ไวรัส 1 15ความหมายของศิลปินเกี่ยวกับกายวิภาคของไวรัส Anna Tanczos / รูปภาพ Wellcome, CC BY-NC-ND

ไม่มีใครอยากเป็นไข้หวัดใหญ่ และแนวทางป้องกันที่ดีที่สุดคือวัคซีนป้องกันไข้หวัดใหญ่ตามฤดูกาล แต่การผลิตวัคซีนป้องกันไข้หวัดใหญ่ประจำปีอย่างมีประสิทธิภาพนั้นต้องอาศัยการคาดการณ์อย่างแม่นยำว่าสายพันธุ์ใดมีแนวโน้มที่จะแพร่ระบาดในประชากรในทุกฤดูกาล มันต้องการการประสานงานของศูนย์สุขภาพหลายแห่งทั่วโลกเนื่องจากไวรัสเดินทางจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีกภูมิภาคหนึ่ง เมื่อนักระบาดวิทยาจัดการกับสายพันธุ์ไข้หวัดใหญ่เป้าหมายแล้ว การผลิตวัคซีนก็เปลี่ยนไปเป็นเกียร์สูง มันต้องใช้เวลา ประมาณหกเดือน เพื่อสร้าง ฉีดได้มากกว่า 150 ล้านโดส ที่จำเป็นสำหรับประชากรอเมริกัน

วัคซีนไข้หวัดใหญ่ประจำปีทำงานได้ดีแค่ไหน?

การผลิตวัคซีนป้องกันไข้หวัดใหญ่ประจำปีอย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยการคาดการณ์อย่างแม่นยำว่าสายพันธุ์ใดมีแนวโน้มที่จะแพร่ระบาดในประชากรในฤดูกาลนั้นๆ CDC ดำเนินการศึกษาเชิงสังเกตทุกปีเพื่อคำนวณ "ประสิทธิภาพของวัคซีน" สำหรับการยิงในปีนั้น

ไวรัส2 1 15

การพยากรณ์ทางระบาดวิทยาที่ไม่ถูกต้องหรือไม่สมบูรณ์อาจมีผลกระทบที่สำคัญ ในปี 2009 ในขณะที่ ผู้ผลิต รวมทั้ง MedImmune และ Sanofi Pasteur, กำลังเตรียมวัคซีนต้านสายพันธุ์ที่คาดการณ์ไว้, an ไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ H1N1, โผล่ออกมา วัคซีนที่เตรียมไว้ไม่ได้ป้องกันสายพันธุ์ที่ไม่คาดคิดนี้ ทำให้เกิดความตื่นตระหนกทั่วโลกและยืนยันการเสียชีวิตกว่า 18,000 ราย น่าจะเป็นเพียงเศษเสี้ยวของจำนวนที่แท้จริง คาดว่าจะเกิน 150,000. มาช้ายังดีกว่าไม่ทำเลย ในที่สุดวัคซีนก็ถูกผลิตขึ้นเพื่อต่อต้าน H1N1 โดยต้องฉีดไข้หวัดใหญ่ครั้งที่สองในปีนั้น

เนื่องจากไข้หวัดใหญ่ได้ก่อให้เกิด โรคระบาดในรอบ 100 ปีที่ผ่านมา – รวมทั้งไข้หวัดใหญ่ พ.ศ. 1918 ที่ ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตมากถึง 50 ล้านคน – เรายังคงมีคำถามอยู่ว่า นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิตวัคซีน "สากล" ที่สามารถป้องกันไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ต่างๆ ได้หรือไม่ วัคซีนที่ไม่ต้องอาศัยการพยากรณ์ประจำปีโดยนักระบาดวิทยา และฉีดวัคซีนทุกปีให้กับคุณ


