Несмотря на значительные успехи, достигнутые в конце ХХ века в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, внутрибольничные инфекции (ВБИ) остаются одной из острейших проблем современной медицины, которая приобретает все большую экономическую и социальную значимость. В этиологии ВБИ насчитывается более 200 патогенов; ведущим возбудителем гнойно-септических инфекций и четвертой по частоте причиной летальности при инфекциях, связанных с оказанием медицинской помощи, является Staphylococcus aureus. В принятой на государственном уровне Национальной концепции профилактики инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (2011) в качестве одного из более перспективных направлений выделены разработка и применение вакцин против наиболее этиологически значимых возбудителей [1]. После длительного успешного использования вакцин для профилактики заболеваний, вызываемых многими токсинами, вирусами и бактериями, были предприняты попытки разработки стафилококковых вакцин, которые основывались на тех же иммунологических механизмах, способствовавших активации гуморального иммунитета. Ранее представленные результаты исследований [2], проведенных до 2008 г., свидетельствуют о том, что разработка стафилококковых вакцин велась в разных направлениях: наиболее подробно изучались вакцины, приготовленные из микробных клеток; в течение длительного времени использовали анатоксины; в многочисленных экспериментальных работах изучали иммуногенную активность различных антигенов (белок А, тейхоевые кислоты и др.). При клинических исследованиях эффективность большинства разрабатываемых препаратов не была подтверждена, и по разным причинам в настоящее время отсутствуют коммерческие противостафилококковые иммунопрепараты с доказанной эффективностью [2]. В настоящем обзоре проанализированы доступные данные о результатах доклинических и клинических исследований разрабатываемых в настоящее время стафилококковых вакцин.

Современные исследования ведутся с использованием в конструкции вакцин различных антигенов S. aureus. В первую очередь следует остановиться на капсульных полисахаридах (КП). Селекция КП S. aureus была основана на многообещающих результатах, полученных при изготовлении вакцин против других бактериальных патогенов, у которых КП обеспечивали выраженную защиту [3]. В этих исследованиях использован принцип конъюгирования КП с белком, оказавшийся весьма эффективным в дизайне вакцин против других возбудителей. Вакцина StaphVax, разработанная компанией Nabi Biopharmaceuticals (США), содержит КП S. аureus типов 5 и 8, отобранные как наиболее распространенные среди клинических штаммов S. aureus, конъюгированные с рекомбинантным белком Pseudomonas aeruginosa [4]. Доклинические испытания этого препарата были обнадеживающими: получена защита и уменьшение диссеминации S. aureus на модели бактериемии у мышей [5] и крыс при воспроизведении катетер-ассоциированной стафилококковой инфекции [6]. Однако при проведении 3-го этапа клинических испытаний на пациентах, находящихся на гемодиализе в период 1998–2000 г., несмотря на титры специфических антител к КП типов 5 и 8 у привитых (около 80 мкг/мл через 40 нед при 5,7–8,6 мкг/мл до вакцинации), не было выявлено значимой защиты в течение установленного для испытания срока (54 нед), хотя в более ранние сроки (30–40 нед) была получена 63% защита [7]. Во втором исследовании также не было получено значимой защиты.

Эта вакцина использована также для пассивной иммунизации: были выделены поликлональные антитела из сыворотки людей, иммунизированных StaphVax (Altastaph), и исследованы при бактериемии у новорожденных и взрослых, однако в двух клинических испытаниях 2-й фазы препарат защиты не вызывал [8, 9].

В итоге Nabi Biopharmaceuticals остановила дальнейшую разработку вакцины StaphVax, поскольку она как при активной, так и при пассивной иммунизации оказалась недостаточно эффективной. Это связано тем, что у многих клинических изолятов нет капсулы этих типов или вообще нет капсулы, как у эпидемического штамма MRSA USA300, у которого капсула не определяется, в то время как именно этот штамм стал наиболее частым источником инфекций кожи и мягких тканей в американских больницах скорой помощи и может распространиться повсеместно как глобальный [10, 11]. С другой стороны было выявлено, что по сравнению с такими же вакцинами против гемофильной палочки и пневмококка КП S. aureus менее иммуногенен [4, 12].

