Metodologia
Żywe, atenuowane szczepionki zawierają wersję żywego patogennego mikroba, który został atenuowany lub osłabiony w laboratorium tak, że utracił swoją znaczącą patogenność (schemat 26.1). Osiąga się to poprzez seryjne pasażowanie przez obcego gospodarza (hodowle tkankowe, zarodki jaj lub żywe zwierzęta przez wiele pokoleń). To przedłużone pasażowanie wprowadza jedną lub więcej mutacji do nowego gospodarza. Zmutowany patogen różni się znacznie od pierwotnej formy patogennej, więc nie może wywołać choroby u pierwotnego gospodarza, ale może skutecznie indukować odpowiedź immunologiczną. Żywe, atenuowane szczepionki wirusowe są przygotowywane z atenuowanych szczepów, które są prawie lub całkowicie pozbawione patogenności, ale są zdolne do wywołania ochronnej odpowiedzi immunologicznej. Namnażają się one w ludzkim gospodarzu i zapewniają ciągłą stymulację antygenową przez pewien okres czasu. Do atenuacji wirusów w celu produkcji szczepionek zastosowano kilka metod.
Wykres przepływu 26.1. Żywe szczepionki atenuowane
Żywe, atenuowane szczepionki stymulują ochronne odpowiedzi immunologiczne, gdy replikują się w gospodarzu. Białka wirusowe produkowane w gospodarzu są uwalniane do przestrzeni zewnątrzkomórkowej otaczającej zakażone komórki, a następnie są nabywane, internalizowane i trawione przez komórki zmiatające, komórki prezentujące antygen (APC), które krążą w całym organizmie. Do tych APC należą makrofagi, komórki dendrytyczne i limfocyty B, które współpracują ze sobą w celu rozszerzenia odpowiedzi immunologicznej. APC recyrkulują i wyświetlają na swojej powierzchni komórkowej fragmenty przetworzonego antygenu, przyłączone do antygenów MHC klasy II. Ten kompleks przetworzonego peptydu obcego antygenu i antygenów MHC klasy II gospodarza stanowi część specyficznego sygnału, za pomocą którego APC (wraz z kompleksem peptydowym MHC) wyzwalają aktywację limfocytów T-helper. Druga część sygnału aktywacji pochodzi od samych APC, które na swojej powierzchni komórkowej posiadają cząsteczki ko-stymulujące wraz z kompleksami MHC-antygen. Obie te cząsteczki napędzają ekspansję i aktywację limfocytów T poprzez interakcję ze swoimi ligandami, kompleksem receptora T-komórkowego (TCR) oraz receptorami ko-stymulacyjnymi CD28/CTLA4 obecnymi na powierzchni komórek T. Aktywowane limfocyty T wydzielają cząsteczki, które działają jako silne aktywatory komórek odpornościowych. Ponadto, w miarę jak białka wirusowe są produkowane w komórkach gospodarza, są one przetwarzane poprzez degradację proteasomów. Małe części tych przetworzonych wewnątrzkomórkowych białek łączą się z cytozolowymi komórkami gospodarza MHC klasy I i pojawiają się na powierzchni komórki. Kompleksy te są rozpoznawane przez drugą klasę limfocytów T, komórki zabójcze lub cytotoksyczne. Rozpoznanie to, wraz z inną stymulacją przez APCs i produkcją limfocytów T stymulowanych cytokinami, jest odpowiedzialne za rozwój dojrzałych cytotoksycznych limfocytów T (CTL) zdolnych do niszczenia zakażonych komórek. W większości przypadków żywe zakażenie indukuje odporność na całe życie. Dostępne są dowody przemawiające za zasadniczą rolą cytokin w różnicowaniu komórek pamięci. Odporność komórek B regulowana przez limfocyty pomocnicze T (Th) przebiega w uporządkowanej kaskadzie rozwoju komórkowego, która kończy się wytworzeniem swoistych antygenowo komórek B pamięci. Rozpoznanie peptydowych kompleksów MHC klasy II na aktywowanych komórkach prezentujących antygen jest kluczowe dla efektywnej selekcji komórek TH, ekspansji klonalnej i rozwoju funkcji efektorowych komórek TH. Interakcje pomiędzy efektorowymi komórkami Th a komórkami B promują rozwój krótko żyjących komórek plazmatycznych (PCs) lub centrów germinalnych (GCs). Te GCs rozwijają się, różnicują i wybierają warianty komórek B o wysokim powinowactwie do antygenu, które są wprowadzane do długo żyjącego przedziału komórek B pamięci. Po ponownym kontakcie z antygenem, komórki B pamięci ulegaj± szybkiej ekspansji i różnicuj± się w PCs pod kontrol± komórek TH pamięci. Chociaż żywe, atenuowane preparaty są szczepionkami z wyboru, stwarzają one ryzyko powrotu do formy patogennej i mogą powodować infekcje.
