Jak se vyvíjejí vakcíny?

Antigeny různého původu se používají jako vakcíny; mohou to být živé a zabité bakterie, viry, toxoidy, stejně jako antigeny získané genetickým inženýrstvím a syntetické.

Imunobiologické vlastnosti vakcín a jejich schopnost vyvolat specifickou imunitní odpověď do značné míry závisí na jejich složení. Některé složky vakcín však mohou způsobit nežádoucí reakce, které je třeba vzít v úvahu při provádění imunizace.

Existující různé vakcíny lze rozdělit do dvou hlavních skupin: živé a usmrcené (inaktivované) vakcíny. Každou z těchto skupin lze dále rozdělit na podskupiny [11].

1. Živé vakcíny — z oslabených kmenů patogenu (kmeny s oslabenou patogenitou).

2. Zabité vakcíny
— Molekulární, získané:
a) biologická syntéza;
b) chemická syntéza.
— Korpuskulární:
a) z celých mikrobů;
b) ze subcelulárních nadmolekulárních struktur.

V posledních letech byly vytvořeny syntetické molekulární vakcíny, ale i plazmidové (genové) vakcíny.

Otázka preferovaného výběru buď živých nebo usmrcených vakcín se nám zdá neopodstatněná, protože v každém konkrétním případě mají tyto zásadně odlišné léky své výhody a nevýhody.

Tradiční vakcíny

) deaktivován

Inaktivované vakcíny se vyrábějí působením na mikroorganismy chemicky nebo zahřátím. Takové vakcíny jsou zcela stabilní a bezpečné, protože nemohou způsobit reverzi virulence. Často nevyžadují skladování v chladu, což je praktické při použití. Tyto vakcíny však mají i řadu nevýhod, zejména stimulují slabší imunitní odpověď a vyžadují použití více dávek (posilovací imunizace).

b) žít útlum

Ačkoli živé vakcíny vyžadují speciální podmínky skladování, vytvářejí poměrně účinnou buněčnou a humorální imunitu a obvykle vyžadují pouze jednu posilovací dávku. Většina živých vakcín se podává parenterálně (s výjimkou vakcíny proti obrně).

Navzdory výhodám živých vakcín existuje jedno upozornění, a to možnost reverze virulentních forem, které mohou u očkované osoby způsobit onemocnění. Z tohoto důvodu musí být živé vakcíny důkladně testovány. Pacienti s imunodeficiencí (dostávající imunosupresivní léčbu, AIDS a nádory) by takové vakcíny neměli dostávat.

Mnoho mikroorganismů způsobujících onemocnění u lidí je nebezpečných, protože vylučují exotoxiny, které jsou hlavními patogenetickými faktory onemocnění (například záškrt, tetanus). Toxoidy používané jako vakcíny vyvolávají specifickou imunitní odpověď. Pro získání vakcín se toxiny nejčastěji neutralizují pomocí formalínu.

Níže (tab. 15) je uveden srovnávací popis vakcín [11], ze kterého vyplývá, že inaktivované vakcíny jsou stabilnější, méně reaktogenní a lze z nich konstruovat vícesložkové vakcíny, i když zároveň jsou z hlediska imunogenicity horší než živé vakcíny.

Tabulka 15. Faktory ovlivňující imunitní odpověď na antigen

Poznámky: 0> — znak není vyjádřen, +> — slabě vyjádřen, ++ — vyjádřen, +++ — silně vyjádřen, (+) — tendence k posilování znaku.

Nová generace vakcín

Použití nových technologií umožnilo vytvořit vakcíny druhé generace.

Podívejme se blíže na některé z nich:

a) konjugované

Některé bakterie, které způsobují nebezpečná onemocnění jako meningitida nebo zápal plic (Hemophilus influenzae, pneumokoky), mají antigeny, které nezralý imunitní systém novorozenců a kojenců těžko rozpozná. Konjugované vakcíny využívají principu vazby takových antigenů na proteiny nebo toxoidy jiného typu mikroorganismu, které imunitní systém dítěte dobře rozpozná. Proti konjugovaným antigenům je vyvinuta ochranná imunita.

Na příkladu vakcíny proti Haemophilus influenzae (Hib-b) byla prokázána účinnost při snižování výskytu Hib meningitidy u dětí do 5 let v USA za období 1989 až 1994. od 35 do 5 případů.

b) podjednotkové vakcíny

Podjednotkové vakcíny se skládají z fragmentů antigenu, které jsou schopné poskytnout adekvátní imunitní odpověď. Tyto vakcíny mohou být prezentovány buď jako mikrobiální částice nebo získané v laboratorních podmínkách pomocí technologie genetického inženýrství.

Příklady podjednotkových vakcín, které používají fragmenty mikroorganismů, zahrnují vakcíny proti Streptococcus pneumoniae a vakcína proti meningokoku A.

