Познание мира

1. Вакцина — это агент, который получают из антигена или патогена, либо дезактивируя его механизмы синтеза белка, либо денатурируя или убивая их. Это позволяет приготовить агент, который может быть введен в организм хозяина, чтобы вызвать иммунную реакцию с окончательной защитой.
2. История вакцин восходит к 1877 году, когда Луаза Пастер разработала вакцину с использованием ослабленного штамма бациллы сибирской язвы, Bacillus anthracis. Он адаптировал методологию ослабления культуры бацилл сибирской язвы путем инкубации при высокой температуре 42–43 ° C и привил ослабленные бациллы животным, продемонстрировав, что животные, получившие прививку таких ослабленных штаммов, развивают специфическую защиту от сибирской язвы.
3. Эта концепция была успешно продемонстрирована на ферме в Пуйи-ле-Фор в 1881 году при вакцинации овец, коз и коров ослабленным штаммом бациллы сибирской язвы. Результат показал, что все вакцинированные животные пережили атаку сибирской язвы, которую непривитые не смогли, поэтому они умерли от сибирской язвы.
4. Луи Пастер также разработал первую вакцину против бешенства для людей в 1885 году, и она спасла миллионы людей по всему миру.
5. Пастер ввел термин «вакцина» в честь Эдварда Дженнера, который использовал такие препараты для защиты от оспы. Это привело к созданию различных институтов в нескольких странах мира, которые готовили вакцины и изучали инфекционные заболевания, например, Институт Пастера в Париже.

Что такое вакцины? Как они работают в иммунной системе?

1. Вакцины — это биологические препараты, которые состоят из убитых или ослабленных патогенов (вирусов или бактерий) или части поверхности антигена.
2. Препарат сделан таким образом, что сам по себе не может вызвать заболевание, но помогает организму выработать иммунитет запоминающегося типа. Это означает, что если человек встречает или заражается одним и тем же патогеном (часть которого была использована для приготовления вакцины), иммунитет «запомнит» и вызовет более сильный иммунный ответ против патогена.
3. Первоначально врожденный иммунный ответ (первичный ответ), вызываемый при первом контакте с патогеном, обычно является медленным, поэтому симптомы болезни проявляются до того, как иммунная система сможет вызвать реакцию на уничтожение патогена, и, следовательно, организм развивает адаптивный иммунный ответ (вторичный ответ) через специализированные иммунные клетки, которые противостоят патогену и создают долговременную память.
4. Следовательно, вакцинация или введение вакцины в организм будет иметь подобный вид иммунной реакции (вторичный ответ), только то, что она будет обходить медленную первоначальную реакцию, но позволяет организму приобрести иммунитет (от вакцины). Другими словами, вакцина заставляет организм поверить в то, что у него есть болезнь, и, следовательно, он способен бороться с ней. Это позволяет организму убить патоген до того, как он сможет вызвать болезнь, благодаря памяти, созданной в результате вакцинации.
5. Вакцинация — самый безопасный и распространенный способ получить иммунитет против бактерий или вирусов, с которыми ваш организм еще не сталкивался.
6. Обычно вакцина работает следующим образом:
   • Введение вакцины, содержащей антигены конкретного заболевания или патогена.
   • Идентификация и распознавание антигена в вакцине как чужеродного иммунной системой.
   • Выработка иммунной системой антител для нейтрализации антигенов.
   • Хранение этих иммунных эффекторных антител в качестве антител памяти для будущего ответа в случае воздействия на человека живого патогена или болезни.
7. Важно отметить, что вакцинация проводится для предотвращения болезней и, в конечном итоге, их уничтожения. Введение вакцины значительной части населения.
8. Вакцины делают для предотвращения и, в конечном итоге, искоренения болезней. Когда вакцина вводится значительной части населения, она защищает тех, кто получает вакцину, а также тех, кто не может получить вакцину. Это понятие называется «коллективный иммунитет». Когда большой процент населения вакцинирован и невосприимчив к болезни, они не заболевают, поэтому некому распространять болезнь на других. Этот коллективный иммунитет защищает невакцинированное население от заразных (передаваемых от человека к человеку) болезней, против которых существует вакцина.