กราฟิกสมัครสมาชิกภายในตัวเอง


วัคซีนช่วยเสริมภูมิคุ้มกันให้ต่อสู้

เมื่อถึงศตวรรษที่ 18 และน่าจะเร็วกว่ามากในประวัติศาสตร์ เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่า a ผู้รอดชีวิตจากไข้ทรพิษจะไม่ลงมาด้วยอีก เมื่อได้รับสัมผัสภายหลัง อย่างใดการติดเชื้อทำให้เกิดภูมิคุ้มกันต่อโรค และคนรับรู้ว่าสาวใช้นมที่สัมผัสกับวัวที่เป็นโรคฝีดาษจะได้รับการคุ้มครองจากไข้ทรพิษในทำนองเดียวกัน

ในช่วงปลายทศวรรษ 1700 ชาวนา เบนจามิน เจสตี้ ฉีดวัคซีนให้ครอบครัวด้วยโรคอีสุกอีใส, สร้างภูมิคุ้มกันให้กับไข้ทรพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้จะได้รับเชื้อในอนาคต แพทย์ เอ็ดเวิร์ด เจนเนอร์ได้ผลักดันมนุษยชาติไปสู่ยุคใหม่ของภูมิคุ้มกันวิทยา เมื่อเขาให้ความเชื่อถือทางวิทยาศาสตร์กับขั้นตอน

ดังนั้น หากการฉีดวัคซีนอีสุกอีใสหนึ่งครั้งหรือการสัมผัส (และการอยู่รอดของ) ไข้ทรพิษหนึ่งครั้งให้ภูมิคุ้มกันที่คุ้มกับอายุสิบปีหรือแม้แต่ตลอดชีวิต เหตุใดบุคคลจึงได้รับการสนับสนุนให้รับวัคซีนไข้หวัดใหญ่ทุกปี

คำตอบอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคของไวรัสไข้หวัดใหญ่ ไวรัสแต่ละตัวประกอบด้วยเมมเบรนทรงกลมคร่าวๆ ซึ่งห่อหุ้มสารพันธุกรรมที่กลายพันธุ์อย่างต่อเนื่อง เมมเบรนนี้เต็มไปด้วย "หนามแหลม" สองประเภท: hemagglutinin หรือ HA และ neuraminidase หรือ NA ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยก้านและหัว HA และ NA ช่วยไวรัสในการติดเชื้อโดยการผูกมัดกับเซลล์เจ้าบ้าน และไกล่เกลี่ยการที่ไวรัสเข้าสู่เซลล์และในที่สุดก็ออกจากเซลล์

วัคซีนโดยทั่วไปจะกระตุ้นแอนติบอดีที่กำหนดเป้าหมายโมเลกุลทั้งสองนี้ เมื่อฉีดเข้าไป ระบบภูมิคุ้มกันของแต่ละคนจะทำงาน เซลล์พิเศษรวบรวมโมเลกุลของวัคซีนเป็นผู้บุกรุก เซลล์อื่นๆ จะสร้างแอนติบอดีที่จะจดจำโมเลกุลแปลกปลอม ครั้งต่อไปที่ผู้บุกรุกกลุ่มเดียวกันปรากฏตัวขึ้น ไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบของวัคซีนชนิดเดียวกันหรือไวรัสที่เลียนแบบก็ตาม เซลล์ภูมิคุ้มกันของร่างกายจะรับรู้และต่อสู้กับพวกมัน เพื่อป้องกันการติดเชื้อ

สำหรับผู้พัฒนาวัคซีน ลักษณะที่น่าผิดหวังอย่างหนึ่งเกี่ยวกับจีโนมที่กลายพันธุ์ของไข้หวัดใหญ่คือการเปลี่ยนแปลงของ HA และ NA อย่างรวดเร็วเพียงใด การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเหล่านี้คือสิ่งที่ส่งพวกเขากลับไปที่กระดานวาดภาพสำหรับวัคซีนชนิดใหม่ทุกฤดูไข้หวัดใหญ่

