Инактивация — термин биологии и медицины¶

Инактивация (от лат. inactivus — неактивный) — процесс утраты биологической, химической или физической активности веществом, клеткой, организмом или системой под действием внешних или внутренних факторов. Термин применяется в биологии, медицине, вирусологии, генетике, иммунологии и химии, причём в каждой области он имеет уточнённое значение, но общий смысл сводится к переводу объекта в неактивное, «выключенное» состояние.

¶Основные значения термина

В зависимости от предметной области инактивация означает:

• В вирусологии — утрата вирусом способности заражать клетки-хозяева при сохранении иммуногенных свойств; именно так получают инактивированные вакцины.
• В генетике — «выключение» гена или целой хромосомы, например инактивация одной из двух Х-хромосом у млекопитающих (конденсация в тельце Барра).
• В иммунологии — разрушение или связывание антигена, комплемента или антител, приводящее к потере их функции.
• В биохимии — утрата ферментом каталитической активности под действием денатурантов, тяжёлых металлов, ингибиторов, изменения pH или температуры.
• В медицине — уничтожение патогенных микроорганизмов или их токсинов в препарате, а также выключение активности того или иного гена (например, инактивация онкогенов в экспериментальной терапии).
• В химии и промышленности — обезвреживание химических соединений, нейтрализация реакционной способности катализаторов.

¶Инактивация вирусов и производство вакцин

Наиболее широко известное практическое применение термина — создание инактивированных (убитых) вакцин. Вирус выращивают в клеточной культуре, куриных эмбрионах или лабораторных животных, затем обрабатывают химическими агентами (формалин, β-пропиолактон, ультрафиолетовое излучение), которые разрушают генетический материал вируса и лишают его способности к репликации, но сохраняют поверхностные антигены. После введения такой препарат не вызывает заболевания, но формирует иммунный ответ.

К инактивированным вакцинам относят, в частности, препараты против бешенства, гепатита А, клещевого энцефалита, полиомиелита (инактивированная форма, ИПВ), коклюша и гриппа. В России к инактивированным вакцинам против гриппа относятся препараты, производимые на предприятиях «Микроген» и «Нанолек». Инактивированные вакцины, как правило, требуют введения нескольких доз и применения адъювантов, но считаются более безопасными по сравнению с живыми ослабленными вакцинами, особенно для иммунокомпрометированных лиц.

¶Генетическая инактивация

¶Инактивация Х-хромосомы

У млекопитающих самок содержатся две копии Х-хромосомы, тогда как самцы — гемизиготны по этому признаку. Чтобы компенсировать разницу в дозе генов, одна из двух Х-хромосом у самок случайным образом инактивируется на ранних стадиях эмбриогенеза. Этот процесс, описанный Мэри Лайон в 1961 году (гипотеза Лайонизации), приводит к сворачиванию хромосомы в плотное образование — тельце Барра. Инактивация стабильно наследуется всеми дочерними клетками, что объясняет явление мозаицизма: у кошек с геном окраса, сцепленным с Х-хромосомой, полосатый окрас возникает именно из-за случайной инактивации в разных клеточных линиях.

¶Инактивация генов

В широком смысле инактивация гена — это перевод его в транскрипционно-неактивное состояние. Механизмы включают:

• метилирование промоторов ДНК;
• ремоделирование хроматина (ацетилирование, деацетилирование гистонов);
• РНК-интерференцию, при которой малые интерферирующие РНК (siРНК) разрушают матричную РНК соответствующего гена;
• действие транспозонов и транскрипционных факторов-репрессоров.

В экспериментальной биологии и медицине методы инактивации генов (нокдаун, нокдаун-подобные стратегии, CRISPR-системы) используются для изучения функций генов и разработки терапевтических подходов, включая попытки инактивировать вирусную ДНК при гепатите B или онкогены при злокачественных опухолях.

¶Инактивация комплемента и антигенов

В иммунологии инактивация комплемента — это разрушение компонентов комплементарной системы, приводящее к прекращению каскадных реакций. Лабораторные тесты на инактивацию комплемента (например, нагревание сыворотки до 56 °C в течение 30 минут) используются при подготовке образцов для иммунологических анализов. Термин также применяется для обозначения обезвреживания токсинов (инактивация столбнячного, дифтерийного токсинов при производстве анатоксинов) и разрушения антигенов в диагностических препаратах.

¶Ингибиторная инактивация ферментов

Ферменты инактивируются при денатурации — разрушении третичной структуры под действием высокой температуры, крайних значений pH, органических растворителей, тяжёлых металлов (ртуть, свинец), сильных окислителей. Частный случай — необратимая инактивация, когда ингибитор образует прочную ковалентную связь с активным центром фермента (например, действие диизопропилфторофосфата на ацетилхолинэстеразу). Обратимая инактивация, напротив, допускает восстановление активности при удалении ингибитора.

¶См. также

• Тельце Барра
• РНК-интерференция
• Инактивированные вакцины
• Денатурация белков

¶Источники

• Альтштейн А. Д. «Вакцины и вакцинопрофилактика» — М.: МИА, 2006.
• Лайон М. Ф. «Gene action in the X-chromosome of the mouse» — Nature, 1961.
• Барсуков В. Н., Пучков М. В. «Молекулярная биология» — учебное пособие.
• Нельсон Д., Кокс М. «Лайхингер: основы биохимии» — 7-е издание.