Egy művész átadása a vírus anatómiájáról. Tanczos Anna/Wellcome Images, CC BY-NC-ND

Senki sem akarja elkapni az influenzát, és a legjobb védekezés a szezonális influenza elleni oltás. A hatékony éves influenza elleni oltás előállítása azonban pontosan megjósolja, hogy melyik influenzatörzsek a legnagyobb valószínűséggel fertőzik meg a lakosságot egy adott évszakban. Világszerte több egészségügyi központ összehangolását igényli, miközben a vírus régióról régióra terjed. Amint az epidemiológusok megtelepednek a célinfluenza törzseken, a vakcinagyártás nagy sebességre vált; kell körülbelül hat hónap generálni a több mint 150 millió injekciós adag szükséges az amerikai lakosság számára.

Mennyire működik az éves influenza elleni vakcina?

A hatékony éves influenza elleni oltás előállítása pontosan megjósolja, hogy melyik influenzatörzsek a legnagyobb valószínűséggel fertőzik meg a lakosságot egy adott szezonban. A CDC minden évben megfigyelési vizsgálatokat végez az oltás hatékonyságának kiszámítása érdekében.

A helytelen vagy hiányos járványügyi előrejelzés komoly következményekkel járhat. 2009 -ben, míg gyártók, köztük a MedImmune és a Sanofi Pasteur, vakcinákat készítettek a várt törzsek ellen, an további influenza törzs, H1N1, bukkant fel. Az elkészített vakcina nem védett a váratlan törzs ellen, világszerte pánikot és több mint 18,000 XNUMX halálos áldozatot okozva - valószínűleg csak a töredékét a valós számnak, becslések szerint meghaladja a 150,000 ezret. Jobb későn, mint soha, végül H1N1 elleni vakcinát állítottak elő, és ebben az évben szükség volt egy második influenza elleni oltásra.

Tekintettel arra, hogy az influenza okozta a legtöbb járványok az elmúlt 100 évben - beleértve az 1918 -as influenzát is 50 millió ember halálát okozta - marad a kérdésünk: Tudnak -e a tudósok olyan „univerzális” vakcinát előállítani, amely képes védekezni az influenza különböző törzsei ellen, olyat, amelyhez nincs szükség az epidemiológusok éves előrejelzésére és az Ön évenkénti oltására?

A védőoltások elősegítik az immunrendszer küzdelmét

A 18. századra, és vitathatatlanul sokkal korábban a történelemben, köztudott volt, hogy a a himlő túlélője nem jönne le vele újra későbbi expozíció esetén. Valahogy a fertőzés immunitást biztosított a betegség ellen. És az emberek felismerték, hogy a tehenek, akik kapcsolatba kerültek tehénhimlővel fertőzött szarvasmarhákkal, hasonlóan védettek lesznek a himlő ellen.

Az 1700 -as évek végén, gazda Benjamin Jesty tehénhimlővel oltotta be családját, hatékonyan immunizálja őket himlő ellen, a jövőbeni expozíció ellenére. Orvos Edward Jenner ekkor katapultálta az emberiséget az immunológia új korszakába amikor tudományos hitelt kölcsönzött az eljárásnak.

Tehát ha egy tehénhimlő oltása vagy egy himlőnek való kitettség (és túlélés) egy évtizedes vagy akár egész életen át tartó immunitást biztosít, miért ösztönzik az egyéneket minden évben az influenza elleni oltás beadására?

A válasz abban rejlik, hogy milyen gyorsan változik az influenza vírus anatómiája. Minden vírus nagyjából gömb alakú membránból áll, amely folyamatosan mutáló genetikai anyagot tartalmaz. Ezt a membránt kétféle „tüskével” borsozzák: hemagglutininnel vagy HA -val, és neuraminidázzal vagy NA -val, mindegyik szárból és fejből áll. A HA és az NA segíti a vírust a fertőzésben azáltal, hogy kötődik a gazdasejtekhez, és közvetíti a vírus bejutását a sejtbe, és végül a kilépést.

A vakcinák jellemzően antitesteket váltanak ki, amelyek ezt a két molekulát célozzák meg. Az injekció beadása után az egyén immunrendszere működésbe lép. A speciális sejtek betolakodóként gyűjtik össze a vakcina molekuláit; más sejtek ezután ellenanyagokat termelnek, amelyek felismerik az idegen molekulákat. Amikor legközelebb ugyanazok a betolakodók jelennek meg - akár ugyanazon oltóanyag, akár az általa utánzott vírustörzsek formájában -, a szervezet immunsejtjei felismerik és harcolnak ellenük, megakadályozva a fertőzést.

A vakcinafejlesztők számára az influenza mutáló genomjának egyik frusztráló jellemzője, hogy milyen gyorsan változnak a HA és az NA. Ezek az állandó változások visszaküldik őket az új vakcinák rajztáblájához minden influenza szezonban.

Különböző módszerek a vakcina tervezésére

A himlő elleni oltás volt az első, amely a vakcinológia „empirikus paradigmáját” alkalmazta - ugyanazt a stratégiát, amelyet ma nagyrészt használunk. A próba-hiba módszerre támaszkodva utánozza a természetes fertőzés által kiváltott immunitást.

