Vaccin

Achtergrond

De ontwikkeling van vaccins ter bescherming tegen virale ziekten is een van de kenmerken van de moderne geneeskunde. Het eerste vaccin werd in 1796 geproduceerd door Edward Jenner in een poging om bescherming te bieden tegen pokken. Jenner merkte op dat melkmeisjes die koepokken hadden opgelopen, een relatief onschadelijke infectie, resistent leken te zijn tegen pokken, een ziekte bij mensen die regelmatig epidemische niveaus bereikte met extreem hoge sterftecijfers.

Jenner theoretiseerde (juist) dat koepokken, een ziekte bij dieren, vergelijkbaar was met pokken. Hij concludeerde dat de menselijke reactie op een injectie met het koepokkenvirus het menselijk lichaam op de een of andere manier zou leren op beide virussen te reageren, zonder ernstige ziekte of dood te veroorzaken. Tegenwoordig is pokken volledig uitgeroeid. Er bestaan ​​slechts twee ingevroren monsters van dit virulente virus (een in de Verenigde Staten, de andere in Rusland), en vanaf medio 1995 is er een serieuze wetenschappelijke discussie gaande over het al dan niet vernietigen van de monsters, of bewaren voor verder laboratoriumonderzoek.

Een virus is een klein stukje RNA (ribonucleïnezuur) en/of DNA (desoxyribonucleïnezuur), het materiaal in alle levende cellen dat de cel instrueert hoe te groeien en zich voort te planten. Virussen kunnen zichzelf niet voortplanten, maar alleen door de kern van een gastheercel over te nemen en de cel te instrueren om extra virussen te maken. Wanneer een virus met succes een organisme binnendringt, neemt het het celgroeiproces in de gastheer over.

Onder normale omstandigheden reageert het menselijk lichaam op verschillende manieren op een virale invasie. Gegeneraliseerde immuniteit tegen een virus kan worden ontwikkeld door de cellen in het lichaam die het doelwit zijn van virale invasie. In deze situatie wordt voorkomen dat virussen toegang krijgen tot gastheercellen. Een meer gebruikelijke bescherming is het vermogen van het lichaam om bloed- en lymfecellen te ontwikkelen die de werkzaamheid van het binnendringende virus vernietigen of beperken. Vaak zal een geïnfecteerd menselijk lichaam "leren" hoe het in de toekomst op een specifiek virus moet reageren, zodat een enkele infectie, vooral van een relatief goedaardig virus, het lichaam gewoonlijk leert hoe te reageren op aanvullende invasies van hetzelfde virus. De gewone verkoudheid wordt bijvoorbeeld veroorzaakt door een van de honderden virussen. Nadat ze hersteld zijn van een verkoudheid, zijn de meeste mensen resistent tegen het specifieke virus dat de specifieke verkoudheid veroorzaakte, hoewel vergelijkbare verkoudheidsvirussen nog steeds vergelijkbare of identieke symptomen zullen veroorzaken. Voor sommige onschadelijke virussen kan een persoon zelfs immuniteit ontwikkelen zonder zichtbaar ziek te worden.

Virusfamilies

Er zijn meestal verschillende variaties of stammen van een bepaald virus. Afhankelijk van het aantal variëteiten kan een bioloog virussen groeperen als typen of stammen. Vaccins worden vaak gemaakt van meer dan één groep verwante virussen; een preventieve reactie op de multivalente vaccinatie zal waarschijnlijk immuniteit veroorzaken tegen bijna alle varianten van de groep, of in ieder geval tegen die varianten die een persoon waarschijnlijk zal tegenkomen. De keuze van de specifieke leden van de groep die in een vaccin moeten worden gebruikt, wordt met de grootste zorg en overleg gemaakt.

