Подробное сравнение вакцин против ящура — три основные технологические направления и стратегии выбора 

1. Общий обзор: три основные категории вакцин, каждая со своим назначением

В настоящее время вакцины против ящура, разрешенные к применению в нашей стране, в зависимости от технологической схемы делятся на три основные категории: инактивированные целовирусные вакцины, вакцины на основе вирусоподобных частиц (VLPs) и синтетические пептидные вакцины. Каждая из них имеет своё предназначение и не заменяет другие — инактивированные вакцины обладают сильной иммуногенностью и технологически отработаны, поэтому в настоящее время являются основным средством массовой вакцинации; вакцины на основе VLPs сочетают в себе безопасность, высокую эффективность и возможность очистки, подходят для экстренной и плановой вакцинации, причём на фермах, проходящих очистку, им отдаётся предпочтение; синтетические пептидные вакцины имеют чётко определённый состав и высокую безопасность, в основном применяются для свиней.

Разница между ними, в конечном счете, заключается в том, «в какой форме представлен антиген»: инактивированные вакцины содержат целые вирусные частицы, вакцины на основе VLPs — «пустые оболочки» вируса, а синтетические пептиды — ключевой фрагмент (эпитоп VP1). Отсюда следует вывод: защитный эффект обусловлен «трехмерной конформацией антигена», а не только его «аминокислотной последовательностью». Инактивированные вакцины и VLPs сохраняют структуру целых частиц (146S / 75S), что позволяет индуцировать высококачественные нейтрализующие антитела; синтетические пептиды содержат только линейный эпитоп VP1, но не имеют конформационных эпитопов — именно в этом заключается основная причина того, что они «достаточны для свиней, но недостаточны для крупного рогатого скота».

Еще одна скрытая зацепка: форма антигена также определяет «возможность применения DIVA» (дифференциация иммунизированных животных от инфицированных диким вирусом) . Стоит лишь смешать в вакцине неструктурный белок (3ABC), как у иммунизированных животных начинают вырабатываться антитела к 3ABC, что приводит к смешению сигналов с инфекцией диким вирусом; инактивированная вакцина содержит следовые количества 3ABC, что «ограничивает возможность применения метода DIVA», тогда как VLP и синтетические пептиды изначально не содержат 3ABC, поэтому они «подходят для метода DIVA». Выбор вакцины заключается в поиске баланса между «иммуногенностью» и «возможностью очистки» с учетом целей конкретного хозяйства.

Таблица 1. Сравнение технологических подходов и ключевых параметров для трёх основных категорий вакцин

Примечание: в Китае уже одобрена к выпуску на рынок бивалентная вакцина против ящура типов O и A с дефицитом эпитопа 3B, которая в сочетании с набором 3B-ELISA позволяет проводить дифференциальную диагностику (DIVA) между иммунизированными животными и животными, инфицированными диким вирусом; производство этой вакцины требует культивирования генетически модифицированного живого вируса. Настоящая бивалентная инактивированная вакцина против ящура свиней типов O и южноафриканского типа 1 (SAT1) получила временный регистрационный номер, однако данный продукт является обычной инактивированной вакциной, а не вакциной с дефицитом эпитопа 3B, и не обладает функцией дифференциации DIVA. Моновалентная субъединичная вакцина против ящура южноафриканского типа 1 обладает характеристиками DIVA, но имеет относительно слабую иммуногенность и получила лишь разрешение на экстренное применение; в настоящее время в стране отсутствуют временные или официальные регистрационные номера для бивалентной субъединичной вакцины против ящура типа O и южноафриканского типа 1 (SAT1), поэтому она не включена в данную сравнительную таблицу.
На рисунке 1 «технологические схемы» производства вакцин трех категорий представлены в виде сравнения, что позволяет наглядно увидеть различия в методах их изготовления.