Наряду с КП на современном этапе продолжаются исследования, в которых пытаются использовать в составе разрабатываемых вакцин различные варианты альфа-токсина, а также его сочетания с другими антигенами S. aureus. В этом направлении ведутся разработки ряда вакцин, но получаемые результаты крайне противоречивы даже в условиях эксперимента. Разработанная фирмой Nabi Biopharmaceuticals вакцина PentaStaph, содержащая 5 компонентов [тейхоевые кислоты и нетоксичные варианты альфа-токсина, а также лейкоцидин Пантона–Валентайна (PVL) и КП типов 5 и 8], до сих пор находится на стадии доклинических испытаний. Проводятся клинические испытания двух трехвалентных вакцин, содержащих КП 5 и 8 и токсоид альфа-токсина или хлопьеобразующий фактор А (ClfA). Последнюю вакцину начала разрабатывать фирма Pfizer (США) [13]. Ранее было доказано, что пригодным для разработки вакцины является нетоксичный и негемолитический вариант альфа-токсина H35L, полученный с помощью направленного мутагенеза. J. Bubek Wardenburg и соавт. [14] использовали H35L для активной иммунизации на модели легочной инфекции у мышей и получили снижение летальности от S. aureus. В настоящее время в доступных источниках отсутствуют данные об эффективности этих препаратов в результате испытаний. Роль PVL в патогенезе ВБИ, вызываемых штаммами MRSA S. aureus [15–17], как и его протективная активность, противоречива [17–20]. Неудачи, связанные с неоднозначными результатами, полученными на модельных инфекциях у мышей, объясняются относительно высокой устойчивостью нейтрофилов мышей к PVL [21]. J. Burbek Wardenburg и соавт. [14] не обнаружили протективного эффекта PVL в отношении штамма S. aureus USA300 на модели легочной инфекции у мышей, в противоположность высокому протективному эффекту, полученному на той же модели при иммунизации мышей альфа-токсином, тогда как Е.L. Brown и соавт. [18] показали высокую протективную активность PVL на той же инфекционной легочной модели. В связи с изложенным как протективный эффект PVL, так и его роль в патогенезе ВБИ, вызываемых штаммами MRSA, требуют дальнейшего изучения.

В последние десятилетия была выявлена роль белковых антигенов в индукции адаптивного иммунитета, расшифрован процесс их представления антигенпредставляющими клетками Т-лимфоцитам, направленность, пути дифференцировки Т-лимфоцитов и, соответственно, спектр образующихся антител [22–24]. Эти достижения теоретической иммунологии подтолкнули к исследованию роли и возможности использования белковых антигенов в составе вакцинных препаратов, в том числе и стафилококковых. За последние 10 лет только при разработке вакцины Merck V710 использован подход, связанный со специфической селекцией поверхностных белковых антигенов для выбора лучших из них, в частности участвующих в патогенезе инфекции. С этой целью был проведен скрининг библиотеки пептидов S. aureus с помощью сывороток пациентов, и в качестве антигена был выбран поверхностный железорегулируемый белок IsdB [25–27]. Доклинические исследования, проведенные компанией Merck, показали высокую иммуногенность IsdB и то, что анти-IsdB-антитела защищают животных от заражения большинством исследованных штаммов S. aureus [26]. В настоящее время исследования дошли до 2-й фазы клинических испытаний на больных, подвергнутых кардиоторакальной хирургии и гемодиализу. Однако в 2011 г. появились сообщения, которые нуждаются в уточнении, о том, что компания Merck остановила клинические испытания [28].

В то же время о перспективности поверхностных белков S. aureus, в частности железорегулируемых, свидетельствуют нижеследующие результаты доклинических исследований.

