Vakcine dijelimo prema tome da li su to vakcine koje sadrže uzročnika, toksin uzročnika ili samo neki dio uzročnika koji izaziva imuni odgovor organizma. Vakcine koje sadrže uzročnika dijelimo na one kod kojih je uzročnik živ, ali umrtvljen (atenuiran) i one kod kojih je uzročnik mrtav (inaktiviran). Vrste tehnologija vakcina mogu biti i veoma inovativne. O čemu je riječ, saznajte u ovom tekstu.

Da, znamo da smo već pisali o vrstama vakcina – o vrstama starih vakcina i tipovima COVID-19 vakcina/cjepiva. Ali ovdje se možete upoznati i sa vakcinama koje tek dolaze, poput DNK vakcina i vakcina baziranih na biljkama i VLP – virus-like particles.

Ovo su vrste tehnologija vakcina, a u idućim redovima saznajte više o svakom pojedinačnom tipu i tehnologiji:

  • inaktivirane/inaktivne vakcine;
  • živa atenuirane vakcine;
  • messenger RNA (mRNA) vakcina – kod nas bi tačan prevod bio vakcine zasnovane na tehnologiji informacione RNK (iRNK) tj. vakcine zasnovane na tehnologiji informacione RNK;
  • podjedinične (subunit), rekombinantne vakcine, polisaharidne i konjugirane vakcine;
  • toksoidne vakcine;
  • virusne vektorske vakcine;
  • DNK vakcine;
  • vakcine zasnovane na biljkama, virus-like particles (VLP)

Atenuirane vakcine (uzročnik umrtvljen, oslabljen, ali ne i skroz mrtav)

To su one vakcine koje su kreirane smanjenjem virulentnosti patogena, najčešće nekog virusa, ali tako da patogen ostane živ. Dakle, atenuirane vakcine su ono što se često naziva “živim vakcinama”. Inače, virulentnost je termin kojim opisujemo sposobnost patogena da napadne i ošteti organizam domaćina.

Inače, virusi niti su živi niti su mrtvi biološki entiteti, nego su negdje između. Ovi nazivi se koriste više kao oznake aktivnosti virusa – da li se mogu replicirati ili ne.

Kod ovih vakcina virus nije uništen nekim sredstvom poput formaldehida, ali je značajno umanjena njegova sposobnost replikacije (umnožavanja) tako da teško da može naštetiti zdravom primaocu vakcine, a istovremeno virus je dovoljno aktivan da se imitira prirodna infekcija organizma, pa imunološki sistem brže reaguje. Zbog toga su atenuirane vakcine efikasnije od mrtvih. Uzročnik se oslabljuje tako što se pusti da se replicira u ćelijskim kulturama koje nisu baš dobre za virus, i u kojima ne može optimalno da živi u procesu pasažiranja.

Međutim, zbog toga što je virus i dalje “živ” ove vakcine imaju više nuspojava, a kod nekih, poput stare oralne vakcine protiv polija, moglo je doći i do bolesti izazvane vakcinalnim sojem virusa. Čak su sa starim MMR vakcinama – koje se više ne koriste – zabilježeni slučajevi zaušnjaka od vakcinalnog soja. Srećom, kao što naglašavamo, te vakcine se više ne koriste i moderna MMR vakcina je sigurna i ne izaziva bolest. Oralna vakcina protiv polija se kod nas više ne koristi, a i kada se koristila, iz nje je izbačen onaj soj virusa koji je pravio probleme.

Koje vakcine spadaju u ovu grupu

U atenuirane virusne vakcine spadaju cjepiva protiv morbila, rubeole, zaušnjaka (u obliku kombinovane MRP tj. MPR vakcine (eng. MMR) te oralna vakcina protiv dječije paralize (OPV) i vakcine protiv sezonskog gripa u obliku nazalnog spreja, te nazalni sprej protiv H1N1 virusa. Nazalne vakcine protiv gripe se kod nas ne koriste. Atenuirana bakterijska vakcina jeste ona protiv tuberkuloze (BCG).

