Interferon rekombinowany: rodzaje, klasyfikacja i mechanizm działania

Rekombinowane interferony to grupa leków o właściwościach przeciwwirusowych, stosowanych w celach terapeutycznych i profilaktycznych. Te biologicznie aktywne białka są syntetyzowane naturalnie w ludzkich komórkach w odpowiedzi na inwazyjne czynniki obce. We współczesnej medycynie leki te są uznawane za najskuteczniejsze i najbezpieczniejsze w leczeniu chorób wirusowych.

Klasyfikacja

W mikrobiologii istnieje ponad 20 typów interferonu (IFN), które różnią się właściwościami i strukturą biologiczną. Narkotyki są klasyfikowane na ich podstawie w następujący sposób:

• Według rodzaju składnika aktywnego: o Interferon alfa (lub leukocyt); o Interferon beta (fibroblast); o Interferon gamma (immunologiczny); o Interferon lambda.
• Według sposobu otrzymywania: o naturalny, pochodzący z ludzkich leukocytów; o ludzki rekombinowany interferon wytwarzany syntetycznie (na drodze inżynierii genetycznej).

Interferony alfa- i beta są zgrupowane w rodzinie typu I ze względu na ich podobieństwa funkcje w organizmie i identyczne sekwencje aminokwasów. Interferony gamma- i lambda są identyfikowane jako oddzielny typ II i typ III, odpowiednio. Pierwsza generacja naturalnych białek miała zasadniczą wadę - wymagała skąpych surowców (krew dawców) i wysokiego stopnia oczyszczenia z obcych białek. Wysoki koszt i niska skuteczność tych leków były powodem. Rekombinowany interferon alfa jest obecnie najczęściej badanym i stosowanym w praktyce medycznej lekiem tego typu.

Cechy

Oprócz powyższej klasyfikacji, w białkach tych wyróżnia się podtypy. Tak więc kategoria rekombinowanych interferonów alfa 2 obejmuje nie mniej niż 24 podtypy, które różnią się od siebie 24 genami. Nie są one w pełni identyczne w strukturze podstawowej.

W przeciwieństwie do interferonu alfa, modyfikacja beta jest kodowana przez tylko jeden znany gen. oba białka są aktywowane przez wirusy i w swoim mechanizmie działania na inne komórki działają na te same receptory.

Ludzki rekombinowany interferon podtypu alfa-2b różni się od alfa-2a w swojej strukturze dwoma resztami aminokwasowymi. Pozostałe (w sumie ponad sto) są takie same. Dlatego choroby, który są one wykorzystywane, i skutki uboczne są takie same, ale odpowiedź organizmu (produkcja przeciwciał) jest inna.

Leukocytarne interferony naturalne są również klasyfikowane w zależności od stopnia ich oczyszczenia:

• Naturalne, które charakteryzują się płytkim procesem oczyszczania i są jak najbardziej zbliżone do oryginalnego surowca. Mają one największy potencjał działania immunobiologicznego.
• Skoncentrowany, wysoko oczyszczony. Są one najczęściej stosowane, gdy potrzebna jest duża pojedyncza dawka. Homogeniczność tych preparatów wynosi aż 90%.
• Połączone. Są one produkowane przez łagodne metody oczyszczania. Obecność dodatkowych cytokin utrudnia standaryzację tych substancji. Jednocześnie dzięki temu czynnikowi mają większe działanie immunomodulacyjne, co pomaga Rozszerzenie zakresu ich stosowania.

Rekombinowany interferon ludzki ma w swoim składzie białko monospecyficzne. Należy do jednego z podtypów. Typ b1a w preparatach rekombinowanego interferonu alfa charakteryzuje się formą glikozylowaną (nieenzymatyczne dodawanie reszt cukrowych do organicznych cząsteczek białka), a b1b formą nieglikozylowaną. Takie interferony są w 98% jednorodne.

Te cechy białek naturalnych i sztucznie syntetyzowanych powodują, że mają one różne zastosowania. Rekombinowane interferony mają dominujące działanie przeciwwirusowe i przeciwnowotworowe. Naturalne - immunomodulujące, a także wykazujące wyższą aktywność wobec patologii bakteryjnych i ropno-septycznych.

