Препараты на основе иммуноглобулинов: иммунитет напрокат

Применение иммуноглобулинов человека в качестве лекарственных препаратов началось после изобретения американским биохимиком Эдвином Коном во время Второй мировой войны способа фракционирования плазмы (разделения белков по заряду и молекулярной массе). К 1950-м годам века было уже известно, что если перелить в кровь человека плазму перенесшего инфекцию или прошедшего курс вакцинации донора, можно успешно вылечить болезнь. Благодаря этому открытию, в арсенале врачей появились такие специфические иммуноглобулины как противоклещевой, антистафилококковый, противостолбнячный, противоцитомегаловирсуный, антиварицельный и прочие.

Во многих случаях специфические иммуноглобулины стали последним и единственным средством спасения пациентов, когда другие методы лечения оказывались неэффективными. В 2020 году, с началом пандемии COVID-19, возникла идея разработки специфического иммуноглобулина и против коронавируса. Несмотря на появление первых работающих вакцин от SARS-CoV-2, возможно, именно иммуноглобулины помогут спасти пациентов от тяжелых осложнений и гибели. Даже после того, как будет обеспечен широкомасштабный охват населения вакцинацией для лечения заболевших по той или иной причине пациентов будет необходимо лечить, например, не успевших получить вакцину, или тех кому вакцинация противопоказана.

Как работают антитела?

Антителами называются крупные белки, являющиеся частью иммунной системы организма человека. Каждое антитело обладает высокой специфичностью и «работает» против какой-либо одной или нескольких, внешних для организма человека молекул белка или фрагментов микроорганизма, называемых антигенами.
Антитела защищают от бактерий, грибков, вирусов, многоклеточных паразитов, различных ядов и чужеродных веществ. Каждое антитело распознает один или несколько определенных антигенов, связывается с ними, нейтрализует их, а затем активирует другие звенья иммунной системы человека.

«Молекулу каждого антитела условно можно представить, в виде английской буквы Y. Ее нижний «стебель» состоит из двух «тяжелых цепей». «Сверху» расположены «легкие цепи», которые образуют «рога» – именно в этой части антитела содержатся последовательности аминокислот, уникальные для каждого антитела, которые и обеспечивают родство со «своим» для каждого антитела антигеном», – рассказывает менеджер по технологиям холдинга «Нацимбио» Михаил Разумихин.

В крови и других биологических жидкостях человека присутствует огромное количество самых разных антител. Их совокупность и можно назвать иммуноглобулином, который несет в себе «память» обо всех антигенах, с которыми когда-либо сталкивался организм. Среди всего многообразия антител в организме человека выделяют пять основных типов.

Иммуноглобулины G (IgG) – наиболее многочисленная группа. В составе плазмы крови на них приходится около 85 процентов. Обеспечивают основную защиту организма от внешних патогенов, нейтрализуют токсины, помогают побороть вирусы и уничтожить бактерии. За счет иммуноглобулинов G также активируются NK-клетки, которые уничтожают зараженные клетки, обеспечивают противоопухолевый иммунитет. Отличительной особенностью IgG является то, что они проникают через плаценту от матери к плоду и защищают его от от инфекций.

Иммуноглобулины M (IgM) – это «группа быстрого реагирования». В сыворотке крови их всего 13–15 процентов, но именно они первыми «вступают в бой», когда в организм проникают «чужие». Они могут связывать десять молекул антигена. IgM вызывают агглютинацию – слипание патогенов в более крупные частицы, за счет чего их становится проще удалить из организма.

Иммуноглобулины E (IgE) составляют всего 0,002 процента от всех сывороточных антител, но играют важную роль в иммунном ответе. Они связываются с так называемыми тучными клетками и заставляют их вырабатывать гистамин – регулятор многих физиологических процессов в организме. IgE обеспечивают защиту организма от одноклеточных паразитов, гельминтов. Этот тип иммуноглобулинов участвует в развитии воспаления, одной из защитных реакций организма.

Иммуноглобулин A (IgA) составляет 15 процентов от всех антител в организме человека, но в сыворотке крови на него приходится лишь шесть процентов. Большая часть IgA присутствует в слюне, слизи, слезной жидкости, грудном молоке. Эти «стражи» охраняют наиболее уязвимые места – слизистые оболочки.

