Co jsou to vakcíny a jaké jsou jejich účinky?

Pro specifickou prevenci infekčních onemocnění se používají vakcíny, které umožňují vytvoření aktivní imunity ještě před přirozeným kontaktem s patogenem.

Vakcíny určené k prevenci jedné infekce se nazývají monovakcíny, proti dvěma - divakcíny, proti třem - travovakcíny, proti několika - polyvakcíny. Asociované vakcíny jsou ty, které obsahují směs antigenů různých mikroorganismů a anatoxinů. Polyvalentní vakcíny jsou ty, které zahrnují několik odrůd sérologických typů patogenů jedné infekce (leptospiróza, kolibacilóza, salmonelóza, pseudomonóza norků, Markova choroba atd.).

Pro imunoprofylaxi infekčních onemocnění se používají různé typy vakcín.

Živé vakcíny

Jsou suspenzí vakcinačních kmenů mikroorganismů (bakterií, virů, rickettsií) pěstovaných na různých živných médiích. Obvykle se k očkování používají kmeny mikroorganismů s oslabenou virulencí nebo zbavené virulentních vlastností, ale plně si zachovávající imunogenní vlastnosti. Tyto vakcíny se vyrábějí na bázi apatogenních patogenů, atenuovaných (oslabených) v umělých nebo přírodních podmínkách. Atenuované kmeny virů a bakterií se získávají inaktivací genu zodpovědného za tvorbu faktoru virulence, nebo mutacemi v genech, které tuto virulenci nespecificky snižují.

V posledních letech se technologie rekombinantní DNA používá k produkci atenuovaných kmenů některých virů. Velké DNA viry, jako je virus neštovic, mohou sloužit jako vektory pro klonování cizích genů. Takové viry si zachovávají svou infekčnost a buňky, které infikují, začnou vylučovat proteiny kódované transfekovanými geny.

Vzhledem ke geneticky fixované ztrátě patogenních vlastností a ztrátě schopnosti způsobit infekční onemocnění si vakcinační kmeny zachovávají schopnost množit se v místě vpichu a později v regionálních lymfatických uzlinách a vnitřních orgánech. Infekce vakcínou trvá několik týdnů, není doprovázena výrazným klinickým obrazem onemocnění a vede k tvorbě imunity vůči patogenním kmenům mikroorganismů.

Živé atenuované vakcíny se získávají z atenuovaných mikroorganismů. Atenuace mikroorganismů se dosahuje také pěstováním kultur za nepříznivých podmínek. Mnoho vakcín se vyrábí v suché formě, aby se prodloužila jejich trvanlivost.

Živé vakcíny mají oproti usmrceným vakcínám významné výhody, a to díky tomu, že zcela zachovávají antigenní sadu patogenu a zajišťují delší stav imunity. Vzhledem k tomu, že účinnou látkou živých vakcín jsou živé mikroorganismy, je však nutné striktně dodržovat požadavky, které zajišťují zachování životaschopnosti mikroorganismů a specifické aktivity vakcín.

Živé vakcíny neobsahují konzervační látky, při práci s nimi je nutné přísně dodržovat pravidla asepse a antisepse.

Živé vakcíny mají dlouhou trvanlivost (1 rok nebo déle) a skladují se při teplotě 2–10 °C.

5-6 dní před podáním živých vakcín a 15-20 dní po očkování nelze k léčbě použít antibiotika, sulfonamidy, nitrofuranové léky a imunoglobuliny, protože snižují intenzitu a trvání imunity.

Vakcíny vytvářejí aktivní imunitu za 7–21 dní, která v průměru trvá až 12 měsíců.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Umrtvené (inaktivované) vakcíny

K inaktivaci mikroorganismů se používá zahřívání, formalin, aceton, fenol, ultrafialové záření, ultrazvuk a alkohol. Takové vakcíny nejsou nebezpečné, jsou méně účinné než živé vakcíny, ale při opakovaném podávání vytvářejí poměrně stabilní imunitu.

Při výrobě inaktivovaných vakcín je nutné přísně kontrolovat proces inaktivace a zároveň zachovat soubor antigenů v usmrcených kulturách.

Inaktivované vakcíny neobsahují živé mikroorganismy. Vysoká účinnost inaktivovaných vakcín je dána zachováním souboru antigenů v inaktivovaných kulturách mikroorganismů, které zajišťují imunitní odpověď.

Pro vysokou účinnost inaktivovaných vakcín má velký význam výběr produkčních kmenů. Pro výrobu polyvalentních vakcín je nejlepší použít kmeny mikroorganismů se širokým spektrem antigenů s přihlédnutím k imunologické afinitě různých sérologických skupin a variant mikroorganismů.

