Как работает вакцина? Какие изменения в организме происходят после ее введения? Какова химическая природа иммунитета? Более полувека защитные средства организма против инфекции были известны биологам под названием антитела.
(Конечно же ученые знали о существовании в крови белых кровяных клеток, так называемых фагоцитов, которые способны пожирать бактерии. Это открытие сделал еще в 1883 году русский биолог Илья Ильич Мечников, который впоследствии стал преемником Пастера, сменив его на посту директора Института Пастера в Париже, и который в 1908 году вместе с Эрлихом был удостоен звания лауреата Нобелевской премии в области медицины и физиологии. Но фагоциты бессильны против вирусов и, по всей видимости, не вовлекаются в процесс образования иммунитета в том аспекте, в котором рассматриваем его мы.) Вирус, как и почти любое чужеродное вещество, попадающее в организм, является антигеном, В ответ на попадание антигена организм в целях борьбы с инфекцией вырабатывает специфические антитела, которые нейтрализуют антиген, связываясь с ним.
Еще задолго до того, как ученые смогли выделить антигены, они были достаточно уверены в том, что по химической природе в большинстве своем антигены являются белками. Белковая структура наиболее подходящая для антитела - только белок способен «схватить» и обезвредить другой белок; только белок благодаря тонкости и разнообразию своей структуры способен распознать и соединиться с определенным антигеном.
Еще в начале 20-х годов XX века Карл Ландштайнер (тот, который установил наличие у человека четырех групп крови) провел серию экспериментов, убедительно доказавших, что антитела обладают высокой специфичностью. Вещества, которые он использовал для инициации образования антител, не являлись антигенами, это были гораздо более простые по строению химические соединения, структура которых была хорошо известна. Ландштайнер работал с соединениями мышьяка, так называемыми арсанилиновыми кислотами. Комплекс арсанилиновой кислоты с простым белком, таким, как, например, альбумин яичного белка, обладает свойствами антигена: при введении его животным в сыворотке их крови появляются антитела. Более того, эти антитела специфичны по отношению к арсанилиновой кислоте; сыворотка крови животных осаждала только комплексы яичного альбумина с арсанилиновой кислотой, но не осаждала чистый альбумин. Можно было получить антитела, которые взаимодействовали с арсанилиновой кислотой, не присоединенной к альбумину. Ландштайнер показал также, что небольшие изменения в структуре арсанилиновой кислоты отражаются в структуре антител. Антитела, образование которых вызвала одна модификация арсанилиновой кислоты, не взаимодействовали с другими ее разновидностями, какими бы малыми ни были различия между ними.
Для обозначения такого соединения, как арсанилиновая кислота, которое при соединении с белком обладает способностью вызывать образование антител, Ландштайнер ввел новый термин - гаптен (от греческого слова «связывать»). Можно предположить, что каждый природный антиген имеет на своей молекуле специфический участок, который и выступает в роли гаптена. Согласно такой теории, структура вирусных частиц, которые используют для вакцинации, вследствие искусственных модификаций (температурная или химическая обработка, выведение мутантных штаммов) претерпевает столь существенные изменения, что эти микроорганизмы становятся неспособными повреждать клетки, но гаптеновые группы на их поверхности остаются неповрежденными, что сохраняет способность вирусов вызывать образование к ним антител.
Представляло большой интерес изучение химической природы естественных гаптенов. Ведь если определить их химическую структуру, то можно было бы в качестве вакцины, вызывающей образование специфических антител к определенному антигену, использовать одни только гаптены (может быть, в соединении их с какими-нибудь безвредными белками). Это позволило бы отказаться от необходимости использовать токсины или ослабленные вирусы, что всегда влечет за собой хотя и небольшой, но все же риск.