Иммуноглобулин D (IgD) – редкая разновидность антител. В основном они находятся на поверхности B-лимфоцитов и регулируют их активность. Совсем немного иммуноглобулинов D присутствует в плазме крови. Нарушения в работе этих антител связывают с некоторыми иммунными расстройствами.

«Смысл использования иммуноглобулинов в борьбе с инфекциями состоит в том, что мы применяем антитела доноров и искусственно создаем у человека иммунную защиту. Это похоже на вакцинацию, но есть существенные различия. Когда делают прививку, проводят активную иммунизацию. Организм человека «знакомят» с патогеном, который ослаблен и не может нанести вред организму, а далее он самостоятельно вырабатывает иммунную защиту, которая, как правило, сохраняется надолго.

Применение иммуноглобулинов – пассивная иммунизация. В организме пациента не формируется собственная защита, он получает ее временно извне, но на ее основе может ускорить выработку своих собственных антител против патогена», – поясняет эксперт холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех Михаил Разумихин. Пассивный иммунитет после введения иммуноглобулинов возникает спустя несколько часов и сохраняется до двух недель. Поэтому антитела для профилактики и лечения инфекций необходимо вводить как можно быстрее после заражения или появления симптомов.

Обычно, для того чтобы у человека выработалась иммунная защита после вакцинации, организму требуется время, иногда до нескольких недель. Поскольку прививкой врачи вводят пациенту ослабленный патоген или какой-то его отдельный фрагмент, вакцинацию чаще всего проводят в несколько этапов через определенные промежутки времени.

При этом иммунитет вырабатывается не у всех привитых. К примеру, вакцинация неэффективна у людей с первичным или вторичным иммунодефицитом. Такие пациенты в настоящее время диагностируются и поддерживаются государством. Обычно им показана заместительная терапия – им регулярно, раз в одну–две недели, вводят «иммуноглобулин человека нормальный».

В случае заражения патогеном, антител к которому в нормальном иммуноглобулине нет, как например в случае нового коронавируса , помочь может только специфический к данному патогену иммуноглобулин. Резюмируя, пассивная иммунизация с использованием специфических иммуноглобулинов играет ключевую роль в борьбе с инфекционными заболеваниями в том случае, когда по какой-либо причине невозможно сформировать иммунитет путем вакцинации.

Примечательно, что каждый человек получает пассивный иммунитет естественным образом в самом начале жизни. У женщин во время беременности, особенно в третьем триместре, антитела матери активно проникают через плаценту и обеспечивают защиту плода. Иммуноглобулинами также богато молозиво, в несколько меньшем количестве они присутствуют в грудном молоке. За счет этих факторов ребенок защищен антителами матери при рождении и кормлении, вдобавок к собственному иммунитету.

Кто придумал использовать антитела?

В 1890 году японский врач и бактериолог Шибасабуро Китасато и немецкий бактериолог-иммунолог Эмиль Адольф фон Беринг впервые сообщили о существовании в крови веществ, способных нейтрализовать дифтерийный токсин. Они брали обработанную кровь животных, перенесших дифтерию, и вводили ее подопытным морским свинкам.

Эксперимент показал, что после введения обработанной крови перенесших инфекцию животных морские свинки становятся невосприимчивы к введению смертельных доз дифтерийной палочки и ее токсина. Впоследствии ученые доказали, что сывороткой иммунизированных животных можно лечить уже развившуюся дифтерию, в том числе у людей. С 1895 года началось активное производство дифтерийного антитоксина, который представлял из себя сыворотку переболевших животных.

В начале XX века, когда еще не были изобретены антибиотики, инфекции уносили множество человеческих жизней, поэтому применение сывороток иммунизированных животных и людей стало настоящим открытием. С 1907 года человеческая сыворотка стала активно применяться для лечения и профилактики кори, коклюша и эпидемического паротита (свинки). В 1930-х годах «сывороточная терапия» уже активно использовалась для борьбы с целым рядом бактериальных и вирусных инфекций.

Она помогла существенно сократить смертность от менингита, пневмококковой инфекции, дифтерии. Но не все проходило гладко. До изобретения эффективных способов очистки сыворотки нередко вызывали серьезные аллергические реакции, да и помогали они не при всех инфекциях. Тем не менее, с помощью сывороток врачам удалось спасти множество пациентов.

