Войти
Иммуноконтрацепция - это использование иммунной системы животного для предотвращения оплодотворения отпрыск. Противозачаточные средства этого типа в настоящее время недоступны для использования людьми.
Обычно иммуноконтрацепция включает введение вакцины, которая вызывает адаптивный иммунный ответ, который вызывает временное бесплодие животного. Противозачаточные вакцины использовались во многих условиях для борьбы с популяциями диких животных. Однако специалисты в данной области считают, что необходимы серьезные инновации, прежде чем иммуноконтрацепция станет практической формой контрацепции для людей.
До сих пор иммуноконтрацепция была сосредоточена на млекопитающих исключительно. В половом размножении млекопитающих существует несколько мишеней для подавления иммунитета. Их можно разделить на три категории.
Иммуноконтрацепция в настоящее время недоступна, но изучается.
Для иммуно Чтобы противозачаточное средство было приемлемым для использования человеком, оно должно соответствовать или превосходить показатели эффективности популярных в настоящее время форм контрацепции. В настоящее время максимальное снижение фертильности из-за вакцин со спермой в лабораторных экспериментах на мышах составляет ~ 75%. Отсутствие эффективности связано с изменчивостью иммуногенности от одного животного к другому. Даже при воздействии одной и той же вакцины у некоторых животных вырабатываются высокие титры антител к антигену вакцины, в то время как у других титры антител относительно низкие. В испытании Эппина, в котором было достигнуто 100% бесплодие, использовалась небольшая выборка (всего 9 обезьян), и даже из этой небольшой выборки 2 обезьяны были исключены из исследования, поскольку у них не было выработки достаточно высоких титров антител.
Эта тенденция - высокая эффективность, когда титры антител выше порогового значения в сочетании с вариабельностью в том, сколько животных достигают такого порога, - прослеживается во всех исследованиях иммуноконтрацепции и иммунных противозачаточных средств. Долгосрочное исследование вакцинации PZP на оленях, которое длилось 6 лет, показало, что бесплодие напрямую связано с титрами антител к PZP. Фаза II клинических испытаний вакцин ХГЧ была весьма успешной среди женщин с титрами антител выше 50 нг / мл, но довольно низкими среди женщин с титрами антител ниже этого порога.
Иммунитет слизистой оболочки, который включает иммунную функцию в женских половых путях, не так хорошо изучен, как гуморальный иммунитет. Это может быть проблемой для некоторых противозачаточных вакцин. Например, во втором испытании на приматах LDH-C 4, которое дало отрицательные результаты, у всех иммунизированных макак развились высокие титры антител против LDH-C 4 в сыворотке, но антитела против LDH-C 4 не были обнаружены во влагалищных жидкостях обезьян. Если антитела против LDH-C 4 действительно ингибируют оплодотворение, то этот результат подчеркивает, насколько различие в функционировании иммунитета слизистой оболочки от гуморального иммунитета может иметь решающее значение для эффективности противозачаточных вакцин.
Всякий раз, когда возникает иммунный ответ, возникает определенный риск аутоиммунитета. Поэтому испытания иммуноконтрацепции обычно проверяют признаки аутоиммунного заболевания. В частности, одна проблема, связанная с вакцинацией от zona pellucida, заключается в том, что в некоторых случаях она коррелирует с патогенезом яичников. Однако заболевание яичников не наблюдалось во всех испытаниях вакцинации против zona pellucida, и при наблюдении оно не всегда было необратимым.
Продукция гамет индуцируется как у самцов, так и у самок млекопитающих одними и теми же двумя гормонами: фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ) и лютеинизирующим гормоном (ЛГ). Их продуцирование, в свою очередь, индуцируется единственным рилизинг-гормоном, гонадотропин-рилизинг-гормоном (GnRH), который был в центре внимания большинства исследований иммуноконтрацепции против продуцирования гамет. ГнРГ секретируется гипоталамусом импульсами и перемещается в переднюю долю гипофиза через систему воротной вены. Там он стимулирует выработку ФСГ и ЛГ. ФСГ и ЛГ проходят через общую кровеносную систему и стимулируют функционирование гонад, включая выработку гамет и секрецию половых стероидных гормонов. Таким образом, иммунитет против ГнРГ снижает выработку ФСГ и ЛГ, что, в свою очередь, снижает выработку гамет и вторичные половые признаки.
