Иллюстрация к статье

31 января 2021 г.

PharmVesti.ru

Здоровье Медицина

Вакцины и вакцинация

Дата публикации: 31 января 2021 г.

Вакци́на (от лат. vaccinus — «коровий») – это препарат биологического происхождения, вызывающий выработку приобретённого иммунитета к определенному антигену. Чаще всего вакцины применяются для предупреждения инфекционных заболеваний.

Как получают вакцины?

Упрощенно процесс можно описать следующим образом. Сначала определяется антиген, который вызывает желаемый иммунный ответ. Антиген может принимать различные формы, такие как инактивированный вирус или бактерия, изолированная субъединица инфекционного агента или рекомбинантный белок, полученный из агента. Затем антиген выделяется и очищается, и к нему добавляются вещества для повышения активности и обеспечения стабильного срока хранения. Окончательная вакцина производится в больших количествах фармацевтическими компаниями и расфасовывается для широкого распространения.

Механизм действия вакцин

Вакцина активирует иммунный ответ против конкретного инфекционного агента, стимулируя иммунную систему вырабатывать антитела против него. После стимуляции вакциной продуцирующие антитела клетки, называемые В-клетками (или В-лимфоцитами), остаются сенсибилизированными и готовы атаковать патоген, если он когда-либо попадет в организм. Вакцина также может придавать пассивный иммунитет путем введения антител или лимфоцитов, уже полученных от животного или человека-донора. Вакцины обычно вводятся путем инъекции (парентерального введения), но некоторые вводятся перорально или даже назально (в случае вакцины против гриппа). Вакцины, наносимые на поверхности слизистых оболочек, по-видимому, стимулируют больший иммунный ответ и могут быть наиболее эффективным путем введения.

Электронная микрофотография В-лимфоцита человека Электронная микрофотография В-лимфоцита человека. Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний США

Первые вакцины

Первая вакцина была введена британским врачом Эдвардом Дженнером, который в 1796 году использовал вирус коровьей оспы для защиты человека от родственного вируса оспы. Однако до этого принцип вакцинации применялся азиатскими врачами, которые давали детям ороговевшие части кожи больных людей, страдающих оспой, для защиты от болезни. У одних развился иммунитет, у других - болезнь. Вклад Дженнера заключался в использовании более безопасного метода для выработки иммунитета. Таким образом, он использовал относительно редкую ситуацию, когда иммунитет к одному вирусу обеспечивает защиту от другого вирусного заболевания, но родственного. В 1881 году французский микробиолог Луи Пастер продемонстрировал иммунизацию против сибирской язвы, введя овцам препарат, содержащий ослабленные формы бациллы, вызывающей болезнь. Четыре года спустя он разработал вакцину от бешенства.

Эдвард Дженнер: вакцинация от оспы Эдвард Дженнер вакцинирует своего ребенка от оспы, цветная гравировка. Библиотека Wellcome, Лондон (CC BY 4.0)

Эффективность вакцин

Достижения Пастера позволили провести широкий и интенсивный поиск новых вакцин, были разработаны вакцины против бактерий и вирусов, а также сыворотки против ядов и других токсинов. К 1980 году с помощью вакцинации оспа была искоренена во всем мире, а количество случаев полиомиелита сократилось на 99%. Другие примеры болезней, против которых были разработаны вакцины, включают эпидемический паротит, корь, брюшной тиф, холеру, чуму, туберкулез, туляремию, пневмококковую инфекцию, столбняк, грипп, желтую лихорадку, гепатит А, гепатит В, некоторые типы энцефалита и тиф. Хотя некоторые из этих вакцин не обладают 100% эффективностью или используются только среди групп высокого риска. Вакцины против вирусов обеспечивают особенно важную иммунную защиту, поскольку, в отличие от бактериальных инфекций, вирусные инфекции не реагируют на антибиотики.

Программы массовой вакцинации в США В Соединенных Штатах программы массовой вакцинации против дифтерии, полиомиелита и кори практически искоренили эти болезни среди населения. На графиках указано, сколько годы проведения вакцины и полученные результаты. Источник данных: Бюро переписи населения США, Историческая статистика США: колониальные времена до 1970 г. (изд. На компакт-диске, 1997 г.). Encyclopdia Britannica, Inc.

