- •Воробьёв Микробиология
- •Глава 1.
- •Глава 2.
- •2.1. Систематика и номенклатура микроорганизмов
- •2.2. Строение бактериальной клетки. Формы бактерий.
- •2.3. Морфология грибов, особенности классификации
- •2.4. Морфология простейших, особенности классификации
- •2.5. Морфология вирусов, особенности классификации
- •Глава 3
- •3.1. Химический состав бактерий
- •3.2. Питание бактерий
- •3.3. Дыхание бактерий
- •3.4. Рост и размножение бактерий
- •3.5. Взаимодействие вируса с клеткой
- •3.5.1. Продуктивный тип взаимодействия (репродукция вирусов)
- •3.5.2. Интегративный тип взаимодействия (вирогения)
- •3.6. Культивирование и индикация вирусов
- •3.7. Бактериофаги
- •Глава 4.
- •4.1. Микрофлора почвы
- •4.2. Микрофлора воды
- •4.3. Микрофлора воздуха
- •4.4. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- •4.5. Микрофлора тела человека
- •4.6. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы
- •4.7. Микрофлора растительного лекарственного сырья, фитопатогенные микроорганизмы, микробиологический контроль лекарственных средств
- •4.8. Цель, задачи и методы санитарной микробиологии
- •Глава 5.
- •5.1. Рекомбинации у бактерий
- •5.1.1. Трансформация
- •5.1-2. Трансдукция
- •5.1.3. Конъюгация
- •5.2. Плазмиды
- •5.3. Мутации
- •5.4. Особенности генетики вирусов
- •Глава 6.
- •6.1. Понятие о биотехнологии, цели и задачи
- •6.2. Краткая история развития биотехнологии
- •6.3. Микроорганизмы, клетки и процессы, применяемые в биотехнологии
- •6.4. Генетическая инженерия и область ее применения в биотехнологии
- •6.5. Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии
- •Глава 7
- •7.1. Понятие о химиотерапии и антибиотиках
- •7.1.1. Классификация антибиотиков
- •7.1-2. Способы получения антибиотиков
- •7.1.3. Спектр и механизм действия антибиотиков
- •7.1.4. Побочное действие антибиотиков
- •7.1.5. Принципы рациональной антибиотикотерапии
- •Глава 8.
- •8.1. Характеристика инфекционного процесса
- •8.2. Основные эпидемиологические понятия
- •Глава 9.
- •9.1. Сущность и роль иммунитета
- •9.2. Иммунология и ее задачи
- •9.3. Краткая история развития иммунологии
- •9.4. Иммунная система. Иммунокомпетентные клетки
- •9.5. Виды иммунитета
- •9.6. Реакции и механизмы иммунитета
- •9.7. Факторы неспецифической защиты организма
- •9.7.1 Фагоцитоз
- •9.7.2. Комплемент
- •9.7.3. Интерферон
- •9.8. Антигены
- •9.9. Антителообразование
- •9.10. Иммунологическая память
- •9.11. Иммунологическая толерантность
- •9.12. Аллергия (гиперчувствительность немедленного и замедленного типов)
- •9.12.1. Реакции IgE-опосредованные и аналогичные (тип I)
- •9.12.1.1. Анафилаксия
- •9.12.1-2. Атопии
- •9.12.2. Цитотоксические реакции (тип II)
- •9.12.3. Реакции иммунных комплексов (тип III)
- •9.12.3.1. Сывороточная болезнь
- •9.12.4. Реакции, опосредованные т-клетками (тип IV)
- •9.13. Особенности иммунитета при некоторых инфекционных и неинфекционных болезнях
- •9.13.1. Противовирусный иммунитет
- •9.13.2. Противоопухолевый иммунитет
- •9.13.3. Трансплантационный иммунитет
- •9.14. Теории иммунитета
- •9.15. Понятие об иммунном статусе. Иммунологическая недостаточность
- •9.16. Реакции иммунитета
- •9.17. Иммунобиологические медицинские препараты
- •9.17.1. Вакцины
- •9.17.1.1. Живые вакцины
- •9.17.1-2. Неживые (инактивированные) вакцины
- •9.17.1.3. Синтетические и полусинтетические вакцины
- •9.17.1.4. Ассоциированные вакцины
- •9.17.1.5. Массовые способы вакцинации
- •9.17.1.6. Эффективность вакцин
- •9.17.2. Эубиотики
- •9.17.3. Фаги
- •9.17.4. Сывороточные иммунные препараты
- •9.17.5. Иммуномодуляторы
- •9.17.6. Диагностические препараты
- •Глава 10
- •10.1. Возбудители бактериальных кишечных инфекций
- •10.1.1. Возбудители эшерихиозов
- •10.1-2. Возбудители дизентерии
