Methodologie
Levende, verzwakte vaccins bevatten een versie van de levende pathogene microbe die in het laboratorium is verzwakt of verzwakt, zodat zij haar significante pathogeniteit heeft verloren (stroomdiagram 26.1). Dit wordt bereikt door seriële passage door een vreemde gastheer (weefselkweek, geëmbryoneerde eicellen, of levende dieren gedurende meerdere generaties). Door deze uitgebreide passage worden een of meer mutaties in de nieuwe gastheer geïntroduceerd. De gemuteerde ziekteverwekker verschilt aanzienlijk van de oorspronkelijke pathogene vorm, zodat hij in de oorspronkelijke gastheer geen ziekte kan veroorzaken, maar wel effectief de immuunrespons kan opwekken. Levende, verzwakte virusvaccins worden bereid uit verzwakte stammen die vrijwel of geheel vrij zijn van pathogeniteit, maar wel in staat zijn een beschermende immuunrespons op te wekken. Zij vermenigvuldigen zich in de menselijke gastheer en zorgen voor een continue antigene stimulatie gedurende een bepaalde tijd. Er zijn verschillende methoden gebruikt om virussen te verzwakken voor de productie van vaccins.
FLOW CHART 26.1. Levende verzwakte vaccins
Levende, verzwakte vaccins stimuleren beschermende immuunreacties wanneer zij zich in de gastheer vermenigvuldigen. De virale eiwitten die in de gastheer worden geproduceerd, komen vrij in de extracellulaire ruimte rond de geïnfecteerde cellen en worden vervolgens verworven, geïnternaliseerd en verteerd door scavengercellen, de antigeen-presenterende cellen (APC’s) die door het hele lichaam circuleren. Tot deze APC’s behoren macrofagen, dendritische cellen en B-cellen, die samenwerken om de immuunrespons uit te breiden. De APC’s recirculeren en vertonen fragmenten van het verwerkte antigeen op hun celoppervlak, gehecht aan MHC klasse II antigenen. Dit complex van verwerkt vreemd antigeen-peptide en MHC klasse II antigenen van de gastheer vormt een deel van het specifieke signaal waarmee APC’s (samen met het MHC-peptidecomplex) de activering van T-helper lymfocyten in gang zetten. Het tweede deel van het activeringssignaal is afkomstig van de APC’s zelf, die aan hun celoppervlak co-stimulerende moleculen dragen, samen met MHC-antigeencomplexen. Beide stimuleren de expansie en activering van T-cellen door interactie met hun respectieve liganden, het T-celreceptorcomplex (TCR), en de co-stimulatoire receptoren CD28/CTLA4 die op het T-celoppervlak aanwezig zijn. Geactiveerde T-cellen scheiden moleculen af die fungeren als krachtige activatoren van immuuncellen. Wanneer virale eiwitten in de gastheercellen worden geproduceerd, worden zij verwerkt door middel van proteasoomafbraak. Kleine delen van deze verwerkte intracellulaire eiwitten associëren met cytosolische gastheercel-MHC klasse I en worden op het celoppervlak afgebeeld. Deze complexen worden samen herkend door een tweede klasse van T-cellen, killer- of cytotoxische cellen. Deze herkenning, samen met andere stimulatie door APC’s en de productie van cytokine-gestimuleerde T-cellen, is verantwoordelijk voor de ontwikkeling van rijpe cytotoxische T-cellen (CTL) die in staat zijn geïnfecteerde cellen te vernietigen. In de meeste gevallen induceert infectie levenslange immuniteit. Er zijn bewijzen voor de fundamentele rol van cytokinen bij de differentiatie van geheugencellen. Helper T (Th) cel-gestuurde B-cel immuniteit verloopt in een geordende cascade van cellulaire ontwikkeling die culmineert in de produktie van antigeenspecifieke geheugen B-cellen. De herkenning van peptide MHC klasse II complexen op geactiveerde antigeen-presenterende cellen is cruciaal voor effectieve TH celselectie, klonale expansie, en ontwikkeling van effector TH celfuncties. Cognate effector Th-cel-B-cel interacties bevorderen dan de ontwikkeling van ofwel kortlevende plasmacellen (PCs) of germinale centra (GCs). Deze GC’s breiden zich uit, diversifiëren en selecteren hoog-affiniteit varianten van antigeenspecifieke B-cellen voor toegang tot het langlevende geheugen B-cel compartiment. Bij een nieuwe antigeen-uitdaging breiden geheugen-B-cellen zich snel uit en differentiëren ze in PC’s onder de cognate controle van geheugen-TH-cellen. Hoewel levende, verzwakte preparaten de voorkeursvaccins zijn, houden zij het risico in van terugkeer naar hun pathogene vorm, en kunnen zij infectie veroorzaken.