Хотя было известно, что иммунитет против гонадолиберин оказывает противозачаточное действие в течение некоторого времени, только в 2000-х годах он был использован для разработки нескольких коммерческих вакцин. Equity® Oestrus Control - это вакцина против гонадолиберина, предназначенная для использования у домашних лошадей, не являющихся племенными. Repro-Bloc - вакцина против гонадолиберина, предназначенная для использования у домашних животных в целом. Improvac® - это вакцина против гонадолиберин, предназначенная для свиней не как противозачаточное средство, а как альтернатива физической кастрации для борьбы с запахом хряка. В отличие от других продуктов, которые продаются для использования у домашних животных, GonaCon ™ представляет собой вакцину против гонадолиберина, разрабатываемую в рамках инициативы Министерства сельского хозяйства США для использования в борьбе с дикой природой, особенно оленями. GonaCon также использовался на пробной основе для борьбы с кенгуру в Австралии.
Форма полового размножения, практикуемая большинством плацентарных млекопитающих, - анизогамная, требующая двух виды разнородных гамет и аллогамные, так что каждая особь производит только один из двух видов гамет. Меньшая гамета - это сперматозоид, и вырабатывается самцами данного вида. Более крупная гамета - яйцеклетка, вырабатывается самками этого вида. В соответствии с этой схемой для оплодотворения требуется две гаметы, по одной от особи каждого пола. Иммуноконтрацепция, нацеленная на женскую гамету, сосредоточена на блестящей оболочке. Иммуноконтрацепция, нацеленная на мужскую гамету, включает множество различных антигенов, связанных с функцией сперматозоидов.
zona pellucida - это гликопротеин мембрана, окружающая плазматическая мембрана яйцеклетки. Основная функция блестящей оболочки при воспроизводстве - связывание сперматозоидов. Иммунитет против zonae pellucidae заставляет животное вырабатывать антитела, которые сами связываются zona pellucida. Таким образом, когда сперматозоид встречает яйцеклетку у животного, иммунизированного против zonae pellucidae, сперматозоид не может связываться с яйцеклеткой, потому что его zona pellucida уже занята антителами. Следовательно, оплодотворение не происходит.
Работа, начатая исследователями из Университета Теннесси в 1970-х годах в области иммунитета против zonae pellucidae, привела к его идентификации как антиген-мишень для иммуноконтрацепции. Пригодность zona pellucida обусловлена тем, что она необходима для оплодотворения и содержит по крайней мере один тканеспецифичный, а не видоспецифический антиген. Тканеспецифичность означает, что иммунитет против zonae pellucidae не влияет также на другие ткани в организме иммунизированного животного. Отсутствие видовой специфичности означает, что zonae pellucidae, собранные от животных одного вида, будут вызывать иммунный ответ у животных другого вида, что делает антигены zona pellucida легко доступными, поскольку zonae pellucidae может быть получен от сельскохозяйственных животных.
В 1987 году фармацевтическая компания Zonagen (позже переименованная в Repros Therapeutics ) была основана с целью разработки вакцин от zona pellucida в качестве альтернативы хирургической стерилизации домашних животных и в конечном итоге в качестве противозачаточного средства для человека. Продукты будут основаны на исследованиях, проводимых Медицинским колледжем Бейлора Бонни С. Данбар, которые финансировались Zonagen. Тем не менее, отношения между Zonagen и Бонни Данбар резко оборвались в 1993 году. Несмотря на заявления позднее в том же году о неизбежности разработки противозачаточной вакцины и соглашение с Schering AG о финансировании совместной разработки противозачаточной вакцины для человека вакцины не поступало в продажу, и соглашение с Schering было расторгнуто после того, как исследования приматов оказались разочаровывающими. Компания продолжит реализацию других проектов и будет переименована.