วิธีต่างๆในการออกแบบวัคซีน

วัคซีนฝีดาษเป็นวัคซีนชนิดแรกที่ใช้ "กระบวนทัศน์เชิงประจักษ์" ของวัคซีน ซึ่งเป็นกลยุทธ์เดียวกับที่เราใช้กันมากในปัจจุบัน มันอาศัยวิธีการลองผิดลองถูกเพื่อเลียนแบบภูมิคุ้มกันที่เกิดจากการติดเชื้อตามธรรมชาติ

กล่าวอีกนัยหนึ่งนักพัฒนาวัคซีนเชื่อว่าร่างกายจะตอบสนองต่อแอนติบอดีต่อบางสิ่งบางอย่างในการฉีดวัคซีน แต่ไม่ได้เน้นที่แพทช์เฉพาะของไวรัสที่ทำให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ไม่สำคัญหรอกว่าจะเป็นปฏิกิริยาต่อ HA เล็กๆ ที่หลายสายพันธุ์มีร่วมกันหรือไม่ เมื่อใช้ไวรัสทั้งตัวเป็นวัสดุเริ่มต้น เป็นไปได้ที่จะได้รับแอนติบอดีหลายชนิดที่รู้จักส่วนต่างๆ ของไวรัสที่ใช้ในวัคซีน

โดยทั่วไปแล้วไข้หวัดใหญ่ตามฤดูกาลจะเหมาะกับแนวทางเชิงประจักษ์นี้ ในแต่ละปี นักระบาดวิทยาคาดการณ์ว่าไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใดมีแนวโน้มที่จะแพร่ระบาดในประชากรมากที่สุด โดยปกติแล้วจะตกตะกอนอยู่สามหรือสี่ตัว จากนั้นนักวิจัยจะลดทอนหรือยับยั้งสายพันธุ์เหล่านี้ เพื่อให้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเลียนแบบวัคซีนป้องกันไข้หวัดใหญ่ในปีนั้นได้โดยไม่ต้องให้ผู้ป่วยได้รับเชื้อไข้หวัดใหญ่ ความหวังคือระบบภูมิคุ้มกันของแต่ละบุคคลจะตอบสนองต่อวัคซีนโดยการสร้างแอนติบอดีที่กำหนดเป้าหมายสายพันธุ์เหล่านี้ จากนั้นเมื่อเขาหรือเธอสัมผัสกับไข้หวัดใหญ่ แอนติบอดีจะรอเพื่อทำให้สายพันธุ์เหล่านั้นเป็นกลาง

แต่มีวิธีอื่นในการออกแบบวัคซีน เรียกว่าการออกแบบที่มีเหตุผลและแสดงถึงการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ในวัคซีนที่อาจเปลี่ยนเกม

เป้าหมายคือการออกแบบโมเลกุลบางตัว หรือ "ภูมิคุ้มกัน" ที่สามารถสร้างแอนติบอดีที่มีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องสัมผัสกับไวรัส เมื่อเทียบกับวัคซีนในปัจจุบัน อิมมูโนเจนที่ออกแบบทางวิศวกรรมอาจอนุญาตให้มีการตอบสนองที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันมุ่งเป้าไปที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของไวรัส และในวงกว้างมากขึ้น ซึ่งหมายความว่ามันสามารถกำหนดเป้าหมายหลายสายพันธุ์หรือแม้แต่ไวรัสที่เกี่ยวข้อง

กลยุทธ์นี้ใช้กำหนดเป้าหมาย epitopes หรือแพทช์ของไวรัส เนื่องจากแอนติบอดีทำงานโดยการจำแนกโครงสร้าง นักออกแบบจึงต้องการเน้นย้ำถึงคุณสมบัติโครงสร้างของภูมิคุ้มกันที่สร้างขึ้นให้ระบบภูมิคุ้มกัน จากนั้นนักวิจัยสามารถลองออกแบบวัคซีนที่มีโครงสร้างเหล่านี้โดยหวังว่าจะกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเพื่อผลิตแอนติบอดีที่เกี่ยวข้อง เส้นทางนี้อาจทำให้พวกเขาประกอบวัคซีนที่กระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่มีประสิทธิภาพและประสิทธิผลมากกว่าที่จะเป็นไปได้ด้วยวิธีการทดลองและข้อผิดพลาดแบบเดิม