Типы вакцин и их характеристики

1. Доказано, что вакцины обладают сильной защитой от некоторых из самых смертельных заболеваний, и если бы они все еще были недоступны, выживание людей было бы основано на их иммунной защите, которая могла бы либо устранить инфекцию, либо привести к смерти от инфекции.
2. Следовательно, использование вакцины означает, что вакцина будет имитировать патоген и вызывать иммунный ответ, аналогичный тому, который может быть активирован патогеном.
3. Исторически сложилось так, что эти вакцины устраняли смертельные инфекции, такие как оспа, и почти исключали полиомиелит, а также спасали многих людей от сыпного тифа, столбняка, гепатита A и B, кори, ротавирусных заболеваний и т. д.
4. Однако все еще успешные вакцины еще не разработаны для многих смертельных заболеваний, вызывающих хронические инфекции, таких как СПИД, гепатит С, туберкулез, малярия и герпес.
5. Успешные вакцины против этих хронических заболеваний должны быть способны стимулировать иммунные реакции, подобные тем, которые возникают в результате большинства естественных воздействий патогена, но по-прежнему остаются проблемой.
6. Были разработаны различные вакцины, и вот подробный подход к тому, как были разработаны эти вакцины, какие вакцины используются и все еще находятся в стадии экспериментов.
7. Основные достижения в понимании сложности взаимодействия патогенов или микробов с человеком-хозяином в последнее время произвели революцию в разработках и достижениях вакцин. В сочетании с достижениями в лабораторных методах и технологиях они способствовали разработке новых типов вакцин.
8. Некоторые более развитые подходы, такие как вакциномика, которая представляет собой применение геномики и биоинформатики для разработки вакцин, представляют собой новый подход, который может решить проблему разработки вакцин против микробов и паразитов.
9. Типы вакцин можно условно разделить на три группы:
   • Вакцины для всего организма.
   • Субъединичные вакцины.
   • Вакцины на основе нуклеиновых кислот.

Вакцины для всего организма

Многие вакцины, которые были разработаны на раннем этапе, состоят из целого патогена, который либо убит (инактивирован), либо ослаблен, поэтому они не могут вызывать заболевание. Они известны как вакцины для всего организма. Эти вакцины вызывают сильные защитные иммунные ответы, и многие вакцины, используемые сегодня, готовятся таким образом, но не все болезнетворные микробы могут быть эффективно поражены вакциной для всего организма.

Инактивированная вакцина

1. Они были произведены путем уничтожения патогена (бактерий, вирусов или других патогенов) химическими веществами, теплом или радиацией.
2. Убитый патоген не может вызвать болезнь, а это означает, что они не размножаются в организме хозяина.
3. Преимущество: эти вакцины стабильны и безопаснее, чем живые аттенуированные вакцины.
4. Недостаток: основным недостатком вакцины этого типа является то, что она вызывает более слабый иммунный ответ и, следовательно, требует более высоких доз вакцины и бустерной дозы, чтобы обеспечить защитный иммунитет.
5. Примеры инактивированных вакцин включают вакцины против полиомиелита, бешенства, брюшного тифа, холеры, коклюша, пневмококка, бешенства, гепатита В и гриппа.

Живые аттенуированные вакцины

1. Эти вакцины были разработаны в 1950-х годах, когда были достигнуты успехи в методах культивирования тканей.
2. Эти вакцины получают из цельного организма, ослабляя их патогенность, так что они не могут вызывать заболевание, но могут вызывать иммунный ответ, отсюда и термин «аттенуация».
3. Эти вакцины вызывают сильный иммунный ответ, потому что они подобны действительному возбудителю болезни, и, следовательно, они дают пожизненный иммунитет всего после одной или двух доз, поэтому они очень эффективны.
4. Их также относительно легко создать для определенных вирусов, но трудно создать для более сложных патогенов, таких как бактерии и паразиты.
5. Недостатки: существует небольшая вероятность того, что ослабленный микроб может мутировать или вернуться к своей полной силе и вызвать болезнь.
6. Живые аттенуированные вакцины не следует вводить лицам с ослабленной или поврежденной иммунной системой.
7. Для поддержания активности живые аттенуированные вакцины требуют охлаждения и защиты от света.
8. Аттенуированный штамм Mycobacterium bovis, названный Bacillus Calmette-Guérin (BCG), был разработан путем выращивания M. bovis на среде, содержащей возрастающие концентрации желчи. Спустя 13 лет этот штамм адаптировался к росту в сильной желчи и стал достаточно аттенуированным, чтобы быть пригодным в качестве вакцины от туберкулеза.

Химерная вакцина

1. Развитие современных методов генной инженерии позволило создать химерные вирусы, которые содержат генетическую информацию от одной вирусной частицы и демонстрируют биологические свойства различных родительских вирусов.
2. Разработанная NIAID живая аттенуированная химерная вакцина, состоящая из остова вируса денге с поверхностными белками вируса Зика, проходит ранние испытания на людях.

