Материал: Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия

медицине

Интерфероны

личными клетками иммунной системы и служат сиг-

ВВЕДЕНИЕ.

Интерфероны (IFN) секретируются раз-

в

нальными

веществами: иммунный

ответ клетки

Биотехнология

обусловлен связыванием молекул

интерферонов

с INF-рецепторами. У млекопитающих выделяют

интерфероны трех типов: IFN-α, IFN-β и IFN-γ. Эти

молекулы вовлечены в регуляцию 20–30 генов и об-

ладают широким спектром иммунорегуляторных,

противовирусных и антипролиферативных (препятст-

вующих делению клеток) свойств. Молекулы IFN-α

и IFN-β стабильны при рН 5 и обладают сродством

к одному и тому же рецептору (IFN-рецептор I типа).

В отличие от IFN-α и IFN-β молекулы IFN-γ неустой-

чивы в кислой среде и связываются с рецепторами

другого типа (IFN-рецептор II типа).

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ. α-Интерфероны (IFN-α)

образуются в лейкоцитах. Их гены составляют семей-

ство из более 20 неаллельных генов, проявляющих

высокую степень гомологии. Молекулярная масса

этого полипептида –16 кДа, а гликозилированного до

26 кДа. В настоящее время IFN-α успешно применя-

ют для лечения гепатитов В и С, а также некоторых

злокачественных опухолей – рака мочевого пузыря,

меланомы, лейкемии и лимфомы. Объем мирового

рынка IFN-α в 2004 г. составил 3,2 млрд долл. США.

Синтез β-интерферона (IFN-β) происходит в фиб-

робластах. Полипептидная цепь IFN-β состоит из

166 аминокислотных остатков, а после гликозилиро-

вания ~20 кДа. IFN-β применяют при лечении рассе-

янного склероза. Объем рынка IFN-β достигает

1 млрд долл. США. Источником γ-интерферона слу-

жат активированные Т-лимфоциты. В свою очередь

IFN-γ активирует макрофаги. Белковая цепь содер-

жит 143 аминокислотных остатка, и в зависимости

от степени гликозилирования имеет молекулярную

массу 15–25 кДа. IFN-γ используют при лечении хро-

нического гранулематоза. Объем рынка IFN-γ состав-

ляет ~200 млн долл. США. В настоящее время ве-

дутся клинические испытания интерферонов в

терапии злокачественных опухолей (IFN-α, -β и -γ),

аутоиммунных заболеваний (IFN-α и -β), вирусных

инфекций (IFN-α и -β), ревматоидного артрита и ас-

тмы (IFN-γ).

КЛОНИРОВАНИЕ И ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ИНТЕРФЕРО-

НОВ. Возможность терапевтического применения ин-

терферонов обсуждалась давно, однако традицион-

ный способ их получения путем фракционирования

донорской крови оказался неприменим для произ-

водства лекарственных препаратов. Лишь в 1986 г. с

помощью методов генетической инженерии удалось

наладить промышленное производство препаратов

интерферонов для клинического использования.

140

Клонирование генов этих белков, содержащихся в

крови в очень малых концентрациях, оказалось слож-

ВВЕДЕНИЕ. Интерлейкины (IL) – сигнальные вещест-

Действие интерлейкина-6 (IL-6) аналогично эффекту

ва, которые вырабатываются одними клетками им-

IL-1 и IL-2, кроме того, он активирует экспрессию раз-

мунной системы и служат для регуляции активности

личных белков (так называемых белков острой фазы)

других клеток. Поэтому их часто называют «гормона-

в гематоцитах и, вероятно, задействован в развитии

ми иммунной системы». У человека охарактеризова-

аутоиммунных заболеваний. Интерлейкин-10 (IL-10)

ны более 20 типов интерлейкинов (IL-1–IL-23). Из

является ингибитором синтеза других цитокинов. Ин-

них IL-2 уже применяется в медицине, а другие ин-

терлейкин-12 (IL-12) стимулирует синтез γ-интерфе-

терлейкины находятся на стадии исследования.

рона Т-лимфоцитами и NK-клетками и, как предпола-

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ. Интерлейкин-1 существу-

гают, играет важную роль в осуществлении и

ет в двух формах (IL-1α и IL-1β). Он синтезируется

регуляции иммунного ответа. Подавляющее большин-

фагоцитирующими клетками иммунной системы (ма-

ство исследований, направленных на изучение воз-

крофагами и моноцитами) в виде предшественника

можности терапевтического применения рекомби-

(молекулярная масса 31 кДа), который в результате

нантных интерлейкинов, связано с терапией рака.

протеолитического

расщепления

превращается

Кроме того, интерлейкины могли бы применяться для

в зрелую форму (молекулярная масса 17,5 кДа).

заживления ран, активации иммунитета у больных

Биологическая функция IL-1 заключается в стимуля-

СПИДом и супрессии иммунной системы при транс-

ции роста лимфоцитов, фибробластов, гематопоэти-

плантации костного мозга и развитие многочисленных

ческих клеток и тимоцитов. Обнаружены рецепторы

антагонистов интерлейкинов.

IL-1 двух типов: рецепторы I типа находятся на поверх-

ПОЛУЧЕНИЕ ИНТЕРЛЕЙКИНОВ. Для осуществления

ности Т-клеток и

фибробластов,

а рецепторы

биологической функции IL-2 и для медицинских

II типа – на В-лимфоцитах. Вероятный механизм дей-

целей неважно, гликозилирован белок или нет,

ствия IL-1 следующий: после того как макрофаг

поэтому рекомбинантный IL-2 получают из клеток

встретился с антигеном и осуществил его протеолити-

Escherichia coli. В культурах со средней или повы-

ческое расщепление, он начинает секретировать

шенной плотностью клеток значительная часть экс-

IL-1, который стимулирует пролиферацию и размно-

прессированного белка оказывается в составе телец

жение клеток иммунной системы. На следующей ста-

включения, которые сначала очищают методом

дии развития иммунного ответа решающая роль при-

гель-хроматографии, затем солюбилизируют в вос-

надлежит IL-2 – так называемому «фактору роста

станавливающих условиях, а потом белок осаждают

Т-клеток». IL-2 охарактеризован лучше других типов

в окислительных условиях. Дальнейшую очистку

интерлейкинов. Он вырабатывается активированными

проводят методом ВЭЖХ, осаждением и гель-

Т-клетками и стимулирует деление и рост Т- и В-кле-

фильтрацией. Активность определяют по включению

ток. Активированные Т-клетки секретируют IL-2, а так-

Н3-меченого тимидина в IL-2-зависимые T-клетки

же рецепторы, которые находятся на поверхности кле-

мыши и развитию многочисленных антагонистов ин-

ток, таким образом процесс пролиферации Т-клеток

терлейкинов.

может идти непрерывно. Другое действие IL-2 заклю-

чается в стимуляции клеток-киллеров (NK-клеток – от