Más szóval, az oltóanyag -fejlesztők úgy vélik, hogy a szervezet antitestválaszt vált ki az oltás során. De nem arra összpontosítanak, hogy a vírus melyik konkrét foltja okoz immunválaszt. Nem igazán számít, hogy ez egy reakció egy kis HA -foltra, amelyet például sok törzs oszt meg. Ha egy teljes vírust használ kiindulási anyagként, akkor sok különböző antitestet kaphat, amely felismeri a vakcinában használt vírus számos különböző részét.

A szezonális influenza elleni oltás általában beleillik ebbe az empirikus megközelítésbe. Az epidemiológusok minden évben előrejelzik, hogy mely influenzatörzsek a legnagyobb valószínűséggel fertőzik meg a populációkat, jellemzően hárman vagy négyen. A kutatók ezután gyengítik vagy inaktiválják ezeket a törzseket, hogy utánozók lehessenek az adott év influenza elleni oltásában anélkül, hogy teljes körű influenzát kapnának a címzetteknek. A remény az, hogy az egyén immunrendszere reagál a vakcinára, és ellenanyagokat hoz létre, amelyek ezeket a törzseket célozzák; majd amikor kapcsolatba kerül az influenzával, az antitestek várni fognak, hogy semlegesítsék ezeket a törzseket.

De van egy másik módja a vakcina tervezésének. Racionális tervezésnek hívják, és potenciálisan játékváltó paradigmaváltást jelent az oltásban.

A cél olyan molekula - vagy „immunogén” - megtervezése, amely hatékony antitestek termelését okozhatja anélkül, hogy a vírusnak való kitettségre lenne szükség. A jelenlegi vakcinákhoz képest a tervezett immunogén még specifikusabb válaszokat is lehetővé tesz, vagyis az immunválasz a vírus bizonyos részeit célozza meg, és nagyobb szélességet, vagyis több törzset vagy akár rokon vírust is megcélozhat.

Ez a stratégia a vírus specifikus epitópjait vagy foltait célozza meg. Mivel az antitestek a szerkezetek felismerésével működnek, a tervezők hangsúlyozni szeretnék az immunrendszer számára az általuk létrehozott immunogének szerkezeti tulajdonságait. Ezután a kutatók megpróbálhatják megtervezni a jelölt vakcinákat ezekkel a struktúrákkal abban a reményben, hogy provokálják az immunrendszert a megfelelő antitestek előállítására. Ez az út lehetővé teszi számukra, hogy összeállítsanak egy vakcinát, amely hatékonyabb és hatékonyabb immunválaszt vált ki, mint ami a hagyományos próba-hiba módszerrel lehetséges lenne.

Ígéretes előrelépés történt vakcina kialakítása a légzőszervi vírusra ezt az új racionális paradigmát használva, de még mindig folynak az erőfeszítések ennek a megközelítésnek az alkalmazására az influenza esetében.

Egy univerzális influenza elleni vakcina felé

Az elmúlt években a kutatók számos erős, infleunza-semlegesítő antitestet izoláltak a szervezetünkben. Míg az influenza elleni antitestválasz az elsősorban a HA tüske fejére irányul, többen azt találták célozza meg a HA szárát. Mivel a szár állandóbb a vírusos törzsek között, mint a fej, ez lehet az influenza Achilles -sarka, és az ezt a régiót célzó antitestek jó sablonok lehetnek a vakcina tervezéséhez.

A kutatók számos olyan megközelítést követnek, amelyek a szervezetet a szóban forgó antitestek előállítására késztethetik a fertőzés előtt. Az egyik stratégia, amelyet nanorészecskék megjelenítésének neveznek, magában foglal egy olyan molekula tervezését, amely magában foglalja a vírus egy részét. A laboratóriumban a tudósok valamilyen HA és NA részecskék kombinációját rögzíthették egy gömb alakú nanorészecske külső részére, amely önmagában képes immunválaszt okozni. Vakcina részeként beadva az immunrendszer „láthatja” ezeket a molekulákat, és szerencsével ellenanyagokat termelhet ellenük.

Az egyik fő kérdés, amelyet meg kell válaszolni, hogy pontosan mit kell megjeleníteni ezen nanorészecskék külső felületén. Egyes stratégiák a teljes HA molekulák különböző verzióit jelenítik meg, míg mások csak szárakat tartalmaznak. Míg több megközelítést kell gyűjteni az emberekről e megközelítések érvényesítéséhez, az állatkísérletekből származó adatokat a csak szárból származó immunogének biztatóak.

A jelenlegi technológiával előfordulhat, hogy soha nem lesz „egy kész” influenza elleni oltás. És járványügyi felügyeletre mindig szükség lesz. Azonban nem elképzelhetetlen, hogy az évente egyszeri modellről áttérhetünk a 10 évente egyszeri megközelítésre, és lehet, hogy csak néhány éven belül vagyunk.

A szerzőről

Ian Setliff, Ph.D. Hallgató, Kémiai és Fizikai Biológiai Program, Vanderbilt Vaccine Center, Vanderbilt Egyetem és Amyn Murji, Ph.D. Hallgató, Mikrobiológiai és Immunológiai Tanszék, Vanderbilt Vaccine Center, Vanderbilt Egyetem

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek:

at InnerSelf Market és Amazon