспрессия в культуре клеток млекопитающих. Стратегия синтеза иммунного интерферона в культуре клеток млекопитающих основана на разработке вектора, способного как к автономной репликации, так и к экспрессии чужого гена под контролем гетерологичного транскрипционного фрагмента. Репликация этого вектора в культуре ткани обеспечивалась за счет стимуляции инициатора репликации ДНК (происходящего из вируса SV 40) и стимуляции вспомогательной функции (T антиген) путем введения вектора в линию клеток, эндогенно экспрессирующих этот антиген (23 и 29). Поздний промотор вируса SV 40 предшествует структурному гену интерферона и обеспечивает транскрипцию гена. Вектор, который использовали для получения экспрессии , состоял из последовательностей pBR 322, которая обеспечивает маркер, пригодный для отбора в E. coli (устойчивой к ампициллину), а также инициатор репликации ДНК. Эти последовательности были получены из плазмиды pML - 1 (28) и представляют область, содержащую ECo RI и Bam HI рестрикционные сайты. SV 40 инициатор получен в составе фрагмента PVu II - Hind III размером 342 п.о., включающего эту область (30 и 31) (причем оба конца превращены в концы Eco RI). Эти последовательности, кроме того, что содержат вирусный инициатор репликации ДНК, кодируют промотор как для ранней, так и для поздней транскрипционной единицы, ориентация участка инициации из SV - 40 была такова, что промотор для поздней единицы транскрипции был расположен проксимально по соотношению к гену, кодирующему интерферон. На фиг. 1 изображено градиентное сахарозное центрифугирование поли(А) + РНК стимулированных лимфоцитов периферической крови. Наблюдается два максимума активности интерферона (показано заштрихованными прямоугольниками) с размерами 12S и 16S. Расположение маркеров рРНК (центрифугированных независимо) помечено над контуром поглощения. На фиг. 2 изображен электрофорез поли (A) + РНК стимулированных PBL на кислота-мочевина-агарозе. Наблюдается только один максимум активности, который мигрирует совместно с 18S РНК. Положение рибосомных маркеров РНК, которые были подвергнуты электрофорезу на прилежащей дорожке и проявлены окрашиванием этидиум бромидом, помечено выше контура активности. На фиг. 3 изображены картины гибридизации 96 колонии с индуцированными и неиндуцированными 32 P меченными кДНК пробами. 96 индивидуальных трансформантов выращивали на пластине для микротитрования, реплика была помещена на две нитроцеллюлозные мембраны, а затем фильтры гибридизовали с 32 P-кДНК образцами, полученными либо из индуцированных мРНК (вверху), либо из мРНК, выделенных из неиндуцированных культур pBL (неиндуцированные, внизу). Фильтры промывали для удаления негибридизованных РНК, а затем экспонировали на пленке для рентгеновских лучей. Эта серия фильтров представляет 86 таких серий (8300 независимых колоний). Примером индуцированного клона является помеченный H12. Фиг. 4 является рестрикционной картой вставки кДНК клона 69. Вставка кДНК связана с сайтами PstI (точки с обоих концов) и олиго-dC-dG "хвостами" (прямые линии). Число и размеры фрагментов, полученных расщеплением рестрикционными нуклеазами, были установлены с помощью электрофореза 6% акриламидном геле. Положения участков были подтверждены секвенированием (представлено на фиг. 5). Кодирующий участок самой большой открытой рамки считывания обведен, заштрихованный участок представляет 20 остатков последовательности сигнального пептида, тогда как участок с точечным пунктиром представляет последовательность зрелого IEN (46 аминокислот); 5" - конец мРНК