Još neke atenuirane vakcine

Atenuirane vakcine koje su razvijene, ali ili se ne primjenjuju u našem regionu ili nisu u kalendaru obavezne vakcinacije, jesu vakcine na varičele (vodene ospice), rotavirus i žutu groznicu. Atenuirana vakcina koja se više ne administrira zbog eradikacije bolesti jeste vakcina protiv velikih boginja. Sa davanjem ove vakcine se prestalo u drugoj polovini sedamdesetih godina prošlog vijeka. U atenuirane vakcine spada i vakcina protiv tifusa, ali se ona daje samo u regionima u kojima je tifus česta pojava – tropski krajevi, siromašni regioni gdje stanovništvo nema siguran pristup čistoj pitkoj vodi i sanitetskim prostorijama.

Često vlada panika oko vakcina sa živim, oslabljenim uzročnikom. Međutim, date na pravilan način, osobama koje mogu primiti vakcinu (nisu alergične na neki sastojak vakcine i nemaju neku drugu kontraindikaciju), atenuirane vakcine su najbolji način stjecanja imuniteta. Naime, imunitet postignut atenuiranim vakcinama je duži i stabilniji. To je zbog toga što uzročnik, premda oslabljen do tačke da ne može izazvati bolest, i dalje može da se replicira te su tzv. „boosteri“ vakcine manje i rjeđe potrebni.

Imunitet se pomoću ovih vakcina proizvodi brže, a aktiviraju se sve faze imunog odgovora.

Uzročnici bolesti za spravljanje ovih vakcina se moraju negdje uzgajati, posebno ako se radi o virusima, jer se virusi mogu replicirati samo unutar nekog domaćina. Za tu svrhu se koriste kulture tkiva, životinje ili jaja. Ovdje nema razloga za gađenje: proces proizvodnje je strogo kontrolisan, a podloga je samo tu da obezbijedi replikaciju i proizvodnju uzročnika.

Inaktivirane vakcine

Ovo su vakcine dobivene od uzročnika (virusa ili bakterija) koji su uzgajani u kulturi, a zatim ubijeni pomoću toplote ili formaldehida. Mogu biti od cijelog uzročnika ili proizvedene tako da sadrže samo onaj dio uzročnika koji provocira imuni odgovor.

Inaktivirane vakcine slabije provociraju imuni odgovor, pa se u njih moraju dodati određene tvari, koje zovemo adjuvanti (imunološki adjuvanti) – to su komponente koje pomažu vakcini da djeluje. Najčešći adjuvanti u vakcinama su neka jedinjenja aluminijuma (aluminijum fosfat ili aluminijum hidroksid) te skvalen. O ovim sastojcima vakcina više u posebnom postu. Također, za ove vakcine moraju postojati tzv. „boosteri“, „pojačivači“ koji se povremeno i po potrebi daju.

U inaktivirane vakcine spadaju Salkova vakcina proitiv dječije paralize (IPV – Inactivated Polio Vaccine) te neke vakcine pritv gripa. Od bakterijskih inaktiviranih vakcina to su vakcina protiv kolere.

Anatoksične vakcine

Ove vakcine sadrže toksoide ili anatoksine tj. detoksikovane toksine uzročnika bolesti.

Dobri su antigeni, ali je nedostatak ovih vakcina što indukuju samo antitoksična antitijela. Sprječavaju razvoj simptoma, ali ne i infekciju. Naime, ove vakcine sprječavaju djelovanje toksina koje proizvode uzročnici bolesti, a zapravo su ti toksini ono na šta naš organizam najviše reaguju. U svijetu se koriste savremene anatoksične vakcine protiv difterije i tetanusa (Di-Te) kao adsorbovani toksoidi ili anatoksini vezani za mineralni nosač – aluminijum-fosfat ili aluminijum hidroksid. Anatoksini na difteriju i tetanus se kombiniraju kod nas sa komponentom protiv valikog kašlja i inaktivnom vakcinom protiv polija i ta vakcina se zove DTaP-IPV. Prema kalendaru imunizacije FBiH, ova vakcina se daje u 3 doze u 2.,4. i 10. mjesecu života, dok revakcinacija slijedi u 5. godini života.

