Вакцина

<час />

Фон

Разработка вакцин для защиты от вирусных заболеваний - одна из отличительных черт современной медицины. Первая вакцина была произведена Эдвардом Дженнером в 1796 году в попытке обеспечить защиту от оспы. Дженнер заметила, что доярки, заразившиеся коровьей оспой, относительно безобидной инфекцией, оказались устойчивыми к оспе, заболеванию людей, которое регулярно достигало уровней эпидемии с чрезвычайно высокими показателями смертности.

Дженнер предположил (правильно), что коровья оспа, болезнь животных, похожа на оспу. Он пришел к выводу, что реакция человека на инъекцию вируса коровьей оспы каким-то образом научит человеческий организм реагировать на оба вируса, не вызывая серьезных заболеваний или смерти. Сегодня оспа полностью искоренена. Существуют только два замороженных образца этого вирулентного вируса (один в Соединенных Штатах, другой в России), и по состоянию на середину 1995 года ведутся серьезные научные дебаты о том, следует ли уничтожить образцы или оставить их для дальнейшего лабораторного исследования.

Вирус - это небольшой кусочек РНК (рибонуклеиновая кислота) и / или ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), материала всех живых клеток, который указывает клетке, как расти и воспроизводиться. Вирусы не могут воспроизводиться сами по себе, а только захватывая ядро ​​клетки-хозяина и инструктируя клетку производить дополнительные вирусы. Когда вирус успешно вторгается в организм, он берет на себя процесс роста клеток хозяина.

В обычных условиях человеческий организм реагирует на вирусное вторжение по-разному. Общий иммунитет к вирусу может быть выработан клетками организма, которые являются мишенями вирусной инвазии. В этой ситуации вирусы не могут получить доступ к клеткам-хозяевам. Более распространенной защитой является способность организма вырабатывать клетки крови и лимфы, которые разрушают или ограничивают эффективность вторгающегося вируса. Часто инфицированный человеческий организм «учится» реагировать на конкретный вирус в будущем, поэтому отдельная инфекция, особенно от относительно доброкачественного вируса, обычно учит организм, как реагировать на дополнительные вторжения того же вируса. Простуда, например, вызывается одним из нескольких сотен вирусов. После выздоровления от простуды большинство людей становятся устойчивыми к конкретному вирусу, вызвавшему конкретную простуду, хотя аналогичные вирусы простуды по-прежнему вызывают аналогичные или идентичные симптомы. В отношении некоторых безобидных вирусов у человека может даже развиться иммунитет, не становясь при этом заметным заболеванием.

Семейства вирусов

Обычно существует несколько разновидностей или штаммов любого конкретного вируса. В зависимости от количества разновидностей биолог может сгруппировать вирусы по типам или штаммам. Вакцины часто делают из более чем одной группы родственных вирусов; превентивная реакция на поливалентную вакцинацию, вероятно, вызовет иммунитет почти ко всем вариантам группы или, по крайней мере, к тем вариантам, с которыми человек может столкнуться. Выбор конкретных членов группы для использования в вакцине осуществляется с особой тщательностью и обдуманностью.

Производственный
процесс

Производство антивирусной вакцины сегодня - сложный процесс даже после трудных задача создания потенциальной вакцины в лаборатории. Переход от производства потенциальной вакцины в небольших количествах к производству галлонов безопасной вакцины в условиях производства драматичен, и простая лабораторная процедура может оказаться непригодной для «увеличения масштабов».

Семя

• 1 Производство начинается с небольшого количества определенного вируса (или семян). Вирус не должен содержать примесей, в том числе других подобных вирусов и даже разновидностей вируса того же типа. Кроме того, семена должны храниться в «идеальных» условиях, обычно в замороженном состоянии, которые не позволяют вирусу становиться сильнее или слабее, чем хотелось бы. Хранение в небольших стеклянных или пластиковых контейнерах объемом всего 5 или 10 кубических сантиметров, но содержащих тысячи, если не миллионы вирусов, в конечном итоге приведет к созданию нескольких сотен литров вакцины. В морозильных камерах поддерживается заданная температура; графики и / или шкалы вне морозильной камеры ведут непрерывный учет температуры. Датчики подадут звуковые сигналы тревоги и / или компьютерную тревогу, если температура в морозильной камере выйдет за допустимые пределы.

Выращивание вируса

• 2 После размораживания и нагревания посевного материала вируса в тщательно заданных условиях (например, при комнатной температуре или на водяной бане) небольшое количество вирусных клеток помещается в «клеточную фабрику», небольшую машину, которая с добавление подходящей среды позволяет вирусным клеткам размножаться. Каждый тип вируса лучше всего растет в среде, специфической для него, установленной в предварительных лабораторных процедурах, но все они содержат белки млекопитающих в той или иной форме, например очищенный белок из коровьей крови. Среда также содержит другие белки и органические соединения, которые способствуют размножению вирусных клеток. Что касается вируса, среда на клеточной фабрике является хозяином для размножения. При смешивании с подходящей средой, при соответствующей температуре и в течение заранее определенного периода времени вирусы будут размножаться.
• 3 Помимо температуры необходимо контролировать другие факторы, в том числе pH смеси. pH - это мера кислотности или основности, измеряемая по шкале от 0 до 14, и вирусы должны поддерживаться при определенном pH на фабрике по производству клеток. Обычная вода, которая ни кислотный, ни основной (нейтральный) pH не равен 7. Хотя емкость, в которой растут клетки, не очень большой (размером, может быть, с кастрюлю на 4-8 кварт), к нему подключено внушительное количество вентилей, трубок и датчиков. Датчики контролируют pH и температуру, и есть различные соединения для добавления среды или химикатов, таких как кислород, для поддержания pH, места для забора образцов для микроскопического анализа и стерильные приспособления для добавления компонентов фабрики клеток и извлечения промежуточного продукта, когда он готово.
• 4 Затем вирус из клеточной фабрики отделяется от среды и помещается во вторую среду для дополнительного роста. Ранние методы 40-50 лет назад использовали бутылку для хранения смеси, и в результате образовался единственный слой вирусов, плавающих в среде. Вскоре было обнаружено, что если повернуть бутылку во время роста вирусов, может образоваться еще больше вируса, поскольку слой вируса растет на всех внутренних поверхностях бутылки. Важным открытием 1940-х годов было то, что рост клеток в значительной степени стимулируется добавлением ферментов в среду, наиболее часто используемым из которых является трипсин. Фермент - это белок, который также действует как катализатор питания и роста клеток.

  В современной практике бутылки вообще не используются. Растущий вирус хранится в контейнере, большем, чем клеточная фабрика, но похожем на него, и смешивается с «шариками», рядом с микроскопическими частицами, к которым вирусы могут прикрепляться. Использование гранул дает вирусу гораздо большую площадь для прикрепления и, следовательно, гораздо больший рост вируса. Как и на фабрике ячеек, температура и pH строго контролируются. Время, затрачиваемое на выращивание вируса, зависит от типа производимого вируса и в каждом случае является тщательно охраняемым секретом производителя.

Разделение

• 5 Когда имеется достаточное количество вирусов, они отделяются от гранул одним или несколькими способами. Бульон можно пропустить через фильтр с отверстиями, достаточно большими, чтобы пропустить вирусы, но достаточно маленькими, чтобы предотвратить прохождение гранул. Смесь можно центрифугировать несколько раз, чтобы отделить вирус от гранул в контейнере, из которого они затем могут быть извлечены. Еще одна альтернатива может заключаться в заливке смеси гранул другой средой, смывающей вирус с гранул.

Выбор деформации

Конечная вакцина будет либо сделана из ослабленного (ослабленного) вируса, либо из убитого вируса. Выбор того или другого зависит от ряда факторов, включая эффективность полученной вакцины и ее вторичные эффекты. Вакцина Ru, которая разрабатывается почти каждый год в ответ на новые варианты возбудителя, всегда является ослабленной вакциной. Вирулентность вируса может диктовать выбор; Например, вакцина против бешенства - это всегда убитая вакцина.