Во второй половине прошлого столетия иммуноглобулины стали применяться не только при инфекционных заболеваниях. В 1952 году антитела впервые были успешно введены мальчику, страдавшему агаммаглобулинемией – наследственным заболеванием, при котором в организме не образуется достаточного количества B-лимфоцитов. В последствие иммуноглобулины стали применять в виде растворов для внутримышечного введения при иммунодефицитных состояниях в качестве заместительной терапии. А в 1980-х годах, благодаря развитию биохимических методов очистки иммунобиологических веществ, были созданы первые препараты для безопасного внутривенного введения.

Наконец, благодаря развитию генно-инженерных методов направленного создания молекул, на новом витке развития биохимических промышленных технологий, были созданы искусственные моноклональные антитела, что является одним из самых больших достижений медицины и биофарамцевтики за последние десятилетия.
Эти антитела связываются только с одним антигеном и синтезируются искусственно, в специально сконструированных методами генной инженерии клетках. Наибольшее значение применение моноклональных антител имеет для онкологии. Так, удалось создать антитела, способные прицельно взаимодействовать с определенными антигенами раковых и иммунных клеток.

Такие антитела способны заблокировать использование раковыми клетками необходимых им рецепторов, наводить клетки-убийцы на раковые клетки, или активировать клетки иммунитета для борьбы с опухолями. Появилась таргетная терапия, иммунотерапия – они помогают бороться со злокачественными опухолями и имеет меньше побочных эффектов, по сравнению с классической химиотерапией. Кроме этого, моноклональные антитела нашли широкое применение в лечении аутоиммунных заболеваний, ревматологии и могут быть использованы для борьбы с патогенами.

Против микроорганизмов, токсинов и аллергии

В настоящее время препараты на основе иммуноглобулинов применяются для профилактики и лечения инфекций, при аутоиммунных заболеваниях, иммунодефицитных состояниях и для нейтрализации токсинов, попавших в организм человека. Существует несколько групп терапевтических иммуноглобулинов:

I. Стандартные иммуноглобулины выпускают для внутривенного, подкожного и внутримышечного введения. Их получают из плазмы здоровых доноров. Чтобы изготовить такой препарат, используют пул плазмы более тысячи человек, чтобы пациент получал усредненный набор иммуноглобулинов по популяции, и желательно из местности, в которой он проживает.

Спектр показаний к применению стандартных иммуноглобулинов довольно широк – заместительная терапия при первичных и вторичных иммунодефицитах; профилактика вирусного гепатита A, кори, ветряной оспы (у людей с иммунодефицитными состояниями); СПИД с повторяющимися инфекциями; при трансплантации костного мозга от доноров, также иммуноглобулины часто применяют при неврологических состояниях, связанных с аутоимунными расстройствами.

Иммуноглобулины часто используют также и против различных инфекций, которые характерны для популяции. Препарат вводят, когда уже произошло заражение или появились первые симптомы. В первую очередь речь идет об опасных инфекциях, против которых не существует эффективных методов лечения, либо о тяжелом течении инфекций, у людей с ослабленной иммунной системой.

«Прививаться» иммуноглобулинами заранее бессмысленно, потому что они создают пассивный иммунитет, который не сохраняется надолго. Но бывают исключения. Например, иммуноглобулины нормальные используют профилактически в первом триместре беременности для женщин, у которых нет собственных антител против вируса герпеса, так как внезапная вспышка этой инфекции может грозить серьезными негативными последствиями для плода.

Если вводить иммуноглобулины в высоких дозах, начинают работать механизмы, обеспечивающие противоаллергический эффект. Таким образом, эти препараты можно применять при целом ряде аллергических реакций и аутоиммунных заболеваний. Например, противоаллергический иммуноглобулин используют в составе комплексной терапии при поллинозах, атопическом дерматите, атопической бронхиальной астме, рецидивирующих формах крапивницы и отека Квинке, дермореспираторном синдроме.

II. Обогащенные иммуноглобулины содержат иммуноглобулин G, обогащенный иммуноглобулинами M и A. Сегодня это «золотой стандарт» лечения сепсиса и септического шока – тяжелого воспалительного процесса, которым организм реагирует на инфекцию. Обогащенные иммуноглобулины не только обеспечивают защиту от широкого спектра возбудителей, но и помогают контролировать воспаление.

III. Специфические (гипериммунные) иммуноглобулины – иммуноглобулины против определенного патогена. Их получают из плазмы доноров, обладающих высоким содержанием антител к патогену. Эти антитела донор мог приобрести в результате иммунизации либо естественным путем. В настоящее время в мире производятся иммуноглобулины против клещевого энцефалита, столбняка, бешенства, ботулизма, ветряной оспы, опоясывающего герпеса, гепатита В, стафилококка и многие другие.

