Metodologia
Elävät, attenuoidut rokotteet sisältävät elävän patogeenisen mikrobin version, joka on laboratoriossa attenuoitu tai heikennetty niin, että se on menettänyt merkittävän patogeenisyytensä (virtauskaavio 26.1). Tämä saavutetaan kuljettamalla se sarjaan vieraan isännän läpi (kudosviljelmä, alkiomunat tai elävät eläimet useiden sukupolvien ajan). Tämä laajennettu läpikäynti tuo yhden tai useamman mutaation uuteen isäntään. Mutatoitunut taudinaiheuttaja eroaa merkittävästi alkuperäisestä patogeenisestä muodosta, joten se ei voi aiheuttaa tautia alkuperäisessä isännässä, mutta se voi tehokkaasti indusoida immuunivasteen. Elävät heikennetyt virusrokotteet valmistetaan heikennetyistä kannoista, joista puuttuu lähes tai kokonaan patogeenisuus mutta jotka kykenevät indusoimaan suojaavan immuunivasteen. Ne lisääntyvät ihmisisännässä ja antavat jatkuvan antigeenistimulaation tietyn ajanjakson ajan. Useita menetelmiä on käytetty heikentämään viruksia rokotetuotantoa varten.
VIRUSTEN VIRTAUSKUVIO 26.1. Rokotteiden valmistuksessa käytettävät virukset. Elävät heikennetyt rokotteet
Elävät heikennetyt rokotteet saavat aikaan suojaavan immuunivasteen, kun ne monistuvat isännässä. Isännässä tuotetut virusproteiinit vapautuvat infektoituneita soluja ympäröivään solunulkoiseen tilaan, minkä jälkeen elimistössä kiertävät syöjäsolut eli antigeeniä esittelevät solut (APC) hankkivat, sisäistävät ja sulattavat ne. Näihin APC-soluihin kuuluvat makrofagit, dendriittiset solut ja B-solut, jotka yhdessä laajentavat immuunivastetta. APC-solut kierrättävät ja näyttävät solupinnallaan käsitellyn antigeenin fragmentteja, jotka ovat kiinnittyneet MHC-luokan II antigeeneihin. Tämä prosessoidun vieraan antigeenin peptidikompleksi ja isännän MHC-luokan II antigeenit muodostavat osan spesifisestä signaalista, jolla APC:t (yhdessä MHC-peptidikompleksin kanssa) laukaisevat T- auttaja-lymfosyyttien aktivoitumisen. Toinen osa aktivointisignaalista tulee itse APC:istä, joiden solupinnalla on yhdessä MHC-antigeenikompleksien kanssa ko-stimuloivia molekyylejä. Molemmat ohjaavat T-solujen laajenemista ja aktivoitumista vuorovaikutuksessa omien ligandiensa, T-solureseptorikompleksin (TCR) ja T-solujen pinnalla olevien CD28/CTLA4-ko-stimuloivien reseptorien kanssa. Aktivoituneet T-solut erittävät molekyylejä, jotka toimivat voimakkaina immuunisolujen aktivaattoreina. Kun viruksen proteiineja tuotetaan isäntäsoluissa, ne käsitellään proteasomin hajotuksen kautta. Pienet osat näistä prosessoiduista solunsisäisistä proteiineista assosioituvat sytosolisen isäntäsolun MHC-luokan I kanssa ja näkyvät solun pinnalla. T-solujen toinen luokka, tappaja- tai sytotoksiset solut, tunnistavat nämä kompleksit. Tämä tunnistaminen yhdessä APC:iden muun stimulaation ja sytokiinien stimuloimien T-solujen tuotannon kanssa on vastuussa sellaisten kypsien sytotoksisten T-solujen (CTL) kehittymisestä, jotka kykenevät tuhoamaan infektoituneita soluja. Useimmissa tapauksissa elävä infektio aiheuttaa elinikäisen immuniteetin. Käytettävissä on näyttöä, joka puoltaa sytokiinien keskeistä roolia muistisolujen erilaistumisessa. T-apusolujen (Th-solujen) säätelemä B-soluimmuniteetti etenee järjestäytyneessä solukehityksen kaskadissa, joka huipentuu antigeenispesifisten B-muistisolujen tuotantoon. Peptidien MHC-luokan II-kompleksien tunnistaminen aktivoituneissa antigeeniä esittelevissä soluissa on kriittinen tekijä TH-solujen tehokkaan valikoitumisen, klonaalisen laajenemisen ja efektori-TH-solujen toiminnan kehittymisen kannalta. Kognatiiviset efektori-T-solu-B-solu-vuorovaikutukset edistävät sitten joko lyhytikäisten plasmasolujen (PC) tai itukeskusten (GC) kehittymistä. Nämä GC:t laajenevat, monipuolistuvat ja valitsevat antigeenispesifisten B-solujen korkea-affiniteettiset variantit pitkäikäisten B-muistisolujen osastoon pääsyä varten. Antigeenin uudelleenkutsuttaessa muistin B-solut laajenevat nopeasti ja erilaistuvat PC-soluiksi muistin TH-solujen kognatiivisen kontrollin alaisina. Vaikka elävät, heikennetyt valmisteet ovat rokotteiden valinta, niihin liittyy patogeenisen muodon palautumisen riski, ja ne voivat aiheuttaa infektion.