- •10.1.3. Возбудители брюшного тифа и паратифов
- •10.1.4. Возбудители сальмонеллезов
- •10.1.5. Возбудитель кишечного иерсиниоза
- •10.1.6. Возбудитель холеры
- •10.1.7. Возбудители бруцеллеза
- •10.1.8. Возбудитель лептоспироза
- •10.1.9. Возбудители нампилобактериозов
- •10.1.10. Возбудители пищевых токсикоинфекций и интоксикаций
- •10.1.11. Возбудитель ботулизма
- •10.1.12. Возбудитель листериоза
- •10.2. Возбудители вирусных кишечных инфекций
- •10.2.1. Энтеровирусы
- •10.2.1.1. Вирусы полиомиелита
- •10.2.1-2. Вирусы Коксаки, echo и энтеровирусы типов 68-71
- •10.2.1.3. Вирус гепатита а
- •10.2.1.4. Вирус гепатита е
- •10.2.2. Ротавирусы
- •10.3. Возбудители протозойных кишечных инфекций
- •10.3.1. Возбудитель амебиаза
- •10.3.2. Возбудитель токсоплазмоза
- •10.3.3. Возбудитель лямблиоза
- •10.3.4. Возбудитель балантидиоза
- •Глава 11
- •11.1. Возбудители бактериальных инфекций дыхательных путей
- •11.1.1. Возбудители дифтерии
- •11.1-2. Возбудитель скарлатины
- •11.1.3. Возбудитель коклюша
- •11.1.4. Возбудитель менингококковой инфекции
- •11.1.5. Возбудители туберкулеза
- •11.1.6. Возбудители легионеллеза
- •11.1.7. Возбудители орнитоза
- •11.1.8. Возбудитель микоплазмоза
- •11.2. Возбудители вирусных инфекций дыхательных путей
- •11.2.1. Вирусы гриппа и других острых респираторных заболеваний
- •11.2.1.1. Вирусы гриппа
- •11.2.1.2. Вирусы парагриппа
- •11.2.1.3. Респираторно-синцитиальный вирус (pc-вирус)
- •11.2.1.4. Риновирусы
- •11.2.1.5. Коронавирусы
- •11.2.1.6. Реовирусы
- •11.2.1.7. Аденовирусы
- •11.2.2. Вирус натуральной оспы
- •11.2.3. Вирус оспы обезьян
- •11.2.4. Вирус кори
- •11.2.5. Вирус эпидемического паротита
- •11.2.6. Вирус краснухи
- •11.2.7. Вирус ветряной оспы и опоясывающего герпеса
- •Глава 12
- •12.1. Возбудители бактериальных кровяных инфекций
- •12.1.1. Возбудитель чумы
- •12.1.2. Возбудитель туляремии
- •12.1.3. Возбудитель эпидемического возвратного тифа
- •12.1.4. Возбудитель эпидемического сыпного тифа
- •12.1.5. Возбудитель эндемического сыпного тифа
- •12.1.6. Возбудитель клещевого сыпного тифа
- •12.1.7. Возбудитель марсельской лихорадки
- •12.1.8. Возбудитель цуцугамуши
- •12.1.9. Возбудитель Ку-лихорадки
- •12.2. Возбудители вирусных кровяных инфекций
- •12.2.1. Вирус иммунодефицита человека
- •12.2.2. Вирусы гепатитов в, d, с и g
- •12.2.2.1. Вирус гепатита в
- •12.2.2.2. Вирус гепатита d
- •12.2.2.3. Вирус гепатитов с и g
- •12.2.3. Арбовирусы
- •12.2.3.1. Вирус клещевого энцефалита
- •12.2.3.2. Вирус японского энцефалита
- •12.2.3.3. Вирус омской геморрагической лихорадки
- •12.2.3.4. Вирус крымской геморрагической лихорадки
- •12.2.3.5. Вирус желтой лихорадки
- •12.2.3.6. Вирус лихорадки денге
- •12.2.3.7. Вирус москитной лихорадки
- •12.3. Возбудители протозойных кровяных инфекций
- •12.3.1. Возбудители малярии
- •12.3.2. Возбудители лейшманиозов
- •12.3.3. Возбудители трипаносомозов
- •Глава 13
- •13.1. Возбудители бактериальных инфекций наружных покровов
- •13.1.1. Возбудитель сибирской язвы
- •13.1-2. Возбудитель сапа
- •13.1.3. Возбудитель столбняка
- •13.1.4. Возбудители анаэробной инфекции
- •13.1.4. Неспорообразующие анаэробы
- •13.1.5. Возбудитель сифилиса
- •13.1.6. Возбудитель гонореи
- •13.1.7. Условно-патогенные микроорганизмы – возбудители гнойно-воспалительных болезней
- •13.1.8. Возбудитель трахомы
- •13.1.9. Возбудители урогенитального хламидиоза и венерической лимфогранулемы
- •13.1.9.1. Урогенитальный хламидиоз
- •13.1.9.2. Венерическая лимфогранулема
- •13.2. Возбудители вирусных инфекций наружных покровов
- •13.2.1. Вирус бешенства
- •13.2.2. Вирус простого герпеса
- •13.2.3. Вирус цитомегалии
- •13.2.4. Вирус ящура
- •13.3. Возбудители протозойных инфекций наружных покровов
- •13.3.1. Возбудитель трихомоноза
- •Глава 14.