IV. Моноклональные антитела – антитела с заданной специфичностью, получаемые путем биосинтеза искусственно c помощью генно-модифицированных клеток. В настоящее время моноклональные антитела активно используются в разных сферах медицины, но при инфекционных болезнях находят относительно ограниченное применение.

История повторяется

В начале прошлого столетия человечество постоянно сталкивалось с инфекциями, от которых не было ни вакцин, ни эффективных методов лечения. Появление «сывороточной терапии» стало спасительной соломинкой, за которую держались врачи, пока не появились антибиотики и прививки. В наши дни ситуация практически повторилась.

Пандемия COVID-19 унесла миллионы жизней по всему миру, в то время как врачи не сразу смогли предложить пациентам что-то кроме симптоматического лечения. Сегодня созданы и уже успешно прошли испытания первые эффективные вакцины, но их разработка и массовое производство требуют времени. Вакцинация началась, но прививки от коронавируса доступны не во всех странах и не для всех желающих. Пройдет еще достаточно времени, прежде чем удастся охватить вакцинацией основную часть населения планеты и создать коллективный иммунитет.

В этих условиях, учитывая многолетний опыт производства и применения специфических иммуноглобулинов, возникла логичная идея разработать препарат, способный нейтрализовать новый коронавирус. Для производства такого иммуноглобулина потребовалась особая плазма – содержащая нейтрализующие SARS-CoV-2 антитела.

Первым этапом создания «КОВИД-глобулина» стала работа, по определению критериев отбора сырья – плазмы крови переболевших доноров, с целью сделать иммуноглобулин эффективным. Выполнить такую задачу стало возможно благодаря тому, что в России оперативно, уже весной 2020 года, были созданы тест-системы для определения наличия антител к коронавирусу, и в ряде российских научных институтов уже поставили на поток методы определения вируснейтрализующей активности различных веществ на культуре клеток, с использованием самого настоящего вируса SARS-CoV-2. Таким образом, были разработаны критерии оценки, позволяющие утверждать – иммуноглобулин, полученный из плазмы переболевших коронавирусом доноров обладает способностью нейтрализовать инфекцию.

Для производства антиковидного иммуноглобулина была выбрана отработанная ранее технология производства внутривенного иммуноглобулина «четвертого» поколения – хроматографически очищенного и вирусобезопасного. Эта технология позволяет получить готовый препарат максимально быстро и с хорошим выходом конечного продукта. Холдингу «Нацимбио» Госкорпорации Ростех удалось в сжатые сроки получить серии препарата и провести доклинические и клинические исследования, особенно в области оценки эффективности препарата нейтрализовывать вирус, а также безопасности его применения пациентами. Клиническая эффективность препарата будет выявлена в ходе проводимых в настоящее время клинических исследованиях второй и третьей фазы.

Уже весной 2020 года, в самом начале вспышки заболевания, было установлено, что плазма переболевших COVID-19 доноров, имеющая высокий уровень антител, помогает уменьшить вирусную нагрузку и улучшить состояние больных с тяжелыми симптомами инфекции. В настоящее время переливание плазмы с высоким содержанием нейтрализующих антител вошла в рекомендации по лечению COVID-19 Минздрава России.

Управление по контролю качества продуктов питания и медикаментов (FDA) США также санкционировало переливание плазмы выздоровевших пациентов в качестве метода лечения тяжелых форм COVID-19. В апреле 2021 года Минздрав России одобрил применение специфического иммуноглобулина, предназначенного для лечения новой коронавирусной инфекции. «КОВИД-глобулин» стал первым в мире зарегистрированным препаратом против SASR-CoV-2. Он создан на основе плазмы крови людей, перенесших коронавирусную инфекцию.

Разработка холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех в ходе исследований подтвердила безопасность, отсутствие побочных эффектов и способность нейтрализовать вирус. Предполагается, что препарат будет применяться для лечения средних и тяжелых форм заболевания после завершения II и III фаз клинических испытаний, которые пройдут в том числе на базе московских стационаров. Таким образом, лекарства-потомки «сывороточной терапии» продолжают играть важную роль в борьбе с опасными заболеваниями. Пандемия Covid-19 в очередной раз напомнила, что их потенциал далеко не исчерпан.