virus 1 15Penulisan artis mengenai anatomi virus. Anna Tanczos / Wellcome Images, CC BY-NC-ND

Tiada siapa yang mahu menangkap selesema, dan garis pertahanan terbaik adalah vaksin influenza bermusim. Tetapi menghasilkan penembakan selesema burung yang berkesan bergantung pada tepat meramalkan jenis selesema yang paling mungkin menjangkiti populasi pada musim tertentu. Ia memerlukan penyelarasan pelbagai pusat kesihatan di seluruh dunia apabila virus itu bergerak dari rantau ke rantau. Apabila ahli epidemiologi menyelesaikan strain selesema sasaran, pengeluaran vaksin beralih ke gear tinggi; ia mengambil kira-kira enam bulan untuk menjana lebih daripada dos suntikan 150 juta perlu bagi penduduk Amerika.

Seberapa berkesan vaksin selesema tahunan?

Menghasilkan penembakan selesema burung yang berkesan bergantung pada tepat meramalkan strain flu mana yang paling mungkin menjangkiti penduduk pada musim tertentu. CDC menjalankan kajian-kajian pemerhatian setiap tahun untuk mengira "keberkesanan vaksin" untuk pukulan tahun itu.

virus2 1 15

Peramalan epidemiologi yang tidak betul atau tidak lengkap boleh membawa kesan besar. Di 2009, sementara pengeluar, termasuk MedImmune dan Sanofi Pasteur, sedang menyediakan vaksin terhadap strain yang dijangkakan, a strain influenza tambahan, H1N1, muncul. Vaksin yang disediakan tidak melindungi terhadap ketegangan yang tidak dijangka ini, menyebabkan panik di seluruh dunia dan lebih daripada 18,000 mengesahkan kematian - mungkin hanya sebahagian kecil daripada bilangan sebenar, dianggarkan melebihi 150,000. Lebih baik lewat daripada tidak pernah, vaksin akhirnya dihasilkan terhadap H1N1, yang memerlukan tembakan kedua pada tahun itu.

Memandangkan influenza telah menyebabkan majoriti pandemik sepanjang tahun 100 yang lalu - termasuk selesema 1918 itu mengakibatkan kematian sebanyak 50 juta - kita ditinggalkan dengan soalan: Bolehkah saintis menghasilkan vaksin "sejagat" yang mampu melindungi terhadap pelbagai jenis selesema, yang tidak memerlukan ramalan tahunan oleh epidemiologi dan pukulan tahunan untuk anda?


grafik langganan dalaman


Vaksin perdana sistem imun untuk berperang

Menjelang abad 18, dan boleh dikatakan jauh lebih awal dalam sejarah, biasanya diketahui bahawa a survivor cacar tidak akan turun lagi selepas pendedahan berikutnya. Entah bagaimana, jangkitan diberikan imuniti terhadap penyakit ini. Dan orang menyedari bahawa susu susu yang bersentuhan dengan lembu sapi yang diternak sapi juga akan dilindungi dari cacar.

Di akhir 1700, petani Benjamin Jesty menumpukan keluarganya dengan cacar air, dengan berkesan mengimunkan mereka terhadap cacar, walaupun pendedahan masa depan. Pakar Perubatan Edward Jenner kemudian melancarkan kemanusiaan ke zaman imunologi baru apabila dia memberi kepercayaan saintifik kepada prosedur itu.

Jadi jika satu inokulasi cacar atau satu pendedahan kepada cacar (cacat) memberikan dekad bernilai sedunia atau bahkan imuniti seumur hidup, mengapa individu digalakkan untuk menerima vaksin selsema setiap tahun?

Jawapannya terletak pada seberapa cepat perubahan anatomi virus influenza. Setiap virus terdiri daripada membran membran kira-kira yang sentiasa bermutasi mutasi bahan genetik. Membran ini dibancuh dengan dua jenis "paku": hemagglutinin, atau HA, dan neuraminidase, atau NA, masing-masing terdiri daripada batang dan kepala. HA dan NA membantu virus dengan jangkitan dengan mengikat sel-sel tuan rumah, dan memeterai kemasukan virus ke sel dan akhirnya keluar.

Vaksin biasanya menimbulkan antibodi yang mensasarkan dua molekul ini. Setelah disuntik, sistem imun individu dapat berfungsi. Sel khusus mengumpul molekul vaksin sebagai penceroboh; Sel-sel lain kemudian menghasilkan antibodi yang akan mengenali molekul asing. Pada masa yang lain, penceroboh yang sama muncul - sama ada dalam bentuk vaksin yang sama atau strain virus itu meniru - sel-sel imun badan mengenali mereka dan melawan mereka, mencegah jangkitan.

Untuk pemaju vaksin, satu ciri yang mengecewakan mengenai genom bermusim influenza adalah bagaimana perubahan HA dan NA pantas. Perubahan yang berterusan ini adalah apa yang menghantar mereka kembali ke papan lukisan untuk vaksin baru setiap musim flu.

Kaedah yang berbeza untuk merancang vaksin

Vaksin cacar adalah yang pertama menggunakan "paradigma empiris" vaksinologi - strategi yang sama yang kita gunakan pada hari ini. Ia bergantung pada pendekatan percubaan-dan-kesilapan untuk meniru imuniti yang disebabkan oleh jangkitan semula jadi.

