«Человечество до сих пор не вымерло только благодаря нашей системе интерферона», Николай Филатов, главный санитарный врач г. Москвы с 1988 по 2012 г.г.

Типы человеческого интерферона

Интерферон в организме человека вырабатывается и функционирует на основе тех же принципов, что и у других позвоночных животных. Особенность человеческой системы ИФН — многообразие защитных и регуляторных процессов организма, которые запускаются или стимулируются интерфероном. В зависимости от того, какими генами кодируется форма молекулы ИФН, выделяют 3 типа интерферона.

Интерфероны I типа (ИФН-1, IFN-I):

  • инициируют защитные противовирусные процессы в инфицированных клетках и соседних с ними здоровых клетках;
  • регулируют силу врожденного иммунного ответа (воспалительный ответ);
  • активируют адаптивную иммунную систему и способствуют работе иммунной памяти для защиты от повторного заражения.

ИФН-1 — это самый изученный тип интерферонов. Он включает в себя 16 семейств. Больше всего знаний накоплено о семействе интерферонов альфа (ИФН-α, IFN-α). ИФН-α наиболее широко применяется в медицине.

Интерфероны II типа (ИФН-2, IFN-II):

  • стимулируют активность и выживаемость фагоцитов — клеток иммунной системы, непосредственно борющихся с чужеродными частицами;
  • управляют развитием клеток приобретенного (адаптивного) иммунитета;
  • инициируют и регулируют противовирусные процессы иммунной памяти при повторной встрече с инфекцией.

Этот тип включает в себя только интерферон гамма (ИФН-γ).

Интерфероны III типа (ИФН-3, IFN-III) родственны интерферонам I типа: воздействуют на те же гены, задействованы в тех же противовирусных и иммуномодулирующих процессах.

Этот тип интерферона открыт позже остальных — в 2003 году. Он представлен 4 семействами интерферонов лямбда (ИФН-λ)

Таким образом, сейчас известно о 21 семействе интерферонов человека. Дублирование противовирусных функций у разных семейств подчеркивает важность системы интерферона для противовирусной защиты.

Интерферон в медицине

По мере накопления знаний об интерферонах, ученые переходили от исследований на животных и клеточных моделях к применению ИФН для профилактики и лечения заболеваний человека. Препараты интерферона показали свою эффективность при вирусных, онкологических заболеваниях и заболеваниях, связанных с системным воспалением.

Интерферон при острых респираторных вирусных инфекциях (ОРВИ)

Около 83% инфекционных заболеваний человека приходится на долю ОРВИ. Возможно, поэтому применение ИФН в этой области началось почти с момента его открытия и развивается до сих пор.

Профилактика ОРВИ была первым направлением, в котором ИФН начали применять на людях. В 1960 году, уже через 3 года после открытия ИФН, английский вирусолог Дэвид Тиллер ввел себе интраназально (через нос) препарат интерферона, а потом заразил себя вирусом Коксаки, вызывающим простуду, чтобы понять, проявляет ли ИФН профилактические свойства на людях, а не только на клетках человеческих тканей. Вместе с Тиллером в эксперименте добровольно участвовали сотрудники его лаборатории. В результате было установлено, что вирус обнаруживался в смывах из носа, но заболевание развилось только у одно участника эксперимента — самого Тиллера. Побочные эффекты при таком способе профилактики у всех участников отсутствовали.

Спустя 60 лет после эксперимента Тиллера, в 2020 году, во время пандемии коронавирусной инфекции, вызванной коронавирусом SARS-CoV-2, препараты интерферона использовали в разных странах мира для защиты от возбудителя инфекции. Например, китайские врачи в эпицентре пандемии, городе Ухане, использовали интраназальный препарат ИФН-α для профилактики болезни у здорового медицинского персонала в коронавирусных отделениях. За 28 дней исследования заболевших не было. После этого препарат ИФН-α был внесен в национальный протокол профилактики коронавирусной инфекции COVID-19.

На Кубе их коллеги защищали от COVID-19 людей с ослабленным иммунитетом также интраназальным препаратом ИФН-α. За 45 дней исследования — ни одного заболевшего среди людей, амбулаторно проходящих процедуру гемодиализа.

В России администрация одного из регионов бесплатно раздавала интраназальный препарат ИФН-α в качестве профилактической защиты семьям, где был хоть один заболевший. Некоторые российские компании выдавали этот же препарат ИФН-α сотрудникам и членам их семей в составе набора для профилактики коронавирусной инфекции.

Лечение ОРВИ — второе важное направление использования ИФН на людях. Это направление стало активно развиваться также в 2020 году во время пандемии, когда для лечения новой коронавирусной инфекции ученые всего мира в экстренном порядке разрабатывали новые препараты или изучали возможность применения существующих.