Het fabricageproces

Het maken van een antivirusvaccin is tegenwoordig een ingewikkeld proces, zelfs na de moeizame taak om een ​​potentieel vaccin in het laboratorium te creëren. De verandering van het vervaardigen van een potentieel vaccin in kleine hoeveelheden naar het vervaardigen van liters veilig vaccin in een productiesituatie is dramatisch, en een eenvoudige laboratoriumprocedure is misschien niet ontvankelijk voor een "opschaling"-situatie.

Het Zaad

• 1 Productie begint met kleine hoeveelheden van een specifiek virus (of zaadje). Het virus moet vrij zijn van onzuiverheden, inclusief andere soortgelijke virussen en zelfs varianten van hetzelfde type virus. Bovendien moet het zaad onder "ideale" omstandigheden worden bewaard, meestal bevroren, die voorkomen dat het virus sterker of zwakker wordt dan gewenst. Opgeslagen in kleine glazen of plastic containers, hoeveelheden van slechts 5 of 10 kubieke centimeter, maar duizenden, zo niet miljoenen virussen bevattend, zullen uiteindelijk leiden tot enkele honderden liters vaccin. Diepvriezers worden op gespecificeerde temperaturen gehouden; grafieken en/of wijzerplaten buiten de vriezer houden de temperatuur continu bij. Sensoren laten hoorbare alarmsignalen en/of computeralarmen afgaan als de temperatuur van de vriezer buiten bereik komt.

Het virus laten groeien

• 2 Na het ontdooien en opwarmen van het zaadvirus onder nauwkeurig gespecificeerde omstandigheden (dwz bij kamertemperatuur of in een waterbad), wordt de kleine hoeveelheid viruscellen in een "celfabriek" geplaatst, een kleine machine die met de Door toevoeging van een geschikt medium kunnen de viruscellen zich vermenigvuldigen. Elk type virus groeit het beste in een specifiek medium, vastgesteld in pre-fabricage laboratoriumprocedures, maar ze bevatten allemaal eiwitten van zoogdieren in een of andere vorm, zoals gezuiverd eiwit uit koeienbloed. Het medium bevat ook andere eiwitten en organische verbindingen die de reproductie van de viruscellen stimuleren. Wat het virus betreft, is het medium in een celfabriek een gastheer voor de voortplanting. Vermengd met het juiste medium, bij de juiste temperatuur en met een vooraf bepaalde hoeveelheid tijd, zullen virussen zich vermenigvuldigen.
• 3 Naast de temperatuur moeten andere factoren worden gecontroleerd, waaronder de pH van het mengsel. pH is een maat voor zuurgraad of basiciteit, gemeten op een schaal van 0 tot 14, en de virussen moeten binnen de celfabriek op een gedefinieerde pH worden gehouden. Gewoon water, dat is noch zuur, noch basisch (neutraal) heeft een pH van 7. niet erg groot (misschien zo groot als een pot van 4-8 liter), er is een indrukwekkend aantal kleppen, buizen en sensoren op aangesloten. Sensoren bewaken de pH en temperatuur, en er zijn verschillende aansluitingen voor het toevoegen van media of chemicaliën zoals zuurstof om de pH te handhaven, plaatsen om monsters te nemen voor microscopische analyse en steriele opstellingen voor het toevoegen van de componenten van de celfabriek en het terugtrekken van het tussenproduct wanneer het is gereed.
• 4 Het virus uit de celfabriek wordt vervolgens van het medium gescheiden en in een tweede medium geplaatst voor extra groei. Vroege methoden van 40 of 50 jaar geleden gebruikten een fles om het mengsel vast te houden, en de resulterende groei was een enkele laag virussen die op het medium dreef. Al snel werd ontdekt dat als de fles werd omgedraaid terwijl de virussen groeiden, er nog meer virus kon worden geproduceerd omdat er een laag virus op alle binnenoppervlakken van de fles groeide. Een belangrijke ontdekking in de jaren veertig was dat celgroei sterk wordt gestimuleerd door toevoeging van enzymen aan een medium, waarvan trypsine het meest wordt gebruikt. Een enzym is een eiwit dat ook als katalysator fungeert bij de voeding en groei van cellen.

