Rekombinantný interferón: typy, klasifikácia a mechanizmus účinku

Rekombinantné interferóny sú skupinou antivírusových liekov používaných na terapeutické a preventívne účely. Tieto biologicky aktívne proteíny sa syntetizujú prirodzene v ľudských bunkách v reakcii na penetráciu cudzích látok. V modernej medicíne sú tieto lieky uznávané ako najúčinnejšie a najbezpečnejšie na liečbu vírusových ochorení.

Klasifikácia

V mikrobiológii existuje viac ako 20 typov interferónov (IFN), ktoré sa líšia vlastnosťami a biologickou štruktúrou. Liek na základe nich sú klasifikované takto:

• Podľa typu aktívnej zložky: o alfa interferón (alebo leukocyt); o beta interferón (fibroblast); o gama interferón (imunitný); o Lambda interferón.
• Podľa spôsobu výroby: o prírodné, získané z ľudských leukocytov; o ľudský rekombinantný interferón, vyrobený synteticky (genetickým inžinierstvom).

Alfa-a beta-interferóny sú kombinované do rodiny typu I kvôli ich podobnosti funkcií v tele a rovnaké aminokyselinové sekvencie. Interferóny gama a lambda sa izolujú do samostatného typu II a III. Prvá generácia prírodných bielkovín mala veľkú nevýhodu – vyžadovali použitie vzácnych surovín (darcovská krv) a vysoký stupeň čistenia od cudzích bielkovín. To spôsobilo ich vysoké náklady a nízku účinnosť. Rekombinantné alfa interferóny v súčasnosti zaujímajú vedúce postavenie medzi liekmi tohto typu z hľadiska stupňa štúdia a šírky použitia v lekárskej praxi.

Funkcia

Okrem vyššie uvedenej klasifikácie sa tieto proteíny líšia v podtypoch. Kategória rekombinantných interferónov alfa 2 teda zahŕňa najmenej 24 podtypov, ktoré sa líšia v 24 génoch. Nie sú úplne identické v primárnej štruktúre.

Na rozdiel od alfa interferónov je beta modifikácia kódovaná iba jedným známym génom. Oba typy proteínov sú aktivované vírusmi a používajú rovnaké receptory vo svojom mechanizme účinku na iné bunky.

Podtyp ľudského rekombinantného interferónu alfa-2b sa líši od alfa-2a dvoma aminokyselinovými zvyškami v štruktúre. Zvyšok z nich (a celkovo ich je viac ako sto) je rovnaký. Preto choroby, v ktorom používajú sa, , rovnako ako vedľajšie účinky, sú rovnaké, ale reakcia tela (produkcia protilátok) je odlišná.

Leukocytové prírodné interferóny sú tiež klasifikované podľa stupňa čistenia:

• Natívne, charakterizované plytkým čistením a čo najbližšie k pôvodným surovinám. Majú najväčší potenciál pre imunobiologické účinky.
• Koncentrovaný, s vysokým stupňom čistenia. Používajú sa najčastejšie v prípadoch, keď je potrebné zaviesť veľkú jednorazovú dávku. Jednotnosť zloženia týchto liekov dosahuje 90%.
• Kombinácii. Získavajú sa šetrnými metódami čistenia. Prítomnosť ďalších cytokínov sťažuje štandardizáciu týchto látok. Zároveň majú vďaka tomuto faktoru vyšší imunomodulačný účinok, čo prispieva k rozšíreniu ich pôsobnosti.

Rekombinantný ľudský interferón má vo svojom zložení monošpecifický proteín. Patrí k jednému z podtypov. Typ b1a v rekombinantných alfa interferónových prípravkoch je charakterizovaný glykolizovanou formou (neenzymatické pripojenie zvyškov cukru k molekulám organických proteínov) a b1b je neglykolizovaný. Takéto interferóny majú 98 homogénnych zložení%.

Tieto vlastnosti prírodných a umelo syntetizovaných proteínov spôsobujú rozdiel v rozsahu ich aplikácie. V rekombinantných interferónoch prevládajú antivírusové a protinádorové účinky. V prírodných imunomodulačných a existuje aj vyššia aktivita proti bakteriálnym a purulentno-septickým patológiám.