Длительные иммунологические исследования пациентов с COVID-19 показали, что коронавирус примерно на неделю замедляет активную выработку ИФН. Самым наглядным было исследование международной группы ученых из Китая и США показавшее, что такой отложенный на неделю ответ ИФН приводит к гиперактивности иммунитета (цитокиновому шторму), повреждению жизненно важных органов и в отдельных случаях — к смерти.

Для восполнения нехватки ИФН на начальном этапе болезни экспериментально было опробовано раннее (в течение 5 дней от появления симптомов) лечение интерфероном. Эффективным оказалось как небулизированное (через аэрозоль) введение ИФН, так и с помощью инъекций. При обоих способах значительно снижалась смертность пациентов, тяжесть заболевания и иногда ускорялся процесс выздоровления.

Лечение COVID-19 с помощью ИФН пока мало изучено, поэтому в национальные протоколы лечения препараты ИФН еще не внесены.

Интерферон при герпесе

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 67% населения Земли заражены вирусом простого герпеса I типа (ВПГ-1) и около 13% – вирусом простого герпеса II типа (ВПГ-2). Вирус герпеса опасен тем, что умеет прятаться от иммунной системы человека. Заболевание поддается только местному лечению при кожных проявлениях: пузырьках и язвах, которые содержат большое количество новых живых вирусов и очень заразны.

Открытие ИФН расширило возможности для разработки более сложных препаратов для местного лечения герпеса и снижения заразности больных.

На 2014 год самыми эффективными средствами лечения местных проявлений герпеса являются комбинированные препараты, содержащие интерферон альфа. Интерферон стимулирует иммунные клетки активнее бороться с вирусными частицами и зараженными клетками.

Интерферон при вирусных гепатитах В и С

В 2017 году генеральный директор ВОЗ доктор Маргарет Чен сообщила: «В настоящее время вирусный гепатит признается одной из основных проблем общественного здравоохранения, требующей безотлагательных действий». По данным ВОЗ, в 2017 году вирусными гепатитами В и С болело около 5% людей Земли.

Вирусы, вызывающие эти гепатиты, поражают печень, и при хронической форме болезни приводят к потере печеночной ткани и смерти.

Интерфероны стали первыми лекарственными препаратами, показавшими свою эффективность для лечения вирусных гепатитов. Активные исследования этого направления начались с 70-х годов прошлого века. Лечение вирусных гепатитов интерфероном стало массовым в 80-90-х годах, когда была разработана промышленная технология получения интерферона.

Несмотря на обилие побочных эффектов при длительном применении, интерфероны долго оставались единственным доступным способом лечения. В 2013 году ВОЗ объявила комбинированную терапию интерфероном и рибавирином единственным коммерчески доступным методом для лечения гепатита С.

В 2011 году был зарегистрирован новый, более безопасный, класс препаратов для лечения вирусных гепатитов. С 2018 года ВОЗ рекомендовала для лечения вирусных гепатитов отказаться от использования интерферонов и использовать этот новый класс лекарств — противовирусные препараты прямого действия.

Этапы развития технологии производства интерферонов

Лейкоцитарный интерферон

Первый способ производства интерферона был не безопасен. Интерферон производили из компонентов донорской крови, принимая риск передачи заболеваний от донора к пациенту. Например, вирусы гепатитов, вирус иммунодефицита человека, вирус герпеса могут попасть в организм пациента, если донор крови был заражен этими вирусами.

Больше всего интерферона I типа умеют производить иммунные клетки крови — лейкоциты. Лейкоцитарный интерферон производили из донорской крови. Сначала отфильтровывали лейкоциты и помещали их в питательную среду, в которой они могли жить. Потом в эту же среду вводили неопасный вирус. Когда лейкоциты обнаруживали вирус, они начинали синтезировать много молекул ИФН-I. В конце производственного цикла интерферон отфильтровывался и использовался.

Этот способ производства не позволял начать массовое лечение препаратами интерферона, поскольку был ограничен доступными объемами донорской крови. Ученые искали новые способы производства интерферона. Развитие генной инженерии позволило начать производить интерферон в промышленных масштабах.

Рекомбинантный интерферон

В 1973 году три американских генетика: Стэнли Коэн, Герберт Бойер и Энни Чанг, опубликовали детали эксперимента о первой успешной пересадке фрагментов генетической информации от одной бактерии к другой. Так началась эра генной инженерии. Процесс пересадки генов из одной ДНК к другой был назван рекомбинацией.

В 80-х годах прошлого века ученые научились менять ДНК бактерий так, чтобы бактерии производили человеческий интерферон. Полученный интерферон был безопасен, поскольку он не содержал компонентов человеческой крови. Полученную форму интерферона стали называть рекомбинантным интерфероном.

На 2020 год эта технология считается самой передовой технологией производства ИФН. Она позволяет производить рекомбинантный интерферон в промышленных масштабах.

2020: актуальные направления исследования человеческого интерферона

В 2020 актуальные направления изучения человеческого интерферона были направлены на борьбу с пандемией COVID-19: