szczepionka
Szczepionka, biopreparat — preparat biologiczny zawierający unieszkodliwione patogeny (drobnoustroje chorobotwórcze) lub ich oczyszczone produkty pochodne (np. białka, polisacharydy, toksyny bakteryjne) (antygeny szczepionkowe) mający na celu indukcję odpowiedzi immunologicznej warunkującej powstanie trwałej odporności przeciw określonemu patogenowi, analogicznej do odporności uzyskanej naturalnie w wyniku zakażenia lub choroby wywołanej wniknięciem tego patogenu do organizmu.
Szczepionki, w zależności od użytego antygenu, zróżnicowane są na szczepionki atenuowane zawierające żywe drobnoustroje pozbawione właściwości chorobotwórczych (np. szczepionka przeciw odrze i gruźlicy); szczepionki inaktywowane zawierające zabite drobnoustroje lub ich metabolity inaktywowane przy użyciu temperatury, związków chemicznych bądź promieniowania (np. szczepionki przeciwko durowi brzusznemu i tężcowi); szczepionki podjednostkowe zawierające oczyszczone fragmenty drobnoustrojów (białka lub polisacharydy), np. szczepionki przeciwko meningokokom i pneumokokom; oraz szczepionki rekombinowane zawierające antygeny drobnoustrojów otrzymane za pomocą inżynierii genetycznej (np. szczepionka przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B) bądź informację genetyczną o produkcji określonego antygenu zapisaną w nukleotydach mRNA (np. szczepionki wektorowe i szczepionki mRNA przeciw COVID-19).
Szczepienie ochronne
Szczepienie ochronne (wakcynacja) jest profilaktycznym zabiegiem medycznym polegającym na wprowadzeniu do organizmu szczepionki, czyli preparatu biologicznego zawierającego unieszkodliwione drobnoustroje chorobotwórcze (wirusy, bakterie), oczyszczone fragmenty tych patogenów (białka, polisacharydy) lub produkty ich metabolizmu (toksyny bakteryjne) (antygeny szczepionkowe). Obecność antygenu w szczepionce indukuje swoistą odpowiedź immunologiczną warunkującą powstanie trwałej odporności wobec określonego patogenu (tzw. immunizacja sztuczna), analogicznie do odporności uzyskanej w wyniku zakażenia lub choroby wywołanej wniknięciem tego patogenu do organizmu (tzw. immunizacja naturalna). Podanie szczepionki, w odróżnieniu od naturalnego kontaktu z prawdziwym drobnoustrojem chorobotwórczym, umożliwia nabycie odporności bez konieczności narażania organizmu na skutki ciężkiego przebiegu bądź powikłań chorób zakaźnych. Szczepienia ochronne stanowią więc skuteczne i bezpieczne narzędzie walki z poważnymi chorobami zakaźnymi, takimi jak odra, polio, różyczka, świnka, ospa wietrzna, wirusowe zapalenie wątroby typu B, krztusiec, grypa oraz COVID-19. Ich prekursorem był angielski lekarz Edward Jenner, który w 1796 r. opracował skuteczną szczepionkę przeciwko ospie prawdziwej zawierającą żywe i w pełni zjadliwe wiriony blisko spokrewnionego wirusa ospy krowiej (tzw. krowianki).
Skład i mechanizm działania szczepionki
Szczepionka jest preparatem pochodzenia biologicznego o charakterze immunogennym, czyli wykazującym zdolność stymulowania układu odpornościowego organizmu do obrony przed patogenami. Działanie szczepionki wynika głównie z zawartości antygenów (tzw. antygenów szczepionkowych) pochodzących od określonych drobnoustrojów chorobotwórczych bądź wytworzonych za pomocą inżynierii genetycznej, które po jej podaniu indukują skierowaną przeciwko sobie pierwotną odpowiedź immunologiczną. Polega ona na aktywacji komórek immunokompetentnych neutralizujących antygeny zawarte w szczepionce – limfocytów B produkujących przeciwciała (odpowiedź humoralna) i uczulonych limfocytów T działających wspólnie z komórkami efektorowymi (np. makrofagami, granulocytami) bądź wydzielających ziarna cytolityczne (np. perforyny) (odpowiedź komórkowa). W toku pierwotnej odpowiedzi immunologicznej powstają również komórki pamięci, które odpowiedzialne są za wyzwolenie silnej i szybkiej wtórnej odpowiedzi immunologicznej przy kolejnym kontakcie z antygenem.
Szczepionki, w zależności od użytego antygenu, zróżnicowane są na:
- szczepionki atenuowane zawierające żywe drobnoustroje pozbawione właściwości chorobotwórczych (np. szczepionki przeciw ospie, odrze i gruźlicy);
- szczepionki inaktywowane zawierające zabite drobnoustroje chorobotwórcze lub ich metabolity (toksyny) inaktywowane przy użyciu temperatury, związków chemicznych lub promieniowania (np. szczepionki przeciw durowi brzusznemu i tężcowi);
- szczepionki podjednostkowe zawierające oczyszczone fragmenty drobnoustrojów chorobotwórczych (białka lub polisacharydy powierzchniowe) (np. szczepionki przeciw meningokokom i pneumokokom);
- szczepionki rekombinowane zawierające antygeny otrzymane metodami inżynierii genetycznej (np. szczepionka przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B) bądź informację genetyczną o produkcji określonego antygenu zapisaną w nukleotydach mRNA (np. szczepionki wektorowe i szczepionki mRNA przeciw COVID-19).
Szczepionki mogą zawierać antygeny pochodzące od jednej odmiany (serotypu) lub gatunku patogenu (szczepionki monowalentne, np. szczepionka przeciw tężcowi, szczepionka przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B), antygeny należące do kilku serotypów określonego gatunku patogenu (szczepionki poliwalentne, np. szczepionka przeciw grypie, szczepionka przeciw pneumokokom) bądź antygeny pochodzące od kilku różnych gatunków patogenów (szczepionki skojarzone, np. szczepionka przeciw błonicy, tężcowi i krztuścowi).
Szczepionki zawierają również substancje pomocnicze w celu wzmocnienia ich działania ochronnego oraz zwiększenia stabilności i bezpieczeństwa stosowania:
- adiuwanty – substancje wzmacniające ochronne działanie szczepionki, np. związki glinu (wodorotlenek glinu, fosforan glinu), inaktywowane toksyny bakteryjne, czyli tzw. toksoidy (toksoid tężcowy, toksoid błoniczy, toksoid krztuścowy);
- konserwanty – substancje zapobiegające rozwojowi niepożądanych drobnoustrojów (głównie bakterii i grzybów), np. tiomersal, fenol, 2-fenoksyetanol, formaldehyd
- stabilizatory – substancje chroniące preparat przed oddziaływaniem niskiej i wysokiej temperatury, światła, wilgoci lub niskiego pH, np. aminokwasy i pochodne związki chemiczne (kwas glutaminowy, glutaminian sodu), białka (żelatyna, albuminy), cukry (sacharoza, laktoza).
Efekt ochronny szczepionki zależy głównie od rodzaju jednostki chorobowej, zastosowanych antygenów szczepionkowych i substancji pomocniczych (np. adiuwantów, stabilizatorów), przestrzegania harmonogramu szczepień (przyjęcia wymaganej ilości dawek do uzyskania pełnej odporności) oraz funkcjonowania układu immunologicznego osoby zaszczepionej.
Szczepionki atenuowane
Szczepionki atenuowane (odzjadliwione) są szczepionkami zawierającymi szczepy żywych drobnoustrojów (wirusów, bakterii) o zmniejszonej zjadliwości lub całkowicie pozbawionych właściwości chorobotwórczych, przy zachowaniu immunogenności (zdolności do wywołania przeciw sobie odpowiedzi immunologicznej). Efekt obniżenia lub zaniku chorobotwórczości składników szczepionki uzyskuje się w wyniku wielokrotnego pasażowania na zwierzętach lub podłożach wzrostowych, zmiany składu podłoża hodowlanego lub warunków hodowli (np. temperatury) bądź zastosowania czynników mutagennych (np. promieniowania).
Szczepionki atenuowane obejmują:
- szczepionkę przeciwko odrze zawierającą żywe i osłabione szczepy wirusa; podawaną w formie szczepionki skojarzonej przeciw odrze, śwince i różyczce (MMR);
- szczepionkę przeciwko ospie wietrznej zawierającą żywe i osłabione szczepy wirusa;
- szczepionkę przeciwko gruźlicy (BCG) zawierającą żywe i osłabione prątki bydlęce.
Szczepionki atenuowane, w porównaniu do innych typów szczepionek (np. inaktywowanych lub podjednostkowych), są preparatami o wyższej immunogenności, co wynika z obecności zdolnych do czasowego namnażania patogenów oraz większej ilości antygenów indukujących silniejszą odpowiedź immunologiczną u osoby zaszczepionej. Podanie jednej dawki z reguły umożliwia nabycie trwałej odporności względem określonego drobnoustroju. Szczepionki te nie są jednak wskazane u osób z niedoborem odporności, gdyż obecność żywych patogenów może doprowadzić do rozwoju pełnoobjawowej choroby zakaźnej o ciężkim przebiegu.