находится слева, а 3" конец находится справа. На фиг. 5 представлена нуклеотидная последовательность вставки кДНК плазмиды р69. Представлена также "выведенная" последовательность аминокислот наиболее длинного открытого участка считывания. Предполагаемая сигнальная последовательность представлена остатками, помеченными от S1 до S20. На фиг. 6 приведена схема плазмиды pSV69, использованной для экспрессии IFN- в клетках обезьяны. Фиг. 7 изображает Саузерн-гибридизацию 8 различных переваренных Eco RI человеческих геномных ДНК, гибридизованных с 32 P-меченным DdeI- фрагментом 600 п.о. из кДНК-вставки p69. Два Eco RI-фрагмента явно гибридизованы с зондом в каждом образце ДНК. На фиг. 8 представлена Саузерн-гибридизация человеческой геномной ДНК, переваренной 6 различными рестрикционными эндонуклеазами, гибридизованной с 32 P-меченным зондом из p69. А. Источник IFN- мРНК

Лимфоциты периферической крови (PBL) были получены от доноров (людей) с помощью лейкофореза. Далее PBL были очищены градиентным центрифугированием в смеси фиколл-гепарин, а затем их культивировали при концентрации 510 6 кл/мл в RPMI 164 с 1 % L-глутамина, 25 мМ HEPS и 1 % раствора пенициллин-стрептомицин (Gibco Jrand gsland, Ny). Эти клетки индуцировали для получения IFN- митогенным стафилококковым энтеротоксином B (N мкг/мл) и культивировали в течение 34-48 ч при 37 o C в 5 % CO. К культуре PBL добавили дезацетилтимозин -- (0,1 мкг/мл) для повышения относительного выхода IFN- активности. В. Выделение информационной РНК. Тотальную РНК из культур PBL экстрагировали, в основном, в соответствии с сообщением Bergen, S.L. et al. (33). Клетки выделяли центрифугированием, а затем повторно суспендировали в 10 мМ NaCl, 10мМ TrCS-HCl (pH 7,5), 1,5мМ MgCl 2 и 10 мМ рибонуклеозид-ванадильного комплекса. Клетки лизировали, добавляя NP-40 (конечная концентрация 1%), и ядра выделяли центрифугированием. Надосадочная жидкость содержала тотальную РНК, которую очистили далее многократными экстракциями фенолом и хлороформом. Водную фазу довели до 0,2М NaCl, а затем все РНК осадили, добавив два объема этанола. РНК неиндуцированных (нестимулированных) культур выделили таким же способом. Для очистки мРНК от остальных видов РНК использовали олиго-dТ целлюлозную хроматографию (34). Типичные выходы из 1-2 л культивированных PBL составляли 5-10 мг тотальной РНК и 50-200 мкг поли(А) + PHK. C.Фракционирование мРНК по размерам. Для фракционирования препаратов мРНК использовали два способа. Эти способы использовали независимо (а не вместе) и каждый из них приводил к значительному обогащению IFN - мРНК. Для фракционирования мРНК использовали сахарозное градиентное центрифугирование в присутствии денатуранта формамида. Градиенты от 5 до 25 % сахарозы в 70 %-ном формамиде (32) центрифугировали при 154000g в течение 19 ч при 20 o C. Последовательные фракции (0,5 мл) выделяли затем с верхней части градиента, осаждали этанолом, а затем аликвоты вводили в социты Xenopus laevis для трансляции мРНК (35). Спустя 24 ч при комнатной температуре инкубационную среду стандартным методом ингибирования цитопатического эффекта исследовали на противовирусную активность, используя при этом Vesicular Stomatitis вирус (штамм Indiana) или вирус Eucepholomycarditis на клетках WISH (амнион человека) по описанию Стюарта (36), за исключением того, что образцы инкубировали с клетками в течение 24 ч (вместо 4) перед заражением вирусом. Соответственно наблюдали два пика активности для РНК, фракционированных в сахарозном градиенте (фиг. 1). Один пик седиментировал