Rekombinantní podjednotkové vakcíny (např. proti hepatitidě B) se vyrábějí vnesením části genetického materiálu viru hepatitidy B do buněk pekařských kvasnic. V důsledku exprese virového genu je produkován antigenní materiál, který je následně purifikován a navázán na adjuvans. Výsledkem je účinná a bezpečná vakcína.

c) vakcíny s rekombinantním vektorem

Vektor, neboli přenašeč, je oslabený virus nebo bakterie, do kterých lze vložit genetický materiál z jiného mikroorganismu, který je příčinou rozvoje onemocnění, proti kterému je třeba vytvořit ochrannou imunitu. Virus kravských neštovic se používá k vytvoření rekombinantních vektorových vakcín, zejména proti infekci HIV. Podobné studie se provádějí s oslabenými bakteriemi, zejména salmonelou, jako nosiči částic viru hepatitidy B. Vektorové vakcíny v současnosti nenašly široké použití.

3.1. Komponenty vakcíny

Jak známo, základ každé vakcíny tvoří ochranné antigeny, které jsou jen malou částí bakteriální buňky nebo viru a zajišťují rozvoj specifické imunitní odpovědi. Ochrannými antigeny mohou být proteiny, glykoproteiny, komplexy lipopolysacharid-protein. Mohou být spojeny s mikrobiálními buňkami (bacil černého kašle, streptokoky aj.), jimi vylučovanými (bakteriální toxiny) a u virů se nacházejí především v povrchových vrstvách virionové superkapsidy [11].

Protože tvorba vakcín vyžaduje získání ochranného antigenu v dostatečném množství, jsou nejprve produkovány velké objemy biomasy (kultivované bakterie, viry). Dále se izoluje a čistí ochranný antigen a v závislosti na podmínkách to může být buď živá nebo inaktivovaná biomasa. K inaktivaci se používá formaldehyd, fenol, peroxid vodíku, teplo, UV záření atd.

Izolace a purifikace ochranného antigenu zahrnuje také fyzikální nebo chemické způsoby ovlivnění, které je dáno především vlastnostmi antigenu. Mohou to být metody izoelektrického srážení kyselinami a zásadami, vysolování neutrálními solemi, srážení alkoholem, sorpce a eluce, ultrafiltrace, sloupcová chromatografie atd.

Důležité je, aby při všech výše uvedených akcích byla maximálně zachována původní struktura protektivního antigenu a zároveň aby ​​byl získán maximální stupeň čistoty preparátu [11].

I přes neustálé zdokonalování vakcín existuje řada okolností, které nelze v současné době změnit. Patří mezi ně: přidání stabilizátorů do vakcíny, přítomnost zbytkových živných médií, přidání antibiotik atd. Je známo, že vakcíny se mohou lišit, i když jsou vyráběny různými společnostmi. Navíc aktivní a inertní složky v různých vakcínách nemusí být vždy totožné (u stejných vakcín).

Konzervanty, stabilizátory, antibiotika

Tyto složky vakcín, toxoidy a imunoglobuliny se používají k inhibici a prevenci růstu bakterií ve virových kulturách a ke stabilizaci antigenů. K lyofilizaci se používá laktóza, sacharóza, lidský albumin, maltóza atd. Jako konzervant v tuzemských vakcínách se nejčastěji používá merurothiolát (thimerosal) a jako stabilizátor roztok chloridu hořečnatého. Kromě toho zahraniční vakcíny používají formaldehyd, hydromethylaminomethan, fenol, fenoxyethanol atd.

Alergické reakce se mohou objevit, pokud je příjemce citlivý na některou z těchto přísad (thimerosal nebo merthiolát, fenoly, albumin, glycin, neomycin).

Rozpouštědla pro vakcíny

Jako rozpouštědla lze použít sterilní vodu, fyziologický roztok, roztok obsahující protein nebo jiné složky pocházející z biologických tekutin – syrovátkové proteiny.

Adjuvans

Mnoho antigenů vyvolává suboptimální imunologickou odpověď. Posílení imunogenicity zahrnuje vazbu antigenů na různé látky nebo adjuvans (například fosforečnan hlinitý nebo hydroxid hlinitý).

Při tvorbě vakcín se přihlíží ke způsobu jejich podání. V přípravcích pro parenterální podání je tedy vhodné použít adjuvans a konzervační látky a pro enterální použití potah odolný vůči kyselinám.

Technologie pro vytváření vakcín zahrnuje sterilizace roztoky antigenů. K tomuto účelu se používá tepelné zpracování, ozařování, filtrace atd. Všechny tyto účinky by samozřejmě neměly ovlivnit zachování ochranného antigenu a jeho množství [11].

