— В настоящее время это заболевание, также известное как болезнь Гамборо, — одна из главных проблем в отрасли птицеводства. Инфекция зарегистрирована практически во всех странах и является очень заразной. Если она появляется у нескольких птиц на фабрике, то шанс сохранить здоровым остальное поголовье становится минимальным.

Вирус инфекционной бурсальной болезни (ИББ) попадает в организм животных через пищеварительную и дыхательную систему. Он вызывает анемию, кровоизлияния в мышцах голеней, бедер, крыльев и груди. У птиц также нарушается работа фабрициевой сумки (бурсы) — органа, который участвует в регуляции иммунитета. Как следствие, у зараженных особей снижается иммунная защита, и они становятся уязвимыми для других заболеваний.

Вирус заносится на фабрики с инфицированной птицей. В первую очередь болезнь Гамборо поражает цыплят трех-шестинедельного возраста: их организм уже не «охраняется» материнскими антителами, а собственные иммунная система еще не выработала. От молодых кур инфекционная бурсальная болезнь крайне быстро переходит к остальным особям.

Инфекция наносит значительный экономический ущерб предприятиям, занятым разведением сельскохозяйственных птиц. От нее в среднем гибнет 10-20 % поголовья, а особи, справившиеся с болезнью, становятся непригодными для употребления в пищу из-за последствий инфекции: истощения и многочисленных подкожных и внутримышечных кровоизлияний.

Поэтому важно разрабатывать способы диагностики и профилактики бурсальной болезни, и мы с коллегами не смогли остаться в стороне от этой работы. Поставили себе задачу получить дрожжи, синтезирующие белок вируса, который можно использовать как основу для новой вакцины против болезни Гамборо.

— Сейчас в птицеводстве используют живые и инактивированные вакцины. Первые содержат ослабленную форму вируса, вторые — убитый патоген. Это давно известные и широко распространенные типы вакцин. Однако со стороны отрасли есть запрос на вакцину нового поколения — с повышенной эффективностью и безопасностью.

Этому вызову как раз отвечает наша разработка. С помощью нее удастся создать субъединичную вакцину от ИББ. Препарат такого типа содержит только белок вируса или фрагменты белка. Благодаря этому вакцина не вызывает нежелательных побочных реакций, так как в ее составе нет дополнительных балластных белков, липополисахаридов и токсинов патогена. Такого препарата в России не существует, и его разработка соответствует целям импортозамещения.

— Белок VP2 — один из тех, что образуют оболочку вируса инфекционной бурсальной болезни. Научное сообщество уже давно рассматривает VP2 как один из главных антигенов вируса ИББ. Этот белок вызывает иммунный ответ организма (выработку антител), а потому отлично подходит для вакцинации.

— Мы встроили последовательность ДНК, которая кодирует этот белок, в клетки дрожжей Komagataella phaffii (эти же дрожжи ученые научили синтезировать гамма-интерферон собаки для терапии инфекционных заболеваний у питомцев, подробнее: «Открытие генетиков СПбГУ ляжет в основу инновационного лекарства для собак»). Таким образом получили штамм, способный успешно производить VP2. Но на этом не завершили работу.

Полученный белок из-за особенностей строения оказался склонен к агрегации, то есть к образованию высокомолекулярных соединений. Выделять его из дрожжей было возможно, но довольно затратно, так как требовались дополнительные процедуры по дезагрегации. Поэтому мы решили пойти дальше и упростить процедуру.

Мы изучили структуру VP2, актуальные научные данные о нем и обнаружили, что можно синтезировать не целый белок, а лишь его фрагмент, не образующий агрегатов и при этом способный вызывать выработку антител. Далее мы получили штамм, который синтезирует исключительно фрагмент VP2. Более того, мы «запрограммировали» дрожжи таким образом, что они не только синтезировали интересующий нас фрагмент белка, но и выводили его за пределы клеток — в питательную среду, откуда его можно легко и быстро выделить.

— Во-первых, он дает возможность получать фрагмент VP2 в промышленных количествах. Все благодаря тому, что дрожжи Komagataella phaffii отличаются повышенной продуктивностью и способны накапливать до 30 % чужеродных белков от суммарного количества белков дрожжевой клетки. Такой объем VP2 нельзя произвести с помощью химического синтеза или при выделении напрямую из патогенного организма.

Во-вторых, наш способ позволяет производить безвредный белок. Дрожжи — непатогенные микроорганизмы, поэтому синтезируемый в них фрагмент VP2 не содержит токсинов. Это значительное преимущество по сравнению, например, с синтезом белка в условно патогенных бактериях Escherichia coli.

К тому же Komagataella phaffii, как и животные, являются эукариотами. Поэтому они синтезируют и модифицируют белки так, как это присуще высшим организмам. Такое свойство обеспечивает дополнительную надежность: вакцину с фрагментом VP2, произведенным в дрожжах, организм кур будет переносить легче, чем с белком, полученным от бактерий.

— Да, совместно со специалистами Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины мы провели предварительные испытания на курах. В ходе них было показано, что синтезированный в дрожжах белок стимулирует у птиц выработку антител к возбудителю инфекционной бурсальной болезни. Это дает основание полагать, что полученный фрагмент VP2 можно использовать для создания вакцины нового поколения.

— Она позволит без больших затрат создавать наборы для иммуноферментного анализа (ИФА) — тест-системы для быстрой диагностики инфекционной бурсальной болезни. С их помощью предприятия смогут оперативно реагировать на заражение поголовья и на самых ранних этапах предпринимать действия, способные остановить распространение вируса. Сейчас мы как раз разрабатываем технологию получения наборов для ИФА, поскольку птицефабрики очень заинтересованы в них.

— В первую очередь необходимо масштабировать процесс получения белков. Для этого требуется промежуточное звено между нашей научной лабораторией и птицеводческими предприятиями. Например, можно внедрить разработанную нами технологию синтеза белка на предприятиях, занятых производством ветеринарных препаратов. Не исключено, что нужно будет привлечь к участию в проекте и венчурные фирмы.

Для создания вакцины от ИББ потребуется подобрать адъюванты, то есть добавки к основе из фрагмента VP2, которые усилят иммунный ответ. Также понадобятся доклинические и клинические испытания для официального одобрения препарата.