Spektrum patogenů používaných k přípravě inaktivovaných vakcín je velmi rozmanité, ale nejpoužívanější jsou bakteriální (vakcína proti nekrobakterióze) a virové (vakcína proti vzteklině inaktivovaná vakcína proti vzteklině z kmene Ščolkovo-51).

Inaktivované vakcíny by měly být skladovány při teplotě 2–8 °C.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Chemické vakcíny

Skládají se z antigenních komplexů mikrobiálních buněk v kombinaci s adjuvanci. Adjuvancia se používají ke zvětšení antigenních částic a ke zvýšení imunogenní aktivity vakcín. Mezi adjuvancia patří hydroxid hlinitý, kamenec, organické nebo minerální oleje.

Emulgovaný nebo adsorbovaný antigen se stává koncentrovanějším. Po zavedení do těla se ukládá a z místa vpichu se v malých dávkách dostává do orgánů a tkání. Pomalá resorpce antigenu prodlužuje imunitní účinek vakcíny a významně snižuje její toxické a alergické vlastnosti.

Chemické vakcíny zahrnují deponované vakcíny proti erysipelu prasat a streptokokóze prasat (séroskupiny C a R).

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Související vakcíny

Skládají se ze směsi kultur mikroorganismů způsobujících různá infekční onemocnění, které si navzájem nepotlačují imunitní vlastnosti. Po zavedení takových vakcín se v těle vytváří imunita proti několika nemocem současně.

[ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Anatoxiny

Jedná se o přípravky obsahující toxiny, které sice nemají toxické vlastnosti, ale zachovávají si antigenicitu. Používají se k vyvolání imunitních reakcí zaměřených na neutralizaci toxinů.

Anatoxiny se vyrábějí z exotoxinů různých druhů mikroorganismů. Za tímto účelem se toxiny neutralizují formalinem a několik dní se uchovávají v termostatu při teplotě 38–40 °C. Anatoxiny jsou v podstatě analogy inaktivovaných vakcín. Jsou očištěny od balastních látek, adsorbovány a koncentrovány v hydroxidu hlinitém. Do anatoxinu se přidávají adsorbenty pro zvýšení adjuvantních vlastností.

Anatoxiny vytvářejí antitoxickou imunitu, která trvá dlouhodobě.

[ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

Rekombinantní vakcíny

Pomocí metod genetického inženýrství je možné vytvářet umělé genetické struktury ve formě rekombinantních (hybridních) molekul DNA. Rekombinantní molekula DNA s novou genetickou informací se zavádí do buňky příjemce pomocí nosičů genetické informace ( viry, plasmidy), které se nazývají vektory.

Výroba rekombinantních vakcín zahrnuje několik fází:

• klonování genů, které zajišťují syntézu nezbytných antigenů;
• zavedení klonovaných genů do vektoru (viry, plazmidy);
• zavedení vektorů do produkčních buněk (viry, bakterie, houby);
• buněčná kultura in vitro;
• izolace antigenu a jeho purifikace nebo použití produkčních buněk jako vakcín.

Hotový přípravek musí být testován ve srovnání s přírodním referenčním léčivem nebo s jednou z prvních sérií geneticky modifikovaného léčiva, které prošlo preklinickými a klinickými studiemi.

B. G. Orlyankin (1998) uvádí, že vznikl nový směr ve vývoji geneticky modifikovaných vakcín, založený na zavedení plazmidové DNA (vektoru) s integrovaným genem ochranného proteinu přímo do těla. V něm se plazmidová DNA nemnoží, neintegruje se do chromozomů a nezpůsobuje reakci tvorby protilátek. Plazmidová DNA s integrovaným genomem ochranného proteinu indukuje plnohodnotnou buněčnou a humorální imunitní odpověď.

Na základě jednoho plazmidového vektoru lze konstruovat různé DNA vakcíny, přičemž se mění pouze gen kódující ochranný protein. DNA vakcíny mají bezpečnost inaktivovaných vakcín a účinnost živých vakcín. V současné době bylo konstruováno více než 20 rekombinantních vakcín proti různým lidským onemocněním: vakcína proti vzteklině, Aujeszkyho chorobě, infekční rhinotracheitidě, virovému průjmu, respirační syncytiální infekci, chřipce A, hepatitidě B a C, lymfocytární choriomeningitidě, lidské T-buněčné leukémii, infekci lidským herpesvirem atd.

DNA vakcíny mají oproti jiným vakcínám řadu výhod.

1. Při vývoji takových vakcín je možné rychle získat rekombinantní plazmid nesoucí gen kódující potřebný protein patogenu, na rozdíl od zdlouhavého a nákladného procesu získávání atenuovaných kmenů patogenu nebo transgenních zvířat.
2. Technologická efektivita a nízké náklady na kultivaci získaných plazmidů v buňkách E. coli a jejich další purifikaci.
3. Protein exprimovaný v buňkách vakcinovaného organismu má konformaci co nejblíže nativní a má vysokou antigenní aktivitu, čehož není vždy dosaženo při použití podjednotkových vakcín.
4. K eliminaci vektorového plazmidu v těle očkované osoby dochází v krátkém časovém úseku.
5. U DNA očkování proti obzvláště nebezpečným infekcím je pravděpodobnost vzniku onemocnění v důsledku imunizace zcela vyloučena.
6. Dlouhodobá imunita je možná.

