Вакцины, воздействующие на врождённую иммунную систему беспозвоночных, могут стать настоящим благом для сельского хозяйства.
Три года назад Министерство сельского хозяйства США выдало условное разрешение на применение первой вакцины для медоносных пчел и в настоящее время она начала внедряться на фермах в США и Канаде. В прошлом месяце на Всемирном конгрессе по вакцинам, компания-разработчик этой вакцины объявила о предварительных результатах испытаний потенциальной вакцины для креветок. Эти открытия могут стать важной новостью для сельского хозяйства. Объем пчеловодческой отрасли оценивается в более чем 10 миллиардов долларов, а убытки от болезней и вредителей, по оценкам, составляют сотни миллионов долларов ежегодно. В случае аквакультуры креветок, объем которой исчисляется десятками миллиардов долларов, затраты, связанные с заболеваниями, могут достигать нескольких миллиардов долларов. Укрепление иммунной системы беспозвоночных может помочь противостоять таким заболеваниям и одновременно снизить потребность в антибиотиках, что способствует развитию антибиотикорезистентности.
Однако, в отличие от людей и других позвоночных, беспозвоночные не обладают адаптивной иммунной системой. Именно эту систему обычно задействуют вакцины для производства антител, которые маркируют конкретные патогены для их уничтожения. Хотя беспозвоночные, как и позвоночные, обладают врожденным иммунитетом, эта форма иммунитета сама по себе не рассматривалась в качестве целевого объекта для вакцин. Врожденная иммунная система, как правило, менее специфична, в основном нацелена на признаки, характерные для широких классов патогенов, и не распознает или не запоминает патогены так же, как адаптивная иммунная система. «Долгое время считалось, что это невозможно, что вакцинация не может состояться», — рассказала Эрин Стрейт, ветеринар и главный научный сотрудник компании Dalan Animal Health, разработавшей эти вакцины. «В последние годы было доказано, что это не так».
В последние десятилетия становится все более очевидным, что врожденная иммунная система имеет свои собственные способы формирования иммунной памяти. Ученые полагают, что эта память достигается за счет эпигенетических изменений — модификаций ДНК, не изменяющих ее генетическую последовательность, — и что эти эпигенетические изменения могут передаваться от одного поколения к другому. Именно так, по мнению специалистов Dalan, действуют их вакцины для беспозвоночных.
Существующая вакцина для медоносных пчел изготавливается из инактивированных Paenibacillus larvae — бактериального патогена, вызывающего заболевание, которое поражает и убивает личинок медоносных пчел. Когда вакцина вводится пчелиной матке, ее потомство становится более устойчивым к этим бактериям, а также к вирусу, которым пчелы заражаются от клещей варроа. Что касается потенциальной вакцины для креветок, инактивированные бактерии — компания Dalan не раскрывает их вид — скармливают племенному стаду, которое размножается, давая новое поколение, унаследовавшее иммунитет. Эти потомки креветок рождаются уже вакцинированными.
В ходе лабораторного испытания, подтверждающего работоспособность концепции, вакцинированные креветки подвергались воздействию бактерии Vibrio parahaemolyticus, вызывающей синдром ранней гибели креветок, и другого патогена, называемого вирусом синдрома белых пятен. Для креветок, подвергшихся воздействию V. parahaemolyticus, вакцинация увеличила выживаемость с 27 до 48%. Для креветок, подвергшихся воздействию вируса, вакцинация увеличила выживаемость с 0 до 58%. В то время как традиционные вакцины действуют только против одного патогена, вакцины для медоносных пчел и креветок, по-видимому, обеспечивают защиту от нескольких патогенов. У креветок эта защита специально предназначена для патогенов, отличных от того, который используется в вакцине.
Хотя вакцина для креветок может оказаться ценной, исследователь инфекционных заболеваний ракообразных Арун Дхар хотел бы, чтобы компания Dalan Animal Health опубликовала свои данные в научной статье, прежде чем он будет комментировать ее перспективность. Он много лет изучает патологии ракообразных и скептически относится к потенциальным вакцинам-кандидатам. «Полевые данные действительно покажут истинную эффективность», — говорит он. Dalan приступает к полевым испытаниям в Юго-Восточной Азии, начиная с Индонезии, которые могут предоставить такие данные и привести к одобрению со стороны регулирующих органов.
Другие группы ученых также занимаются разработкой вакцин для креветок, однако одной из проблем является слабый иммунный ответ у молоди. Dalan решает эту проблему, вводя вакцину взрослым креветкам, которые затем передают иммунитет своему потомству. Если эти вакцины окажутся успешными, кандидатами на вакцинацию могут стать и другие виды беспозвоночных, особенно те, которые используются в сельском хозяйстве. Прикладной энтомолог Кристофер Уильямс полагает, что вакцины против патогенов шелкопряда будут особенно востребованы. Его исследования показали, что пробиотические препараты могут также защищать от патогенного грибка Beauveria bassiana, который растет на шелкопрядах, разрушает их кутикулу и выделяет токсины, в конечном итоге убивая их.