Типы вакцин

Задача при разработке вакцины состоит в том, чтобы разработать вакцину, достаточно сильную, чтобы предотвратить инфекцию, не сделав человека серьезно больным. С этой целью исследователи разработали разные типы вакцин. Ослабленные вакцины состоят из микроорганизмов, которые утратили способность вызывать серьезные заболевания, но сохраняют способность стимулировать иммунитет. Они могут вызвать легкую или субклиническую форму заболевания. К ослабленным вакцинам относятся вакцины против кори, эпидемического паротита, полиомиелита (вакцина Сэбина), краснухи и туберкулеза. Инактивированные вакцины - это вакцины, содержащие патогенные организмы в неактивной форме, инактивированные нагреванием или химическими веществами. Инактивированные вакцины вызывают иммунный ответ, но ответ часто менее полный, чем при использовании ослабленных вакцин. Поскольку инактивированные вакцины не так эффективны в борьбе с инфекцией, как вакцины, сделанные из ослабленных микроорганизмов, их приходится вводить большими дозами. Вакцины против бешенства, полиомиелита (вакцина Солка), некоторых форм гриппа и холеры производятся из инактивированных микроорганизмов. Другой тип вакцины - субъединичная вакцина, которая производится из белков, обнаруженных на поверхности инфекционных агентов. К этому типу относятся вакцины от гриппа и гепатита B. Когда токсины, побочные продукты метаболизма инфекционных организмов, инактивируются с образованием анатоксинов, их можно использовать для стимуляции иммунитета против столбняка, дифтерии и коклюша.

В конце 20-го века развитие лабораторных технологий позволило усовершенствовать подходы к разработке вакцин. Медицинские исследователи могут идентифицировать гены патогена (болезнетворного микроорганизма, которые кодируют белок или белки, которые стимулируют иммунный ответ. Это позволило массово производить белки, стимулирующие иммунитет (называемые антигенами), и использовать их в вакцинах. Это также позволило генетически изменять патогены и производить ослабленные штаммы вирусов. Таким образом, опасные белки патогенов могут быть удалены или модифицированы, что обеспечивает более безопасный и эффективный метод производства инактивированных вакцин.

Технология рекомбинантной ДНК также оказалась полезной при разработке вакцин против вирусов, которые нельзя успешно выращивать или которые по своей природе опасны. Генетический материал, кодирующий желаемый антиген, вставляется в ослабленную форму другого вируса, такого как вирус оспы. Измененный вирус вводят человеку, чтобы стимулировать выработку антител к чужеродным белкам и, таким образом, стимулировать иммунный ответ. Такой подход потенциально позволяет измененному вирусу оспы действовать как живая вакцина против нескольких заболеваний, если в него встроены гены от соответствующих болезнетворных микроорганизмов. Аналогичную процедуру можно выполнить с использованием модифицированной бактерии, такой как Salmonella typhimurium, в качестве носителя чужеродного гена.

Вакцины против вируса папилломы человека (ВПЧ) производятся из вирусоподобных частиц, которые получают с помощью рекомбинантной технологии. Вакцины не содержат живых биологических или генетических материалов ВПЧ и, следовательно, не могут вызывать инфекцию. Были разработаны два типа вакцин против ВПЧ, в том числе бивалентная вакцина против папилломы, изготовленная с использованием вирусоподобных частиц типов ВПЧ 16 и 18, и четырехвалентная вакцина, созданная с использованием вирусоподобных частиц ВПЧ типов 6, 11, 16 и 18.

Другой подход, называемый «терапией голой ДНК», включает инъекцию ДНК, кодирующей чужеродный белок, в мышечные клетки. Клетки продуцируют чужеродный антиген, который стимулирует иммунный ответ.

Болезни, предупреждаемые с помощью вакцин

В таблице представлены заболевания, предупреждаемые с помощью вакцин в Соединенных Штатах с разбивкой по годам разработки и ввода в оборот.

