Tipuri de vaccin (în funcție de mecanismul de acțiune)

Fiecare tip de vaccin este un preparat biologic ce provoacă în organism un răspuns imun specific.
Vaccinurile au scopul de a eradica, elimina sau limita un proces infecțios.

• Eradicarea reprezintă dispariția agentului patogen în urma procesului de vaccinare.
• Eliminarea constă în dispariția cazurilor de boală, dar agentul patogen persistă în populația umană sau animală.
• Limitarea se rezumă la controlul unei maladii infecțioase până la stadiul în care aceasta nu mai reprezintă un pericol pentru sănătatea publică.

Cum funcționează un vaccin?

În esență, agentul patogen față de care se dorește dobândirea imunității este prelucrat prin tehnici in vitro (în laborator) în vederea obținerii unui vaccin. Odată obținut, acesta este administrat persoanelor doritoare. Protecția imunologică se instalează la un anumit interval de timp după inoculare (variabil în funcție de tipul de vaccin - săptămâni, luni) și este de lungă durată (ani).

Tipuri de vaccin în funcție de mecanismul de acțiune și de tehnologia aflată la baza vaccinurilor:

1. Vaccinuri cu agent patogen viu atenuat

În jurul anului 1950, progresele înregistrate în ceea ce privește tehnicile de cultură a țesuturilor în laborator au permis dezvoltarea vaccinurilor vii atenuate.

Aceste vaccinuri utilizează o formă „slăbită” (atenuată) a agentului patogen, astfel încât să declanșeze apariția unui răspuns imun protector, dar să nu determine apariția bolii în cazul persoanelor vaccinate. Procesul de atenuare se realizează, de obicei, prin modificarea genetică a agentului patogen, fie în mod natural, fie prin modificări induse în mod specific în cadrul laboratorului de cercetare.

Întrucât vaccinurile vii atenuate mimează foarte bine o infecție naturală, acestea determină apariția unui răspuns imun puternic și de lungă durată post-vaccinare. În cazul majorității vaccinurilor vii atenuate, 1-2 doze administrare oferă protecție pe toată durata vieții împotriva agentului patogen sau a bolii pe care acesta o determină.

Cu toate acestea, există și o serie de limitări în ceea ce privește dezvoltarea și administrarea vaccinurilor vii atenuate:

• Aceste vaccinuri sunt relativ ușor de conceput pentru anumite virusuri, dar sunt greu de produs pentru agenții patogeni de tip bacterian.
• În general, vaccinurile vii (atenuate sau nu) nu sunt potrivite pentru persoanele cu sistem imunitar slăbit, cu boli cronice sau care au suferit un transplant în trecut. În acest caz, agentul patogen, fie el atenuat, ar putea să se multiplice și să determine apariția bolii.
• Acest vaccin trebuie depozitat la temperaturi scăzute, motiv pentru care este dificil de transportat și de administrat în state cu acces limitat la frigidere. (1, 2, 3)

Exemple de vaccinuri vii atenuate:

• Vaccinul trivalent ROR/MMR (rujeolă-oreion-rubeolă)
• Vaccinul anti-febră galbenă
• Vaccinul anti-rotavirus
• Vaccinul BCG (Bacilul Calmette–Guérin) împotriva tuberculozei
• Vaccinul anti-varicelă

2. Vaccinuri cu agent patogen inactivat (neinfecțios)

În secolul XIX, oamenii de știință au descris capacitatea unui agent patogen aflat în stare inactivă de a induce apariția unui răspuns imun în cadrul organismului uman, fapt ce a stat la baza dezvoltării vaccinurilor inactivate. Așa cum sugerează denumirea acestora, vaccinurile inactivate conțin agentul patogen „omorât” (inactivat) , astfel încât multiplicarea acestuia să nu fie posibilă. Prin urmare, în acest caz nu există riscul apariției stării de boală post-vaccinare, motiv pentru care vaccinurile inactivate pot fi administrate cu succes persoanelor imunodeficiente. Inactivarea agentului patogen se poate realiza atât prin metode chimice, cât și prin metode fizice (căldură, radiații).