с рассчитанным размером 12S и содержал 100-400 ед/мл антивирусной активности (по сравнению со стандартом IFN-) на мкг введенной РНК. Другой пик активности седиментировал с размером 16S и содержал около половины активности более медленно седиментированного пика. Каждый из этих пиков активности, по-видимому, связан с IFN- , так как для тех же фракций, исследовавшихся на линии бычьих клеток (MDBK), которые не защищены человеческим IFN- , не наблюдалось никакой активности. Как активность IFN- , так и активность IFN- , можно легко определить, исследуя МДВК (5). Фракционирование мРНК (260 мкг) проводили также электрофорезом через кислотно-мочевинные агарозные гели. Вязкий агарозный гель (37 и 38) состоял из 1,75 % агарозы. О,025 М цитрата натрия, pH 3,8 и 6М мочевины. Электрофорез проводили в течение 7 ч при 25 мА и 4 o C. Затем гель разрезали лезвием бритвы. Отдельные ломтики расплавляли при 70 o C, после чего дважды экстрагировали фенолом и один раз хлороформом. Фракции осаждали этанолом, последовательно анализировали на предмет содержания мРНК IFN- введением в социты Xenopus laevis и затем проводили противовирусный анализ. Для фракционированных в геле образцов наблюдали только один пик активности (фиг. 2). Этот пик выходит вместе с 18S и имеет активность 600 ед/мл на микрограмм введенной РНК. Эта активность также, по-видимому, специфична для IFN- , так как не защищает клетки МДВК. Расхождение размеров, наблюдавшееся на сахарозных градиентах (12S и 16S) и кислотно-мочевинных гелях (18S) можно объяснить тем, что эти независимые методы фракционирования проводились в неодинаковых условиях полного денатурирования. Д. Получение библиотеки колоний,

Содержащих последовательности IFN-. 3 мг фракционированных в геле мРНК использовали для получения двунитевой кДНК по стандартным методикам (26 и 39)); кДНК фракционировали по размерам на 6% полиакриламидном геле. Фракции двух размеров электроэлюировали, 800 - 1500 п.о. (138 ng) и > 1500 п.о.(204 ng). Порции 35 ng каждого размера кДНК удлинили дезокси C-остатками, используя терминальную дезоксинуклеотидтрансферазу (40), и отжигали с 300 ng плазмиды pBK 322 (41), которая была аналогично сшита с дезокси-остатками в сайте Pst I(40). Каждую ренатурированную смесь трансформировали затем в E.coli К12 штамм 294. Получили приблизительно 8000 трансформантов с кДНК 800-1500 п.о. и 400 трансформантов кДНК > 1500 п.о. Е. Выделение из библиотеки колоний,

Индуцированных кДНК. Полученные колонии отдельно инокулировали в лунки пластинок для микротитрования, содержащих LB (58) + 5 мгк/мл тетрациклина и хранившихся при - 20 o C после добавления ЖДМСО до 7 %. Две копии библиотеки колоний выращивали на нитроцеллюлозных фильтрах и ДНК из каждой колонии фиксировали на фильтре по методу Gruushtein - Hogness (42). 32 P - меченные кДНК зонды приготовили, используя гельфракционированные мРНК размером 18S из индуцированных и неиндуцированных культур РВL. В качестве праймеров использовали олиго-d Т 12-18; применялись условия реакции, описанные ранее (I). Фильтры, содержащие 8000 трансформантов с размером кДНК 600-1500 п.о. и 400 трансформантов с размером кДНК более 1500 п.о. гибридизовали с 2010 6 срм индуцированных 30 P -кДНК. Дублирующий набор фильтров гибридизовали с 2010 6 срм неиндуцированных 32 P- кДНК. Гибридизацию проводили в течение 16 ч, используя условия, описанные Fritsch et al (43). Фильтры тщательно промыли (43), а затем экспонировали на Кодаковской пленке XR-5 для рентгеновских лучей с помощью Du Pont Lighitning-Plus. интенсифицирующих экранов в течение 16-48 ч. Сравнивали картину гибридизации для каждой колонии с двумя пробами. Приблизительно 40 % колоний явно были гибридизованы с обоими зондами, тогда как приблизительно 50 % колоний не подверглись гибридизации ни с одним зондом (см. фиг. 3). 