มีความคืบหน้าใน การออกแบบวัคซีนสำหรับไวรัสระบบทางเดินหายใจ Syncytial โดยใช้กระบวนทัศน์ที่มีเหตุผลใหม่นี้ แต่ความพยายามยังคงดำเนินการเพื่อใช้แนวทางนี้สำหรับโรคไข้หวัดใหญ่

สู่วัคซีนไข้หวัดใหญ่สากล

ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ นักวิจัยได้แยกแอนติบอดีที่ต่อต้านเชื้อไข้หวัดใหญ่ซึ่งผลิตในร่างกายของเราได้จำนวนหนึ่ง ในขณะที่การตอบสนองของแอนติบอดีต่อไข้หวัดใหญ่คือ มุ่งตรงไปที่หัวของสไปค์ HA เป็นหลัก, หลายรายพบว่า เป้าหมายของก้าน HA. เนื่องจากก้านจะคงที่มากกว่าในสายพันธุ์ของไวรัสมากกว่าที่ศีรษะ นี่อาจเป็นจุดอ่อนของไข้หวัดใหญ่ และแอนติบอดีที่กำหนดเป้าหมายภูมิภาคนี้อาจเป็นรูปแบบที่ดีสำหรับการออกแบบวัคซีน

นักวิจัยกำลังดำเนินการตามแนวทางต่างๆ ที่อาจทำให้ร่างกายผลิตแอนติบอดีที่สนใจก่อนที่จะติดเชื้อ กลยุทธ์หนึ่งที่เรียกว่าการแสดงอนุภาคนาโนเกี่ยวข้องกับการออกแบบโมเลกุลที่รวมเอาส่วนหนึ่งของไวรัสไว้ ในห้องปฏิบัติการ นักวิทยาศาสตร์สามารถแนบอนุภาค HA และ NA บางส่วนเข้ากับด้านนอกของอนุภาคนาโนทรงกลมที่สามารถก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันได้ เมื่อฉีดเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของวัคซีน ระบบภูมิคุ้มกันสามารถ "มองเห็น" โมเลกุลเหล่านี้ได้ และโชคยังดีที่ได้สร้างแอนติบอดีต่อต้านพวกมัน

คำถามสำคัญข้อหนึ่งที่ต้องตอบคือสิ่งที่ควรแสดงที่ด้านนอกของอนุภาคนาโนเหล่านี้ กลยุทธ์บางอย่างแสดงเวอร์ชันต่างๆ ของโมเลกุล HA เต็มรูปแบบ ในขณะที่บางวิธีก็รวมเฉพาะลำต้น ในขณะที่จำเป็นต้องเก็บรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับมนุษย์เพื่อตรวจสอบแนวทางเหล่านี้ ข้อมูลจากการศึกษาในสัตว์โดยใช้ อิมมูโนเจนจากลำต้นเท่านั้นที่ให้กำลังใจ.

ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน อาจไม่มีทางเกิดไข้หวัดใหญ่แบบ “ครั้งเดียวแล้วเสร็จ” และการเฝ้าระวังทางระบาดวิทยาจะมีความจำเป็นเสมอ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่เรื่องแปลกที่เราจะเปลี่ยนจากแบบจำลองปีละครั้งเป็นแนวทางทุกๆ 10 ปี และเราอาจจะอยู่ที่นั่นเพียงไม่กี่ปี

สนทนา

เกี่ยวกับผู้เขียน

เอียน เซทลิฟฟ์ ปริญญาเอก นักศึกษาหลักสูตรชีววิทยาเคมีและกายภาพ Vanderbilt Vaccine Center มหาวิทยาลัย Vanderbilt และ Amyn Murji, Ph.D. นักศึกษาภาควิชาจุลชีววิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยา Vanderbilt Vaccine Center มหาวิทยาลัย Vanderbilt

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

at ตลาดภายในและอเมซอน