Użycie spokrewnionego wirusa pochodzącego od innego zwierzęcia: Najwcześniejszym przykładem było zastosowanie ospy krowiej w celu zapobiegania ospie prawdziwej.
Podawanie patogennego lub częściowo atenuowanego wirusa drogą nienaturalną: Zjadliwość wirusa jest często zmniejszona, gdy jest on podawany drogą nienaturalną. Zasada ta jest wykorzystywana w uodparnianiu rekrutów wojskowych przeciwko zespołowi zaburzeń oddechowych u dorosłych, przy użyciu żywych adenowirusów typu 4, 7 i 21, pokrytych otoczką jelitową.
Pasożytowanie wirusa w „nienaturalnym gospodarzu” lub komórce gospodarza: Często atenuowaną postać organizmu (lub wirusa) uzyskuje się przez seryjne pasażowanie lub hodowlę aktywnego organizmu w podłożach hodowlanych lub komórkach. W tych przypadkach molekularna podstawa atenuacji nie jest znana. Wszystkie główne szczepionki stosowane u ludzi i zwierząt zostały uzyskane w ten sposób. Po wielokrotnych pasażach, wirus jest podawany naturalnemu gospodarzowi. Pierwsze pasażowanie wykonuje się u zdrowych zwierząt lub w pierwotnych hodowlach komórkowych. Istnieje kilka przykładów takiego podejścia: szczep 17D żółtej gorączki został opracowany poprzez pasażowanie na myszach, a następnie na embrionach kurcząt. Poliwirusy były pasażowane w komórkach nerek małp, a odra w fibroblastach zarodków kurcząt. Ludzkie komórki diploidalne są obecnie szeroko stosowane (takie jak WI-38 i MRC-5). Podstawy molekularne mutacji w zakresie gospodarza, które są podstawą atenuacji patogenów, dopiero teraz są rozumiane.
Żywe, atenuowane szczepionki są stosunkowo łatwe do stworzenia dla niektórych wirusów. Szczepionki przeciwko odrze, śwince i ospie wietrznej, na przykład, są wytwarzane tą metodą. Żywe, atenuowane szczepionki są trudniejsze do stworzenia dla bakterii. Bakterie mają tysiące genów i dlatego znacznie trudniej jest je kontrolować. Naukowcy pracujący nad żywą szczepionką dla bakterii mogą jednak być w stanie wykorzystać technologię rekombinowanego DNA do usunięcia kilku kluczowych genów. Takie podejście zostało wykorzystane do stworzenia szczepionki przeciwko bakterii Vibrio cholerae, która wywołuje cholerę. Jednakże, żywa szczepionka przeciwko cholerze nie została licencjonowana w Stanach Zjednoczonych.
Rozwój mutantów wrażliwych na temperaturę: Ta metoda może być stosowana w połączeniu z powyższą metodą.
Żywe, atenuowane szczepionki nie mogą być podawane osobom z osłabionym lub uszkodzonym układem odpornościowym. Aby zachować siłę działania, żywe, atenuowane szczepionki wymagają przechowywania w lodówce i ochrony przed światłem.
Przykłady obecnie dostępnych żywych, atenuowanych szczepionek przeciwko zakażeniom wirusowym obejmują odrę, świnkę, różyczkę (MMR), ospę wietrzną, żółtą febrę, grypę (FluMist®) szczepionka donosowa) i doustną szczepionkę przeciwko polio. Żywe, atenuowane szczepionki bakteryjne obejmują szczepionkę przeciw gruźlicy, BCG i doustną szczepionkę przeciw durowi brzusznemu.
W dzisiejszych czasach jest prawdopodobne, że agencje regulacyjne będą wymagały zrozumienia podstaw atenuacji. Dlatego też, rozwój każdej nowej atenuowanej formy prątka w celu wykorzystania jej jako szczepionki kandydującej będzie prawdopodobnie obejmował wprowadzenie jednej lub więcej specyficznych mutacji do genomu patogenu. Prawdopodobni kandydaci obejmują mutacje, które zakłócają syntezę aminokwasu lub składnika kwasu nukleinowego niezbędnego do wzrostu organizmu.
Niektóre przykłady takich żywych szczepionek zostały już przygotowane i ocenione w próbach przedklinicznych.
.