Konjugirane vakcine 

One se sastoje od pročišćenog antigena u adjuvansu, a efikasne su protiv bolesti koje izazivaju bakterijski toksini (otrovi), kao što su difterija i tetanus. Vakcine koje sadrže polisaharidne antigene nekih bakterija izazivaju slab imuni odgovor, ali kada se vežu sa proteinima (konjuguju), djeluju kao kompleks „hapten – nosač“ i to stvara efikasniju zaštitu.*hapten: mala molekula koja stimuliše imuni sistem, često je vezana za neku veću molekulu (protein);*vakcine koje se sastoje od pročišćenih peptidnih antigena potiču B limfocite i lučenje antitijela, ali ne i odgovor citotoksičnih T limfocita, jer uneseni peptidi ne ulaze u citoplazmu (citosol, unutrašnji sadržaj ćelija)  niti se predočuju MHC molekulama 1. klase;*Toksoidi su toksini koji nakon obrade (npr. formaldehidom) prestaju biti toksični.

Naziv “konjugovane” dolaze prema načinu na koji su proizvedene – konjugacijom na proteine.  

Anatoksične vakcine dobili smo zahvaljujući Ramnovom pronalasku anatoksiranja. Međutim, i pored postignutog uspjeha imunizacija se ne smije obustaviti već se mora i dalje sprovoditi jer uzročnici, u ovim konkretnim slučajevima, bakterije Corynebacterium diphtheriae i Clostridium tetani, i dalje ostaju u našoj sredini. Ove bakterije su vrlo česte i ponekad male rane mogu biti opasne.

Vakcine nastale genetičkim inženjeringom, metodom rekombinantne DNK, subunit (podjedinične) vakcine

Vrste tehnologija vakcina se moderniziraju.

U najnovije vrijeme molekularna biologija i metode genetičkog inženjerstva, prije svega, rekombinantne DNK, pružaju velike mogućnosti razvoja vakcina. Jedna od najnovijih vakcina dobijenih upravo na ovaj način, a koje se sada rutinski primjenjuju i uvrštene su u kalendar obavezne imunizacije, jeste vakcina protiv virusnog hepatitisa B. Ova vakcina proizvedena je genetičkim inženjeringom, ubacivanjem gena samo površinskog antigena virusa hepatitisa B u gljivice kvasca. Antigen se tehnološkim postupkom ekstrahuje i kao potpuno čist koristi za proizvodnju vakcine. Još jedna takva vakcina je i vakcina protiv ebole, koja je izuzetno efikasna, ali nema potrebe za njenom administracijom u našem regionu jer je ebola bolest tropskih krajeva.

Na ovaj način se dobija samo jedan djelić uzročnika koji je dovoljan da izazove imunološku reakciju našeg organizma pa da tijelo stvori antitijela koja će se boriti protiv virusa hepatitisa B ako on jednom dospije u organizam. Dakle, ovom vakcinom se ne unosi cijeli uzročnik, zapravo, uzročnik se nikako i ne unosi, nego samo jedan njegov dio. Taj dio (antigen) je zapravo jedan od proteina omotača virusa hepatitisa B. Svaki virus se sastoji iz nešto malo proteina u proteinskom omotaču i jedne molekule nukleinskih kiselina, bilo da je to neka RNK ili DNK.

Naše tijelo i reaguje na neki protein virusa, prepoznavši ga kao strano tijelo. Taj dio, sam po sebi, nema sposobnost izazvati infekciju.

Protein: vakcina protiv hepatitisa B, vakcine protiv humanog papiloma virusa (HPV).

GMO tehnologija

Ponekad se ljudi boje ovakvih vakcina prosto jer su nastale vrlo specifičnim i običnim ljudima često nerazumljivim tehnologijama inženjerstva. Protein – antigen se dobija od GMO, a ljudi se, bez razloga, često boje GMO. Razloga za brigu nema: na gotovo isti način se od kvaščevih gljivica dobija i humani insulin koji spašava milione života!

Danas se pojedine vakcine koje se zasnivaju na proteinu virusa mogu dobivati čak i pomoću insekata. Zamo da vam ovo zvuči čudno, možda izaziva gađenje, ali metoda je sasvim cool i sigurna.

