Pierwsze ludzkie szczepionki przeciwko wirusom były oparte na wykorzystaniu słabszych lub atenuowanych wirusów do wytworzenia odporności. Szczepionka przeciwko ospie prawdziwej wykorzystywała ospę krowią, wirusa ospy, który był na tyle podobny do ospy prawdziwej, że chronił przed nią, ale zazwyczaj nie powodował poważnych chorób. Wścieklizna była pierwszym wirusem atenuowanym w laboratorium w celu stworzenia szczepionki dla ludzi.
Szczepionki są wytwarzane przy użyciu kilku różnych procesów. Mogą one zawierać żywe wirusy, które zostały atenuowane (osłabione lub zmienione tak, aby nie powodować choroby); inaktywowane lub zabite organizmy lub wirusy; inaktywowane toksyny (w przypadku chorób bakteryjnych, gdzie toksyny wytwarzane przez bakterie, a nie same bakterie, powodują chorobę); lub jedynie segmenty patogenu (obejmuje to zarówno szczepionki podjednostkowe, jak i skoniugowane).
| Typ szczepionki | Szczepionki tego typu w USA. Recommended Childhood (ages 0-6) Immunization Schedule |
| Żywe, atenuowane | Measles, mumps, różyczka (szczepionka skojarzona MMR) Waricella (ospa wietrzna) Grypa (aerozol do nosa) Rotawirusy |
| Inaktywowany/zabity | Polio (IPV) Wirus zapalenia wątroby typu A |
| Toksoid (inaktywowana toksyna) | Błonica, tężec (część szczepionki skojarzonej DTaP) |
| Podjednostka/koniugat | Wirusowe zapalenie wątroby typu B Grypa (wstrzyknięcie) Haemophilus influenza typ b (Hib) Krztusiec (część szczepionki uodpornienie) Pneumokoki Meningokoki |
|
Typ szczepionki |
Inne dostępne szczepionki |
|
Żywe, atenuowane |
Zoster (gontyna) Żółta gorączka |
|
Inaktywowane/zabite |
Wścieklizna |
|
Podjednostki/konjugaty |
Human papillomavirus (HPV) |
Żywe, Żywe, atenuowane szczepionki zalecane obecnie w ramach szczepień ochronnych dzieci w USA.S. Childhood Immunization Schedule include those against measles, mumps, and rubella (via the combined MMR vaccine), varicella (chickenpox), and influenza (in the nasal spray version of the seasonal flu vaccine). Oprócz żywych, atenuowanych szczepionek, schemat szczepień zawiera szczepionki każdego innego głównego typu – patrz tabela powyżej, aby zapoznać się z podziałem typów szczepionek w zalecanym schemacie dla dzieci.
Różne typy szczepionek wymagają różnych technik rozwoju. Każda z poniższych sekcji dotyczy jednego z typów szczepionek.
Żywe, atenuowane szczepionki
Atenuowane szczepionki mogą być wytwarzane na kilka różnych sposobów. Niektóre z najczęstszych metod obejmują przepuszczanie wirusa wywołującego chorobę przez serię hodowli komórkowych lub embrionów zwierzęcych (zazwyczaj embrionów kurcząt). Na przykładzie embrionów kurcząt, wirus jest hodowany w różnych embrionach w serii. Z każdym pasażem wirus staje się lepszy w replikacji w komórkach kurcząt, ale traci zdolność do replikacji w komórkach ludzkich. Wirus przeznaczony do użycia w szczepionce może być hodowany – „pasażowany” – przez ponad 200 różnych embrionów lub hodowli komórkowych. Ostatecznie, atenuowany wirus nie będzie w stanie dobrze (lub w ogóle) replikować się w ludzkich komórkach i będzie mógł być użyty w szczepionce. Wszystkie metody, które obejmują przechodzenie wirusa przez gospodarza innego niż człowiek, wytwarzają wersję wirusa, która może być nadal rozpoznawana przez ludzki układ odpornościowy, ale nie może się dobrze replikować w ludzkim gospodarzu.
Gdy powstały wirus szczepionkowy zostanie podany człowiekowi, nie będzie w stanie replikować się wystarczająco dobrze, aby wywołać chorobę, ale nadal będzie wywoływać odpowiedź immunologiczną, która może chronić przed przyszłym zakażeniem.
Jedną z obaw, którą należy rozważyć, jest możliwość powrotu wirusa szczepionkowego do formy zdolnej do wywoływania choroby. Mutacje, które mogą wystąpić, gdy wirus szczepionkowy replikuje się w organizmie, mogą spowodować powstanie bardziej zjadliwego szczepu. Jest to bardzo mało prawdopodobne, ponieważ zdolność wirusa szczepionkowego do replikacji jest ograniczona, jednak jest to brane pod uwagę przy opracowywaniu szczepionki atenuowanej. Warto zauważyć, że mutacje są dość powszechne w przypadku doustnej szczepionki przeciwko polio (OPV), żywej szczepionki, która jest przyjmowana zamiast zastrzyku. Wirus szczepionkowy może zmutować do postaci zjadliwej i spowodować rzadkie przypadki polio paralitycznego. Z tego powodu OPV nie jest już stosowana w Stanach Zjednoczonych i została zastąpiona w Zalecanym Programie Szczepień Ochronnych dla Dzieci przez inaktywowaną szczepionkę przeciwko polio (IPV).
Ochrona zapewniana przez żywą, atenuowaną szczepionkę zazwyczaj przewyższa ochronę zapewnianą przez szczepionkę zabitą lub inaktywowaną.
