Сборка антигенов на полиэлектролитах

Итак, "неприродные" полиэлектролиты активно влияют на иммунитет. Введение животным чисто синтетических полианионных или поликатионных соединений усиливает отдельные этапы иммуногенеза. В конечном итоге эти соединения интенсифицируют иммунный ответ. Естественно, возникла мысль, о которой мы уже говорили: если слабый антиген присоединить к макромолекуле полимера, стимулирующего выработку антител и обеспечивающего тимуснезависимость, то такая "комбинированная" молекула должна идеально сочетать в себе как антигенную специфичность, так и стимулирующие свойства. Не путь ли это к проблеме создания "суперантигенов"?

Была предпринята попытка создания такого искусственного синтетического антигена на основе макромолекулы поли-4-винилпиридина.

В качестве антигенной детерминанты при этом было использовано простое химическое соединение - тринитрофенильная группировка. Вещества типа тринитрофенила называются гаптенами. Сами стимулировать иммунный ответ, то есть выработку антител, они не могут, пока не присоединятся к белку или другой природной макромолекуле. Мы присоединили тринитрофенильную группировку к "неприродной" молекуле поли-4-винилпиридина. И получили антиген с поразительными свойствами! Легко удалось выработать антитела против гаптена, присоединенного к очень простому полимерному соединению.

Обычно антитела к гаптену на природных носителях образуются при условии дополнительной стимуляции организма специальными веществами (так называемыми адъювантами). При иммунизации же гаптеном, введенным в молекулу поли-4-винилпиридина, такая стимуляция не требуется. И наконец, выработка антител против синтезированного нами антигена, как оказалось, не зависит от тимуса, в Т-клетках не нуждается.

Иммунизированные синтетическим антигеном Т-дефицитные животные вырабатывают такое же количество антител или даже больше, чем здоровые. При иммунизации тем же самым гаптеном, введенным не в поли-4-винилпиридиновую молекулу, а в молекулу белка, Т-дефицитные животные без дополнительной стимуляции их адъювантами антител не образуют.

В последующих работах в качестве модельного антигена использовали бычий сывороточный альбумин (БСА). БСА - весьма слабый антиген, вызывает иммунный ответ только после многократных иммунизации животных при условии дополнительной стимуляции адъювантами. Ожидалось, что присоединение БСА к молекулам полиэлектролита обеспечит индукцию повышенного иммунного ответа к белковой детерминанте этого искусственного антигена. Искусственные антигены готовили в виде комплекса БСА с поликатионом, возникавшего за счет слабых электростатических или более сильных гидрофобных связей, либо в виде так называемого конъюгата, где БСА ковалентно, наиболее сильно связан с поликатионом.

В качестве полимера-комплексообразователя был выбран сополимер 4-винил-N-этилпиридин и 4-винил-N-цетилпиридин бромидов.

Этот выбор определялся тем, что представленный сополимер в области нейтральных рН потенциально способен комплексировать с БСА как путем образования электростатических солевых связей за счет этильных (С₂Н₅) радикалов, так и гидрофобных взаимодействий цетильных (С₁₆Н₃₃) радикалов с неполярными участками белковых глобул. Поэтому в данном случае можно было ожидать формирования особенно прочных комплексов белок - полиэлектролит, не диссоциирующих при физиологических значениях ионной силы. В частицах комплекса каждый поликатион (длиной в тысячу звеньев) в водном растворе связывает две молекулы белка.

Изучая синтез высокоиммуногенных антигенов, было необходимо оценить эффективность использования здесь ковалентных химических связей. Такая оценка важна как для теории антигенного действия, так и с практической точки зрения, для создания соединений максимальной прочности.

Иммунизация животных полученными искусственными антигенами вызывает иммунный ответ, величина которого в 50-100 раз выше, чем при иммунизации БСА. Чрезвычайно сильно повышенную иммуногенную способность искусственного антигена, полученного присоединением белковых макромолекул к полиэлектролиту, нельзя объяснить действием полимера как обычного иммуностимулятора. При раздельном введении животным белка и полиэлектролита, при введении неустойчивых комплексов, разрушающихся в организме, тоже наблюдается усиление иммунного ответа. Однако оно несоизмеримо по величине с иммунным ответом, возникающим при иммунизации комплексом белок - полиэлектролит, где присоединение антигена осуществлено за счет гидрофобных или ковалентных связей.

Таким образом, синтезированные комплексные макромолекулы можно рассматривать как необычайно сильный искусственный антиген-продукт сборки из белка и синтетического полиэлектролита, каждый из которых в отдельности либо не иммуногенен (поликатион), либо слабо иммуногенен (альбумин). Необходимое условие реализации иммуностимулирующего действия полиэлектролитов, соединенных с молекулой антигена, - достаточная устойчивость этого комплексного соединения в условиях организма.

Есть серьезные основания полагать, что описанные принципы можно будет распространить на антигены вирусов и микробов.