Из чего делают вакцины для прививок?

С тех пор как Эдвард Дженнер впервые открыл вакцинацию в 18 веке, этот прорыв спас бесчисленное количество жизней. До внедрения вакцины против оспы в одной только Европе от этой болезни ежегодно умирало до 400 000 человек.

Традиционное лечение от этой болезни — вариоляционное — включало отбор образца у пациента с оспой и введение его кому-то, кто был подвержен заражению этой болезнью. Вариоляция была рискованной, учитывая, что традиционные медики сознательно внедряли вирус оспы в другого пациента.

Если доза была слишком высокой, пациент мог столкнуться с полной силой заболевания. Вакцина Дженнера, с другой стороны, применяла похожую технику, но гораздо более безопасную.
Она родилась из наблюдения, что доярки, которые ранее заразились коровьей оспой, не заболели обычной.

Эдвард Дженнер решил провести научную проверку. Он ввел 8-летнему мальчику болезнь коровьей оспы. После того, как мальчик выздоровел от коровьей оспы, Дженнер заразил мальчика оспой, которой болели люди. Мальчик не заболел этой болезнью, так как стал невосприимчивым к ней. Эта простая вакцина начала революцию в области здравоохранения, которая продолжается и по сей день.

Ученые обнаружили широкий спектр способов достижения иммунитета против болезней. Стратегия Дженнера теперь является одним из элементов оружия, которое широко диверсифицировалось за годы открытий и научных исследований.

Итак, какие стратегии вакцинации доступны нам сегодня? Чтобы понять, что входит в вакцину, и оценить нюансы современных разработок, важно понять, как организм приобретает иммунитет против болезней.

Иммунный ответ и память

Иммунная система реагирует на патогены двумя способами. Первый — это первичный ответ, при котором определенные иммунные клетки без разбора атакуют все, что они считают чужеродным. Если это не может нейтрализовать угрозу, иммунная система призывает свои более специализированные войска, что знаменует собой начало вторичной реакции.

Во вторичном ответе Т-клетки и В-клетки собираются, чтобы справиться с угрозой. В-клетки (В-лимфоциты) будут вырабатывать антитела — химические метки смерти, которые сигнализируют Т-клеткам и различным другим иммунным клеткам об уничтожения всего, что связано с антителом.

Эта система не только чрезвычайно эффективна, но и крайне важна для вакцинации, она может запомнить прошлые инфекции от патогенов. Если тот же самый патоген снова попадает в организм, иммунная система способна эффективно бороться и быстрее уничтожить его.

Следовательно, вакциной может быть все, что дает иммунной системе долговременную способность бороться с определенным заболеванием.

Этот вывод приводит нас к ключевому компоненту вакцины, который дает иммунной системе память о патогене, с которым он еще не боролся.

Существуют различные способы развития этого иммунитета, как будет объяснено ниже.

Живые аттенуированные вакцины

Живая аттенуированная вакцина — это путь, которым следовала вакцина Эдварда Дженнера от коровьей оспы. Как следует из названия,  живые вакцины — это живые патогены, которые ослаблены, поэтому они больше не могут вызывать заболевание, но все же способны стимулировать иммунную систему.

Эта стимуляция приводит иммунные клетки к развитию памяти о болезни. Ослабленный патоген может быть непатогенным или менее патогенным видом или вариантом болезнетворного организма. Вирус коровьей оспы, использованный Дженнером, принадлежал к той же семье, что и вакцина против оспы, — и поэтому имел общие молекулярные маркеры, на которые иммунная система реагировала для борьбы с болезнью.

До настоящего времени живые ослабленные вакцины были одними из самых успешных вакцин в истории. Эти вакцины создают самую длинную память против патогена; во многих случаях людям требуется только одна вакцинация, чтобы обеспечить почти пожизненный иммунитет против болезни. Например, в вакцинах против оспы, кори и ветряной оспы, использовались живые ослабленные вакцины.

Инактивированная вакцина

Если живой аттенуированный патоген считается неосуществимым для создания иммунитета от заболевания (из-за безопасности, побочных эффектов или трудности в создании безопасного варианта), вводится мертвый или инактивированный патоген.

Возбудитель погибает в результате тепловой или химической обработки, а затем вводится в организм. Поскольку патоген все еще является чужеродным веществом и несет все патогенные маркеры, называемые антигенами, он способен генерировать иммунный ответ и вызывать формирование памяти.

Они не так эффективны, как живые вакцины, с точки зрения придания иммунитета организму, поэтому обычно нужно делать несколько прививок, называемых бустерами.

Субъединичные вакцины, ДНК и генная инженерия

Кроме того, существуют вакцины, в которые не вводится весь патоген. Вместо этого мы разрушаем патоген, идентифицируем антигены на патогене, а затем только вводим эти молекулы в организм.

Антиген может быть молекулой сахара в патогене, специфическим белком или, как в случае вируса, только его капсидом (внешняя оболочка). Мы можем изобретать комбинацию этих молекул разным путем, чтобы стимулировать иммунную систему именно так, как мы хотим.

Есть также ДНК-вакцины. Здесь вместо инъекции самой антигенной молекулы вводится ДНК, которая кодирует эти молекулы. Некоторые клетки-хозяева будут экспрессировать антигенный код в ДНК (это аномальное, но нормальное поведение клеток-хозяев), что приведет к иммунизации.

Помимо этого, существуют новые технологии вакцин, использующие различные методы генной инженерии, чтобы сделать вакцины более безопасными и высокоточными инструментами для борьбы с такими болезнями, как рак и ВИЧ.

Адъюванты, химические вакцины и другое:

Вакцины делаются не только из ослабленного патогена или антигенов в водном растворе.

Существуют адъюванты, консерванты, стабилизаторы, антибиотики и многое другое, чтобы обеспечить наилучшие шансы вакцины для организма. Разработчики вакцин тщательно сочетают идеальную формулу, которая поможет иммуногенной части вакцины справиться со своей задачей.

Это также та область, которая наиболее широко обсуждалась как в средствах массовой информации, так и в кругах теории заговора. Химические вещества, используемые для адъювантов, молекулы, которые усиливают иммунные свойства вакцины, подвергаются тщательному анализу на предмет их потенциальной токсичности для организма.

С учетом вышесказанного, адъювантные исследования направлены на решение потенциальных проблем со здоровьем и на попытки разработать молекулы, которые являются более безопасными и более эффективными, чем молекулы, использовавшиеся в прошлом.

Начиная с момента появления первой в мире вакцины, они спасли миллионы жизней. Например, вакцина против кори, разработанная Морисом Хиллеманом в 1963 году, по некоторым оценкам, предотвращает 1 миллион смертей в год.

Сегодня существует множество новых технологий, таких как мРНК-вакцины, а также адъюванты, разработанные с помощью рекомбинантных технологий. Эти новые стратегии дают надежду на создание вакцины против COVID-19, пандемия которого продолжается.