- •14.1. Характеристика микозов
- •14.2. Диагностика микозов
- •Глава 15
6.5. Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии
Из многих сотен препаратов, полученных методом генетической инженерии, в практику внедрена только часть: интерфероны, ин-терлейкины, фактор VIII, инсулин, гормон роста, тканевый активатор плазминогена, вакцина против гепатита В, моноклональ-ные антитела для предупреждения отторжения при пересадках почки, диагностические препараты для выявления ВИЧ и др. Это обстоятельство можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, длительное время к этим препаратам и рекомбинант-ным штаммам микроорганизмов относились настороженно, опасаясь, что может произойти неуправляемое распространение экологически опасных рекомбинантных микроорганизмов. Однако в наши дни эти опасения практически сняты. Во-вторых, использование рекомбинантных штаммов продуцентов предусматривает разработку сложных технологических процессов по получению и выделению целевых продуктов. На разработку технологии получения препаратов методом генетической инженерии, доклинические и клинические испытания их обычно затрачивается значительно больше средств, чем на получение штамма. В-третьих, при получении препаратов методом генетической инженерии всегда возникает вопрос об идентичности активной субстанции, вырабатываемой рекомбинантным штаммом-продуцентом, природному веществу, т. е. требуется проведение исследовательских работ, направленных на доказательство идентичности, а также иногда решение дополнительных задач по приданию продукту природного характера.
Однако метод генетической инженерии относится к числу пер-спективнейших при получении многих белковых биологических веществ, представляющих ценность для медицины. В области создания биологически активных веществ медицинского назначения с помощью метода генетической инженерии исследования продолжаются на следующем этапе – создаются препараты второго поколения, т. е. аналоги природных веществ, обладающих большей эффективностью действия. При определении целесообразности и экономичности методов генетической инженерии для получения медицинских или других препаратов по сравнению с традиционными способами учитываются многие обстоятельства, в первую очередь доступность этого метода, экономичность его, качество получаемого препарата, новизна, безопасность проведения работ и др.
Метод генетической инженерии является единственным при получении препаратов, если природный микроорганизм или животные и растительные клетки не культивируются в промышленных условиях. Например, возбудитель сифилиса или малярийный плазмодий практически не растет на искусственных питательных средах. Поэтому для получения диагностических препаратов или вакцин прибегают к клонированию или синтезу генов протективных антигенов, их встраиванию в легко культивируемые бактерии. При выращивании этих рекомбинантных бактерий-реципиентов получают нужные антигены, на основе которых создают диагностический препарат или вакцину. Таким образом, уже производится вакцина против гепатита В. Ген HBs-антигена вируса гепатита встроен в дрожжевую клетку; при выращивании дрожжей образуется HBs-антиген, из которого готовят вакцину.
Метод генетической инженерии предпочтительнее также в том случае, когда микроорганизм высоко патогенен и опасен при промышленном производстве. Например, для получения из ВИЧ диагностических препаратов и вакцин предпочитают не выращивать вирус в больших количествах, а необходимые антигены получают методом генетической инженерии. К настоящему времени практически все основные антигены ВИЧ (р24, gp41, gp!20 и др.) получены путем выращивания рекомбинантных штаммов Е. coli или дрожжей, способных продуцировать эти антигены. На основе рекомбинантных белков уже созданы диагностические препараты для обнаружения СПИДа.