Cu toate acestea, vaccinurile inactivate nu determină apariția unui răspuns imun la fel de puternic sau de lungă durată precum vaccinurile vii atenuate. Din acest motiv, sunt necesare mai multe doze, de-a lungul timpului, pentru dobândirea continuă a imunității împotriva bolilor respective. (1, 2, 3)

Exemple de vaccinuri inactivate:

• Vaccinul anti-hepatită A
• Vaccin antigripal
• Vaccin anti-polio
• Vaccin antirabic

3. Vaccinuri bazate pe tehnologia ADN recombinant

În jurul anului 1970 debutează „era ingineriei genetice”. Un deceniu mai târziu, tehnologia ADN recombinant a fost valorificată cu scopul dezvoltării unui nou tip de vaccin. În acest caz, un fragment de ADN, provenit de la agentul patogen față de care se urmărește dobândirea imunității, este introdus prin tehnici realizate in vitro în celulele producătoare de tip procariot (E. coli) sau de tip eucariot (drojdii). Aceste celule producătoare sunt capabile să sintetizeze proteina de interes (de cele mai multe ori o proteină localizată pe suprafața agentului patogen), care ulterior este izolată, purificată și utilizată drept substanță activă în compoziția vaccinului. Aceste proteine vor fi recunoscute de sistemul imunitar ca fiind particule non-self (străine organismului) și vor declanșa apariția unui răspuns imun specific.

Apariția bolii post-vaccinare nu este posibilă întrucât concentrația proteică este limitată și, de asemenea, nu există posibilitatea multiplicării acestor molecule în cadrul organismului uman. În mod frecvent, această categorie de vaccinuri conține și adjuvanți, substanțe care în combinație cu agentul patogen sau administrate simultan cu acesta, au rolul de a intensifica răspunsul imun specific declanșat post-vaccinare. (1, 2, 3, 4)

Exemple de vaccinuri bazate pe tehnologia ADN recombinant:

• Vaccinul anti-hepatită B
• Vaccinul anti-HPV
• Vaccinul meningococic grup B

4. Vaccinuri toxoide

Unele bacterii eliberează toxine (substanțe otrăvitoare) în timpul unei infecții, ce pot determina apariția bolii. Sistemul imunitar al organismului uman este capabil să recunoască aceste toxine în mod similar cu recunoașterea antigenelor de pe suprafața agentului patogen, determinând apariția unui răspuns imun specific față de acestea. Astfel, există vaccinuri care utilizează versiuni inactivate chimic ale acestor toxine, cunoscute sub denumirea de toxoizi sau anatoxine. Toxoizii reprezintă compuși lipsiți de toxicitate, dar care păstrează proprietățile de imunogenitate și specificitate ale toxinei native. Aceștia declanșează un răspuns imun puternic, dar există necesitatea unui rapel pentru a beneficia de o protecție continuă împotriva bolii.

Exemple de vaccinuri ce utilizează toxoizi sunt:

• Vaccinul antidifteric
• Vaccinul antitetanos

5. Vaccinuri conjugate

Așa cum a fost menționat anterior, de cele mai multe ori, antigenele localizate la suprafața agentului patogen sunt de natură proteică. Totuși, în cazul unui număr restrâns de specii bacteriene patogene, aceste antigene sunt reprezentate de compuși polizaharidici. Astfel, dobândirea imunității presupune stimularea capacității sistemului imunitar de a recunoaște aceste polizaharide și de a declanșa un răspuns imun specific. Primele studii efectuate cu scopul dezvoltării unor vaccinuri ce au la bază principiul menționat anterior au arătat însă că aceste preparate biologice nu sunt eficiente în cazul bebelușilor și copiilor din cauza „imaturității” sistemului imunitar. Ulterior, cercetătorii au constatat că atașarea (conjugarea) acestor polizaharide la un antigen proteic determină apariția unui răspuns imun puternic, întrucât sistemul imuitar recunoaște cu ușurință aceste proteine. În acest mod, au apărut primele vaccinuri conjugate, care sunt disponibili și astăzi sub forma:

• Vaccinului TCV (împotriva febrei tifoide)
• Vaccinului Hib (împotriva Haemophilus influenzae de tip B)
• Vaccinului PCV (antipneumococic)

6. Vaccinuri bazate pe vectori virali

Timp de câteva decenii, oamenii de știință au studiat vaccinurile bazate pe vectori virali, o tehnologie complet nouă, ce utilizează virusuri inofensive pentru a livra organismului țintă codul genetic al antigenelor de interes. În urma inoculării, vectorul viral pătrunde în celule și astfel, are loc sinteza propriu-zisă. Sistemul imunitar depistează moleculele non-self și produce anticorpi specifici, capabili să neutralizeze agentul patogen în cazul unei infecții ulterioare. În final, vectorul viral este distrus și eliminat din cadrul organismului împreună cu informațiile genetice pe care le deține. Modificarea materialului genetic uman (ADN) prin intermediul acestui vaccin NU este posibilă.