124 колонии были гибридизованы заметно с индивидуальным зондом, но недетектируемо или очень слабо - с неиндуцированным зондом. Эти колонии индивидуально инокулировали в лунки пластинок для микротитрования, вырастили и перенесли на нитроцеллюлозные фильтры, а затем гибридизовали с теми же двумя пробами, как описано выше. Плазмидная ДНК, выделенная из каждой из этих колоний быстрым способом (44), была также связана с нитроцеллюлозными фильтрами и гибридизована (45) со стимулированными зондами. ДНК из 22 колоний, гибридизовавшееся только с индукционными зондами, были названы "индуцированными" колониями. F. Характеристики индуцированных колоний. Плазмидную ДНК получили из 5 индуцированных колоний (46) и использовали для того, чтобы охарактеризовать кДНК вставки. Рестрикционное мечение пяти индуцированных плазмид (р67, р68, р69, р70 и р71) показало, что четыре из них имеют аналогичные рестрикционные карты. Эти четыре плазмиды (р67, р69, р71 и р72) имеют каждая четыре Dde участка, 2 Hinf 1 участка и один Rsa 1 участок во вставке кДНК. Пятая плазмида (р68) содержит обычный Dde 1 фрагмент и, по-видимому, является коротким кДНК-клоном, относящимся к остальным четырем. Гомологичность, предполагаемая на основании картрирования с помощью рестрикционных нуклеаз, была подтверждена гибридизацией. Приготовили 32 P-меченную ДНК пробу (47) из DdeI фрагмента размером 600 п.о. плазмиды р67 и использовали для гибридизации (42) с остальными индуцированными колониями. Все пять картрированных рестрикционных нуклеазой колоний перекрестно гибридизовались с этим зондом, как и 17 других колоний из 124, выбранных при скрининге. Длину вставки кДНК в каждой из этих перекрестно гибридизирующихся плазмид определяли по перевариванию PstI и с помощью гельэлектрофореза. Клон с самой длинной кДНК-вставкой, по-видимому, является клоном 69 с размером вставки 1200-1400 п.о. Эту ДНК использовали во всех дальнейших экспериментах, ее рестрикционная карта приведена на фиг. 4. Вставка кДНК в р69, как было показано, является IFN- кДНК по полученным в трех независимых системах экспрессии продуктам, проявлявшим противовирусную активность, как описано более подробно infra. G. Анализ последовательной вставки кДНК р69. Полная нуклеотидная последовательность плазмидной p69 кДНК-вставки была определена методом дидеоксинуклеотидного обрыва цепи (48) после субклонирования фрагментов в M 13 вектор m 7 (49) и химическим методом Максама и Гилберта (52). Наиболее длинная открытая рамка считывания кодирует белок из 166 аминокислот, представленный на фиг. 5. Первый остаток кодирует первый метиониновый кодон, включенный в 5"-конец кДНК. Первые 20 остатков у аминоконца, вероятно, служат сигнальной последовательностью для секреции остальных 146 аминокислот. Эту предполагаемую сигнальную последовательность с другими известными сигнальными последовательностями объединяют, например, размеры и гидрофобность. Кроме того, четыре аминокислоты, найденные у предполагаемой отщепляемой последовательности (ser-leu-glu-cys) были идентичны с четырьмя остатками, найденными в точке отщепления нескольких лейкоцитных интерферонов (LeIF B, C, D, F и H (2)). Закодированная зрелая аминокислотная последовательность из 146 аминокислот (именуемая в дальнейшем "рекомбинантный человеческий