Szczepionki zabite lub inaktywowane
Jedną z alternatyw dla szczepionek atenuowanych jest szczepionka zabita lub inaktywowana. Szczepionki tego typu są tworzone przez inaktywację patogenu, zazwyczaj przy użyciu ciepła lub substancji chemicznych, takich jak formaldehyd lub formalina. Niszczy to zdolność patogenu do replikacji, ale utrzymuje go w stanie „nienaruszonym”, tak że układ odpornościowy może go nadal rozpoznawać. („Inaktywowane” jest zwykle używane raczej niż „zabite” w odniesieniu do szczepionek wirusowych tego typu, ponieważ wirusy nie są ogólnie uważane za żywe.)
Ponieważ zabite lub inaktywowane patogeny nie mogą się replikować, nie mogą powrócić do bardziej zjadliwej formy zdolnej do wywoływania chorób (jak omówiono powyżej w przypadku żywych, atenuowanych szczepionek). Jednakże, zwykle zapewniają one krótszy okres ochrony niż szczepionki żywe i częściej wymagają dawek przypominających, aby wytworzyć długotrwałą odporność. Zabite lub inaktywowane szczepionki w amerykańskim zalecanym schemacie szczepień dla dzieci obejmują inaktywowaną szczepionkę przeciwko polio i szczepionkę przeciwko grypie sezonowej (w formie zastrzyku).
Toksydy
Niektóre choroby bakteryjne nie są wywoływane bezpośrednio przez samą bakterię, ale przez toksynę wytwarzaną przez bakterię. Jednym z przykładów jest tężec: jego objawy nie są wywoływane przez bakterię Clostridium tetani, ale przez wytwarzaną przez nią neurotoksynę (tetanospazminę). Immunizacja na ten rodzaj patogenu może być wykonana poprzez inaktywację toksyny, która wywołuje objawy choroby. Podobnie jak w przypadku organizmów lub wirusów stosowanych w szczepionkach zabitych lub inaktywowanych, można to zrobić poprzez obróbkę substancją chemiczną, taką jak formalina, lub poprzez zastosowanie ciepła lub innych metod.
Immunizacje stworzone przy użyciu inaktywowanych toksyn nazywane są toksoidami. Szczepionki toksoidalne mogą być uważane za szczepionki zabite lub inaktywowane, ale czasami otrzymują własną kategorię, aby podkreślić fakt, że zawierają one inaktywowaną toksynę, a nie inaktywowaną formę bakterii.
Szczepionki toksoidalne w amerykańskim zalecanym schemacie szczepień ochronnych dla dzieci obejmują szczepionki przeciw tężcowi i błonicy, które są dostępne w formie skojarzonej.
Szczepionki podjednostkowe i skoniugowane
Szczepionki podjednostkowe i skoniugowane zawierają tylko fragmenty patogenów, przed którymi chronią.
Szczepionki podjednostkowe wykorzystują tylko część docelowego patogenu w celu wywołania odpowiedzi ze strony układu odpornościowego. Można tego dokonać poprzez wyizolowanie specyficznego białka z patogenu i przedstawienie go jako antygenu w postaci własnej. Szczepionka acelularna przeciwko krztuścowi i szczepionka przeciwko grypie (w postaci zastrzyku) są przykładami szczepionek podjednostkowych.
Inny rodzaj szczepionki podjednostkowej można stworzyć za pomocą inżynierii genetycznej. Gen kodujący białko szczepionkowe jest wprowadzany do innego wirusa lub do komórek producenta w hodowli. Kiedy wirus nośnikowy rozmnaża się lub kiedy komórka produkująca metabolizuje, białko szczepionkowe jest również tworzone. Efektem końcowym tego podejścia jest szczepionka rekombinowana: układ odpornościowy rozpozna wyrażone białko i zapewni w przyszłości ochronę przed wirusem docelowym. Szczepionka przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B stosowana obecnie w Stanach Zjednoczonych jest szczepionką rekombinowaną.
Inną szczepionką wyprodukowaną przy użyciu inżynierii genetycznej jest szczepionka przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV). Dostępne są dwa typy szczepionki przeciwko HPV – jeden zapewnia ochronę przed dwoma szczepami HPV, drugi przed czterema – ale obie są wytwarzane w ten sam sposób: dla każdego szczepu izoluje się pojedyncze białko wirusowe. Kiedy białka te ulegają ekspresji, powstają cząstki wirusopodobne (VLP). Te VLP nie zawierają materiału genetycznego wirusów i nie mogą wywołać choroby, ale wywołują odpowiedź immunologiczną, która zapewnia przyszłą ochronę przed HPV.
Szczepionki skojarzone są nieco podobne do szczepionek rekombinowanych: są wytwarzane przy użyciu kombinacji dwóch różnych składników. Szczepionki koniugatowe są jednak wytwarzane z wykorzystaniem fragmentów płaszcza bakterii. Płaszcz ten jest chemicznie połączony z białkiem nośnikowym i taka kombinacja jest używana jako szczepionka. Szczepionki skojarzone stosuje się w celu wywołania silniejszej, skojarzonej odpowiedzi immunologicznej: zazwyczaj prezentowany „kawałek” bakterii nie wywołałby silnej odpowiedzi immunologicznej sam w sobie, podczas gdy białko nośnikowe tak. Fragment bakterii nie może wywołać choroby, ale w połączeniu z białkiem nośnikowym może wytworzyć odporność na przyszłe zakażenia. Szczepionki stosowane obecnie u dzieci przeciwko zakażeniom bakteriami pneumokokowymi są wytwarzane przy użyciu tej techniki.
Więcej informacji
Badacze nadal opracowują nowe typy szczepionek i udoskonalają obecne metody. Więcej informacji na temat eksperymentalnych szczepionek i technik ich podawania można znaleźć w naszym artykule Przyszłość szczepień.
.