Метод генетической инженерии используют в том случае, когда исходное сырье для получения препарата традиционным способом является дефицитным или дорогостоящим. Например, лейкоцитарный а-интерферон получают из лейкоцитов донорской крови человека. Из 1 л крови получают 2-3 дозы высоко-концентрированного интерферона. На курс лечения онкологического больного требуются сотни доз препарата. Следовательно, массовое производство и применение лейкоцитарного интерферона из крови нереально. Производство лейкоцитарного интерферона методом генетической инженерии значительно экономичнее и не требует дефицитного сырья (крови). Его получают путем выращивания рекомбинантных штаммов бактерий (Е. coli, псевдомонад), способных продуцировать интерферон в результате встройки им гена а-интерферона. Из 1 л культуры рекомбинантных бактерий получают 100-150 доз лейкоцитарного интерферона с активностью 106 ME.
Получение природного инсулина – гормона для лечения диабета, основанное на извлечении его из поджелудочных желез крупного рогатого скота и свиней, сдерживается дефицитом сырья. Кроме того, гормон имеет животное происхождение. Разработанный генетической инженерией метод получения человеческого инсулина путем выращивания рекомбинантного штамма Е. coli решил проблему обеспечения больных этим жизненно важным препаратом. Такая же ситуация наблюдается и в отношении гормона роста человека, получаемого из гипофиза умерших людей. Этого гормона не хватало для лечения карликовости, быстрейшего заживления ран и т.д. Генетическая инженерия решила эту проблему: достаточно 1000 л культуры рекомбинантного штамма Е. coli, чтобы получить количество гормона, достаточное для лечения карликовости, например, в такой большой стране, как США.Большую группу иммуноцитокинов эндогенного происхождения (см. главу 9), играющих большую роль в регуляции иммунитета, кооперации иммунокомпетентных клеток и в связи с этим используемых для лечебных и профилактических целей при иммунодефицитах, опухолях, нарушениях работы иммунной системы, получают главным образом методом генетической инженерии, поскольку этот метод эффективнее традиционного. К иммуноцитокинам относят интерлейкины (насчитывают 18 разновидностей: ИЛ-1, ИЛ-2... ИЛ-18), миелопептиды, факторы роста, гормоны вилочковой железы. Все они являются пептидами, вырабатываемыми иммунокомпетентными клетками, и обладают биологическим действием, влияют на пролиферацию, дифференцировку или физиологическую активность иммунокомпетентных и других клеток (Т- и В-лимфоцитов, макрофагов). Им-муноцитокины получают путем культивирования клеток (лимфоцитов, макрофагов и др.) на искусственных питательных средах. Однако процесс этот сложен, продукция иммуноцитокинов незначительна и не имеет практического значения. Поэтому для получения иммуноцитокинов применяют метод генетической инженерии. Уже созданы рекомбинантные штаммы Е. coli и другие штаммы, продуцирующие интерлейкины (ИЛ-1, 2, 6 и др.), фактор некроза опухолей, фактор роста фибробластов и др. Это значительно ускорило процесс внедрения иммуноцитокинов в практику.
Метод генетической инженерии используется для получения принципиально новых продуктов и препаратов, не существующих в природе. Например, только с помощью генетической инженерии можно получить рекомбинантные поливалентные живые вакцины, несущие антигены нескольких микроорганизмов. Получен рекомбинантный штамм вируса оспенной вакцины, продуцирующий HBs-антиген вируса гепатита В, бешенства, клещевого энцефалита. Такие живые вакцины называют векторными. Метод генетической инженерии позволяет также заменить многие методы, основанные на получении продуктов in vivo, на способы получения этих продуктов in vitro. До последнего времени диагностические, лечебные и профилактические сыворотки получали из крови иммунизированных лошадей или вакцинированных людей-доноров. В настоящее время этот дорогой и непростой способ вытесняется гибридомной техникой получения антител. Эта техника основана на получении клеток-гибридом путем слияния В-лимфоцитов, взятых от иммунизированных животных и миеломных (раковых) клеток. Образующаяся гибридная клетка (гибридома) обладает способностью миеломной клетки быстро размножаться на искусственных питательных средах и продуцировать при этом антитела (так же, как В-лимфоцит) к антигену, использованному для иммунизации.
Гибридомы, продуцирующие антитела, могут выращиваться в больших масштабах в культиваторах или специальных аппаратах. Поскольку образующиеся гибридомой антитела «произошли» от одной родоначальной клетки (В-лимфоцита), то они называются моноклональными антителами. Моноклональные антитела широко используются для создания диагностических препаратов, а также в некоторых случаях применяются с лечебной целью (в онкологии).
Многие фармакологические средства до сих пор получают путем переработки лекарственных трав. Для этого необходимо организовать сбор этих трав или выращивать их на плантации. Биотехнология и генетическая инженерия позволяют получать эти же природные фармакологические вещества путем выращивания в промышленных условиях культур клеток лекарственных растений. В настоящее время налажен выпуск таким способом десятков лекарственных средств, среди них женьшень, строфантин и др.