Поверхневі антигени збудника дифтерії, одержані за допомогою фізичних чинників, як біологічна платформа для розробки комбінованої дифтерійної кандидат-вакцини

Abstract

Досліджені практичні аспекти підходів до розробки комбінованої дифтерійної вакцини на основі бактеріального дифтерійного антигену, одержаного за допомогою дії фізичних факторів. Оцінювалася ефективність дії різних фізичних факторів (ультразвук, вузькосмугове електромагнітне випромінення надзвичайно високої частоти, лазерне опромінення) на мікробні клітини C. diphtheriaе за біохімічним складом одержаних препаратів. Проводилась оптимізація режимів ультразвукового опромінення біомаси патогену для одержання поверхневих бактеріальних антигенів. Вивчалися антигенні та ад’ювантні властивості експериментальних препаратів. Особлива увага приділялася забезпеченню їх специфічної нешкідливості, котра досягається послідовною очисткою мікробного дезінтеграту фізичними методами (центрифугування, фільтрація, препаративна рідинна гель-хроматографія) або адекватним їх розведенням.

Исследованы практические аспекты разработки комбинированной дифтерийной вакцины на основе бактериального дифтерийного антигена, полученного при помощи физических факторов. Оценивалась эффективность воздействия различных физических факторов (ультразвук, узкополосное электромагнитное излучение сверхвысокой частоты, лазерное излучение) на микробные клетки C. diphtheriaе по биохимическому составу полученных препаратов. Проводилась оптимизация режимов ультразвукового облучения биомассы патогена для получения поверхностных бактериальных антигенов. Изучались антигенные и адъювантные свойства экспериментальных препаратов. Особое внимание уделено обеспечению их специфической безопасности, которая достигается последовательной очисткой микробного дезинтеграта физическими методами (центрифугирование, фильтрация, препаративная жидкостная гелхроматография) или адекватным их разведением.

Diphtheria infection is currently recorded mainly in countries endemic in diphtheria. According to the WHO, in 2017, Nigeria (7616), India (5293), Indonesia (954), Venezuela (786), Nepal (728), Pakistan (560) reported the highest incidence of diphtheria. In all of these countries, there is a tendency to increase the incidence compared to 2016, especially in Pakistan – 46.7 times and in Venezuela – 25.4 times. Within them, diphtheria remains a serious health problem and is, as a result of intensive migration processes in the modern world, a potential risk for countries epidemiologically well-off with diphtheria. The last epidemic rise of diphtheria in the countries of Eastern Europe in the 90s of the last century was on the background of significant immunization rates and a high proportion of vaccinated among the sick. Clinically expressed and toxic forms of diphtheria have been recorded even in fully vaccinated people. Among the causes of the incidence of diphtheria in vaccinated children, scientists call the possible use of drugs with insufficient antigenic load, insufficient immunogenicity of drugs used, violation of immunization schemes, impairment of the immune status of children and a certain percentage of truly refractory children. The indicated epidemiological features of the rise of morbidity, as well as the existence of endemic diphtheria territories raised a number of questions about the effectiveness of vaccine prophylaxis of this dangerous infection and forcing scientists to continue to seek ways to improve it. Practical aspects of the development of a combined diphtheria vaccine based on bacterial diphtheria antigen obtained by physical factors were studied. The aim of the study was development of approaches to obtaining surface antigens of C. diphtheriae bacterial cells as a biological platform for the creation of a combined vaccine against diphtheria with a bacterial component by physical factors. The efficiency of various physical factors (ultrasound, narrow-band electromagnetic radiation of ultrahigh frequency, laser radiation) was evaluated for C. diphtheriae microbial cells according to the biochemical composition of the preparations obtained. Optimization of ultrasonic irradiation of biomass pathogen for obtaining surface bacterial antigens was carried out. Antigenic and adjuvant properties of experimental preparations were studied. Particular attention is paid to ensuring their specific safety, which is achieved by sequential purification of the microbial disintegration by physical methods (centrifugation, filtration, preparative liquid gel chromatography) or by adequate dilution. It is shown the principle opportunity of improving the diphtheria vaccine by combining the native purified diphtheria toxoid and adjuvant of bacterial origin made from the microbial mass of the toxigenic strain C. diphtheriae by various physical factors. Vaccination of animals with investigated diphtheria bacterial antigenic preparations of different degree of purification (disintegrate, soluble antigenic complexes, filtrate, gel-chromatographic fractions) together with native purified diphtheria toxoid leads to stimulation of humoral antitoxic immunity. Sequential purification of the microbial disintegrator by physical methods (centrifugation, filtration, preparative liquid gel chromatography), or adequate dilution of antigenic preparations, effectively eliminate the skin reactions to vaccination with experimental C. diphtheriae antigen preparations and preservation of adjuvant effect. Prepared C. diphtheriae surface antigen agents obtained by different physical factors are biological platforms for the further development of advanced combined diphtheria vaccines.