Prípravky rekombinantných interferónov

Najpoužívanejšie z tejto skupiny liekov sú nasledujúce:

• alfa 2a interferón: "Reaferon", "Viferon", "Roferon", "Interal";
• alfa 2b interferón: "Intron-A", "Layfferon", "Peginterferón", "Infagel", Inrek;
• alfa 2c interferón: "Berofor";
• beta-interferón: "Interferón-beta-1a", "Phron", "Rebif", "Avonex", "Betaceron", "Betaferon";
• gama interferón: "Aktimmun", "Gammapheron", "Ingaron", "Imukin".

Choroba

Rekombinantné interferóny sú účinné pri liečbe chorôb, ako sú:

• dermatologické patológie: genitálny herpes, bradavice, kondilómy, papilomatóza, pásový opar;
• oftalmologické ochorenia: zápal rohovky oka spôsobený herpetickou alebo adenovírusovou infekciou (skrátenie trvania ochorenia, zvýšenie opakujúcich sa období);
• akútne infekčné choroby horných dýchacích ciest: chrípka, ARVI (núdzová prevencia pre ohrozené osoby, ako aj na terapeutické účely);
• patológie hepatobiliárneho systému: vírusová hepatitída B, C v akútnych a chronických formách (výrazný klinický účinok, zníženie úmrtnosti až o 60%);
• AIDS: normalizácia imunity, zníženie závažnosti ochorenia u viac ako polovice pacientov; zníženie rizika vzniku Kaposiho sarkómu spojeného s AIDS;
• iné patológie: CMVI (cytomegalovírusová infekcia) vyskytujúca sa na pozadí stavov imunodeficiencie (na jej prevenciu sa používajú interferóny), ako aj po transplantačných operáciách; sklerotizujúca panencefalitída (zápal z mozgu).

Tieto lieky sa vyznačujú univerzálnym spektrom antivírusovej aktivity. Na rozdiel od chemoterapeutických látok nevedú k vzniku rezistentných foriem patogénov, ale ovplyvňujú faktory vrodenej, prirodzenej imunity.

História objavu

Interferóny boli objavené takmer pred 50 rokmi. Prvé lieky boli získané z krvi darcov. Za týmto účelom boli krvné bunky ošetrené vírusmi, po ktorých začali produkovať proteíny s ochrannými vlastnosťami. Takto získaný interferón bol vysoko účinný, ale jeho výroba vo veľkom meradle bola zložitá kvôli nedostatku surovín. Napríklad na získanie objemu liečiva, potrebné pre z liečby 1 pacienta s rakovinou bolo potrebné odobrať krv od 200 darcov.

V polovici 80. rokov XX storočia vznikli prvé predpoklady na výrobu syntetických rekombinantných interferónov. Rýchly rozvoj genetického inžinierstva v týchto rokoch viedol k vytvoreniu novej technológie – zavedeniu zodpovedajúceho génu do kolónií bakteriálnych buniek Pseudomonas putida, schopných rýchleho množenia. To umožnilo syntetizovať ľudský rekombinantný alfa 2b interferón v priemyselnom meradle. Prvý liek vytvorený v ZSSR bol nazvaný "Reaferon".

V nasledujúcich rokoch sa uskutočnili dôkladné štúdie tohto lieku na zvieratách na teratogénne a toxické vlastnosti. Testy potvrdili jeho bezpečnosť pre plod a absencia rozdielov medzi vedľajšími účinkami umelo syntetizovaného a prírodného interferónu.

Neskôr sa na získanie rekombinantného interferónu použili baktérie E. coli, pretože túto látku produkujú rýchlejšie. Prvý liek získaný na ich základe sa nazýval "Reaferon-EU" (zo skratky latinského názvu tohto mikroorganizmu Escherichia coli). Tieto baktérie sa tiež používajú pri najmodernejšej výrobe rekombinantných interferónov.

