Vaksine

Vaksine (l. vacca - ku) - Et biologisk preparat som aktiverer og stimulerer den delen av immunsystemet som gir ervervet immunitet mot en infekterende sykdomsfremdkallende  organisme, bakterie eller virus. Vaksine er den mest effektive og trygge metoden for å hindre spredning av infeksjonssykdom. Edward Jenner brukte i 1776 kukopper som vaksine mot kopper. Derav navnet. Behandling med forsvaket del av en patogen organisme, bakterie eller virus eller deler av disse for å hindre utbrudd av sykdom.

Vaksine gjorde at koppeviruset ble utryddet. Det er utviklet effektive vaksiner som beskytter mot sykdommene polio, meslinger, røde hunder, kusma, rabies, Koppevaksine (ca. 1810-1976), poliovaksine, BCG-vaksine (1947-1995), difteri-, kikhoste- og stivkrampevaksine,  influensavaksine, gulfebervaksine, tyfusvaksine, I barnevaksinasjonsprogrammet inngår sekskomponentvaksine (difteri, kikhoste (pertussis), stivkrampe (tetanus),  poliomyelitt, Hib-infeksjon (Haemophilus influenzae type b som kan gi bakteriell hjernehinnebetennelse) og samt hepatitt B (hepattitt B-virus)).  MMR-vaksine (meslinger, kusma og røde hunder). Pneumokokkvaksine . HPV-vaksine (humant papillomavirus) som beskyttelse mot papillomavirus som kan  gilivmorhalskreft, . GCG-vaksine mot tuberkulose (Bacille Calmette Guérin) for utsatte grupper. 

Vaksine frimerke

Vaksiner kan være basert på levende men forsvakete (attenuerte), inaktiverte, eller ikke-virulente stammer var bakterier eller virus, samt overflatedeler av  bakterier eller virus. Som eksempler på deler er sukkermolekyler fra bakterieveggen, kapsidet til virus, overflateproteiner, viruslignende partikler. Blodserum fra infekterte dyr er også blitt brukt som vaksine. 

Roux frimerke

Pierre Paul Émile Roux arbeidet sammen med Louis Pasteur, var en av grunnleggerne av Pasteur-instituttet og utviklet metoden for serumterapi mot difteri. Antidifteriserum var den første effektive behandlingen av difteri forårsaket av bakterien Corynebacterium diphtheriae, og baserte seg på at dyr  kan lage antistoffer mot diftertitoksin.

Bildet kan inneholde: penger, penger, papir, historie, papirprodukt.

Den russiske zoologen Élie (Ilya Ilyich) Metchnikoff viste at det i tillegg til kroppsvæskeimmunitet  fantes cellebasert immunitet, hvor blodceller fungerte i forsvar mot sykdom.

Koch frimerke

Den tyske legen og bakteriologen Robert Koch (1843-1910)) beskrev bakteriene som forårsaket tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis), kolera og miltbrann (antrax), og fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1905 " for hans undersøkelser og oppdagelser i relasjon til tuberkulose".

Vaksinen mot tuberkulose utviklet Calmette og Jean-Marie Camille Guérin (1872-1961) er basert på en modifisert og attenuert form av Mycobacterium bovis brukt i vaksinen BCG (Bacillus Calmette-Guérin) som ga immunisering.

Calmette frimerke

Den franske legen og bakteriologen Léon Charles Albert Calmette (1863-1933) utviklet en vaksine mot tuberkulose, samt Calmettes serum brukt som antivenom mot slangebitt. Calmette arbeidet sammen med Pasteur og Roux.

Guerin og Calmette frimerke

Calmette og Guerin.

Rabievaksine mot hundegalskap ble utviklet av Louis Pasteur og Émile Roux i 1885. Virus har ingen egen metabolisme og kan ikke formere seg uten først å ha infektert en levende celle. John Franklin Enders (1897-1985), Thomas Huckle  Weller (1915-2008), and Frederick Chapman Robbins (1916-2003) fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin in 1954,"for oppdagelsen av evnen poliomyelittvirus har til å vokse i kultur av forskjellig type cellevev". Denne oppdagelsen ga grunnlag for utvikling av en vaksine mot den fryktede virussykdommen poliomyelitt, gjort av Jonas Salk (1914-1995), den polske virologen Hilary Koprowski (1916-2013), and Albert Bruce Sabin (1906-1993). Salkvaksinen basert på drept poliovirus var ferdig utprøvd i 1955. Koprowski laget en poliovaksine basert på  attenuert  ikke-virulent poliovirus. 

Polio frimerke

Thomas H Weller kunne dyrke poliovirus på en kombinasjon av muskelvev og embryonalt hudvev. Weller gjorde også viktige studier av vannkoppevirus, røde hunder virus (rubella) og cytomegalovirus. Embryonalt hjernevev ble også brukt til dyrking av poliovirus.

