Экспериментальной моделью врожденного Т-дефицита служат голые мыши, которые рождаются без тимуса. У них гены, контролирующие формирование и развитие тимуса, сцеплены с генами, обеспечивающими рост шерсти. Поэтому отсутствие шерсти является маркером (показателем) врожденного недоразвития или полного отсутствия тимуса. "Лечение" голых мышей полиэлектролитами в значительной степени восстанавливает у них способность к иммунному реагированию.
Для фенотипической коррекции иммунного ответа использовали мышей разных чистых линий. Все мыши какой-либо одной линии являются полными генетическими копиями друг друга. В 17-й хромосоме у мышей локализована генетическая система, в которой распределены гены иммунного ответа. Так как генетическая карта этого участка хромосомы хорошо изучена, можно подобрать линии мышей таким образом, что, например, все особи одной линии будут успешно реагировать на антиген А (высокая реагируемость), но не будут развивать иммунный ответ на антиген Б (низкая реагируемость), и наоборот.
Оказалось, что введение мышам низкореагирующих линий поли-4-винилпиридина превращает их в высокоотвечающих, то есть они приобретают способность фенотипически (внешне, без связи с генотипом) реагировать на иммунизацию с такой же интенсивностью, как особи высокореагирующих линий.
Уже говорилось, что обеспечение тимуснезависимости иммунного ответа одновременно означает преодоление генетически обусловленной или приобретенной иммунологической "неотвечаемости", локализованной на уровне Т-клеток. То же самое можно сказать и в отношении проблемы создания синтетических тимуснезависимых антигенов.
На основании описанных выше исследований и был сформулирован принцип создания иммунизирующих препаратов нового типа — макромолекул, составленных из необходимой антигенной детерминанты и искусственного полиэлектролита, обеспечивающего стимуляцию иммуногенеза и тем самым Т- и IR-независимость всей молекулы.
Что же это за вещества, поли-4-винилпиридин и полиакриловая кислота? Приставка "поли" означает, что эти полимеры — химические соединения с высокой молекулярной массой. Их молекулы состоят из многократно повторяющихся группировок — мономерных звеньев. Молекулярная масса этих цепочек может быть 10 тысяч, 100 тысяч, 1 миллион, то есть они в 10 тысяч — 1 миллион раз тяжелее атома водорода. Напомним, что крупные белки имеют молекулярную массу от 100 до 900 тысяч. Гигантские молекулы полимеров синтезируются последовательным присоединением молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру на конце растущей цепи.
Полимеризация была открыта еще в середине прошлого века. Тогда же были выделены первые полимеризующиеся мономеры (стирол, акриловая кислота и др.). Поли-4-винилпиридин и полиакриловая кислота являются полиэлектролитами — полимерами, способными приобретать в растворах множественные электрические заряды. При этом в одной макромолекуле возникает большое число периодически повторяющихся зарядов — соответственно звеньям, составляющим гигантскую молекулу. По тому, какие именно заряды (анионы или катионы) возникают на полимерной цепи, все полиэлектролиты делятся на полианионы, поликатионы и полиафолиты. Для последних характерно наличие и тех и других групп.
К полиэлектролитам относятся важнейшие природные биополимеры — белки и нуклеиновые кислоты. Анионами в растворах белков становятся карбоксильные группировки (-СООН), а катионами — аминогруппы (-NH2). Некоторые аминокислоты относятся к катионам, например лизин, а другие — к анионам (аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Белковые молекулы представляют собой полиамфолиты. Плазма крови — это сложный раствор электролитов, широко распространенных в природе. Использованные в наших исследованиях синтетические полиэлектролиты — полиакриловая кислота и поли-4-винилпиридин — аналогов в природе, как уже сказано, не имеют, то есть являются полностью искусственными.
Очень интересное и важное свойство синтетических неприродных полиэлектролитов — их способность к образованию комплексов с белками и полисахаридами. Но ведь именно белками и полисахаридами представлены антигены возбудителей инфекционных заболеваний. Антигены опухолей также белки. А что, если получить искусственный комплекс полиэлектролит — белок? Какие биологические свойства проявит такой комплекс, учитывая возможное стимулирующее действие полиэлектролита на иммунитет? Забегая вперед, скажем, что работа в этом направлении привела к синтезу искусственных макромолекул с поразительными качествами.