Y.K. Stranger-Jones и соавт. [29] недавно систематизировали и оценили поверхностные «заякоренные» белки S. aureus в качестве возможных кандидатов для разработки вакцины. Эти поверхностные белки могут быть потенциальными протективными антигенами, так как они экспонируются на поверхности микробной клетки, ковалентно связаны с клеточной стенкой и играют значительную роль в адгезии S. aureus, которая является первым этапом в патогенезе стафилококковой инфекции. Авторы исследовали 19 белков, которые были охарактеризованы с помощью секвенирования. После анализа первоначальных данных бактериальной обсемененности почек при воспроизведении инфекционной модели на мышах, зараженных штаммом Newman S. аureus, авторами для конструирования вакцины были выбраны 4 поверхностных белка (SdrE, IsdA, SdrD и IsdB). Мультикомпонентная вакцина на основе этих белков защищала мышей от летальной стафилококковой инфекции при заражении четырьмя из пяти использованных штаммов S. aureus. Авторы также показали, что мультикомпонентная вакцина вызывала более выраженную защиту от гибели животных по сравнению с вакциной, содержащей только один из четырех антигенов [29]. Важно подчеркнуть, что мультикомпонентная вакцина также содержала белок IsdB, который является единственным антигеном в вакцине Merck V710.

Фирма Syntiron/Sanofi Pasteur запатентовала технологию (SRP®) разработки мультивалентной вакцины, основанной на железорегулируемых бактериальных белках. Усвоение железа необходимо для всех бактерий (за исключением Borrelia burgdorferi) [30]. Разработанный фирмой подход основан на том, что белки, ответственные за усвоение железа, находятся у S. aureus по контролем железо-зависимой регуляции [31, 32]. Такая мультивалентная вакцина может быть направлена на все бактерии, имеющие систему усвоения железа, делая таким образом бактерии неспособными уклоняться от опсонизации, что требует экспериментальных подтверждений [13].

Особый интерес представляют исследования, проведенные в США в Калифорнийском Медицинском центре [33, 34], в которых описано направление разработки противостафилококковых вакцин, заключающееся в индуцировании Т-клеточной памяти, способствующей ускорению появления фагоцитов на месте инфекции и их активации, к продукции цитокинов примированными вакциной лимфоцитами, повышающими способность фагоцитов к киллингу S. aureus и, тем самым, к очищению организма. Они разработали rAls3p-N-вакцину, основываясь на перекрестной иммунологической активности кандидозного рекомбинанта N-концевого Als3p (rAls3p-N) с препаратом клеточной стенки S. aureus – ClfA, которая защищала мышей от летального заражения S. aureus [35]. Эта вакцина индуцирует протективный иммунитет у мышей к S. aureus в отсутствие стимуляции защитных антител и при индукции протективного Th1/Th17-ответа. rAls3p- N рассматривается фирмой NovaDigm Therapeutics (США) как возможный кандидат в противостафилококковую вакцину.

ClfA – стафилококковый поверхностный белок, участвующий в связывании фибриногена [36], способствует прикреплению стафилококка к различным тканям организма и клеткам, а также к биоматериалам [37]. Было показано, что при проведении активной иммунизации он не обладал высокой эффективностью, в то время как доклинические исследования дали основание предполагать, что анти-ClfA-антитела обладают способностью защищать против инфекции, вызванной S. aureus [21, 38] и на основе этого были выбраны фирмой Inhibitex (США) как кандидат для пассивной иммунизации. Были испытаны пуллированные человеческие антитела от доноров с высокими тирами против фибриногена и фибринсвязывающего адгезина (S. аureus – ClfA и S. epidermidis – SdrG) с целью создания препарата с высокой противостафилококковой эффективностью (Veronate). Однако несмотря на результаты, полученные во 2-й фазе клинических исследований, в 3-й фазе не отмечено положительных результатов при использовании препарата по сравнению с плацебо [39].

Той же компанией был разработан AurexisТМ – моноклональные антитела против ClfA [13]. На модели эндокардита кроликов препарат вводили в комбинации с ванкомицином, что способствовало меньшей бактериемии у кроликов и более низкой высеваемости, чем при введении только ванкомицина [40]. Однако 2-я фаза клинических испытаний, проведенная на пациентах с бактериемией, которые также принимали AurexisТМ и стандартную терапию, не выявила в конце исследования статистически значимого преимущества по сравнению с пациентами, принимавшими стандартную терапию [41].

Представленные данные свидетельствуют о том, что в настоящее время предпринимаются попытки разработки вакцин для активной иммунизации, многие из которых закончились неудачно. Существуют механизмы, например, такие как элиминация специфичностей реактивного кислорода и других бактерицидных компонентов, образующихся в результате фагоцитоза, с помощью которых S. aureus может избежать элиминации [42]. Это, вероятно, является одной из причин недостаточной эффективности вакцины против S. aureus и противостафилококковых антител, которые присутствуют у многих людей, но не обладают защитной способностью [43]. Кроме того, многие штаммы S. aureus продуцируют лейкоцидин, например, PVL, который лизирует лейкоциты [44, 45]. Вместе с тем эти механизмы защищают бактерии от поствакцинального иммунитета. Тем не менее исследования по разработке вакцин против S. aureus продолжаются.