Также в конце 1980-х годов начались исследования по использованию вакцин на основе zonae pellucidae, собранных с свиней в целях борьбы с дикой природой. Такие вакцины свиной zona pellucida (PZP) были испытаны на содержащихся в неволе и домашних лошадях в 1986 году с обнадеживающими результатами. Это привело к первому успешному полевому испытанию противозачаточных вакцин на диких животных, находящихся в свободном выгуле, в ходе которого были изучены вакцины PZP, применявшиеся на диких лошадях национального побережья острова Ассатиг в 1988 году. Успешные результаты полевых испытаний подтверждались ежегодным бустерные прививки.
После успеха испытаний на лошадях первоначальные испытания с использованием содержащихся в неволе животных показали многообещающие перспективы использования вакцин PZP с белохвостыми оленями и африканскими слонами. Это привело к успешным полевым испытаниям вакцин PZP на белохвостых оленях в Смитсоновском институте биологии сохранения в Front Royal, VA с сентября 1992 по сентябрь 1994 г. и на африканских слонах Национальный парк Крюгера в Южной Африке в 1996 году.
В результате этих успехов вакцинация PZP стала самой популярной формой иммуноконтрацепции диких животных. По состоянию на 2011 год вакцинацией PZP проходят тысячи животных, в том числе 6 различных видов диких животных, находящихся на свободном выгуле, в 52 разных местах и 76 экзотических видов, содержащихся в неволе, в 67 различных зоологических садах.
В 2012 году исследователи из Университета Бравиджая совместно с фармацевтической компанией Bio Farma получили грант от правительства Индонезии на разработку противозачаточной вакцины zona pellucida для человеческое использование. Вместо свиней zonae pellucidae для программы собирают от коров. Программа рассчитывает начать массовое производство противозачаточной вакцины в Индонезии не раньше 2013 года.
Хотя противозачаточные вакцины можно доставлять удаленно, они по-прежнему требуют введения каждому отдельному животному это должно стать бесплодным. Таким образом, противозачаточные вакцины использовались для борьбы только с относительно небольшими популяциями диких животных. Австралия и Новая Зеландия имеют большие популяции европейских инвазивных видов, для которых такой подход неприменим. Поэтому исследования в этих странах были сосредоточены на генетической модификации вирусов или микроорганизмов, которые заражают нежелательные инвазивные виды, чтобы они содержали иммуноконтрацептивные антигены.
Такие исследования включали нацеливание на Европейский кролик (Oryctolagus cuniculus) в Австралии путем конструирования гликопротеинов zona pellucida кролика в рекомбинантный вирус миксомы. Этот подход вызвал незначительное снижение фертильности у лабораторных кроликов с некоторыми гликопротеинами. Прежде чем такой подход будет готов для полевых испытаний, необходимо дальнейшее повышение эффективности. Исследования также были нацелены на домовую мышь (Mus domesticus) в Австралии путем конструирования антигенов мышиных zona pellucida в рекомбинантный вирус эктромелии и рекомбинантный цитомегаловирус. Последний подход вызвал стойкое бесплодие при введении лабораторным мышам. Однако есть некоторое снижение эффективности, когда он действительно передается вирусным путем.
Этот подход был исследован не только на кроликах и мышах, но и на других животных. Исследователи попытались воспроизвести аналогичные результаты при нацеливании на рыжую лису (Vulpes vulpes) в Австралии с использованием таких векторов, как Salmonella typhimurium, Vacinia и canine. герпесвирус, но пока не удалось добиться снижения фертильности по ряду причин. Первоначальное исследование контроля над опоссумом обыкновенным (Trichosurus vulpecula) в Новой Зеландии с использованием нематоды Parastrongyloides trichosuri выявило его как возможный иммуноконтрацептивный вектор.