Princíp činnosti

Interferóny sú druhom biologických mediátorov, ktoré aktivujú ľudský imunitný systém. Prispievajú k rozpoznávaniu a potláčaniu cudzích genetických informácií. Keď sa do bunky zavedú vírusy, počet patogénov sa za niekoľko minút mnohonásobne zvýši. Šíria sa ďalej a ovplyvňujú zdravé bunky a znova sa množia. Tento proces sa vyskytuje obzvlášť rýchlo v počiatočnom štádiu ochorenia, pretože počas tohto obdobia ľudské telo nie je schopné produkovať potrebné množstvo interferónu.

Vďaka týmto proteínom sa spúšťa syntéza množstva enzýmov, protilátok a ďalších zložiek imunitnej obrany. Výsledkom je, že bunky sa stávajú imunnými voči vírusom. Existujú aj nasledujúce mechanizmy, do ktorých sú zapojené interferóny:

• stimulácia makrofágov, ich aktivácia absorbovať neživotaschopné, postihnuté bunky;
• potlačenie rastu a deštrukcie atypických buniek (protinádorový účinok);
• účinok na imunocyty – lymfocyty produkované v kostnej dreni) - hlavné bunky imunitného systému: NK bunky, T lymfocyty, monocyty, makrofágy a granulocyty; stimulácia ich nešpecifickej cytotoxicity;
• aktivácia syntézy proteínov, ktoré zvyšujú odolnosť buniek voči cudzím látkam, prenos týchto proteínov do susedných buniek;
• spustenie kaskády reakcií, ktoré stimulujú produkciu protizápalových faktorov (protizápalový účinok);
• aktivácia syntézy vlastného IFN, čo znižuje čas obnovy.

Zvlášť živý antivírusový účinok je charakteristický pre rekombinantné interferóny alfa 2b, 2a a beta. Blokujú produkciu vírusových proteínov a zabraňujú reprodukcii patogénov. Jednou z dôležitých výhod liekov založených na nich je minimálna toxicita a možnosť predpisovania v detstve.

Syntéza

K produkcii rekombinantných interferónov dochádza postupne:

• uvoľňovanie informačnej RNA po aktivácii produkcie interferónu v bakteriálnej kultúre;
• syntéza komplementárnej DNA na báze RNA;
• vložením DNA získanej v predchádzajúcom štádiu do plazmidových vektorov-extra-chromozomálnych molekúl DNA schopných nezávislého kopírovania vo vnútri bakteriálnych buniek a zodpovedných za produkciu proteínov;
• získanie rekombinantnej DNA;
• syntéza klonov mikroorganizmov produkujúcich interferón;
• reprodukcia bakteriálnej kultúry na živnom médiu;
• izolácia bakteriálnych buniek centrifugáciou;
• zrážanie interferónových proteínov z roztoku;
• čistenie rekombinantného interferónu afinitnou chromatografiou alebo inými metódami.

Reprodukcia klonovej kultúry prebieha v priemyselných podmienkach v reaktoroch a predchádzajúce etapy-v laboratóriách. Rekombinantné IFN sa produkujú mimo ľudského tela, ľudský interferónový gén je zabudovaný do ich genetického materiálu.

Existuje niekoľko bakteriálnych kultúr, na základe ktorých sa tieto proteíny získavajú. Z toho je vyrobený rekombinantný interferón alfa 2b:

• Escherichia coli Escherichia coli (akumulácia produktu nastáva intracelulárne);
• Seno bacilli Bacillussubtilis (emitujú interferóny do prostredie);
• Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa;
• kvasinkové huby saccharomycopsis fibuligera.

Druhý typ výrobcov má oproti ostatným nasledujúce výhody:

• , možnosť použitia lacných živných médií;
• jednoduché oddelenie počas separácie;
• vysoký výkon procesu (viac ako 10-krát v porovnaní s ostatnými);
• proces spájania sacharidových skupín, podobný mechanizmu ako v živočíšnych bunkách.

Formuláre na uvoľnenie

Rekombinantné interferóny 2b, 2a a beta sú dostupné v nasledujúcich dávkových formách:

• injekčné roztoky;
• lyofilizáty;
• očné kvapky a filmy;
• roztoky na perorálne podanie;
• sviečky a mikroklyzmy na rektálne a vaginálne podávanie;
• masť;
• gélový;
• pilulka;
• aerosól;
• sférické vezikuly (lipozómy).