Szczepionki inaktywowane
Szczepionki inaktywowane (zabite) są szczepionkami zawierającymi zabite drobnoustroje chorobotwórcze (wirusy, bakterie) bądź produkty ich metabolizmu (np. toksyny bakteryjne) poddane procedurze inaktywacji pod wpływem temperatury, wysokiego ciśnienia, związków chemicznych (np. formaldehydu, alkoholi), ultrawirowania, filtrowania bądź promieniowania. Składniki szczepionki inaktywowanej nie wykazują więc właściwości chorobotwórczych, przy zachowanej zdolności do wywołania odpowiedzi immunologicznej (immunogenności).
Szczepionki inaktywowane obejmują:
- szczepionkę przeciwko grypie zawierająca nieaktywne cząstki wirusa grypy;
- szczepionkę przeciwko durowi brzusznemu zawierającą inaktywowane pałeczki duru brzusznego;
- szczepionkę przeciwtężcową zawierającą oczyszczoną i nieaktywną toksynę tężcową.
Szczepionki inaktywowane charakteryzują się nieco niższą immunogennością i skutecznością w porównaniu do szczepionek atenuowanych składających się z żywych drobnoustrojów; ich składniki z reguły nie wywołują odpowiedzi immunologicznej typu komórkowego. Uzyskanie trwałej odporności wobec danego patogenu wymaga więc przyjęcia kilku dawek szczepionki.
Szczepionki podjednostkowe
Szczepionki podjednostkowe są szczepionkami zawierającymi wyizolowane i oczyszczone pojedyncze fragmenty drobnoustrojów chorobotwórczych (wirusów i bakterii) wykazujące zdolność do wywołania przeciw sobie swoistej odpowiedzi immunologicznej. Składnikami tych szczepionek są więc antygeny zlokalizowane na powierzchni cząstek wirusowych, czyli wirionów (np. białka kapsydu) lub komórek bakterii (np. polisacharydy otoczki bakteryjnej).
Szczepionki podjednostkowe obejmują:
- szczepionkę przeciwko grypie zawierającą powierzchniowe białka wirusa grypy (hemaglutyninę i neuraminidazę);
- szczepionki przeciwko meningokokom zawierające polisacharydy otoczki bakteryjnej (szczepionki polisacharydowe) lub polisacharydy otoczkowe połączone z nośnikiem białkowym (szczepionki skoniugowane);
- szczepionki przeciwko pneumokokom składające się z polisacharydów otoczkowych (szczepionki polisacharydowe) lub polisacharydów otoczki na nośniku białkowym (szczepionki skoniugowane).
Szczepionki podjednostkowe zawierające pojedyncze antygeny powierzchniowe patogenów cechują się z reguły niewielką immunogennością. W celu wywołania silniejszej odpowiedzi immunologicznej i zwiększenia efektu ochronnego szczepienia antygeny łączy się z białkiem nośnikowym (np. toksoidem błoniczym lub tężcowym). Uzyskanie trwałej odporności wobec określonego drobnoustroju chorobotwórczego wymaga przyjęcia kilku dawek szczepionki.
Szczepionki rekombinowane
Szczepionki rekombinowane są szczepionkami zawierającymi antygeny drobnoustrojów chorobotwórczych lub informację genetyczną niezbędną do produkcji określonego antygenu w organizmie osoby zaszczepionej zapisaną w sekwencji nukleotydowej informacyjnego RNA (mRNA). Szczepionki rekombinowane, określane również mianem szczepionek najnowszej generacji, otrzymywane są z wykorzystaniem metod inżynierii genetycznej.
Szczepionki rekombinowane obejmują:
- szczepionkę przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B (HBV) zawierającą oczyszczone białko powierzchniowe wirusa (HBsAg) uzyskiwane z komórek drożdży;
- szczepionki wektorowe przeciwko COVID-19 zawierające informację genetyczną niezbędną do wytworzenia glikoproteiny powierzchniowej wirusa SARS-CoV-2 (białka kolca) dostarczaną do organizmu wraz z wektorem wirusowym (adenowirusem);
- szczepionki mRNA przeciw COVID-19 zawierające informację genetyczną niezbędną do wytworzenia glikoproteiny powierzchniowej wirusa SARS-CoV-2 (białka kolca) dostarczaną do organizmu wewnątrz nośników (nanocząsteczek lipidowych).
Szczepionki rekombinowane cechują się wysoką immunogennością i skutecznością, zbliżoną do efektu ochronnego szczepionek atenuowanych zawierających żywe patogeny. Antygeny szczepionkowe dostarczane w gotowej formie bądź wytworzone w komórkach organizmu osoby zaszczepionej na podstawie informacji zapisanej w mRNA indukują silną odpowiedź immunologiczną i warunkują stosunkowo trwałą odporność wobec określonego patogenu.