У плацентарных млекопитающих оплодотворение обычно происходит внутри самки в яйцеводах. Яйцеводы расположены рядом с яичниками, где образуются яйцеклетки. Таким образом, для оплодотворения яйцеклетке необходимо пройти небольшое расстояние до яйцеводов. Напротив, сперматозоиды должны быть очень подвижными, поскольку они откладываются в женских половых путях во время копуляции и должны проходить через шейку матки (у некоторых видов), а также матка и яйцевод (у всех видов), чтобы достичь яйцеклетки. Подвижные сперматозоиды - это сперматозоиды.
Сперматозоиды защищены от мужской иммунной системы барьером кровь-яички. Однако сперматозоиды откладываются в сперме самки, которая в основном состоит из секреции семенных пузырьков, предстательной железы и бульбоуретральных желез. Таким образом, антитела, вырабатываемые самцом, откладываются у самки вместе со сперматозоидами. Из-за этого, а также из-за большого количества перемещений по женскому репродуктивному тракту, сперматозоиды чувствительны к антиспермальным антителам, вырабатываемым самками, в дополнение к ожидающим антиспермальным антителам, вырабатываемым самкой.
В 1899 году открытие существования антител против сперматозоидов было независимо сделано как Сержем Мечниковым из Института Пастера, так и лауреатом Нобелевской премии Карлом Ландштейнером.
. попытка иммуноконтрацепции была предпринята Моррисом Баскином, клиническим директором Денверского комитета по материнской гигиене. В этом испытании 20 женщинам, у которых было известно, что у них была по крайней мере одна предшествующая беременность, вводили сперму их мужей, и за 1 год наблюдения за этими парами не было зарегистрировано зачатия. Патент США (номер 2103240) был выдан в 1937 году на этот подход в качестве противозачаточного средства, но на основе этого подхода никогда не было продукта для широкого потребления.
На протяжении 1990-х годов возобновились исследования в области иммуноконтрацепции, нацеленной на сперматозоиды, в надежде разработать противозачаточную вакцину для использования человеком. В отличие от более ранних исследований, которые изучали противозачаточный эффект иммунных ответов на цельные клетки спермы, современные исследования сосредоточены на поиске конкретных молекулярных антигенов, которые участвуют в функции сперматозоидов.
Антигены, которые были идентифицированы как потенциальные мишени для иммуноконтрацепции, включают специфичные для сперматозоидов пептиды или белки ADAM, LDH-C4, sp10, sp56, P10G, антиген оплодотворения 1 (FA-1), sp17, SOB2, A9D, CD52, YLP12, Eppin, CatSper, Izumo, связанный со спермой антиген 9 (SPAG9), антиген сперматозоидов человека 80 килодальтон (80 кДа HSA) и ядерный аутоантигенный белок спермы (tNASP).
Ранние испытания на приматах дали смешанные результаты. В одном исследовании изучали специфичный для сперматозоидов изофермент человеческой лактатдегидрогеназы (LDH-C 4) в сочетании с Т-клеткой эпитоп для создания синтетического пептида, который действует как более мощный химерный антиген. Вакцинация самок павианов этим синтетическим пептидом привела к снижению фертильности в испытании. Однако второе исследование, посвященное вакцинации самок обезьян макака тем же синтетическим пептидом, не обнаружило снижения фертильности.
С тех пор исследование, посвященное вакцинации на основе эпидидимальной ингибитор протеазы (Eppin) у самцов макак продемонстрировал, что вакцинация против антигенов сперматозоидов может быть эффективным обратимым противозачаточным средством у самцов приматов. В то время как 4 из 6 контрольных обезьян оплодотворяли самок во время испытания, ни одна из 7 обезьян, включенных в испытание, которые были вакцинированы против самок, оплодотворенных эппином, и 4 из этих 7 вакцинированных обезьян восстановили свою фертильность в течение полутора лет наблюдения после испытания..
Это показало, что иммуноконтрацепция спермы не только может быть эффективной, но и может иметь несколько преимуществ перед вакцинами от zona pellucida. Например, вакцины против сперматозоидов могут использоваться не только женщинами, но и мужчинами.