  In de huidige praktijk worden flessen helemaal niet gebruikt. Het groeiende virus wordt bewaard in een container die groter is dan maar vergelijkbaar is met de celfabriek, en vermengd met "kralen", in de buurt van microscopisch kleine deeltjes waaraan de virussen zich kunnen hechten. Het gebruik van de korrels geeft het virus een veel groter gebied om zich aan te hechten, en bijgevolg een veel grotere groei van het virus. Net als in de cellenfabriek worden temperatuur en pH streng gecontroleerd. De tijd die wordt besteed aan het kweken van virussen varieert afhankelijk van het type virus dat wordt geproduceerd en is in elk geval een goed bewaard geheim van de fabrikant.

Scheiding

• 5 Wanneer er voldoende virussen zijn, worden deze op een of meer manieren van de bolletjes gescheiden. De bouillon kan door een filter worden geperst met openingen die groot genoeg zijn om de virussen door te laten, maar klein genoeg om te voorkomen dat de korrels passeren. Het mengsel kan meerdere keren worden gecentrifugeerd om het virus van de korrels te scheiden in een container waaruit ze vervolgens kunnen worden afgezogen. Nog een ander alternatief zou kunnen zijn om het kralenmengsel te laten overstromen met een ander medium dat het virus van de kralen wast.

De soort selecteren

Het uiteindelijke vaccin zal ofwel gemaakt zijn van een verzwakt (verzwakt) virus, of een gedood virus. De keuze voor het een of het ander hangt af van een aantal factoren, waaronder de werkzaamheid van het resulterende vaccin en de secundaire effecten ervan. Ru-vaccin, dat bijna elk jaar wordt ontwikkeld als reactie op nieuwe varianten van het veroorzakende virus, is altijd een verzwakt vaccin. De virulentie van een virus kan de keuze dicteren; Het rabiësvaccin is bijvoorbeeld altijd een gedood vaccin.

• 6 Als het vaccin verzwakt is, wordt het virus meestal verzwakt voordat het door het productieproces gaat. Zorgvuldig geselecteerde stammen worden herhaaldelijk in verschillende media gekweekt (gekweekt). Er zijn virusstammen die sterker worden naarmate ze groeien. Deze stammen zijn duidelijk onbruikbaar voor een verzwakt vaccin. Andere stammen worden te zwak omdat ze herhaaldelijk worden gekweekt, en ook deze zijn onaanvaardbaar voor vaccingebruik. Net als de pap, stoel en bed waar Goudlokje van hield, zijn slechts enkele virussen "precies goed", bereiken ze een mate van verzwakking waardoor ze acceptabel zijn voor vaccingebruik, en veranderen niet in sterkte. Recente moleculaire technologie heeft de verzwakking van levend virus mogelijk gemaakt door moleculaire manipulatie, maar deze methode is nog steeds zeldzaam.
• 7 Het virus wordt vervolgens gescheiden van het medium waarin het is gekweekt. Vaccins die van verschillende typen zijn (zoals de meeste zijn) worden gecombineerd voordat ze worden verpakt. De werkelijke hoeveelheid vaccin die aan een patiënt wordt gegeven, zal relatief klein zijn in vergelijking met het medium waarin het wordt toegediend. Beslissingen over het gebruik van water, alcohol of een andere oplossing voor bijvoorbeeld een injecteerbaar vaccin worden genomen na herhaalde tests op veiligheid, steriliteit en stabiliteit.