Gebruik van een verwant virus van een ander dier: Het vroegste voorbeeld was het gebruik van koepokken om pokken te voorkomen.
Toediening van pathogeen of gedeeltelijk verzwakt virus via een onnatuurlijke route: De virulentie van het virus wordt vaak verminderd wanneer het via een onnatuurlijke route wordt toegediend. Dit principe wordt toegepast bij de immunisatie van militaire rekruten tegen het respiratoir distress syndrome bij volwassenen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een enterisch gecoat, levend adenovirus type 4, 7, en 21.
Passage van het virus in een “onnatuurlijke gastheer” of gastheercel: Vaak wordt de verzwakte vorm van het organisme (of virus) verkregen door seriële passage of kweek van het actieve organisme in kweekmedia of cellen. In deze gevallen is de moleculaire basis van de verzwakking onbekend. De belangrijkste bij mens en dier gebruikte vaccins zijn alle op deze wijze verkregen. Na herhaalde passages wordt het virus toegediend aan de natuurlijke gastheer. De eerste passages worden gemaakt in gezonde dieren of in primaire celculturen. Er zijn verschillende voorbeelden van deze aanpak: de 17D-stam van gele koorts werd ontwikkeld door passages in muizen en vervolgens in kuikenembryo’s. Poliovirussen werden gepasseerd in niercellen van apen en mazelen in fibroblasten van kuikenembryo’s. Menselijke diploïde cellen worden nu op grote schaal gebruikt (zoals de WI-38 en MRC-5). De moleculaire basis voor gastheerbereikmutatie, die de basis vormt van verzwakking van ziekteverwekkers, wordt nu pas begrepen.
Vechte, verzwakte vaccins zijn relatief gemakkelijk te maken voor bepaalde virussen. Vaccins tegen mazelen, bof en waterpokken, bijvoorbeeld, worden volgens deze methode gemaakt. Levende, verzwakte vaccins zijn moeilijker te maken voor bacteriën. Bacteriën hebben duizenden genen en zijn dus veel moeilijker te controleren. Wetenschappers die werken aan een levend vaccin voor een bacterie, kunnen echter wellicht recombinant-DNA-technologie gebruiken om een aantal sleutelgenen te verwijderen. Deze aanpak is gebruikt om een vaccin te maken tegen Vibrio cholerae, de bacterie die cholera veroorzaakt. Voor het levende choleravaccin is in de Verenigde Staten echter geen vergunning verleend.
Ontwikkeling van temperatuurgevoelige mutanten: Deze methode kan worden gebruikt in combinatie met de bovenstaande methode.
Levende, verzwakte vaccins kunnen niet worden toegediend aan personen met een verzwakt of beschadigd immuunsysteem. Om de werkzaamheid te behouden, vereisen levende, verzwakte vaccins koeling en bescherming tegen licht.
Voorbeelden van momenteel beschikbare levende, verzwakte vaccins tegen virale infecties zijn mazelen, bof, rodehond (MMR), koepokken, gele koorts, influenza (FluMist®) intranasaal vaccin), en oraal poliovaccin. Levende, verzwakte bacteriële vaccins zijn onder meer tuberculose-, BCG-, en oraal tyfusvaccin.
Heden ten dage is het waarschijnlijk dat regelgevende instanties een goed begrip van de basis van verzwakking zouden eisen. Daarom zal de ontwikkeling van een nieuwe verzwakte vorm van mycobacterium voor gebruik als kandidaat-vaccin waarschijnlijk de invoering van een of meer specifieke mutaties in het genoom van de ziekteverwekker omvatten. Mogelijke kandidaten zijn mutaties die interfereren met de synthese van een aminozuur of een nucleïnezuurcomponent die essentieel is voor de groei van het organisme.
Een aantal voorbeelden van dergelijke levende vaccins zijn reeds bereid en in preklinische trials geëvalueerd.