Tako je razvijena Novavax vakcina protiv COVID-19. Novavax metoda koristi stanice moljaca za sintezu proteina šiljka (spike) virusa koji izaziva COVID-19. Istraživači odabiru željene gene koji stvaraju određene SARS-CoV antigene (spike protein). Zatim te gene stave u bakulovirus, virus koji inficira insekte. Bakulovirus inficira stanice moljaca i replicira se unutar njih. Ove stanice moljaca stvaraju puno šiljastih proteina. Zatim naučnici ekstrahiraju i pročišćavaju spike protein, koji je potreban kao antigen za vakcinu. Više o ovoj vakcini i njenoj tehologiji pročitajte na Quantum of Science.

Nove vrste tehnologija vakcina/cjepiva: vakcine zasnovane na informacionoj RNK (messenger RNA, mRNA)

Za početak, treba objasniti kako se ovo piše i izgovara. Ako je po “naški”, onda je iRNK, prema “informaciona RNK”, a može i gRNK, kao “glasnička RNK”. Ali često se koristi i engleska skraćenica mRNA. To nije pogrešno, ali bismo je trebali izgovarati kao em-er-en-a. Naime, RNK je skraćenica od ribonukleinska kiselina, što jenaš naziv za ovu molekulu, a RNA je skraćenica od engleskog naziva ribonucleic acid.

E, sad možemo objasniti kakve su ovo vakcine, koje su postale popularne u pandemiji COVID-19, jer se upravo ovaj tip vakcina pokazao kao izuzetno efikasan. Danas najčešće i najkorištenije vakcine protiv COVID-19 su Modernina Spikevx i Pfizer-BioNTechova Comirnaty. One se zasnivaju na tehnologiji RNK.

mRNA vakcine

RNK (mRNA) vakcine – sadrže RNK sekvencu virusa koja je instrukcija za stvaranje antigena (Spike protein). Informaciona RNK za taj protein se nalazi u specifičnom “nanomjehuriću” od molekula masti (lipida) koji štite ovu osjetljivu molekulu, da je naš organizam ne uništi prije nego izvrši svoju ulogu – pokrene imunološki odgovor.

mRNA/iRNK vakcine djeluju uvođenjem dijela mRNA koji odgovara virusnom proteinu, obično malom komadiću proteina koji se nalazi na vanjskoj membrani virusa. Osobe koje dobiju mRNA vakcinu nisu izložene virusu, niti se mogu zaraziti vakcinom. Koristeći ovaj mRNA “nacrt za pravljenje proteina”, ćelije proizvode virusni protein. Kao dio normalnog imunološkog odgovora, imunološki sistem prepoznaje da je protein strani , “uljez” i proizvodi specijalizirane proteine koji se nazivaju antitijela.

Antitijela pomažu u zaštiti tijela od infekcije prepoznavanjem pojedinačnih virusa ili drugih patogena, pričvršćivanjem na njih i označavanjem patogena za uništenje. Jednom proizvedena, antitijela ostaju u tijelu, čak i nakon što se tijelo riješi patogena, tako da imunološki sustav može brzo odgovoriti ako se ponovno izloži. Ako je osoba izložena virusu nakon što je za njega primila mRNA vakcinu, antitijela ga mogu brzo prepoznati, pričvrstiti se za njega i označiti ga za uništenje prije nego što može izazvati ozbiljnu bolest.

U budućnoti će biti moguće da se ovakve vakcine bore protiv raka ili liječe oštećenje srca.

Nove vrste tehnologija vakcina/cjepiva: vektorske vakcine

Adenovirusne (vektorske rekombinirane vakcine) – sadrže bezopasan adenovirus u koji je ubačena genetička instrukcija za stvaranje antigena (Spike protein). Adenovirusi su jedna posebna grupa virusa, neki od njih izazivaju prehlade, a u ovim vakcinama su genetički izmijenjeni tako da je u njihov genom ubačen mali dio genoma virusa SARS-CoV-2 i to onaj za Spike protein (protein “šiljka”). AstraZeneca/Covishield, Sputnjik V, Johnson&Johnson vakcine spadaju u ove vakcine.