Kwaliteitscontrole

Om zowel de zuiverheid van het vaccin als de veiligheid van de werknemers die het vaccin maken en verpakken te beschermen, worden de laboratoriumomstandigheden tijdens de hele procedure in acht genomen. Alle overdrachten van virussen en media worden uitgevoerd onder steriele omstandigheden en alle gebruikte instrumenten worden gesteriliseerd in een autoclaaf (een machine die organismen door hitte doodt en die zo klein kan zijn als een juwelendoos of zo groot als een lift) voor en na gebruik. Werknemers die de procedures uitvoeren, dragen beschermende kleding, waaronder wegwerpbare tyvek-jassen, handschoenen, slofjes, haarnetjes en gezichtsmaskers. De productieruimtes zelf zijn speciaal geconditioneerd zodat er zo min mogelijk deeltjes in de lucht komen.

Het goedkeuringsproces

Om geneesmiddelen op recept in de Verenigde Staten te mogen verkopen, moet een medicijnfabrikant voldoen aan strikte licentievereisten die zijn vastgelegd door de wet en worden gehandhaafd door de Food and Drug Administration (FDA).

Alle geneesmiddelen op recept moeten drie testfasen ondergaan, hoewel gegevens uit de tweede fase soms kunnen worden gebruikt om aan de vereisten van de derde fase te voldoen. Fase 1-testen moeten aantonen dat een geneesmiddel veilig is, of in ieder geval dat er geen ongewenste of onverwachte effecten optreden van toediening. Als een geneesmiddel de Fase I-test doorstaat, moet het vervolgens op werkzaamheid worden getest - het moet doen wat het moet doen; geneesmiddel kan niet worden verkocht dat nutteloos is, of dat claims maakt voor een effect dat het niet heeft. Ten slotte zijn fase III-tests ontworpen om de effectiviteit van een medicijn of medicijn te kwantificeren. Hoewel wordt verwacht dat vaccins een effectiviteit van bijna 100% hebben, kunnen bepaalde medicijnen wel acceptabel zijn, zelfs als ze een beperkte effectiviteit hebben, zolang de voorschrijvende arts de kansen kent.

Het hele productieproces wordt zorgvuldig beoordeeld door de FDA, die de procedures onderzoekt en de productielocatie zelf bezoekt. Elke stap in het fabricageproces moet worden gedocumenteerd en de fabrikant moet een "state of control" voor het fabricageproces aantonen. Dit betekent dat er voor elke stap in het proces een nauwgezette registratie moet worden bijgehouden en dat er voor elke stap van het proces schriftelijke instructies zijn. Behalve in het geval van ernstige fouten, bepaalt de FDA niet of elke stap in een proces correct is, maar alleen of deze veilig is en voldoende gedocumenteerd is om te worden uitgevoerd zoals de fabrikant voorschrijft.

De Toekomst

Het produceren van een bruikbaar en veilig antiviraal vaccin omvat een groot aantal stappen die helaas niet altijd voor elk virus kunnen worden uitgevoerd. Er is nog veel te doen en te leren. De nieuwe methoden van moleculaire manipulatie hebben ertoe geleid dat meer dan één wetenschapper is gaan geloven dat de vaccintechnologie nu pas een 'gouden eeuw' ingaat. In de toekomst zijn verfijningen van bestaande vaccins mogelijk. Rabiësvaccin veroorzaakt bijvoorbeeld bijwerkingen die het vaccin onbevredigend maken voor massale immunisatie; in de Verenigde Staten wordt het rabiësvaccin nu alleen gebruikt bij patiënten die het virus van een besmet dier hebben opgelopen en die zonder immunisatie waarschijnlijk de dodelijke ziekte zullen krijgen.

Het hiv-virus, dat volgens biologen aids veroorzaakt, is momenteel niet vatbaar voor traditionele vaccinproductiemethoden. Het AIDS-virus muteert snel van de ene stam naar de andere, en een bepaalde stam lijkt geen immuniteit te verlenen tegen andere stammen. Bovendien kan noch in het laboratorium noch in proefdieren een beperkt, immuniserend effect van ofwel verzwakt ofwel gedood virus worden aangetoond. Er is nog geen hiv-vaccin ontwikkeld.