БолезньГод появления вакцины
оспа*1798**
бешенство1885**
брюшной тиф1896**
холера1896**
чума1897**
дифтерия*1923**
коклюш*1926**
столбняк*1927**
туберкулез1927**
грипп1945***
желтая лихорадка1953***
полиомиелит*1955***
корь*1963***
свинка*1967***
краснуха*1969***
сибирская язва1970***
менингит1975***
пневмония1977***
аденовирус1980***
гепатит B*1981***
гемофильная инфекция типа B*1985***
японский энцефалит1992***
гепатит A1995***
ветряная оспа*1995***
болезнь Лайма1998***
ротавирусная инфекция*1998***
вирус папилломы человека2006
лихорадка денге2019
COVID-192020

* Вакцина рекомендована для универсального применения среди детей в США. От оспы плановая вакцинация была прекращена в 1971 году. ** Разработана вакцина (Первые опубликованные результаты применения). *** Вакцина лицензирована для использования в США.

Преимущества вакцинации

Помимо развития В-клеток памяти (долгоживущих клонов В-клеток), которые способны запускать вторичный иммунный ответ при воздействии патогена, на который нацелена вакцина, вакцинация также полезна на уровне популяции. Когда достаточное количество людей невосприимчивы к болезни, как это произошло бы, если бы большая часть населения была вакцинирована. Развивается коллективный иммунитет. Это приводит к тому, что возбудитель не может распространяться в популяции. Коллективный иммунитет действует, прерывая передачу инфекции или уменьшая вероятность контакта восприимчивых людей с инфицированным человеком. Коллективный иммунитет обеспечивает некоторую защиту для людей, которые не обладают собственным иммунитетом к болезни - например, для людей, которые в силу своего возраста или основных заболеваний не могут проходить вакцинацию, или для лиц, получивших вакцины, но остающихся восприимчивыми. Коллективный иммунитет сыграл важную роль в успешном искоренении оспы и жизненно важен для предотвращения распространения таких заболеваний, как полиомиелит и корь.

Побочное действие вакцин

Вакцинация сопряжена с определенным риском развития негативной реакции организма на её введение, хотя побочные эффекты обычно возникают редко и не представляют опасности для здоровья. Наиболее частые побочные реакции на вакцины включают покраснение и болезненность вокруг места вакцинации. При применении некоторых вакцин возможны более серьезные побочные реакции, такие как рвота, высокая температура, судороги, повреждение мозга или смерть. Однако они исключительно редки - для большинства вакцин случаи зафиксированы менее чем у одного из миллиона человек. Тяжелые реакции также имеют тенденцию затрагивать только определенные группы населения, например, людей, чья иммунная система нарушена из-за предшествующего заболевания (например, ВИЧ / СПИДа) или которые проходят химиотерапию.

Часто можно услышать, что вакцины ответственны за развитие определенных осложнений, связанных со здоровьем человека, в частности, за аутизм, нарушения речи и воспалительные заболевания кишечника. Некоторые из этих заявлений касались тиомеросала, ртутьсодержащего соединения, используемого в качестве консерванта в вакцинах. Некоторые люди полагали, что аутизм - это форма отравления ртутью, вызванная содержащимся тиомеросалом в детских вакцинах. Эти утверждения были опровергнуты. Тем не менее, дезинформация и страх, вызванные ложными заявлениями о связи между аутизмом и вакцинами, оказали значительное влияние на представления людей о безопасности вакцин. Кроме того, большинство людей в странах, где широко распространена вакцинация, никогда лично не сталкивались с болезнями, предупреждаемыми с помощью вакцин. Таким образом, внимание общественности сместилось с негативных последствий болезней, предупреждаемых с помощью вакцин, на возможные негативные эффекты самих вакцин.

Непонимание важности вакцинации и ложные представления о ней, привели к снижению уровней охвата вакцинацией в некоторых регионах мира. Как следствие, не только люди были восприимчивы к болезням, которые можно предотвратить с помощью вакцин, но и на популяционном уровне показатели вакцинации упали настолько низко, что это привело к потере коллективного иммунитета, что привело к вспышкам болезней. Такие вспышки повлекли за собой высокие издержки для общества, особенно с точки зрения здоровья и медицинского обслуживания, инвалидности и экономического напряжения, а также ростом смертности. В 20-м веке в Японии, Великобритании и России, например, количество детей, вакцинированных от коклюша, упало достаточно низко, чтобы возникли вспышки болезней, охватившие тысячи детей и приведшие к сотням смертей.


Источник на английском языке