Všechny výše uvedené nám umožňují nazývat DNA vakcíny vakcínami 21. století.

Myšlenka úplné kontroly infekce pomocí očkování však přetrvávala až do konce 80. let, kdy ji otřásla pandemie AIDS.

DNA imunizace také není univerzálním všelékem. Od druhé poloviny 20. století nabývají na významu patogeny, které nelze kontrolovat imunoprofylaxí. Perzistence těchto mikroorganismů je doprovázena fenoménem protilátkově závislého zesílení infekce nebo integrace proviru do genomu makroorganismu. Specifická profylaxe může být založena na inhibici pronikání patogenů do citlivých buněk blokováním rozpoznávacích receptorů na jejich povrchu (virová interference, ve vodě rozpustné sloučeniny, které se vážou na receptory) nebo inhibicí jejich intracelulární reprodukce (oligonukleotidová a antisense inhibice genů patogenů, destrukce infikovaných buněk specifickým cytotoxinem atd.).

Problém integrace provirů lze vyřešit klonováním transgenních zvířat, například získáním linií, které provirus neobsahují. Proto by měly být vyvinuty DNA vakcíny proti patogenům, jejichž perzistence není doprovázena protilátkově závislým zesílením infekce nebo zachováním proviru v genomu hostitele.

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ]

Seroprofylaxe a seroterapie

Séra vytvářejí v těle pasivní imunitu, která trvá 2–3 týdny, a používají se k léčbě pacientů nebo prevenci onemocnění v ohrožené oblasti.

Imunitní séra obsahují protilátky, proto se nejčastěji používají k terapeutickým účelům na začátku onemocnění, aby se dosáhlo co největšího terapeutického účinku. Séra mohou obsahovat protilátky proti mikroorganismům a toxinům, proto se dělí na antimikrobiální a antitoxická.

Séra se získávají v biotovárnách a biokomplexech pomocí dvoustupňové hyperimunizace producentů imunitních sér. Hyperimunizace se provádí se zvyšujícími se dávkami antigenů (vakcín) podle určitého schématu. V první fázi se podává vakcína (1-2krát) a poté se podle schématu ve zvyšujících se dávkách po dlouhou dobu vytváří virulentní kultura produkčního kmene mikroorganismů.

V závislosti na typu imunizačního antigenu se tedy rozlišují antibakteriální, antivirová a antitoxická séra.

Je známo, že protilátky neutralizují mikroorganismy, toxiny nebo viry především před jejich průnikem do cílových buněk. Proto u onemocnění, kde je patogen lokalizován intracelulárně (tuberkulóza, brucelóza, chlamydie atd.), nebylo dosud možné vyvinout účinné metody séroterapie.

Sérové terapeutické a profylaktické léky se používají hlavně k nouzové imunoprofylaxi nebo k eliminaci určitých forem imunodeficience.

Antitoxická séra se získávají imunizací velkých zvířat zvyšujícími se dávkami antitoxinů a poté toxinů. Výsledná séra se čistí a koncentrují, zbavují se balastních proteinů a standardizují se podle aktivity.

Antibakteriální a antivirové léky se vyrábějí hyperimunizací koní odpovídajícími usmrcenými vakcínami nebo antigeny.

Nevýhodou účinku sérových přípravků je krátké trvání vytvořené pasivní imunity.

Heterogenní séra vytvářejí imunitu po dobu 1-2 týdnů, homologní globuliny po dobu 3-4 týdnů.

[ 35 ], [ 36 ]

Způsoby a pořadí podávání vakcín

Existují parenterální a enterální metody zavádění vakcín a sér do těla.

Parenterální metodou se léky podávají subkutánně, intradermálně a intramuskulárně, což umožňuje obejít trávicí trakt.

Jedním z typů parenterálního podávání biologických přípravků je aerosolové (respirační), kdy se vakcíny nebo séra podávají přímo do dýchacích cest inhalací.

Enterální metoda zahrnuje podávání biopreparátů ústy s jídlem nebo vodou. To zvyšuje spotřebu vakcín v důsledku jejich destrukce mechanismy trávicího systému a gastrointestinální bariérou.

Po zavedení živých vakcín se imunita vytvoří za 7-10 dní a trvá rok nebo déle, a při zavedení inaktivovaných vakcín končí tvorba imunity 10.-14. dnem a její intenzita trvá 6 měsíců.

[ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]