иммуноинтерферон") имеет молекулярную массу 17140. Имеются два потенциальных положения гликозилирования (50) в закодированной белковой последовательности, у аминокислот от 28 до 30 (asn-gly-thr) и аминокислот от 100 до 102 (asn-tyr-ser). Существование этих положений согласуется с наблюдавшимся гликозилированием человеческого IFN- (6 и 51). Кроме того, единственные два цистеиновых остатка (положения 1 и 3) стерически слишком близки, чтобы образовывать дисульфидный мостик, что согласуется с наблюдавшейся стабильностью IFN- в присутствии таких восстанавливающих агентов, как IFN- - меркаптоэтанол (51). Выведенная зрелая аминокислотная последовательность, в общем, является основной, имея в сумме 30 лизиновых, аргининовых и гистидиновых остатков и всего 19 остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот. Структура мРНК IFN- , установленная из ДНК последовательности плазмиды р69, заметно отличается от IFN- (1,2) или IFN- (5) мРНК. Так, кодирующий участок IFN- короче, хотя 5" нетранслируемый и 3"-нетранслируемый участки гораздо длиннее, чем в IFN-FN- и IFN- . H. Структура кодирующей последовательности гена IFN- . Структура гена, кодирующего IFN- , анализировали гибридизацией. В этой процедуре (54) 5 мкг высокомолекулярной человеческой ДНК (полученной по методу 55) переваривают до завершения с различными рестрикционными эндонуклеазами, проводят электрофорез на 1,0 % агарозном геле (56) и переносят на нитроцеллюлозный фильтр (54). 32 P-меченную пробу ДНК приготавливают (47) из DdeI фрагмента размером 600 п.о. кДНК-вставки р69 и гибридизуют (43) с ДНК пятном на фильтре. 10 7 импульсов в минуту пробы гибридизовали в течение 16 ч, а затем промывали как описано (43). Восемь геномных ДНК образцов от различных доноров (людей) переваривали Eco RI и гибридизовали с р69 32 P-меченным зондом. Как представлено на фиг. 7, наблюдается два четких сигнала гибридизации с размерами 8,8 m.п.о. и 2,0 m.п.о., что установлено путем сравнения подвижностей с Hind III переваренной -ДНК. Это могло быть результатом наличия или двух генов IFN- , или одного гена, расщепленного по Eco RI сайту. Так как р69 кДНК не содержит Eco RI сайтов, для объяснения наличия его в гене придется допустить промежуточную последовательность (интрон) с внутренним участком Eco RI. Для того, чтобы сделать различие между этими двумя возможностями, провели еще одну гибридизацию саузерна с тем же зондом и пятью другими эндонуклеазными перевариваниями одной человеческой ДНК (фиг. 8). По два гибридизуемых фрагмента ДНК наблюдали для других эндонуклеазных перевариваний, PVUII - 6,7 т.п.о. и 4,0 и Hinc II (2,5 т.п.о. и 2,2 т.п.о.). Однако три остальные картины эндонуклеазного переваривания дают только один гибридизующийся ДНК-фрагмент: Hind III (9,0 т.п.о.), Bdl II (11,5 т.п.о.) и BamHI (9,5 т. п. о.) Два IFN- гена должны быть связаны необычно коротким расстоянием (менее 9,0 квр), чтобы оказаться в одном и том же Hihd III фрагменте. Этот результат предполагает, что только один гомологичный IFN- ген (в отличие от многих связанных с IFN- генов) присутствует в человеческой геномной ДНК и что этот ген разделен одним или более интронов, содержащих Eco RI, PVU II и Hind II сайты. Это предположение было подтверждено гибридизацией 32 P-меченного (47) фрагмента, полученного из 3"-нетранслируемого участка кДНК из р69 (130 п.о. Dde I фрагмент от 860 положения до 990 положения на фиг. 5) с Eco RI переваром человеческой геномной ДНК. Только 2,0 т.п.о. Eco RI фрагмент гибридизуется с этим зондом, указывая на то, что этот фрагмент содержит 3"-нетранслированные последовательности, тогда как 3,8 т.