2. Инактивированные цельновирусные вакцины — классический основной подход, основной вид массовой вакцинации 2.1. Технические принципы. Самый традиционный, но и самый сложный в реализации подход: массовое культивирование живого вируса → химическая инактивация → концентрирование и очистка → добавление адъюванта и приготовление вакцины. Инактивация является ключом к успеху: необходимо не только полностью уничтожить инфекционность (минимальный уровень безопасности), но и максимально сохранить целостность трехмерной структуры частиц (минимальный уровень иммуногенности) — BEI (диэтиленимино) стал основным методом благодаря минимальному повреждению структуры частиц; после инактивации проводится нейтрализация, концентрирование и очистка для удаления посторонних белков и остатков, а затем добавление масляного адъюванта для усиления иммунного ответа.
2.2 Ключевой показатель 146S. 146S — это коэффициент осаждения цельной вирусной частицы, представляющий наиболее иммуногенный компонент вакцины (в системе инактивированных вакцин: 75S — пустая оболочка, 12S — белковая субъединица; оба являются сопутствующими компонентами, иммуногенность которых уступает 146S). Сравнение вакцин, имеющихся в продаже, показало: даже среди «инактивированных вакцин типа O» содержание 146S может различаться более чем в 20 раз (примерно от 1,46 до 35,84 мкг/дозу). Уровень общего белка и посторонних белков также является ключевым моментом контроля качества: избыток посторонних белков не только не обеспечивает защиту, но и усиливает побочные реакции. Это также объясняет распространённое недоумение: почему некоторые вакцины «дешёвые, но неэффективные» — за счёт экономии зачастую сокращается именно количество антигена.
2.3 Иммунологические характеристики. Сохранение цельных частиц обеспечивает высокую иммуногенность и индуцирует высокий уровень нейтрализующих антител, что является основой для использования этой вакцины в качестве основного средства массовой вакцинации; однако необходимо учитывать две «особенности»: срок защиты составляет всего 4–6 месяцев (невозможно «одна прививка на год»); первая прививка, как правило, не обеспечивает достаточного уровня защиты, поэтому необходимо пройти 2-кратную базовую иммунизацию (первая прививка + вторая через 1 месяц) и проводить ревакцинацию каждые 4–6 месяцев.
2.4 Два ограничения. ① Для производства требуются объекты третьего уровня биобезопасности (BSL-3) — необходимо культивирование живого вируса, что сопряжено с высокими барьерами и затратами; ② Обычные инактивированные вакцины содержат неструктурный белок 3ABC, который после многократной вакцинации затрудняет различение «иммунитета и инфекции», что не способствует очистке; кроме того, они обладают низкой термостабильностью, а требования к холодовой цепи более строгие.
2.5 Побочные реакции на вакцинацию (особое внимание уделяется стаду). Возможны местные отеки и болезненность, лихорадка, снижение аппетита; чаще наблюдаются у стада. Причины можно разделить на три группы: сама вакцина (чистота антигена, тип адъюванта, остатки инактивирующего агента), процедура инъекции (доза, место введения, чистота иглы и принцип «одна инъекция на голову»), индивидуальные особенности животного (порода, возраст, состояние здоровья, стресс). Меры по предотвращению заключаются в трёх аспектах: повышение чистоты антигена, стандартизация процедуры инъекции, а также надлежащее управление до и после вакцинации (подогрев, предотвращение стресса, наличие адреналина). Именно по этой причине хозяйства, требующие крайне низкого уровня побочных реакций, склоняются к использованию VLPs — характеристики платформы определяют максимальный уровень побочных реакций.

3. Вакцины на основе вирусоподобных частиц (VLP) — безопасный и очищенный выбор 3.1 Технические принципы. С помощью генной инженерии осуществляется совместная экспрессия трёх структурных белков — VP0, VP1 и VP3 (в соотношении, близком к 1:1:1), которые в условиях in vitro самоорганизуются в полые капсиды (75S) — частицы, обладающие полной трёхмерной структурой, но не содержащие вирусной РНК и не обладающие инфекционностью; на протяжении всего процесса не используются живые вирусы, а также не содержится белок 3ABC. Стоит отметить, что 75S в данном случае отличается от сопутствующих компонентов инактивированных вакцин — это очищенный антиген с контролируемым содержанием, сохраняющий полную трехмерную конформацию и обладающий высокой иммуногенностью (см. табл. 1).
3.2 Четыре основных преимущества. ① Высокая безопасность: частота побочных реакций при полевых испытаниях составляет около 0,01%—0,02% (что значительно ниже, чем у инактивированных вакцин — 0,2%—0,5%), при этом отсутствует риск распространения вируса; ② Быстрое образование антител: защитные антитела вырабатываются примерно через 7–10 дней после иммунизации (для инактивированных вакцин обычно требуется 14 дней), через 14 дней уровень специфических антител может достигать 1:64, а через 30 дней частота положительных результатов — 100 %, что имеет большое значение для экстренной иммунизации и быстрого создания иммунного барьера; ③ Длительный период иммунной защиты: период защиты после однократной иммунизации составляет около 6 месяцев (государственный стандарт ≥150 дней); ④ Поддержка метода DIVA для очистки: не содержит 3ABC; положительный результат на 3ABC непосредственно указывает на инфекцию диким вирусом.