Rekombinantný alfa-IFN

Syntetické interferóny alfa plne zodpovedajú prírodným proteínom. Hrajú dôležitú úlohu pri spúšťaní imunitnej odpovede v ľudskom tele, aktivujú produkciu dôležitých cytokínov, sprostredkovávajú medzi vrodené a získané imunitu a poskytujú imunologickú "pamäť".

V nasledujúcej tabuľke sú uvedené hlavné charakteristiky niektorých rekombinantných interferónových prípravkov tohto typu:

Nová generácia liekov sú pegylované (alebo konjugované) alfa-IFN, ktoré sa vyznačujú predĺženým účinkom. Vykazujú vysokú účinnosť v liečba vírusových hepatitída. Patria sem "Pegas" (IFN-α-2a) a "Pegintron" (ľudský rekombinantný interferón 2b).

Rekombinantný beta-IFN

V súčasnosti existujú medzi beta interferónmi 2 podtypy-b1a (glykolizovaný) a b1b (neglykolizovaný). Okrem antivírusových a imunomodulačných účinkov majú vplyv na nervová sústava a používajú sa na liečbu roztrúsenej sklerózy. Lieky sa podávajú subkutánne alebo intramuskulárne. Je klinicky dokázané, že k zníženiu frekvencie exacerbácií ochorenia dochádza takmer o tretinu, zatiaľ však neexistujú jasné kritériá na hodnotenie účinnosti.

Mechanizmus účinku takýchto liekov je založený na nasledujúcich javoch:

• Väzba interferónov na špecifické receptory na povrchu buniek, aktivácia produkcie proteínov s antivírusovým, protinádorovým protizápalovým účinkom ako výsledok.
• Zníženie počtu nových ložísk sklerotického poškodenia mozgu a atrofických zmien v jeho tkanivách (potvrdené údajmi MRI).
• Inhibícia delenia leukocytov a ich migrácia do oblasti zápalu znížením produkcie proteolytických enzýmov.
• Zvýšený rozpad gama interferónu, ktorý hrá dôležitú úlohu pri rozvoji roztrúsenej sklerózy.

Rekombinantný gama-IFN

V Rusku je najrozšírenejší rekombinantný gama interferón v zložení lieku "Ingaron". Používa sa pri liečbe chorôb, ako sú:

• chrípka (vrátane "ošípaných");
• zápal stredného ucha (aerosólová forma lieku);
• granulomatózna choroba;
• osteopetróza (vrodená familiárna osteoskleróza);
• chronická vírusová hepatitída B, C;
• AIDS;
• tuberkulóza pľúc;
• onkologické patológie;
• urogenitálne infekcie;
• genitálny herpes a pásový opar;
• HPV;
• chronická prostatitída.

Aerosólová forma ľudského rekombinantného gama interferónu sa tiež používa na prevenciu chrípky (zavlažovanie nosa a nosohltanu). Táto látka blokuje produkciu polypeptidov zodpovedných za vývoj fibrotických zmien v pečeni a pľúcnom tkanive.

Vedľajšie účinky

Pri liečbe interferónmi alfa a gama sa ako vedľajšie účinky najčastejšie zaznamenáva syndróm hypertenzie podobný chrípke. Zahŕňa znaky ako:

• zvýšenie telesnej teploty;
• bolesti hlavy a svalov;
• chill;
• slabosť.

Tieto príznaky sa zvyčajne objavia počas prvého alebo druhého týždňa liečby. Môžu byť eliminované znížením dávkovania.

Nasledujúce vedľajšie účinky sú menej časté:

• poruchy trávenia;
• zhoršenie spánku;
• trombocytopénia;
• zníženie hladiny bielych krviniek v krvi;
• intoxikácia hormónmi štítnej žľazy.

Pri užívaní beta-interferónov sa môžu vyskytnúť aj tieto negatívne javy:

• ;
• tachykardia;
• arytmia;
• bolesť v srdci;
• srdcové zlyhanie;
• znížená inteligencia;
• duševné poruchy-depresia – samovražedné myšlienky, depersonalizácia, epileptické záchvaty.