Toisen eläimen sukulaisviruksen käyttö: Varhaisin esimerkki oli lehmän rokon käyttö isorokon ehkäisemiseksi.
Patogeenisen tai osittain heikennetyn viruksen antaminen luonnotonta reittiä: Viruksen virulenssi vähenee usein, kun sitä annetaan epäluonnollista reittiä. Tätä periaatetta käytetään armeijan alokkaiden immunisoinnissa aikuisten hengitysvaikeusoireyhtymää vastaan käyttämällä suolistopäällystettyä, elävää adenovirusta, tyypit 4, 7 ja 21.
Viruksen kulkeutuminen ”epäluonnollisessa isännässä” tai isäntäsolussa: Usein organismin (tai viruksen) heikennetty muoto saadaan aktiivisen organismin sarjapassituksella tai viljelemällä sitä viljelyaineissa tai -soluissa. Näissä tapauksissa heikentymisen molekulaarista perustaa ei tunneta. Tärkeimmät ihmisillä ja eläimillä käytetyt rokotteet on kaikki saatu tällä tavoin. Toistuvien läpikäyntien jälkeen virus annetaan luonnolliselle isännälle. Ensimmäiset läpiviennit tehdään terveissä eläimissä tai primaarisoluviljelmissä. Tästä lähestymistavasta on useita esimerkkejä: keltakuumeen 17D-kanta kehitettiin ensin hiirissä ja sitten kananpoikien alkioissa. Polioviruksia passageerattiin apinan munuaissoluissa ja tuhkarokkoa kanan alkion fibroblasteissa. Nykyään käytetään laajalti ihmisen diploidisoluja (kuten WI-38 ja MRC-5). Patogeenien heikentymisen perustana olevan isäntäalueen mutaation molekyylipohja ymmärretään vasta nyt.
Tietyille viruksille on suhteellisen helppo luoda eläviä heikennettyjä rokotteita. Tällä menetelmällä valmistetaan rokotteita esimerkiksi tuhkarokkoa, sikotautia ja vesirokkoa vastaan. Eläviä, heikennettyjä rokotteita on vaikeampi valmistaa bakteereille. Bakteereilla on tuhansia geenejä, joten niitä on paljon vaikeampi hallita. Tutkijat, jotka työskentelevät bakteerin elävän rokotteen parissa, saattavat kuitenkin pystyä käyttämään rekombinantti-DNA-tekniikkaa useiden keskeisten geenien poistamiseksi. Tätä lähestymistapaa on käytetty luotaessa rokotetta koleraa aiheuttavaa Vibrio cholerae -bakteeria vastaan. Elävää kolerarokotetta ei kuitenkaan ole hyväksytty Yhdysvalloissa.
Lämpötilaherkkien mutanttien kehittäminen: Tätä menetelmää voidaan käyttää yhdessä edellä mainitun menetelmän kanssa.
Eläviä heikennettyjä rokotteita ei voida antaa henkilöille, joiden immuunijärjestelmä on heikentynyt tai vahingoittunut. Tehon säilyttämiseksi elävät heikennetyt rokotteet edellyttävät jäähdytystä ja valolta suojaamista.
Esimerkkejä tällä hetkellä saatavilla olevista elävistä heikennetyistä rokotteista virusinfektioita vastaan ovat tuhkarokko, sikotauti, vihurirokko (MMR), lehmärokko, keltakuume, influenssa (FluMist®) intranasaalinen rokote) ja suun kautta otettava poliorokote. Eläviin, heikennettyihin bakteerirokotteisiin kuuluvat tuberkuloosi-, BCG- ja suun kautta otettava lavantautirokote.
Tänään on todennäköistä, että sääntelyviranomaiset vaativat ymmärrystä heikentymisen perusteista. Siksi minkä tahansa uuden heikennetyn mykobakteerimuodon kehittäminen rokotekandidaatiksi edellyttää todennäköisesti yhden tai useamman spesifisen mutaation lisäämistä patogeenin genomiin. Todennäköisiä ehdokkaita ovat muun muassa mutaatiot, jotka häiritsevät jonkin organismin kasvulle välttämättömän aminohappo- tai nukleiinihappokomponentin synteesiä.
Joitakin esimerkkejä tällaisista elävistä rokotteista on jo valmistettu ja arvioitu prekliinisissä kokeissa.