Sabin viste at polioviruset først formerte seg og angrep tarmvevet, for deretter å angripe nervecellene.  Sabin utviklet en vaksine, Sabinvaksine  som kunne gis gjennom munnen via en sukkerbit basert på muterte stammer av poliovirus (oral poliovirusvaksine) som ga immunitet mot poliovirus type 1, 2 og 3.

Adjuvanter

Vaksiner er tilsatt holdbarhetsmidler e.g. tiomersal (C9H9HgNaO2S)) for å hindre vekst av soopp eller bakterier i vaksinen, samt  adjuvanter (l. adjuvare - hjelpe) e.g. steroidet squalen som øker immunreaksjonen. Adjuvantene gjør at det lages flere antistoffer fra antistoffproduserende B-celler, eller at T-celler blir aktivert, og immuniteten varer lenger og forsterkes. Andre adjuvanter er aluminiumhydroksid (Al(OH)3) som muligens virker via urinsyre, Farafinolje  er også blitt brukt som adjuvant.

Squalen (skvalen, C30H50) finnes i større menger i lever fra bruskfisk som hai, navn fra slekten pigghai eller pigghå (Squalus). Bruskfisk har ikke svømmeblære og bruker squalen i den fettfylte leveren til å redusere kroppstettheten som gir økt oppdrift i vannmassene.  Imidlertid er haier en utrydningstruet dyreart, og man forsøker å finne andre kilder til squalen, blant annet planter, sopp inkludert gjær og mikroorganismer. Squalen er et triterpen og er et intermediat i biosyntesen av steroler i dyr og planter, og i biosyntesen er steroidhormoner og kolesterol hos mennesker. Squalen er også en bestanddel i talg (sebum) utskilt fra talgkjertler i huden. Squalen blir laget via mevalonsyreveien eller via metyl-erythritol (MEP)-veien.

Avhengig av type vaksine kan den inneholde rester formaldehyd brukt til å inaktivere et virus eller toksin. Egg hvis egg er blitt brukt i produksjon av vaksinen.

Cellekulturer

Influensavirus kan dyrkes og oppformeres i hønseegg. Viruset blir seinere inaktivert eller forsvaket for deretter å inngå i vaksine. Bakteriofagkulturer dyrkes ved å infektere bakterieceller. Dyrevirus kan dyrkes på cellekulturer som vokser på næringsmedier (Eagles medium, serum) og deretter infektere dem med virus. Man kan også Infektere levende dyr som aper, kanin, marsvin, rotter og mus. Eagles minimum essensielt medium ble i 1959 utviklet av Harry Eagle og inneholder mineralsalter, aminosyrer, og vitaminer. 

Ved siden av HeLa celler (Henrietta Lacks kreftceller fra livmorhalsen isolert i 1951) er fosterceller HEK-293 de mest brukte cellelinjene innen molekylærbiologi, virus- og kreftforskning. HEK-293 og cellelinjevarianter av disse er humane embryoniske nyreceller isolert fra aborterte foster. De vokser på et næringsrikt medium ved 37oC og 5% CO2 e.g. modifisert Eagles medium. Dette vekstmediet først beskrevet av Harry Eagle i 1959 og inneholder glukose, essensielle aminosyrer, vitaminer, salter, samt antibiotika for å hindre vekst av bakterier. Cellelinjen HEK-293 deler seg raskt, doblingstid ca. 36 timer  ogvokser i suspensjoner eller som et enkelt cellelag på feederceller. HEK-293 har den spesielle egenskapen at cellene kan ta opp nukleinsyrer ved transfekasjon som e.g. får cellene til å lage rekombinant protein fra plasmider med en promoter fra cytomegalovirus. Humane adenovirus, dobbelttrådet DNA-virus, har i mange år blitt brukt i studiet av genekspresjon og DNA-replikasjon, og i celletransformasjon med adenovirustransformasjon av DNA. I forsøk på å lage vaksine mot covid19 har man blant annet anvendt en serotype av et rekombinant adenovirus som ikke kan replikere seg som vektor , hvor HEK-293celler har blitt transformert med genet som koder for S-proteinet på spikerproteinene på utsiden av viruset.