Nije isključeno da i neki drugi virusi mogu poslužiti kao vektori za transport aktivnih tvari vakcina.

Nove vrste tehnologija vakcina/cjepiva: DNK vakcine

Kada dobijete DNK vakcine, vaše stanice prevode gensku česticu iz virusa ili bakterije u protein, slično kao kod RNK vakcina. Protein vaše tijelo prepoznaje kao strani element. Vaš imunološki sustav zatim stvara antitijela koja se bore protiv tih određenih proteina, sprječavaju njihovo vezivanje za vaše stanice i na kraju ih uništavaju.

Da bi DNK vakcina bila efikasna, plazmidna DNK mora preći ćelijsku membranu, ući u citoplazmu i zatim doći do ćelijske jezgre (nukleusa) prolazeći kroz jezgrinu membranu.

Nasuprot tome, RNK vakcina treba samo proći ćelijsku membranu da bi ušla u citoplazmu. Citoplazma sadrži enzime koji koriste genetičke informacije u molekulama RNK za sintezu bakterijskih ili virusnih proteina.

Pošto DNK vakcine/cjepiva moraju proći dodatni korak ulaska u staničnu jezgru, ona bi, po ovoj logici, proizvodila puno niži imunološki odgovor od mRNA cjepiva.

Jedna plazmidna DNK može proizvesti brojne kopije iRNK/mRNA. Jednom kada plazmidna DNK uđe u jezgru ćelije, može proizvesti više bakterijskog ili virusnog proteina nego jedna molekula mRNA vakcina.

Trenutno su u toku klinička ispitivanja nekoliko DNK vakcina. Ispituju se ovakve vakcine za malariju, AIDS, gripu, ebolu i herpesvirus.

Nove vrste tehnologija vakcina/cjepiva: vakcine bazirane na biljkama i VLP

Jedna takva je Medicago vakcina protiv COVID-19

Ova vrsta vakcina/cjepiva koristi biljnu tehnologiju. Genetički kod virusa dostavlja se u ćeliju/stanicu lista biljke pomoću bezopasne bakterije. Prirodni proces stanica biljke koristi se za proizvodnju neinfektivnog VLP-a (virus – like particle) koji oponaša Spike protein virusa koji uzrokuje COVID-19. Imunološki sistem vašeg tijela tada reaguje na njega na isti način na koji bi reagovao da se susreo s pravim virusom. Ne možete dobiti bolest od ove vakcine.

Tehnologija temeljena na biljkama razvijena je u biljkama nositeljima koje mogu biti srodne krompiru, kukuruzu, duhanu ili drugima. Ove biljke koriste se u proizvodnji zbog velikog broja virusa koji ih mogu uspješno zaraziti. Tehnologija koristi prirodni proces ćelija biljke za proizvodnju čestica nalik na viruse. Te čestice zovemo virus-like particles (VLP). Biljke brzo proizvode velike količine ovih VLP-ova, koji su sastojci koji inicirajuimunološki odgovor.

Čestice se ubrizgavaju u vaše tijelo kroz mišić. Nakon ubrizgavanja oponašaju strukturu virusa.

Ne možemo tvrditi da je neka vrsta vakcina bolja od druge. To ne ovisi samo o tehnologiji vakcina, nego i o osobinama uzročnika – koliko se brzo on mijenja i mutira. Nije tačno da su stare vakcine, bazirane na tehnologiji inaktiviranja virusa bolje od modernih vakcina, ili suprotno.

Autor: Jelena Kalinić, MA, biolog, naučna novinarka, Društvo za promociju “Prirodnih nauka “Nauka i svijet”,  posjeduje WHO infodemic manager certifikat i Health metrics Study design & Evidence based medicine trening. Dobitnica EurekaAlert (AAAS) Felowship 2020. za naučne novinare. Short -runner, drugo mjesto u izboru za European Science journalist of the year za 2022. godinu.

Vrste tehnologija vakcina, Vakcine djeluju, Nauka govori