Vytvoření moderních vakcín je tedy high-tech proces, který využívá pokroky v mnoha oblastech znalostí.

3.2. Kritéria pro účinné vakcíny

Naléhavým úkolem moderní vakcinologie je neustálé zdokonalování očkovacích přípravků. Odborníci z mezinárodních organizací pro kontrolu očkování vyvinuli soubor kritérií pro účinné vakcíny, kterými se řídí všechny země produkující vakcínu. Uveďme některé z nich (tabulka 16)

Tabulka 16. Některá kritéria pro účinné vakcíny
(Janeway CA, a kol., 1996)

Dalším problémem, který je třeba mít na paměti při zavádění jakéhokoli programu hromadné imunizace, je vztah mezi nimi bezpečnost a účinnost vakcíny. V dětských imunizačních programech proti infekcím dochází ke konfliktu mezi zájmem jednotlivce (vakcína musí být bezpečná a účinná) a zájmem společnosti (vakcína musí navodit dostatečnou ochrannou imunitu). Bohužel dnes je ve většině případů četnost komplikací z očkování vyšší, čím vyšší je jeho účinnost. Autoři tohoto konceptu uvádějí odpovídající příklad: účinnou, ale spíše reaktogenní vakcínu proti příušnicím obsahující kmen Urabe Am9 a méně účinnou obsahující kmen Jeryl Lynn [130]. V důsledku toho odborníci na imunizační postupy ve Spojených státech došli k závěru, že „žádná vakcína není dokonale bezpečná nebo dokonale účinná“ (ACIP Immunization Guidelines, 1994).

V současné době existují určité požadavky na vakcíny:

3.3. Podmínky účinného očkování

Dnes je očkování považováno za účinné, pokud má za následek dlouhodobou ochranu očkovaného před infekcí. Řada požadavků na účinné očkování je uvedena níže.

Tento článek je součástí série o vývoji a distribuci vakcín. Zjistěte více o vakcínách, jak fungují a jak zajistit, aby byly bezpečné a spravedlivě distribuovány v sérii WHO „Vše o vakcínách“.

Jaké složky obsahuje vakcína?

Vakcíny obsahují drobné fragmenty patogenu nebo programu k vytvoření těchto malých fragmentů. Obsahují také další složky potřebné k tomu, aby byla vakcína bezpečná a účinná. Tyto posledně jmenované složky jsou obsaženy ve většině vakcín a byly používány po desetiletí v miliardách dávek vakcín.

Každá složka vakcíny slouží specifickému účelu a každá složka je během výrobního procesu testována. Všechny přísady jsou testovány na bezpečnost.

Antigen

Všechny vakcíny obsahují aktivní složku (antigen), která generuje imunitní odpověď, nebo program k vytvoření aktivní složky. Antigenem může být malá část patogenu, jako je protein nebo cukr, nebo to může být celý mikroorganismus v oslabené nebo inaktivované formě.

Konzervanty

Konzervační látky zabraňují kontaminaci vakcíny po otevření lahvičky, pokud je použita na více než jedné osobě. Některé vakcíny nemají konzervační látky, protože jsou skladovány v jednodávkových lahvičkách, které se po jedné dávce vyhodí. Nejpoužívanějším konzervantem je 2-fenoxyetanol, který se již řadu let používá v řadě vakcín a řadě produktů péče o kojence. Tato konzervační látka je bezpečná pro použití ve vakcínách, protože je pro člověka málo toxická.

Stabilizátory

Stabilizátory zabraňují chemickým reakcím uvnitř vakcíny a zabraňují přilepení komponent vakcíny k lahvičce.

Stabilizátory mohou být cukry (laktóza, sacharóza), aminokyseliny (glycin), želatina a proteiny (rekombinantní lidský albumin získaný z kvasinek).

Povrchově aktivní látky

Povrchově aktivní látky udržují všechny složky vakcíny ve smíšeném stavu. Zabraňují tvorbě sedimentu a ulpívání prvků v tekuté formě vakcíny. Často se také používají v potravinách, jako je zmrzlina.

Nečistoty

Nečistoty jsou nepatrná množství různých látek používaných při výrobě nebo výrobě vakcín, které nejsou aktivními složkami v hotové vakcíně. Látky se liší v závislosti na použitém výrobním procesu a mohou zahrnovat vaječné bílky, kvasnice nebo antibiotika. Zbytkové stopy těchto látek, které mohou být přítomny ve vakcíně, jsou v tak malých množstvích, že se musí měřit v částech na milion nebo v částech na miliardu.

Ředidla

Ředidlo je kapalina používaná k naředění vakcíny na správnou koncentraci těsně před jejím použitím. Nejčastěji se jako ředidlo používá sterilní voda.