Vaccinurile bazate pe vectori virali au avantajul de a putea fi dezvoltate rapid și ușor la scară largă, iar costurile de producție sunt în mod semnificativ mai reduse, comparativ cu alte categorii de vaccinuri. De asemenea, capsida rezistentă a vectorului viral contribuie la protejarea materialului genetic din interior, deținător al instrucțiunilor necesare pentru fabricarea moleculelor proteice. Câteva exemple de virusuri utilizate în mod frecvent drept vectori virali sunt: virusul gripal, virusul stomatitei veziculare, virusul rujeolei și adenovirus. (1, 2, 5)

De asemenea, vectorul viral utilizat poate fi: vector viral replicativ sau vector viral non-replicativ.

Vector viral replicativ

Vectorul viral replicativ își păstrează capacitatea de replicare în cadrul organismului vaccinat și astfel prezintă o serie de avantaje:

• Concomitent cu producerea de noi particule virale, are loc sinteza continuă a antigenului de interes pe o perioadă extinsă;
• Răspunsul imun determinat va fi mai puternic, comparativ cu vaccinurile ce utilizează vectori virali non-replicativi;
• Este necesară o singură doză de vaccin pentru dobândirea imunității.

Totodată, acest vaccin prezintă și un dezavantaj: în urma vaccinării există posibilitatea apariției unor simptome ușoare (așa-numitele efecte adverse ale vaccinului).

Vector viral non-replicativ

Vectorul viral non-replicativ este inofensiv, deoarece acesta nu are capacitatea de a produce noi particule virale în urma inoculării. Acest lucru se datorează faptului că genele responsabile de procesul replicativ au fost eliminate prin tehnici de laborator. Avantajul vaccinurilor bazate pe vector viral non-replicativ este reprezentat de imposibilitatea apariției bolii post-vaccinare, iar efectele adverse asociate sunt mult diminuate în acest caz.

Dezavantajele utilizării unui vector viral non-replicativ sunt:

• Antigenele de interes pot fi sintetizate în cadrul organismului atâta timp cât particulele virale inițiale rămân în celulele infectate (câteva zile);
• Răspunsul imun declanșat este mai slab comparativ cu vaccinurile ce utilizează vector viral replicativ;
• Sunt necesare mai multe doze de vaccin.

Un vaccin cu vector viral pentru protecția împotriva Ebola a fost dezvoltat și autorizat pentru utilizare în iulie 2020. De asemenea, vaccinul AstraZeneca dezvoltat de Oxford anti-Covid-19 a fost aprobat pentru utilizare în decembrie 2020, utilizează, de asemenea, un vector viral non-replicativ.

7. Vaccinuri ARN mesager

Vaccinurile bazate pe ARN mesager se află în prezent tot mai mult în atenția oamenilor de știință, iar dificultățile cu privire la instabilitatea moleculei de ARN mesager și livrarea acesteia în celule par a fi depășite.

ARN mesager reprezintă o moleculă de dimensiuni reduse, ce deține instrucțiunile necesare sintezei de antigene specifice. În compoziția unui vaccin, această moleculă este protejată de un înveliș de natură lipidică, ce facilitează totodată și pătrunderea ARN mesager în celule, prin fuzionarea cu membrana celulară. Odată ajuns la nivel intracelular, ARN mesager este transformat de ribozomi („fabrica celulei”) în molecule proteice (antigenele de interes) printr-un proces cunoscut sub denumirea de traducere. Antigenele vor determina apariția unui răspuns imun specific, iar ARN mesager va fi distrus în mod natural și îndepărtat din organism. Astfel, NU există posibilitatea interacțiunii moleculelor de ARN mesager cu materialul genetic uman (ADN).

În prezent, există două vaccinuri ARN mesager autorizare pentru utilizare, Pfizer BioNTech și Moderna, ambele oferind protecție împotriva infecției cu SARS-CoV-2. (2, 3)

8. Vaccinuri ADN

ADN prezintă o stabilitate mult mai ridicată față de molecula de ARN mesager și astfel, nu necesită protecție inițială. Însă, vaccinurile ADN sunt de obicei administrare concomitent cu o tehnică denumită electroporare, care să permită pătrunderea moleculelor de ADN străin (non-self) la nivel celular. În mediul intracelular, conform dogmei centrale a biologiei celulare, ADN este transformat în ARN mesager (printr-un proces numit transcriere), care ulterior este utilizat de ribozom pentru sinteza de proteine (antigene specifice), proces denumit traducere. Antigenele astfel sintetizate vor declanșa apariția unui răspuns imun la primul contact cu sistemul imunitar.

În prezent, nu a fost autorizată administrarea la nivel uman, însă există numeroase astfel de vacinuri în dezvoltare. (2, 4, 7)