Кроме того, хотя гликопротеинов в zona pellucida относительно мало, и, следовательно, относительно мало целевых антигенов для вакцин zona pellucida, более десятка перспективных были идентифицированы целевые антигены для подавления функции сперматозоидов. Такое относительное обилие предполагаемых антигенов-мишеней делает перспективы мультивалентной вакцины лучше для вакцин для сперматозоидов. Исследование, в котором изучалось использование одной такой поливалентной вакцины у самок макак, показало, что обезьяны вырабатывали антитела против всех антигенов, включенных в вакцину, что свидетельствует об эффективности поливалентного подхода.
Наконец, хотя было
191>аутоиммунный яичниковый патогенез, обнаруженный в некоторых испытаниях с использованием вакцин zona pellucida, антиспермальные антитела вряд ли будут иметь неблагоприятные последствия для здоровья, поскольку антиспермальные антитела производятся до 70% мужчин, перенесших вазэктомию, и было проведено много исследований возможных неблагоприятных побочных эффектов для здоровья от процедуры вазэктомии.A Вакцина вызывает активный иммунитет, когда животному вводят антигены, которые заставляют его само производить желаемые антитела. При пассивном иммунитете желаемые титры антител достигаются путем инъекции антител непосредственно животному. Эффективность такого подхода к иммуноконтрацепции была продемонстрирована еще в 1970-х годах с использованием антител против zonae pellucidae у мышей во время исследования механизма, с помощью которого такие антитела ингибируют фертильность. Поскольку вариабельность индивидуального иммунного ответа является препятствием для вывода на рынок противозачаточных вакцин, было проведено исследование метода контрацепции посредством пассивной иммунизации в качестве альтернативы, которая была бы менее продолжительной, но более близкой к рынку. Исследование, проведенное с использованием технологии фагового дисплея на лимфоцитах иммунофертильных мужчин, привело к выделению, характеристике и синтезу специфических антител, которые подавляют фертильность, действуя против нескольких известных антигенов сперматозоидов. Это подробное молекулярное знание антиспермальных антител может быть использовано при разработке пассивного иммуноконтрацептивного продукта.
Большинство Исследования иммунитета, подавляющего исход гамет, были сосредоточены на хорионическом гонадотропине человека (ХГЧ). ХГЧ не нужен для оплодотворения, но вскоре после этого он секретируется эмбрионами. Следовательно, иммунитет против ХГЧ не препятствует оплодотворению. Однако было обнаружено, что антитела против ХГЧ предотвращают имплантацию эмбрионов мартышек в эндометрий матки их матери.
Основная функция ХГЧ - поддерживать яичник желтое тело во время беременности по истечении времени, когда оно обычно распадается в рамках обычного менструального цикла. В течение первых 7–9 недель у людей желтое тело выделяет прогестерон, необходимый для поддержания жизнеспособности эндометрия во время беременности. Следовательно, иммунитет против ХГЧ в течение этого периода времени будет действовать как абортивное средство, что подтверждено экспериментами на бабуинах. В научной литературе для обозначения вакцин ХГЧ используется более всеобъемлющий термин «противозачаточная вакцина», а не «противозачаточная вакцина».
Исследования, начатые в 1970-х годах, привели к клиническим испытаниям у людей противозачаточной вакцины ХГЧ. В ходе клинического испытания фазы I (безопасность) было обследовано 15 женщин из клиник в Хельсинки, Финляндия, Уппсала, Швеция, Баия, Бразилия и Сантьяго, Чили с вакциной, полученной путем конъюгирования бета-субъединицы ХГЧ с столбнячным анатоксином. У женщин ранее была перевязка маточных труб. В ходе испытания иммунный ответ был обратимым, и никаких серьезных проблем со здоровьем обнаружено не было.
За этим последовало другое испытание фазы I в 1977-1978 гг., В котором изучались ранее стерилизованные женщины в 5 учреждениях в Индии с более мощная вакцина, которая объединила бета-субъединицу ХГЧ с альфа-субъединицей овечьего лютеинизирующего гормона с образованием гетероспецифического димера, конъюгированного как с столбнячным токсоидом, так и с дифтерийным анатоксином. Множественные носители использовались, потому что было обнаружено, что небольшой процент женщин приобрел специфическую иммуносупрессию в результате многократных инъекций конъюгатов с тем же носителем.