п.о. Eco RI фрагмент содержит 5"-последовательности. Структура гена IFN- (один ген по крайней мере с одним интроном) существенно отличается от IFN- (множество генов (2) без интронов (56)) или IFN- (один ген без интронов (57)). J. Конструирование вектора клеточной культуры pSV69. Фрагмент из 342 пар оснований Hind III- PVU III, включающий инициатор SV 40, превратили во фрагмент, связанный с Eco R I рестрикционным сайтом. Hind III сайт превратили добавлением синтетического олигомера (5d AGCTGAATTC) и PVU II сайт превратили сшиванием по тупому концу в Eco RI сайт, дополнив его с использованием полимеразы I (фрагмент Кленова). Полученный Eco RI фрагмент вставили в Eсо RI сайт pML - (28). Плазмиду с поздним промотором SV 40, ориентированным в сторону от amp R гена, далее модифицировали, удалив Eco R I - сайт, ближайший к amp R гену pML - 1 (27). Был выделен фрагмент размером 1023 пар оснований HpaI - BglII из клонированной HBV ДНК (60), и HpaI сайт вируса гепатита B (HBV) превратили в Eco RI сайт с синтетическим олигомером (5"dGGGAATTCGC). Этот Eco RI-Bgl II фрагмент непосредственно клонировали в Eco RI - BamH I сайты плазмиды, описанной ранее и несущей инициатор SV 40. В оставшийся Eco R I - сайт вставили кодирующую IFN- последовательность на Pst I фрагменте р69 из 1250 п.о. после конверсии PstI концов в Eco R I концы. Выделили те клоны, в которых поздний промотор SV 40 предшествовал гену IFN- . Полученная плазмида pSV69 (фиг. 6) была затем введена в клетки культур тканей (29), в частности COS-7 клетки, с использованием ДЕАЕ-декстранметодики (61), модифицированной таким образом, что трансфекцию в присутствии ДЕАЕ-декстрана проводили в течение 8 ч. Клеточную среду меняли каждые 2-3 дн. Ежедневно отбирали 200 мкл на интерфероновый биоанализ. Типичные выходы составили 50-100 ед/мл в образцах, проанализированных три или четыре дня спустя после трансфекции. Анализ показал, что продукт экспрессии не имеет cys-tyr-cys-N-концевой части рекомбинантного человеческого иммуноинтерферона (ср. фиг. 5), указывая на то, что явление отщепления сигнального пептида прошло по связи cys-GLN (аминокислоты 3 и 4 на фиг. 5) и что зрелый полипептит фактически состоит из 143 аминокислот (geз-cys-Tyr-cys-иммунный интерферон). J. Частичная очистка рекомбинантного человеческого geз-cys-Tyr-cys-иммунного интерферона. Для получения больших количеств человеческого интерферона IFN- , выделяемого обезьяньими клетками, свежие монослои COS-7 клеток в десяти 10 см пластинах были трансфецированы в общем 30 мкг рDL 1 3 в 110 мл ДЕАЕ-декстрана (200 мкг/мл ДЕАЕ декстран 500000 MW; 0,05 М трис pH 7,5 в ДМЕМ). Спустя 16 ч при 37 o C, пластины промыли дважды ДМЕМ. 15 мл свежей ДМЕМ с добавлением 10 % f.b.s., 2 мМ глутамина, 50 мкг/мл пенициллина G и 50 мг/мл стрептомицина добавили затем на каждую пластину. Среду заменили освобожденной от сыворотки ДМЕM. Свежую, свободную от сыворотки среду добавляли затем ежедневно. Собранную среду хранили при 4 o C до тех пор, пока не использовали для анализа, или связывали с CPG. Было обнаружено, что фракции, собранные спустя 3 и 4 дн после трансфекции, сохраняли практически всю активность. 