Цельные вакцины, живые или мертвые, имеют еще один большой недостаток. Учитывая, что они состоят из полных патогенов, они сохраняют молекулы, которые не участвуют в вызове иммунитета, включая неизбежные побочные продукты производственного процесса, такие как загрязнители, которые могут вызывать аллергические или иммунные деструктивные реакции.

Субъединичные вакцины

1. Это вакцины, приготовленные с использованием компонентов или антигенов возбудителя. Эти компоненты могут стимулировать иммунную систему, чтобы вызвать соответствующие иммунные ответы.
2. Они также известны как бесклеточные вакцины, потому что они не содержат целую клетку, а только часть клетки бактерии или вируса.
3. Эти вакцины были произведены для устранения неэффективности живых аттенуированных и убитых вакцин, приготовленных из цельных организмов, таких как побочные реакции, связанные с вакцинами, и мутации, которые могут привести к появлению вирулентных штаммов патогенов.
4. Субъединичные вакцины безопасны и их легче производить, однако они требуют использования адъюванта, чтобы вызвать более сильный защитный иммунный ответ. Это связано с тем, что антиген сам по себе не может обеспечить достаточно продолжительный иммунитет.
5. Одной из первых вакцин, созданных против коклюша, был препарат инактивированных бактерий Bordetella pertussis в 1940-х годах, но эта вакцина вызвала незначительные побочные реакции, такие как лихорадка и опухоль в месте инъекции, поэтому вакцины избегали, что приводило к снижению ее вакцинации и, следовательно, увеличение случаев коклюшных инфекций. Это привело к разработке бесклеточных коклюшных вакцин на основе очищенных компонентов B.pertussis. Эти недавно приготовленные вакцины не вызывали побочных реакций, связанных с их введением.

Некоторые субъединичные вакцины, производимые для предотвращения бактериальных инфекций, основаны на полисахаридах или сахарах, которые образуют внешнюю оболочку многих бактерий. Таким образом, существуют следующие подтипы субъединичных вакцин:

Полисахаридная вакцина

1. Некоторые микробы содержат полисахаридную (сахарную) капсулу, которую они используют для защиты и обхода иммунной защиты человека, особенно у младенцев и маленьких детей.
2. Следовательно, это вакцины, которые готовятся с использованием молекул сахара, полисахаридов из внешнего слоя бактерий или вирусов.
3. Они создают реакцию против молекул в капсуле патогена. Обычно эти молекулы небольшие, поэтому они не иммуногенны (сами по себе не могут вызывать иммунный ответ). Следовательно, они, как правило, неэффективны у младенцев и детей младшего возраста в возрасте от 18 до 24 месяцев, и они вызывают кратковременный иммунитет, связанный с медленными иммунными ответами, медленной активацией, и не повышают уровень антител и не создают иммунную систему.
4. Следовательно, эти молекулы сахара химически связаны с белками-носителями и работают аналогично конъюгированным вакцинам.
5. Примеры полисахаридных вакцин включают менингококковое заболевание, вызываемое Neisseria meningitidis групп A, C, W135 и Y, а также пневмококковое заболевание.

Конъюгированные вакцины

1. Эти вакцины получают путем связывания полисахаридов или молекул сахара на внешнем слое бактерий с антигеном белка-носителя или анатоксином того же микроба.
2. Полисахаридное покрытие маскирует бактериальные антигены, так что незрелая иммунная система младенцев и детей младшего возраста не может распознать их или отреагировать на них.
3. Конъюгированные вакцины решают эту проблему за счет связывания полисахаридов с белком.
4. Этот состав значительно увеличил способность иммунной системы маленьких детей распознавать полисахарид и развивать иммунитет.
5. Вакцина, защищающая от Haemophilus influenzae типа B (Hib), представляет собой конъюгированную вакцину.
6. Сегодня также доступны конъюгированные вакцины для защиты от пневмококковых и менингококковых инфекций.

Анатоксиновые вакцины

1. Эти вакцины получают из инактивированных токсинов путем обработки токсинов формалином, раствором формальдегида и стерилизованной водой.
2. Этот процесс инактивации токсинов известен как детоксикация, а образующийся в результате неактивный токсин известен как анатоксин.
3. Детоксикация делает использование токсинов безопасным.
4. Токсины, используемые для приготовления токсоидов, получают из бактерий, выделяющих токсины, вызывающие заболевание.
5. Это означает, что когда организм-хозяин получает безвредный анатоксин, иммунная система адаптируется, узнавая, как бороться с естественным бактериальным токсином, вызывающим болезнь, путем выработки антител, которые блокируют токсин.
6. Примеры токсоидных вакцин включают вакцины против дифтерии и столбняка.