Пассивная иммунизация как альтернатива напрямую блокирует секретируемые факторы вирулентности S. aureus. Однако S. aureus вырабатывает различные токсины и имеет много факторов патогенности, поэтому препарат для пассивной иммунизации, вероятнее всего, должен представлять собой комбинированные антитела против нескольких детерминант вирулентности. Так как этот «коктейль», по мнению M. Otto, может содержать антитела только к ограниченному числу антигенов, являющихся факторами вирулентности S. aureus, в дальнейших исследованиях патогенеза стафилококковой инфекции, важных для разработки эффективного препарата, должны быть изучены детерминанты вирулентности и сочетанность их действия [13].

В НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова РАМН была разработана стафилококковая вакцина на основе комбинации протективных антигенов (пептидогликан, тейхоевые кислоты, белковые антигены клеточной стенки) из иммуногенных штаммов S. aureus, обладающих внутривидовой перекрестной протективной активностью, а использование щадящего метода выделения антигенов (ацетон, водная экстракция) обеспечило сохранение иммуногенности [46]. Предложенная вакцина, названная авторами «Стафиловак», является активатором и стимулятором врожденного и адаптивного иммунитета [47]. В эксперименте установлена защита от септической стафилококковой инфекции у мышей и кроликов [47]. Эта вакцина в клинических исследованиях при включении в комплексную терапию хронических стафилококковых инфекций (пиодермия, фурункулёз и др.) оказывала длительный терапевтический эффект: снижала тяжесть обострений, значительно увеличивала период ремиссии, сокращала потребность в антибиотикотерапии, способствовала индукции интерферона-γ и антител [48, 49]. В настоящее время завершаются доклинические исследования вакцины, в которой расширен штаммовый состав и разработана промышленная технология получения препарата [50]. По этой технологии приготовлены серии вакцины и показано, что препарат обладает антигенными (в ИФА высокие титры специфических IgG-антител в сыворотках иммунизированных животных) и протективными (в опытах активной защиты мышей) свойствами, не токсичен, не обладает аллергизирующим действием, тератогенностью и мутагенностью, не пирогенен, не иммунотоксичен in vitro и in vivo. Полученные результаты являются основанием для проведения первых этапов клинических испытаний, целью которых будет изучение переносимости и реактогенности при подкожном введении рекомендуемых доз вакцины.

Несмотря на то что пока отсутствуют противостафилококковые препараты, подтвердившие свою эффективность в завершенных клинических испытаниях, проведенные исследования, направленные, в частности [2], на определение протективных антигенов для пассивной и активной иммунизации, в том числе протективной роли антител к полисахаридным антигенам, показали наибольшую перспективность препаратов PentaStaphТМ, стафиловак, кандидозного рекомбинантного компонента rAls3p-N, а также исследований фирмы Inhibitex (США) по созданию терапевтических антител. Представленные материалы позволяют заключить, что современная стратегия разработки иммунопрофилактических и иммунотерапевтических препаратов против инфекций, вызываемых S. aureus, основана на следующих положениях:

• конструирование стафилококковых вакцин целесообразно на основе комплекса протективных антигенов (протеины, токсины и др.);
• в противоположность предшествующим подходам проводимая в последние годы систематическая селекция антигенов способствует выбору тех из них, которые имели бы наиболее высокий протективный вакцинный потенциал в доклинических исследованиях;
• основополагающим фактором при разработке стафилококковых вакцин является селекция иммуногенных штаммов S. aureus, обладающих широкой перекрестной антигенной активностью;
• при выборе технологических приемов получения антигенных препаратов целесообразно использовать щадящие методы, сохраняющие структуру антигенов, что в первую очередь относится к лабильным белковым антигенам клеточной стенки S. aureus;
• использование терапевтических антител является перспективной альтернативной стратегией, направленной против тех или иных факторов вирулентности S. aureus.