3.3 Сферы применения. VLPs можно использовать как для экстренной вакцинации — они начинают действовать быстрее, чем инактивированные вакцины, и подходят для быстрого создания защитного барьера при возникновении очагов заболевания в окрестностях; так и для плановой вакцинации — однократная вакцинация обеспечивает защиту на срок около 6 месяцев, отличается высокой безопасностью и низким уровнем побочных реакций, что позволяет проводить массовую вакцинацию населения. Решение о выборе зависит от потребностей данного хозяйства в очистке стада: если требуется DIVA и очистка стада, они являются приоритетным выбором; если очистка не проводится, то выбор следует делать, сопоставляя стоимость и эффективность с инактивированными вакцинами. 4. Синтетические пептидные вакцины — четкий состав, в основном для свиней 4.1 Технические принципы. «Минималистичный» подход: химический синтез полипептида на основе ключевого защитного эпитопа VP1 вируса ящура (FMDV), с последующим соединением с белком-носителем для получения вакцины; состав полностью известен, не содержит нуклеиновых кислот, живого вируса и посторонних белков.
4.2 Основные преимущества. Четко определенный состав, высокая степень чистоты, высокая безопасность, отсутствие рассеивания вируса, а также естественное соответствие принципу DIVA (не содержит 3ABC).
4.3 Основные ограничения. Содержит лишь ограниченное количество антигенных эпитопов и имеет линейную структуру, что не позволяет имитировать пространственную конформацию эпитопов цельной вирусной частицы, а образование высококачественных нейтрализующих антител в значительной степени зависит от конформационных эпитопов — поэтому иммуногенность относительно ограничена, а эффективность в отношении крупного рогатого скота явно недостаточна (иммунная система крупного рогатого скота более «требовательна» к конформационным эпитопам); в основном используется для иммунизации свиней. Это врождённый предел данного подхода.
4.4 Ключевые моменты оценки иммунитета. Проводится определение антител к структурному белку VP1. В зависимости от платформы вакцины необходимо подбирать соответствующий метод анализа — использование неверного метода может привести к тому, что «удовлетворительный иммунитет» будет интерпретирован как «неудовлетворительный».

5. Выбор вакцины: четыре вопроса для определения подходящего варианта. Ответив на эти четыре вопроса, вы в основном определитесь с выбором: ① Вопрос о циркулирующих штаммах — охватывают ли тип/линия циркулирующие штаммы на данном хозяйстве и в окрестностях? Особое внимание следует уделить SAT1, O/CATHAY-3, O/Mya-98. Если на этот вопрос нет утвердительного ответа, остальные три вопроса теряют смысл.
② Вопрос о целях профилактики и контроля — плановая массовая вакцинация / интенсивная работа по очистке стада / защита в условиях низкого риска; для очистки стада вакцина должна обеспечивать DIVA-эффект.
③ Вопрос о видах животных — свиньи, крупный рогатый скот, овцы; синтетические пептиды следует с осторожностью применять для крупного рогатого скота.
④ Вопрос о стоимости и соответствии нормам — сначала обратите внимание на ключевые показатели качества, такие как 146S, а затем проверьте регистрационный номер и производителя; сначала вложите средства в «количество антигена», а уже потом обсуждайте остальное. Ключевые моменты
1. Три основные категории с разным назначением: инактивированные вакцины в настоящее время являются основным средством массовой вакцинации, VLPs сочетают высокую эффективность и очистку стада, а синтетические пептиды в основном используются для свиней — при выборе вакцины сначала ответьте на «четыре вопроса».
2. Защитная способность зависит от «конформации»: инактивированные вакцины и VLPs сохраняют полную трехмерную структуру (146S / 75S), а синтетические пептиды имеют только линейные эпитопы.
3. VLPs сочетают в себе «безопасность, высокую эффективность и возможность DIVA»: частота побочных реакций составляет около 0,01–0,02%, защитные антитела вырабатываются примерно через 7–10 дней после иммунизации, срок защиты составляет около 6 месяцев; их предпочтительно использовать на фермах, прошедших очистку — благодаря сочетанию высокой эффективности и возможности очистки они являются предпочтительным выбором для большинства свиноводческих хозяйств.
4. Обязательно обратите внимание на 146S при выборе инактивированных вакцин: несмотря на то, что обе вакцины относятся к категории «инактивированных вакцин типа O», содержание 146S в них значительно различается — от 1,46 до 35,84 мкг на дозу.