Белковые вакцины

1. После начала эры общей инженерии, технология рекомбинантной ДНК также эволюционировала. Здесь объединяются ДНК из двух или более источников. Эта технология использовала разработку рекомбинантных белковых вакцин.
2. Чтобы рекомбинантные вакцины индуцировали иммунитет против патогена, они должны вводиться вместе с адъювантом или экспрессироваться с помощью плазмиды или безвредных бактериальных или вирусных векторов.
3. Производство этих рекомбинантных белковых вакцин включает в себя вставку ДНК, кодирующей антиген, такой как бактериальный поверхностный белок, который стимулирует иммунный ответ в бактериальные клетки или клетки млекопитающих, экспрессирующих антиген в этих клетках, а затем антиген очищается от них.
4. Преимущества:
   • Рекомбинантные белковые вакцины позволяют избежать нескольких потенциальных проблем, связанных с вакцинами на основе очищенных макромолекул. Например, присутствие загрязняющих веществ в вакцинах после очистки может нанести потенциальный вред хозяину.
   • Производство рекомбинантных вакцин также позволяет производить достаточные количества очищенных антигенных компонентов.
5. Классическим примером рекомбинантных белковых вакцин, используемых в настоящее время для людей, является вакцина против гепатита B. Вакцинный антиген представляет собой белок вируса гепатита B, продуцируемый дрожжевыми клетками, в который был вставлен генетический код вирусного белка.
6. Вакцины, которые также используются для предотвращения инфекций вируса папилломы человека (ВПЧ), также основаны на рекомбинантных белковых антигенах, получаемых из белков внешней оболочки ВПЧ, которые образуют частицы, почти похожие на вирус.
7. Вирусоподобные частицы (VLP) вызывают иммунный ответ, аналогичный тому, который вызывается естественным вирусом, и они не заразны, поскольку не содержат генетических материалов, необходимых вирусу для репликации внутри клеток.
8. Экспериментальная рекомбинантная белковая вакцина против лихорадки чикунгунья также была разработана Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний.

Вакцины с наночастицами

1. Эта разработка вакцины была основана на стратегии представления антигенов белковых субъединиц в иммунной системе.
2. NIAID также разработал универсальную вакцину против гриппа, экспериментальную вакцину с белком ферритином, которая может самособираться в микроскопические частицы, известные как наночастицы, которые отображают белковый антиген.
3. Экспериментальная вакцина против гриппа на основе наночастиц также проходит испытания на людях (ранние стадии).
4. Эта новая технология доставки вакцины также оценивается и оценивается для разработки вакцин против коронавируса MERS, респираторно-синцитиального вируса (RSV) и вируса Эпштейна-Барра.

Последние достижения в области разработки и систем доставки субъединичных вакцин включают решение атомных структур белков. Например, NIAID удалось решить трехмерную структуру респираторно-синцитиального вируса (RSV), поверхностно связанного с антителом, выявив ключевую часть белка, которая очень чувствительна к нейтрализующим антителам.

1. Субъединичные вакцины также разрабатываются для обеспечения широкой защиты от различных инфекций, таких как малярия, вирус Зика, чикунгунья и лихорадка денге.
2. Экспериментальная вакцина, разработанная для запуска иммунного ответа на слюну комаров, а не на конкретный вирус или паразит, содержит четыре рекомбинантных белка из слюнных желез комаров.

Вакцины на основе нуклеиновых кислот

1. Это вакцины, предназначенные для введения генетических материалов, кодирующих антиген, нацеленный на индукцию иммунного ответа, позволяющий клеткам-хозяевам использовать генетические материалы для производства антигенов.
2. Преимущества подхода вакцины нуклеиновой кислоты включают:
   • стимуляция широкого длительного иммунного ответа.
   • отличная стабильность вакцины.
   • простота крупномасштабного производства вакцины.
   • быстрое производство.
   • снижает потенциальные риски работы с живым возбудителем.
   • кодирование только ключевого антигена без включения других белков.
3. Преимущество простоты производства потенциально может изменить правила игры для борьбы с эпидемиями или возникающими заболеваниями, когда быстрое проектирование, конструирование и производство вакцины имеют решающее значение.