• 6 Если вакцина аттенуирована, вирус обычно аттенуируется до того, как он пройдет производственный процесс. Тщательно отобранные штаммы многократно культивируют (выращивают) в различных средах. Есть штаммы вирусов, которые становятся сильнее по мере роста. Эти штаммы явно непригодны для использования в ослабленной вакцине. Другие штаммы становятся слишком слабыми, поскольку их многократно культивируют, и они также неприемлемы для использования в вакцинах. Подобно каше, стулу и постели, которые нравились Златовласке, только некоторые вирусы «в самый раз», достигая уровня ослабления, который делает их приемлемыми для использования в вакцинах, и не меняют своей силы. Недавние молекулярные технологии сделали возможным ослабление живых вирусов с помощью молекулярных манипуляций, но этот метод все еще используется редко.
• 7 Затем вирус отделяется от среды, в которой он был выращен. Вакцины нескольких типов (как и большинство из них) перед упаковкой объединяют. Фактическое количество вакцины, вводимой пациенту, будет относительно небольшим по сравнению со средой, в которой она вводится. Решение о том, использовать ли воду, спирт или какой-либо другой раствор для инъекционной вакцины, например, принимается после повторных тестов на безопасность, стерильность и стабильность.

Контроль качества

Для защиты как чистоты вакцины, так и безопасности работников, производящих и упаковывающих вакцину, на протяжении всей процедуры соблюдаются условия лабораторной чистоты. Все передачи вирусов и сред производятся в стерильных условиях, а все используемые инструменты стерилизуются в автоклаве (машине, которая убивает организмы с помощью тепла, и которая может быть размером с шкатулку для драгоценностей или размером с лифт). до и после использования. Рабочие, выполняющие процедуры, носят защитную одежду, в которую входят одноразовые халаты из тайвека, перчатки, пинетки, сетки для волос и маски для лица. Сами производственные помещения специально кондиционируются, чтобы в воздухе было минимальное количество частиц.

Процесс утверждения

Чтобы отпускаемые по рецепту лекарства продавались в США, производитель лекарств должен соответствовать строгим требованиям лицензирования, установленным законом и соблюдаемым Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA).

Все рецептурные препараты должны пройти три этапа тестирования, хотя данные второго этапа иногда могут использоваться для соответствия требованиям третьего этапа. Тестирование фазы 1 должно доказать, что лекарство безопасно или, по крайней мере, от его приема не произойдет нежелательных или неожиданных эффектов. Если лекарство проходит тестирование фазы I, оно должно быть проверено на эффективность - оно должно делать то, что должно делать; лекарство не может быть продано, если оно бесполезно или заявляет о том, что оно не имеет эффекта. Наконец, тестирование фазы III предназначено для количественной оценки эффективности лекарства или лекарства. Хотя ожидается, что вакцины будут иметь эффективность, близкую к 100%, некоторые лекарства могут быть приемлемыми, даже если они имеют ограниченную эффективность, если лечащий врач знает вероятность.

Весь производственный процесс тщательно проверяется Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), которое изучает записи о процедурах, а также при посещении самого производственного участка. Каждый этап производственного процесса должен быть документирован, а производитель должен продемонстрировать «состояние контроля» производственного процесса. Это означает, что необходимо вести скрупулезные записи для каждого шага процесса, и должны быть письменные инструкции для каждого шага процесса. За исключением случаев серьезной ошибки, FDA не определяет, является ли каждый этап процесса правильным, а определяет только то, что он безопасен и документирован в достаточной степени для выполнения в соответствии с требованиями производителя.

Будущее

Производство пригодной для использования и безопасной противовирусной вакцины включает в себя большое количество шагов, которые, к сожалению, не всегда можно выполнить для каждого вируса. Еще многое предстоит сделать и изучить. Новые методы молекулярной манипуляции заставили не одного ученого поверить в то, что технология создания вакцин только сейчас вступает в «золотой век». В будущем возможны доработки существующих вакцин. Вакцина против бешенства, например, вызывает побочные эффекты, которые делают ее непригодной для массовой иммунизации; В Соединенных Штатах вакцина против бешенства сейчас применяется только к пациентам, заразившимся вирусом от инфицированного животного и у которых без иммунизации вероятно развитие смертельного заболевания.

Вирус ВИЧ, который, по мнению биологов, вызывает СПИД, в настоящее время не поддается лечению традиционными методами производства вакцин. Вирус СПИДа быстро мутирует от одного штамма к другому, и ни один из штаммов, похоже, не дает иммунитета против других штаммов. Кроме того, ограниченный иммунизирующий эффект ослабленного или убитого вируса не может быть продемонстрирован ни в лаборатории, ни на подопытных животных. Вакцины против ВИЧ еще не создано.