0,5 г CPG (контролируемое пористое стекло Electonucleonics CPG 350 размер в мешках 120/200) добавляли к 100 мл клеточной надосадочной жидкости, и полученную смесь перемешивали в течение 3 ч при 4 o C. После недолгого центрирования в beuch top центрифуге осевшие шарики набили в колонку и тщательно промыли буфером 20 мМ NaPO 4 , 1M NaCl, 0,1 % -меркаптоэтанол, pH 7,2. Затем активность элюировали тем же самым буфером, содержащим 30 % этиленгликоля с последующим элюированием вышеуказанным буфером, содержащим 50 % этиленгликоль. Практически вся активность связана с CPG. 75 % элюированной активности нашли во фракциях, элюированных с 30 % этиленгликолем. Эти фракции собрали и разбавили 20 мМ NaPO 4 1M NaCl, pH 7,2 до финальной концентрации 10 % этиленгликоля и непосредственно вводили в 10 мл колонку Con A Sepharose (Pharmacia). После тщательной промывки 20 мМ NaPO 4 - 1M NaCl, pH 7,2 активности элюировали 20 мМ NaPO 4 - 1M NaCl - 0,2 M -метил-Д-маннозидом. Существенное количество активности (55 %) не связано с этим лектином, 45 % активности элюировано -метил-Д-маннозидом. К. Фармацевтические композиции. Соединения настоящего изобретения можно включить в соответствии с известными способами в фармацевтически приемлемые композиции, в которых человеческий иммунный интерферон соединяют в смеси с фармацевтически приемлемым носителем. Подходящие носители и их композиции описаны в Pemington"s Pharmaceutical Science, которая включена в виде ссылки. Такие композиции должны содержать эффективное количество белка интерферона в соответствии с настоящим изобретением вместе с подходящим количеством носителя для получения фармацевтически приемлемой композиции, подходящей для эффективного введения больному. Парэнтеральный прием. Человеческий иммунный интерферон настоящего изобретения можно парэнтерально вводить пациенту, для которого необходимо противоопухолевое или противовирусное лечение, а также тем, кто находится в иммуноподавленном состоянии. Дозы и частота приема могут быть аналогичными тем, которые обычно используют в клинических исследованиях на других человеческих интерферонах; то есть около (1-10)10 6 единиц ежедневно, а в случае материалов с чистотой выше 1 %, по-видимому, вплоть 5010 6 ед. чистого интерферона, пригодного для парэнтерального введения. Ампулы предпочтительно хранить на холоде (-20 o C) перед употреблением. Данные биоисследований. 1. Характеристика противовирусной активности. Для нейтрализации антител образцы разбавляли, в случае необходимости, до концентрации 500 - 1000 ед/мл, добавляя PBS - BSA. Равные объемы образца инкубировали в течение 2-12 ч при 4 o C с рядом разбавлений кроличьих античеловеческих лейкоцитов, фибробластов или антисыворотки иммунного интерферона. Анти-IFN- и получили из национального института аллергических и инфекционных заболеваний. Анти-IFN- приготовили, используя аустентичный IFN- (5-20 % чистоты), очищенный из стимулированных лимфоцитов периферической крови. Образцы цетрифугировали в течение 3 мин при 1200 xg за 3 мин перед исследованием. Для проверки pH 2 - стабильности образцы доводили до pH 2, добавляя 1 н. HCl, инкубировали в течение 2-12 ч при 4 o C и нейтрализовали добавлением 1 н. NaOH перед исследованием. Для тестирования натрийдодецилсульфатной (SDS) чувствительности образцы инкубировали с равным объемом 0,2 % SDS в течение 2-12 ч при 4 o C непосредственно перед анализом. Характеристики IFN- полученного в COS - 7 клетках даны в таблице. Источники информации. 1. Goeddel et al., Nature 287, 411 (1930). 2. Goeddel et al., Nature 290. 20(1981). 3. Yelverton et al., Nucleic Aceds Research 9. 731 (1981). 4. Gutterman et al., Annals of Int. Med. 93, 399 (1980). 5. Goeddel et al., Nucleic Acids Reseach 8, 4057 (1980). 6. Yip et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 78, 1601 (1981). 7. Taniguchi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 78, 3469 (1981). 