Jak działają szczepionki: od rozwoju w laboratorium do ochrony immunologicznej

Każda szczepionka, niezależnie od technologii, opiera się na tej samej podstawowej zasadzie: uczy system immunologiczny rozpoznawać określony patogen, zanim osoba kiedykolwiek będzie się mieć do czynienia z rzeczywistą chorobą. Według Światowej Organizacji Zdrowia szczepionki zawierają osłabione lub nieaktywne części organizmu — antygen — które aktywują obronę organizmu bez powodowania samej choroby.

Co się dzieje w ciele po szczepieniu

Po wstrzyknięciu antygen (lub instrukcje genetyczne do jego wytworzenia) jest przejmowany przez komórki immunologiczne. Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom Stanów Zjednoczonych (CDC) wyjaśniają, że ten proces aktywuje limfocyty B, które wytwarzają przeciwciała wiążące i neutralizujące patogen, oraz limfocyty T, które pomagają koordynować odpowiedź i niszczą zakażone komórki.

W Różowej Księdze CDC, podręczniku referencyjnym dla pracowników opieki zdrowotnej, jest to opisywane jako wyzwalanie odporności humoralnej — produkcji przeciwciał przez komórki B — i odporności pośredniej komórkowej, napędzanej przez komórki T. Po początkowej odpowiedzi niektóre komórki B stają się długowiecznymi komórkami pamięci, które pozostają we krwi i szpiku kostnym, gotowe szybko się rozmnażać, jeśli później pojawi się rzeczywisty patogen.

To wyjaśnia, dlaczego czynna odporność uzyskana poprzez szczepienie lub infekcję może trwać lata lub całe życie, zgodnie z CDC, w przeciwieństwie do biernej odporności — takiej jak przeciwciała przekazane matki noworodkowi — która zanika w ciągu tygodni do miesięcy, ponieważ organizm nie wytwarzał sam przeciwciał.

Światowa Organizacja Zdrowia zwraca uwagę, że pełna ochrona nie jest natychmiastowa: systemowi immunologicznemu potrzeba czasu na generowanie przeciwciał i komórek pamięci, a niektóre szczepionki wymagają wielu dawek rozłożonych w czasie tygodni lub miesięcy na budowanie trwałej obrony. CDC dodaje, że dla szczepionek COVID-19 w szczególności typowo zajmuje to kilka tygodni po szczepieniu, aby organizm wyprodukował odpowiednie limfocyty T i B.

Różne technologie za szczepionkami

Nie każda szczepionka dostarcza antygen w taki sam sposób. Różowa Księga CDC i Światowa Organizacja Zdrowia opisują kilka ustalonych kategorii, które są nadal w użyciu.

Szczepionki mRNA działają inaczej niż starsze typy, ponieważ nie zawierają żadnej części wirusa. CDC wyjaśnia, że mRNA wytworzona w laboratorium instruuje własne komórki ciała, aby produkowały nieszkodliwą część białka docelowego — dla szczepionek COVID-19, fragment białka kolca. System immunologiczny reaguje na to białko jako na obcego, generuje przeciwciała i aktywuje komórki T, po czym komórki rozkładają mRNA i usuwają je jako odpad.

Szczepionki oparte na podjednostkach białkowych, takie jak szczepionka COVID-19 firmy Novavax, zamiast tego wstrzykują aktualny fragment białka kolca bezpośrednio, w połączeniu z adiuwantem — składnikiem dodanym specjalnie w celu wzmocnienia odpowiedzi immunologicznej, zgodnie z CDC.

Jak szczepionka przechodzi z laboratorium do kliniki

Zanim jakakolwiek szczepionka trafi do badań klinicznych, przechodzi przez fazę przeglądową i przedkliniczną, w której badacze testują ją w badaniach laboratoryjnych i na zwierzętach, aby ustalić, czy prawdopodobnie będzie bezpieczna i wywoła przydatną odpowiedź immunologiczną, zgodnie z Amerykańską Agencją Żywności i Leków (FDA). Deweloperzy następnie składają wniosek Investigational New Drug do FDA, zanim mogą się rozpocząć badania na ludziach.

Badania na ludziach przebiegają przez trzy główne fazy kliniczne, jak opisano przez FDA:

1. Faza 1 — małe badanie, generalnie 20 do 100 zdrowych ochotników, skupione głównie na bezpieczeństwie i wczesnych oznakach odpowiedzi immunologicznej.
2. Faza 2 — rozszerza się na setki uczestników z różnymi profilami zdrowotnym, porównując różne dawki i monitorując powszechne działania niepożądane.
3. Faza 3 — testuje tysiące uczestników, często przeciwko grupie placebo, aby zmierzyć rzeczywistą skuteczność i złapać rzadsze działania niepożądane.

Jeśli dane to poparcie, producent składa wniosek Biologics License Application do FDA do przeglądu przed przyznaniem zatwierdzenia. Nawet po udzieleniu licencji na szczepionkę, FDA kontynuuje monitorowanie jej bezpieczeństwa poprzez systemy nadzoru posprzedażowego, takie jak System Raportowania Niepożądanych Zdarzeń Szczepień (VAERS). FDA stwierdza, że nie ma ustalonego harmonogramu dla całego procesu, ponieważ zależy to od złożoności szczepionki i danych wygenerowanych na każdym etapie.

Światowa Organizacja Zdrowia zauważa, że historycznie tylko jeden z pięciu kandydatów szczepionki, którzy osiągnęli badania kliniczne, ostatecznie został zatwierdzony.