Dalam erti kata lain, pemaju vaksin percaya tubuh akan melancarkan tindak balas antibodi kepada sesuatu dalam inokulasi. Tetapi mereka tidak menumpukan pada patch spesifik virus itu yang menyebabkan tindak balas imun. Ia tidak benar-benar penting jika ia adalah reaksi terhadap patch HA yang banyak yang berkongsi banyak strain, misalnya. Apabila menggunakan keseluruhan virus sebagai bahan permulaan, mungkin ada antibodi yang berbeza yang dapat mengenal pasti banyak bahagian virus yang digunakan dalam vaksin.

Pukulan selesema bermusim biasanya sesuai dengan pendekatan empiris ini. Setiap tahun, ahli epidemiologi meramalkan bahawa strain flu paling mungkin menjangkiti populasi, biasanya menetap pada tiga atau empat. Penyelidik kemudian melemahkan atau tidak mengaktifkan strain ini supaya mereka boleh bertindak sebagai meniru dalam vaksin influenza tahun itu tanpa memberikan penerima selesema yang penuh. Harapannya ialah sistem imun individu akan bertindak balas terhadap vaksin dengan mewujudkan antibodi yang mensasarkan strain ini; maka apabila dia bersentuhan dengan selesema, antibodi akan menunggu untuk meneutralkan strain tersebut.

Tetapi ada cara lain untuk merancang vaksin. Ia dipanggil reka bentuk rasional dan mewakili pergeseran paradigma yang berpotensi mengubah permainan dalam vaksinologi.

Matlamatnya adalah untuk mereka bentuk beberapa molekul - atau "imunogen" - yang boleh menyebabkan antibodi yang berkesan dihasilkan tanpa memerlukan pendedahan kepada virus. Bersamaan dengan vaksin semasa, imunogen kejuruteraan mungkin juga membenarkan maklum balas yang lebih spesifik, yang bermaksud tindak balas imun mensasarkan bahagian-bahagian tertentu virus, dan lebih luas, bermakna ia boleh mensasarkan pelbagai strain atau virus yang berkaitan.

Strategi ini berfungsi untuk menargetkan epitopes tertentu, atau patch virus. Oleh kerana antibodi berfungsi dengan mengiktiraf struktur, para pereka ingin menekankan kepada sistem kekebalan tubuh sifat-sifat struktur imunogens yang telah mereka buat. Kemudian penyelidik boleh mencuba untuk merekabentuk vaksin calon dengan struktur tersebut dengan harapan mereka akan mencetuskan sistem imun untuk menghasilkan antibodi yang berkaitan. Laluan ini membolehkan mereka memasang vaksin yang menimbulkan tindak balas imun yang lebih berkesan dan cekap daripada mungkin dengan kaedah percubaan dan kesalahan tradisional.

Kemajuan besar telah dibuat Reka bentuk vaksin untuk virus penyinaran pernafasan menggunakan paradigma rasional baru ini, tetapi usaha masih dijalankan untuk menggunakan pendekatan ini untuk influenza.

Menuju vaksin selesema sejagat

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penyelidik telah mengasingkan beberapa antibodi yang meneutralkan-inframerah yang dihasilkan dalam tubuh kita. Walaupun tindak balas antibodi terhadap influenza adalah terutamanya diarahkan ke kepala spike HA, beberapa telah mendapati bahawa targetkan batang HA. Oleh kerana batang lebih tetap merentasi ketegangan virus daripada kepala, ini boleh menjadi tumit Achilles 'selsema, dan antibodi yang mensasarkan kawasan ini mungkin merupakan templat yang baik untuk reka bentuk vaksin.

Penyelidik mengejar beberapa pendekatan yang boleh menyebabkan badan menghasilkan antibodi ini sebelum dijangkiti. Satu strategi, yang dikenali sebagai paparan nanopartikel, melibatkan merancang molekul yang menggabungkan sebahagian daripada virus. Di dalam makmal, saintis boleh melampirkan beberapa gabungan HA dan NA zarah ke luar nanoparticle sfera yang sendiri mampu menyebabkan tindak balas imun. Apabila disuntik sebagai sebahagian daripada vaksin, sistem imun boleh "melihat" molekul-molekul ini, dan dengan nasib menghasilkan antibodi terhadap mereka.

Salah satu soalan utama yang perlu dijawab adalah apa yang sepatutnya dipaparkan pada bahagian luar nanopartikel ini. Sesetengah strategi memaparkan pelbagai versi molekul HA penuh, sementara yang lain hanya mengandungi batang. Walaupun lebih banyak data mengenai manusia perlu dikumpulkan untuk mengesahkan pendekatan ini, data dari kajian haiwan menggunakan Hanya unsur-unsur imunogen yang menggalakkan.

Dengan teknologi semasa, mungkin tidak pernah menjadi "satu dan dilakukan" tembakan flu. Dan pengawasan epidemiologi selalu diperlukan. Walau bagaimanapun, ia tidak dapat difahami bahawa kita boleh berpindah dari model sekali setahun untuk pendekatan sekali-setiap-10-tahun, dan mungkin dalam beberapa tahun sahaja kita berada di sana.

Perbualan

Tentang Pengarang

Ian Setliff, Ph.D. Pelajar, Program dalam Kimia & Biologi Fizikal, Pusat Vaksin Vanderbilt, Universiti Vanderbilt dan Amyn Murji, Ph.D. Pelajar, Jabatan Mikrobiologi dan Imunologi, Pusat Vaksin Vanderbilt, Universiti Vanderbilt

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku berkaitan:

at InnerSelf Market dan Amazon