Preparaty rekombinowanego interferonu

Najczęściej stosowane z tej grupy leków to

• interferon alfa 2a: "Reafferon", "Viferon", "Roferon", "Interal";
• interferon alfa 2b: "Intron-A", "Lifferon", "Peginterferon:", "Infagel", Inrek;
• interferon alfa 2c: "Berofor";
• interferon beta: "Interferon-beta-1a", "Fron", "Rebif", "Avonex", "Betaseron", "Betaferon";
• interferon gamma: "Actimmune", "Gammaferon", "Ingaron", "Imukin".

Choroby

Rekombinowane interferony są aktywne w leczeniu takich chorób jak np

• Patologie dermatologiczne: opryszczka narządów płciowych, brodawki, kłykciny kończyste, brodawczaki, gonty;
• choroby okulistyczne: zapalenie rogówki spowodowane zakażeniem herpetycznym lub adenowirusowym (krótszy czas trwania choroby, dłuższe okresy między nawrotami);
• Ostre choroby zakaźne Choroby górnych dróg oddechowychgrypa, ostre zakażenia wirusowe układu oddechowego (profilaktyka doraźna u osób z grupy wysokiego ryzyka oraz w celach leczniczych);
• Patologie wątrobowo-żółciowe: wirusowe zapalenie wątroby typu B, C w postaci ostrej i przewlekłej (wyraźny efekt kliniczny, zmniejszenie śmiertelności do 60%);
• AIDS: normalizacja odporności, zmniejszenie ciężkości choroby u ponad połowy pacjentów; zmniejszenie ryzyka wystąpienia mięsaka Kaposiego związanego z AIDS;
• Inne patologie: zakażenie CMV (cytomegalowirusowe) występujące w stanach niedoboru odporności (w profilaktyce stosuje się interferony) i po operacjach przeszczepów; stwardniające zapalenie mózgu (zapalenie mózg).

Leki te charakteryzują się uniwersalnym spektrum aktywności przeciwwirusowej. W przeciwieństwie do chemioterapeutyków nie indukuje opornych form patogenów, lecz działa na czynniki wrodzonej, naturalnej odporności.

Historia odkrycia

Interferony zostały odkryte prawie 50 lat temu. Pierwsze leki otrzymywano z krwi dawców. W tym celu komórki krwi poddano działaniu wirusów, po czym zaczęły one produkować białka o właściwościach ochronnych. Otrzymany interferon był bardzo skuteczny, ale produkcja na dużą skalę była trudna ze względu na brak surowców. Na przykład, aby uzyskać objętość leku, konieczny dla Do leczenia 1 chorego na raka trzeba było pobrać krew od 200 dawców.

W połowie lat 80. spełnione zostały pierwsze przesłanki dla syntetycznych rekombinowanych interferonów. Gwałtowny rozwój inżynierii genetycznej w tych latach doprowadził do powstania nowej technologii - wprowadzenia odpowiedniego genu do kolonii komórek bakterii Pseudomonas putida, zdolnych do szybkiego rozmnażania. Umożliwiło to syntezę ludzkiego rekombinowanego interferonu alfa 2b na skalę przemysłową. Pierwszy lek stworzony w ZSRR nosił nazwę "Reafferon".

W kolejnych latach lek był szeroko badany u zwierząt pod kątem działania teratogennego i toksycznego. Testy potwierdziły jego bezpieczeństwo dla płodu i brak różnicy między działaniami niepożądanymi sztucznie syntetyzowanego i naturalnego interferonu.

Bakterie E. coli były później wykorzystywane do produkcji rekombinowanego interferonu, ponieważ szybciej wytwarzają tę substancję. Pierwszy lek oparty na nich nosił nazwę "Reafferon-EC" (od skrótu łacińskiej nazwy tego mikroorganizmu - Escherichia coli). Bakterie te są również wykorzystywane w większości współczesnych produkcji rekombinowanego interferonu.

sposób działania

Interferony są mediatorami biologicznymi, które aktywują układ odpornościowy człowieka. Pomagają one w rozpoznawaniu i tłumieniu obcej informacji genetycznej. W przypadku wprowadzenia do komórki wirusa, liczba patogenów wzrasta wielokrotnie już po kilku minutach. Rozprzestrzenili się dalej, atakując zdrowe komórki i powielając się ponownie. Proces ten jest szczególnie szybki w początkowych stadiach choroby, gdyż w tym okresie organizm człowieka nie jest w stanie wyprodukować odpowiedniej ilości interferonu.