Dumont J, Euwart D,Mei B, Estes S & Kshirsagar R: Human cell lines for biopharmaceutical manufacturing: history, status, and future perspectives. Crit. Rev. Biotechnol. 36(6) (2016) 1110–1122. DOI:10.3109/07388551.2015.1084266

mRNA-vaksine

En mRNA-vaksine er en genvaksine består av budbringer-RNA (mRNA), en enkelttrådet sekvens med nukleotider som via kodoner koder for aminosyresekvensen i et protein fra det sykdomsfremkallende viruset.  RNA-sekvensen består av Adenin, Uracil, Guanin og Cytosin, hvor uracil brukes istedet for Thymin i DNA. Budbringer-ribonukleinsyre (mRNA) fester seg til ribosomer i cellenes cytoplasma og mRNA-koden blir translatert til protein. Dette proteinet med opprinnelse fra det sykdomsfremkallende viruset eller bakterien som det vaksineres mot virker deretter som et antigen som blir gjenkjent av immunsystemet og blir brukt til å produsere antistoffer og gi cellebundet immunitet. Dendrittceller kan presenter antigenet på celleoverflaten og derved gjøre det kjent for andre celler i immunsystemet.  Hvis det skjer en virusi- eller bakterienfeksjon vil immunsystemet i kroppen meget raskt kunne produsere antistoffer som inaktiverer viruset eller bakteriene og de infiserte cellerne.

Vanlige vaksiner baserer seg på et inaktivert sykdomsfremkallende virus eller bakterier eller inaktivert protein fra patogenet. mRNA brukt som vaksine kan når det kommer inn i cellene anvendes av cellens eget maskineri for proteinsyntese og derved lage antigener. Antigener gir produksjon av antistoffer og cellebundet immunitet som beskytter mot patogenet. mRNA-sekvensen til vaksinen blir laget i et laboratorium med en DNA-sekvens som oppskrift for å lage mRNA. En eller flere mRNA-vaksiner blir utviklet for muligens å kunne gi beskyttelse mot SARS-cov2-virus. Man forsøker blant annet å bruke mRNA som koder for de ytre nellikspikerproteinene (spikerproteiner,proteintagger) på utsiden av viruset hvor det er epitoper som kan virke som antigener. mRNA har en begrenset levetid og stabilitet i cellen, og blir nedbrutt av cellens egne nukleaser. Det er egne reguleringssekvenser, blant annet poly(A)-halen  som bestemmer stabiliteten til mRNA inne i cellene. En av flere utfordringer er å finne gode administreingsmetoder som får mRNA "helskinnet" inn i cellene og hvor det fremdeles kan virke som et aktivt transkript i translasjonen. En av metodene går ut på å pakke mRNA-vaksinen inn i lipidvesikler. mRNA er et polyanion og blir pakket kationlipider med tærtiære eller kvartære aminer e.g. fosfatidyletanolamin. Kolesterol an være tilsatt for å stabilisere membranvesiklene, og polyetylenglykol for å opprettholde kolloider. Lipidpartiklene med mRNA blir tatt opp ved endocytose og mikropinocytose og følger transportveien for endosomer.   Man kjenner ikke til alle konsekvensene av å tilføre cellene fremmede nukleinsyrer. Cellene inneholder mange forskjellige typer ribonukleinsyrer (RNA) som har forskjellige funksjoner i cellene, og man ønsker ikke å lage permanente forstyrrelser av dette reguleringsapparatet. Fremmede gensekvenser kan generelt virke som en del det patogenassosierte molekylære mønsteret (PAMP), og hvor det kan bli dannet dobbelttrådet mRNA som stopper translasjonen. Generelt er RNA et mer ustabilt molekyl enn DNA, og blir raskt brutt ned av enzymene RNaser.

Oxfordvaksinen og Sputnik V baserer seg på en inaktivertsjimpanse adenovirus vaksinevektor eller et adenovirus type 5