Эта более эффективная версия вакцины использовалась во второй фазе. (эффективность) в период 1991-1993 гг. проводились в 3 местах: Всеиндийский институт медицинских наук, больница Сафдарджунг в Нью-Дели и Институт последипломного медицинского образования и исследований в Чандигарх. Первичная иммунизация состояла из 3 инъекций с интервалом в 6 недель, и 148 женщин, которые, как известно, ранее были фертильными, прошли первичную иммунизацию. Все женщины вырабатывали антитела против ХГЧ, но только у 119 (80%) титры антител явно превышали 50 нг / мл, что являлось расчетным уровнем эффективности. Образцы крови отбирались дважды в месяц, и бустерные инъекции делались, когда титры антител опускались ниже 50 нг / мл у женщин, которые хотели продолжить использование вакцины. По завершении исследования после 1224 наблюдаемых менструальных циклов только 1 беременность произошла у женщины с уровнем титра антител выше 50 нг / мл, и 26 беременностей произошли у женщин с титром ниже 50 нг / мл.
После этих клинических исследований вакцинации ХГЧ в качестве метода контроля над рождаемостью было обнаружено, что ХГЧ экспрессируется в определенных видах злокачественных новообразований, включая рак груди, аденокарциному простата, прогрессирующая карцинома вульвы, карцинома мочевого пузыря, аденокарцинома поджелудочной железы, карцинома шейки матки, карцинома желудка, плоскоклеточная карцинома ротовой полости и ротоглотки, карцинома легких и колоректальный рак. Таким образом, иммунитет против ХГЧ имеет такие применения, как визуализация раковых клеток, избирательная доставка цитотоксических соединений к опухолевым клеткам и, по крайней мере, в одном случае, прямой терапевтический эффект путем предотвращения образования, подавления роста и возникновения некроза опухолей. Это вызвало интерес к разработке вакцин ХГЧ специально для лечения рака.
Вакцина, испытанная в ходе клинических испытаний фазы II в Индии, не получила дальнейшего развития, поскольку она дала титры антител 50 нг / мл в течение не менее 3 месяцев только у 60% женщин в исследовании. Текущие исследования противозачаточных вакцин ХГЧ направлены на повышение иммуногенности. Вакцина, в которой бета-субъединица ХГЧ слита с субъединицей В Escherichia coli термолабильный энтеротоксин, оказалась эффективной у лабораторных мышей. Он был одобрен Индийским национальным комитетом по изучению генетических манипуляций и производится для доклинических токсикологических испытаний. Если будет установлено, что он безопасен, его планируют для клинических испытаний.
Иммуноконтрацепция - одна из немногих альтернатив летальным методам прямого контроля над популяциями диких животных. Хотя еще в 1950-х годах проводились исследования использования гормональной контрацепции для борьбы с дикой природой, в результате которых производились фармакологически эффективные продукты, все они оказались неэффективными для борьбы с дикой природой по ряду практических причин. С другой стороны, полевые испытания иммуноконтрацепции у диких животных показали, что противозачаточные вакцины могут быть доставлены дистанционно с помощью пистолета-захвата, безопасны для использования у беременных животных, обратимы и вызывают длительное бесплодие, преодолевая эти проблемы. практические ограничения.
Одна из проблем, связанных с использованием гормональных контрацептивов в целом, но особенно в дикой природе, заключается в том, что используемые половые стероидные гормоны легко передаются от животного к животному. Это может привести к непредвиденным экологическим последствиям. Например, было обнаружено, что у рыб, контактирующих с очищенными сточными водами, концентрация синтетического гормона левоноргестрела в плазме крови выше, чем у людей, принимающих гормональные контрацептивы. Поскольку антигены, используемые в противозачаточных вакцинах, являются белками, а не стероидами, они нелегко передаются от животного к животному без потери функции.