Białka te uruchamiają syntezę różnych enzymów, przeciwciał i innych składników obrony immunologicznej. W efekcie komórki stają się odporne na działanie wirusów. Wyróżnia się również następujące mechanizmy, w których biorą udział interferony

• stymulację makrofagów, ich aktywację do pochłaniania nieżywotnych, chorych komórek;
• Hamowanie wzrostu i niszczenie komórek atypowych (działanie przeciwnowotworowe);
• Działanie na immunocyty (limfocyty produkowane w szpiku kostnym) - główne komórki układu odpornościowego: komórki NK, limfocyty T, monocyty, makrofagi i granulocyty; pobudzanie ich nieswoistej cytotoksyczności;
• Aktywacja syntezy białek zwiększających odporność komórek na czynniki obce, przekazywanie tych białek do sąsiednich komórek;
• Wyzwolenie kaskady reakcji, która stymuluje produkcję czynników przeciwzapalnych (efekt przeciwzapalny);
• Aktywacja syntezy własnego IFN, co pomaga skrócić okres rekonwalescencji.

Szczególnie silne działanie przeciwwirusowe wykazuje rekombinowany interferon alfa 2b, 2a i beta. Blokują produkcję białek wirusowych i hamują namnażanie się patogenów. Ważną zaletą ich podstaw jest minimalna toksyczność i możliwość przepisywania ich u dzieci.

Synteza

Rekombinowane interferony są produkowane etapami:

• uwalnianie informacyjnego RNA po aktywacji produkcji interferonu w hodowli bakteryjnej;
• Synteza komplementarnego DNA na bazie RNA;
• włączenie uzyskanego w poprzednim kroku DNA do wektorów plazmidowych - cząsteczek pozachromosomalnego DNA zdolnych do samodzielnego kopiowania w obrębie komórek bakteryjnych i odpowiedzialnych za produkcję białek;
• ekstrakcja rekombinowanego DNA;
• synteza klonów bakteryjnych produkujących interferon;
• Rozmnażanie kultury bakteryjnej na pożywkach;
• izolacja komórek bakteryjnych przez odwirowanie;
• wytrącanie białek interferonu z roztworu;
• oczyszczanie rekombinowanego interferonu metodą chromatografii powinowactwa lub innymi metodami.

Reprodukcja kultury klonalnej odbywa się w warunkach przemysłowych w reaktorach, natomiast poprzednie etapy mają miejsce w laboratoriach. Rekombinowane IFN-y są produkowane poza organizmem człowieka i mają wbudowany w swój materiał genetyczny gen ludzkiego interferonu.

Istnieje kilka kultur bakterii, które produkują te białka. Poniżej przedstawiono sposób wytwarzania rekombinowanego interferonu alfa 2b:

• Escherichia coli (akumulacja produktu następuje wewnątrzkomórkowo);
• Bacillus hay bacillus (który produkuje interferony w środowisko);
• Pseudomonas aeruginosa;
• Grzyby drożdżowe Saccharomycopsis fibuligera.

Ten ostatni typ progenitora ma następujące zalety w stosunku do pozostałych:

• możliwość stosowania niedrogich pożywek;
• łatwe oddzielanie podczas separacji;
• Wysoka wydajność procesu (ponad 10 razy większa niż u innych);
• proces przyłączania grup węglowodanowych, podobny w mechanizmie do tego w komórkach zwierzęcych.

Formulacje

Rekombinowany interferon 2b, 2a i beta jest dostępny w następujących postaciach dawkowania:

• roztwory do wstrzykiwania;
• liofilizaty;
• krople i folie do oczu
• roztwory do podawania doustnego;
• czopki i mikrogranulki do podawania doodbytniczego i dopochwowego;
• maści;
• żele;
• pigułki;
• aerozole;
• pęcherzyki sferyczne (liposomy).