mRNA-vaksine og kovid-19

Kononaviruset Sars cov-2 er et virus eller virion (viruspartikkel) med et genom bestående av en enkelttrådet positiv sens RNA. Det betyr at dette kononaviruset infiserer cellene med et virusgenom som direkte kan virke som et mRNA som utnytter cellens proteinsynteseapparat til å lage nye viruspartikler. Store deler at "virus-mRNA" koder for enzymet og proteinet RNA-avhengig RNA-polymerase som kopierer virusgenomet, samt resten av virusgenomet koder for de andre proteinene som viruset er bygget opp av, blant annet S-proteinene i spikerproteinene eller proteintaggene på utsiden av viruset. RNA-koden fra viruset blir oversatt til en lang proteinkjede bestående av alle virusproteinene, og dette makroproteinet blir kappet opp i sine atskilte proteiner og enzymer katalysert av en protease. En av vaksinestrategiene som de store internasjonale vaksineprodusentene arbeider med er å lage en vaksine som inneholder et mRNA tilsvarende den delen av virusgenomet som koder for S-proteinene i taggene rundt viruset, oversatt av cellens proteinsynteseapparat på ribosomene med de tilhørende enzymkompleksene. På mRNA finnes det startsekvenser som indikerer startpunktet for proteinsyntesen og stoppsekvenser som angir når syntesen stopper. Kunsten er å få cellene til å lage nok S-protein med en tredimensjonal struktur med epitoper som immunsystemet kan bruke som gjenkjennelsesmekanisme hvis det etter vaksineringen skulle komme en koronainfeksjon. Immunsystemet i kroppen er altså mobilisert og forberedt på å starte et motangrep mot viruset det er vaksinert mot. Som vanlig er det interessant hvor lenge immuniteten varer, og om det kan oppstå farlige bivirkninger fra vaksinen. Utfordringen er også at RNA-virus generlt bruker enten enzymet revers transkiptase som hos retrovirus e.g. HIV, eller en RNA-avhengig RNA-polymerase som kopierer virus-RNA. Enzymet RNA-avhengig RNA-polymerase. leser ikke korrektur under kopieringen, til forskjell fra enzymet DNA-polymerase som kopierer DNA, og derved oppstår det stadig "feil" i kopieringen som kan gi nye klasser, familier og typer av RNA virus med andre og nye egenskaper.  Immunsystemet både hos dyr og mennesker virker også som en seleksjonsmekanisme hvor de virusene som klarer kampen mot immunsystemet får nye mer finuerlige og aggresive egenskaper. Det skjer en virusseleksjon, etter samme prinsipp som Darwin-Wallace evolusjonsteori forklarer når det legges på et seleksjonstrykk. Det mennesket frykter mest er virus som veksler fritt mellom arter i dyretriket inklusive mennesker og at det kan smitte fra menneske til mennekse og fra mennekse til dyr og vice versa (zoonoser). Hvis viruset er innom et dyr og blir utsatt for virusseleksjon i dyrets immunsystem kan det selekteres nye former av viruset i dyret og som kan være mer smittsomme når de vender tilbake til menneske, siden viruset allerede har taklet og overmannet dyrets immunsystem. En av hypotesene med virus som er innom flaggermus som vertsdyr kan bli spesielt aktiveRustningskappløpet forklart av van Valens Rød dronning hypotese,  er at flaggermus lever meget tett på hverandre, jfr. mennesker, og de har også under evolusjonen utviklet et effektivt immunsystem som handterer utfordringen med å leve i tette bestander. Når mennesker og  våre husdyr kommer i  stadig nærkontakt med ville dyr, og stadig flytter seg nærmere  inn på dyrenes domene, blant annet ved at ville dyr blir brukt til dyremarkeder, e.g. i Kina med ofte levende dyr, så ligger forholdene tilrette for smitte mellom alle typer dyr. Man regner med at HIV-viruset har sin opprinnelse fra aper (SIV) og kan ha blitt overført til menneske via "bushmeat". Grunnen til de stadige influensaepidemiene med nye former for influensavirus, oftest med opprinnelse fra Asia, er at gris, andefugl, høns og mennesker lever tett på hverandre. Det er spesielt utfordrene å lage vaksiner mot RNA-viruset hvor virusgenomet stadig muterer og endrer seg. Uansett er det "spennende" tider. 

Legg merke til i en av testene for å teste vor kovid-19 er RT-PCR. RT står for revers transkriptase nevnt ovenfor, hvor det enkelttrådete posisiv sens RNA fra Sars-cov2 først må oversettes til DNA, og deretter kan man bruke DNA, primere og det varmestabile Taq-DNA polymerase til å oppformere og mangfoldiggjøre spesifikke nukleinsysresekvenser fra viruset hvis det er tilstede, Virus er ikke levende, de er ikke organismer, men er parasitter som lever og formerer seg i celler hos prokaryoter (bakterier) eller eukaryter som utgjør resten av organismene på Jorden. Den minste enheten som man definerer som liv er cellen (se celleteorien). Virus har imidlertid spilt en viktig rolle i evolusjonen av livet på Jorden. Store deler av vårt og andre dyr genom og forsåvidt også plantegenomer inneholder rester av retrovirus i form av retrotransposoner, samt transposoner.

DNA-vaksine

En DNA-vaksine er utviklet for å beskytte laks i lakseoppdrett mot  pankreassykdom som skyldes laks alfavirus type III, godkjent av EU i 2016. En DNA-vaksine består vanligvis av et genetisk modifisert plasmid med en gensekvens som kan kode for peptider som er spesifikke for patogenet (virus eller bakterie) og som starter en immunrespons som gir immunitet.. Flere typer DNA-vaksine, "tredjegenerasjons vaksiner" er utviklet innen veterinærmedisin. Ingen DNA-vaksiner er hittil godkjent for bruk på mennesker, blant annet at man er usikker på om DNA fra vaksinen kan bli integrert i genomet til den vaksinerte organismen. Hos laks har man tatt sjansen på at det går greit.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:56 - Sist endret 8. feb. 2021 16:20