8. Bloom, Nature 289, 593 (1980). 9. Sonnenfeld et al., Cellular Immunol. 40, 285 (1978). 10. Fleishmann et al., Infection and Immunity 26, 248 (1979). 11. Blalock et al., Cellular Immunology 49, 390 (1980). 12. Rudin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 77, 5928 (1980). 13. Crane et al., J. Natl. Cancer Inst. 61, 871 (1978). 14. Stinchcomb et al., Nature 282, 39 (1979). 15. Kingsman et al., Gene 7, 141 (1979). 16. Tschumper el al.,. Gene 10, 157 (1980). 17. Mortimer et al., Microbiological Reviews 44, 519 (198). 18. Miozzari et al., Journal of Bacteriology 134, 48 (1978). 19. Jones, Genetics 85, 23 (1977). 20. Hitzeman, et al., J. Biol. Chem. 255, 12073 (1980). 21. Hess et al., J. Adv. Enzyme Regul. 7, 149 (1968). 22. Holland et al.. Biochemistry 17, 4900 (1978). 23. Bostian et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 77, 4504 (1980). 24. The Molecular Biology of Yeast (Aug 11-18, 1981), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York. 25. Chambon, Ann. Rev. Biochemistry, 44, 613 (1975). 25a. Gluzman, Cell 23. 175 (1981). 26. Goeddel et al., Nature 281, 544 (1979). 27. Itakura et al., Science 198, 1056 (1977). 28. Lusky et al., Nature 293, 79 (1981). 29. Gluzman et al. , Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 44, 293 (1980). 30. Fiers et al., Nature 273, 113 (1978). 31. Reddy et al., Science 200, 494 (1978). 32. Boedtker et al. , Prog. in Nucleic Acids Res. Mol. Biol. 19, 253 (1976). 33. Berger et al., Biochemistry 18, 5143 (1979). 34. Aviv et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69, 1408 (1972). 35. Gurdon et al., J. Molec. Biol. 80, 539 (1975). 36. Stewart, The Interferon System. Springer, New fork, p. 13-26 (1979). 37. Lehrach et al., Biochemistry 16, 4743 (1977). 38. Lynch el al., Virology 98, 251 (1979). 39. Wickens et al., J. Biol. Chem. 253, 2483 (1978). 40. Chang et al., Nature 275, 617 (1978). 41. Bolivar et al., Gene 2, 95 (1977). 42. Grunstein et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 72, 3961 (1975). 43. Fritsch et al., Cell 19, 959 (1980). 44. Birnboim et al., Nucleic Acids Res. 7, 1513 (1979). 45. Kafatos et al., Nucleic Acids Res. 7, 1541 (1979). 46. Clewel et al., Biochemistry 9, 4428 (1970). 47. Taylor et al., Biochim. Biophys. Acta 442, 324 (1976). 48. Smith, Methods Enzymol. 61, 560 (1980). 49. Messing et al., Nucleic Acids Res. 9, 309 (1981). 50. Winzler, Hormonal Proteins and Peptides (ed. Li) Academic Press, New York, p. 1 (1973). 51. Mathan et al., Nature 292, 842 (1981). 52. Maxam et al., Methods in Enzymol. 65, 490 (1980). 53. Crea et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 75, 5765 (1978). 54. Southern, J. Molec. Biol. 98, 503 (1975). 55. Blin et al., Nucleic Acids Res. 3, 2303 (1976). 56. Lawn et al., Science 212, 1159 (1981). 57. Lawn et al., Nucleic Acids Res. 9, 1045 (1981). 58. Miller, Experiments in Molecular Genetics, p. 431-3, Cold Spring Harbor Lab., Cold Spring Harbor, New York (1972). 59. Beggs, Nature 275, 104 (1978). 60. Valenzuela et al., Animal Virus Genetics (ed. Fields, Jaenisch and Fox) p. 57, Academic Press, New York (1980). 61. McCuthan et al., J. Natl. Cancer Inst. 41, 351 (1968).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения человеческого иммунного интерферона, предусматривающий культивирование линии клеток животных, выделение и очистку целевого продукта, отличающийся тем, что культивируют линию клеток COS-7, трансформированных рекомбинантной плазмидной ДНК pSVj69, и выделяют дез-Cys-Tyr-Cys -интерферон.