Rekombinowany alfa-IFN

Syntetyczny interferon alfa w pełni odpowiada naturalnym białkom. Odgrywają one ważną rolę w wyzwalaniu odpowiedzi immunologicznej w organizmie człowieka, aktywują produkcję ważnych cytokin i pośredniczą między wrodzone i nabyte odporność i zapewniają "pamięć" immunologiczną.

W tabeli poniżej przedstawiono główne cechy niektórych preparatów rekombinowanego interferonu tego typu:

Leki nowej generacji to pegylowane (lub sprzężone) alfa-IFN, które charakteryzują się przedłużonym działaniem. Wykazują one wysoką skuteczność w przypadku Leczenie wirusów zapalenie wątroby. Należą do nich "Pegasys" (IFN-α-2a) i "Pegintron" (ludzki rekombinowany interferon 2b).

Rekombinowany beta-IFN

Interferon beta występuje obecnie w 2 podtypach - b1a (glikozylowany) i b1b (nieglikozylowany). Oprócz działania przeciwwirusowego i immunomodulującego, mają wpływ na układ nerwowy i stosowane w leczeniu stwardnienia rozsianego. Preparaty podawane są podskórnie lub domięśniowo. Udowodniono, że klinicznie zmniejsza częstość zaostrzeń nawet o jedną trzecią, ale nie ma jeszcze jasnych kryteriów skuteczności.

Mechanizm działania takich leków opiera się na

• wiązanie interferonów ze specyficznymi receptorami na powierzchni komórek, co aktywuje produkcję białek o działaniu przeciwwirusowym, przeciwnowotworowym i przeciwzapalnym.
• Zmniejszenie liczby nowych ognisk sklerotycznego uszkodzenia mózgu i zmian zanikowych w tkance mózgowej (potwierdzone badaniem MRI).
• Zahamowanie podziałów leukocytów i migracji do obszaru zapalenia poprzez zmniejszenie produkcji enzymów proteolitycznych.
• Zwiększona degradacja interferonu gamma, który odgrywa ważną rolę w rozwoju stwardnienia rozsianego.

Rekombinowany gamma-IFN

W Rosji najczęściej produkowany jest rekombinowany interferon gamma "Ingaron". Stosuje się go w leczeniu takich chorób jak:

• Grypa (w tym świńska);
• zapalenie ucha środkowego (preparat w aerozolu);
• Choroba ziarniniakowa;
• osteopetroza (wrodzona rodzinna osteoskleroza);
• przewlekłe wirusowe zapalenie wątroby typu B, C;
• AIDS;
• gruźlica płuc;
• patologie nowotworowe;
• infekcje układu moczowo-płciowego;
• opryszczka narządów płciowych i gonty;
• HPV;
• przewlekłe zapalenie gruczołu krokowego.

Aerozolowa postać ludzkiego rekombinowanego interferonu gamma jest również stosowana w profilaktyce grypy (udrażnianie nosa i nosogardzieli). Substancja blokuje produkcję polipeptydów odpowiedzialnych za zmiany włókniste w tkankach wątroby i płuc.

Działania niepożądane

Najczęstsze działania niepożądane związane z leczeniem interferonami alfa i gamma to objawy grypopodobne. Obejmuje ona takie znaki jak:

• Wzrost temperatury ciała;
• bóle głowy i mięśni;
• dreszcze;
• słabość.

Objawy te pojawiają się zwykle w pierwszym lub drugim tygodniu leczenia. Można je leczyć poprzez zmniejszenie dawki.

Następujące działania niepożądane występują rzadziej:

• zaburzenia trawienia;
• upośledzony sen;
• trombocytopenia;
• zmniejszenie liczby białych krwinek;
• zatrucie hormonami tarczycy.

Podczas stosowania interferonów beta mogą również wystąpić następujące działania niepożądane:

• nadciśnienie;
• tachykardia;
• arytmia;
• ból w sercu;
• niewydolność serca;
• obniżona inteligencja;
• zaburzenia psychiczne - depresja, myśli samobójcze, depersonalizacja, napady padaczkowe.