Hoe vaccins werken: De wetenschap, belangrijkste soorten en geschiedenis uitgelegd

Vaccins werken door het immuunsysteem een onschadelijke versie van het antigeen van een pathogeen te laten zien - het deel van een bacterie of virus dat het lichaam als vreemd herkent - volgens het Europese regionaal kantoor van de Wereldgezondheidsorganisatie. Deze blootstelling traint het immuunsysteem zonder de ziekte zelf te veroorzaken.

Het immuunmechanisme

Wanneer het immuunsysteem een antigeen tegen komt, produceren witte bloedcellen genaamd B-lymfocyten antilichamen die zo gevormd zijn dat ze aan dat specifieke antigeen binden, legt WHO Europa uit. Deze antilichamen kunnen de ziektekiemen direct blokkeren of ze markeren voor vernietiging door andere immuuncellen zoals fagocyten.

Het immuunsysteem houdt na deze ontmoeting ook 'geheugencellen'. WHO Europa stelt vast dat de eerste natuurlijke infectie van een ongevaccineerde persoon zeven tot twaalf dagen kan duren voordat het lichaam een effectieve verdediging opzet - een vertraging waarbij ernstige ziekte of dood kan optreden. Vaccinatie stelt het geheugenrespons in staat om van tevoren te vormen, zodat een latere ontmoeting met de echte ziektekiemen een sneller en sterker respons triggert. WHO Europa voegt eraan toe dat immuniteit uit dit geheugen jaren, decennia of een heel leven kan duren, maar benadrukt dat routinevaccins 'zeer effectief' zijn, maar 'geen 100% effectief', daarom hebben sommige vaccins meerdere doses nodig.

Actieve versus passieve immuniteit

De CDC Pink Book, het handboek van de organisatie over vaccin-preventabele ziekten, onderscheidt twee routes naar immuniteit. Passieve immuniteit komt van antilichamen gemaakt door een ander bron, zoals een foetus die maternale antilichamen tijdens de zwangerschap ontvangt; het geeft onmiddellijke maar voorbijgaande bescherming die over weken tot maanden vervaagt. Actieve immuniteit ontwikkelt zich wanneer het eigen immuunsysteem van een persoon reageert - hetzij op een natuurlijke infectie hetzij op een vaccin - en vanwege immunologisch geheugen duurt dit meestal jaren of een heel leven.

Belangrijkste vaccintypes

De CDC Pink Book groepeert de meeste traditionele vaccins in twee brede categorieën. Levend-verzwakte vaccins bevatten een verzwakte vorm van het virus of de bacterie die nog steeds in het lichaam repliceert, wat een immuunrespons produceert die de Pink Book beschrijft als 'praktisch identiek' aan een natuurlijke infectie; deze hebben meestal slechts één injectiedosis nodig. Ingeactiveerde vaccins kunnen niet repliceren en zijn in verschillende subtypen verkrijgbaar: geheel-cel vaccins gebruiken een gedode ziektekiemen (voorbeelden zijn polio-, hepatitis A- en rabiësvaccins); subeenheid vaccins gebruiken alleen beschermende delen van het organisme (influenza, pneumokokken); toxoïde vaccins gebruiken een ingeactiveerd bacterieel toxine (difterie, tetanus); conjugaat vaccins hechten chemisch een polysaccharide aan een eiwit om de respons bij kleine kinderen te verbeteren; en recombinante vaccins gebruiken DNA-technologie om specifieke antigenen te produceren (hepatitis B, HPV).

Twee nieuwere platforms werden veel gebruikt tijdens de COVID-19-pandemie. De COVID-19-vaccinrichtlijn van de CDC legt uit dat mRNA-vaccins, gebruikt in de Pfizer-BioNTech- en Moderna-shots, in het lab gemaakte genetische instructies leveren die spiercellen aanwijzen om kortstondig een onschadelijk stukje van het spike-eiwit van het virus te produceren; het immuunsysteem reageert vervolgens op dat weergegeven eiwit voordat het mRNA zelf door het lichaam wordt afgebroken en uitgescheiden. Eiwit-subeenheid vaccins, zoals die van Novavax, injecteren in plaats daarvan het spike-eiwit stukje rechtstreeks samen met een adjuvans dat de immuunrespons versterkt.

Oorsprong: Van variolatie naar Jenners vaccin

De praktijk om mensen opzettelijk bloot te stellen aan een mildere vorm van een ziekte om een ernstig geval te voorkomen, gaat de moderne vaccinatie met eeuwen vooraf. De vaccinatiegeschiedenis van de WHO stelt dat variolatie - het gebruik van materiaal uit pockenletsels om een mildere infectie op te wekken - mogelijk al teruggaat tot 200 v.Chr., met gedocumenteerde technieken in China vanaf het midden van de jaren 1500 en in India in de 18e eeuw. Lady Mary Wortley Montagu introduceerde de praktijk in 1721 in Europa nadat zij deze in het Ottomaanse Rijk had waargenomen, en in de Amerikaanse koloniën werd de techniek, bekend gemaakt door verslaven West-Afrikanen, bekendgemaakt door Cotton Mather tijdens een pokkenuitbraak in Massachusetts in 1721.

Het moderne vaccin ontstond in mei 1796, toen de Engelse arts Edward Jenner de achtjarige James Phipps inenterde met materiaal van een koepokinfestation op de hand van melkmeisje Sarah Nelmes, volgens de historische pagina van de WHO. Twee maanden later, in juli 1796, stelde Jenner Phipps opzettelijk bloot aan pockenstof; Phipps ontwikkelde de ziekte niet, waardoor hij volgens de WHO 'de eerste persoon die tegen pokkengezichten werd ingeënt' werd. Verdere testen tegen 1801 hadden de doeltreffendheid van de methode bevestigd.

Van verplichte vaccinatie naar wereldwijde uitroeiing

Volgens de WHO begon verplichte pockenentting in Groot-Brittannië en delen van de Verenigde Staten in de jaren 1840 en 1850. In de jaren 1950 verwijderde een hittebestendige, gevriesdroogde versie van het vaccin de behoefte aan constante koeling, wat bredere distributie ondersteunde. De WHO riep in 1958 op tot wereldwijde pockenuitroeiing, en het Geïntensificeerde Pockenuitroeiingsprogramma begon in 1967 met behulp van een gevriesdroogd vaccin dat in de Sovjet-Unie was ontwikkeld.

De ziekte werd regio voor regio geëlimineerd: uit Zuid-Amerika in 1971, uit Azië in 1975 en uit Afrika in 1977, volgens de WHO-tijdlijn. De Wereldgezondheidsorganisatie verklaarde pokkengezichten in 1980 officieel uitgeroeid - de enige menselijke ziekte die tot dusver door vaccinatie is uitgeroeid, volgens de WHO.