Некоторые из известных моделей вакцин с нуклеиновыми кислотами включают:

ДНК-плазмидные вакцины

1. Это вакцины, которые состоят из небольшого кольцевого фрагмента ДНК, известного как плазмида. Плазмида несет гены, кодирующие белки интересующего патогена.
2. Экспериментальные ДНК-плазмидные вакцины, которые были разработаны Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) для борьбы с некоторыми угрозами вирусных заболеваний, включая коронавирус SARS (SARS-CoV) в 2003 году, птичий грипп H5N1 в 2005 году, пандемический грипп H1N1 в 2009 году и Вирус Зика в 2016 году.

мРНК вакцины

1. мРНК является посредником между ДНК и белком. Последние технологические достижения позволили разработать вакцины с мРНК, преодолевшие проблемы нестабильности мРНК и ее доставки в клетки, с обнадеживающими результатами.
2. Некоторые экспериментальные мРНК-вакцины были разработаны для защиты мышей и обезьян от вирусной инфекции Зика, вводимых в виде однократной дозы.

Рекомбинантная векторная вакцина

1. Это вакцины, разработанные как векторы или носители с использованием безвредных вирусов или бактерий, и они вводят генетический материал в клетки.
2. В основном эти вакцины разработаны и одобрены для использования для защиты животных от инфекционных заболеваний, включая бешенство и чуму, но некоторые из них были разработаны для защиты людей от таких вирусов, как ВИЧ, вирус Зика и вирус Эбола.

Побочные эффекты вакцин

1. Эффекты вакцин обычно незначительны и проходят в течение нескольких часов или дней после введения. Вакцины, вводимые внутривенно, могут вызывать болезненные ощущения в месте введения, но проходят сами по себе через несколько часов или дней.
2. Тем не менее, эффекты могут отличаться у разных людей, большинство побочных эффектов вакцинации могут быть легкими, включая болезненность, отек или покраснение в месте инъекции, лихорадку, сыпь и боль, до серьезных последствий, включая судороги или опасную для жизни аллергическую реакцию, но они встречаются редко.
3. Некоторые из мягких эффектов включают:
   • Боль, отек или покраснение в месте укола, которое может длиться 2-4 дня.
   • Легкая лихорадка и озноб, которые сохраняются в течение нескольких часов и встречаются у 70% всех вакцинированных детей.
   • Усталость.
   • Головные боли.
   • Боли в мышцах и суставах.
   • Обморок.
4. Обратите внимание, что некоторые из этих эффектов возникают как признак того, что бодибилдинг укрепляет иммунитет против болезни.
5. Серьезные или неблагоприятные побочные эффекты редки, но могут встречаться у 1–1 миллиона человек и могут включать:
   • Серьезная глазная инфекция или потеря зрения, если вакцина распространяется в глаза, например, противооспенная вакцина.
   • Сыпь может появиться на всем теле у 1 из 4000 человек.
   • Сильная сыпь у людей с экземой у 1 из 26000.
   • Тяжелая реакция головного мозга или энцефалит, который может привести к необратимому повреждению головного мозга, встречающийся у 1 из 83 000.
   • Тяжелая инфекция, начинающаяся в месте вакцинации, встречается у 1 из 667 000, в основном у людей с ослабленной иммунной системой.
   • Смерть наступает в 1-2 раза на миллион, в основном у людей с ослабленной иммунной системой.
6. На каждый миллион человек, вакцинированных от оспы, от 14 до 52 человек могут иметь опасную для жизни реакцию на противооспенную вакцину.
7. Примеры вакцин и их эффекты
   • Вакцина против гемофильного гриппа типа B хорошо известна своими потенциальными побочными эффектами. Haemophilus influenza типа B — это бактерия, которая может вызывать серьезные инфекции, включая менингит, пневмонию, эпиглоттит и сепсис, поэтому детям рекомендуется делать прививку от Hib уже в возрасте 2 месяцев. Некоторые из известных побочных эффектов включают:
   • Покраснение, тепло или припухлость в месте укола (до 1 из 4 детей)
   • Температура выше 101 ° F (до 1 ребенка из 20)
8. Оспа — это смертельная инфекция, смертность от которой составляет 30-40%, и она вызывается вирусами V ariola major или Variola minor, и вакцинация от нее проводится в основном среди военнослужащих и людей, которые в первую очередь реагируют в случае биотеррористической атаки. Некоторые из побочных эффектов вакцины против оспы включают сыпь, покраснение и болезненность в месте введения, лихорадку, головные боли, потерю зрения, повреждение головного мозга (энцефалит) и даже смерть.