Adjuvans

Některé vakcíny také obsahují adjuvans. Adjuvans zlepšuje imunitní odpověď na vakcínu, někdy tím, že se vakcína ponechá v místě vpichu déle nebo stimuluje lokální imunitní buňky.

Adjuvans může být malé množství hliníkových solí (např. fosforečnan hlinitý, hydroxid hlinitý nebo síran hlinitodraselný). Nebylo prokázáno, že by hliník způsoboval žádné dlouhodobé zdravotní problémy a lidé pravidelně konzumují hliník prostřednictvím jídla a pití.

Jak se vyvíjejí vakcíny?

Nejčastěji používané vakcíny se používají desítky let a každý rok je bezpečně dostanou miliony lidí. Stejně jako všechny léky musí každá vakcína projít rozsáhlým a přísným testováním, aby se posoudila její bezpečnost, než bude moci být zařazena do očkovacích programů jednotlivých zemí.

Každá vyvinutá vakcína musí nejprve projít testy a hodnocením, které pomohou určit, který antigen by měl být použit ke spuštění imunitní reakce. Tato předklinická fáze testování se provádí bez lidských subjektů. Experimentální vakcíny se nejprve testují na zvířatech, aby se vyhodnotila jejich bezpečnost a schopnost předcházet onemocnění.

Pokud vakcína vyvolá imunitní odpověď, je následně testována v klinických studiích na lidech, které se skládají ze tří fází.

Fáze 1

Vakcína se podává malému počtu dobrovolníků, aby se vyhodnotila její bezpečnost, zajistilo se, že vyvolá imunitní odpověď, a určí se správná dávka. Typicky se během této fáze testování vakcíny testují na mladých dospělých dobrovolnících.

Fáze 2

Vakcína je poté podána stovkám dobrovolníků, aby se dále vyhodnotila její bezpečnost a schopnost vyvolat imunitní odpověď. Účastníci této fáze studie mají stejné charakteristiky (jako je věk a pohlaví) jako lidé, pro které je vakcína určena. Typicky se v této fázi provádějí četné studie, aby se vyhodnotily různé věkové skupiny a různé formulace vakcín. V tomto bodě studie obvykle zahrnuje skupinu, která nedostala vakcínu, jako srovnávací skupinu, aby se zjistilo, zda změny, které nastaly ve očkované skupině účastníků, lze připsat vakcíně nebo k nim došlo náhodou.

Fáze 3

Vakcína je poté podána tisícům dobrovolníků a porovnána s podobnou skupinou lidí, kteří nedostali vakcínu, ale dostali srovnávací přípravek, aby se zjistilo, zda je vakcína účinná proti onemocnění, proti kterému má chránit, a prostudovala se její bezpečnost. u mnohem většího počtu lidí.. Většinu času se v této fázi provádějí zkoušky v různých zemích a na různých místech v rámci zemí, aby se zajistilo, že získané výsledky týkající se účinnosti vakcíny platí pro různé skupiny populace.

Během fáze 2 a 3 studií dobrovolníci a vědci provádějící studii nevědí, kteří dobrovolníci dostali testovací vakcínu a kteří dostali srovnávací produkt. Tato technika, nazývaná „zaslepení“, je nezbytná k zajištění toho, že ani dobrovolníci, ani vědci nebudou při hodnocení bezpečnosti nebo účinnosti zaujatí tím, že vědí, kdo obdržel který produkt. Jakmile je zkouška dokončena a jsou k dispozici všechny výsledky, jsou dobrovolníci a testovací vědci informováni o tom, kdo dostal vakcínu a kdo srovnávací produkt.

Jakmile budou k dispozici výsledky všech těchto klinických studií, musí být podniknuta řada kroků, včetně provedení přezkumů účinnosti a bezpečnosti, aby bylo možné informovat o předpisech a politikách veřejného zdraví. Úředníci v každé zemi pečlivě prověřují údaje ze studie a rozhodují se, zda použití vakcíny povolí. Vakcína musí být shledána bezpečnou a účinnou v běžné populaci, než bude schválena a zahrnuta do národního imunizačního programu. Úroveň bezpečnosti a účinnosti vakcín je extrémně vysoká za předpokladu, že jsou podávány lidem, kteří jsou zdraví a zejména nemají nemoc, proti které mají chránit.

Po zavedení vakcíny se provádí nepřetržité sledování. Jsou zavedeny systémy pro sledování bezpečnosti a účinnosti všech vakcín. To umožňuje vědcům sledovat účinky vakcín a jejich bezpečnost, i když jsou používány velkým počtem lidí po dlouhou dobu. Tato data se používají k úpravě zásad používání vakcín za účelem optimalizace jejich dopadu a k bezpečnému sledování dopadu vakcíny během jejího použití.

Jakmile je vakcína použita, musí být prováděno průběžné sledování, aby bylo zajištěno, že zůstane bezpečná.