Как работают вакцины: наука, основные типы и история объяснены

Вакцины работают, показывая иммунной системе безвредную версию антигена патогена — часть бактерии или вируса, которую организм распознает как чужеродную, — по словам Европейского регионального бюро Всемирной организации здравоохранения. Такое воздействие обучает иммунную систему без развития самой болезни.

Механизм иммунитета

Когда иммунная система встречает антиген, белые кровяные клетки, называемые B-лимфоцитами, производят антитела, сформированные так, чтобы связываться с этим конкретным антигеном, объясняет ВОЗ Европа. Эти антитела могут блокировать патоген непосредственно или отметить его для уничтожения другими клетками иммунной системы, такими как фагоциты.

Иммунная система также сохраняет 'клетки памяти' после этого контакта. ВОЗ Европа отмечает, что у невакцинированного человека первая естественная инфекция может занять семь-двенадцать дней, прежде чем организм разработает эффективную защиту — задержка, во время которой может произойти тяжелое заболевание или смерть. Вакцинация позволяет ответной реакции памяти сформироваться заранее, поэтому последующий контакт с реальным патогеном вызывает более быструю и сильную реакцию. ВОЗ Европа добавляет, что иммунитет от этой памяти может длиться годы, десятилетия или всю жизнь, хотя она подчеркивает, что плановые вакцины 'весьма эффективны', но 'ни одна не эффективна на 100%', поэтому некоторые вакцины требуют нескольких доз.

Активный и пассивный иммунитет

Справочник CDC 'Pink Book', справочное руководство агентства по предотвратимым вакциной заболеваниям, различает два пути к иммунитету. Пассивный иммунитет происходит от антител, произведенных другим источником, таких как плод, получающий материнские антитела во время беременности; это дает немедленную, но временную защиту, которая исчезает в течение недель или месяцев. Активный иммунитет развивается, когда собственная иммунная система человека реагирует — либо на естественную инфекцию, либо на вакцину — и, благодаря иммунологической памяти, обычно длится годы или всю жизнь.

Основные типы вакцин

Справочник CDC Pink Book группирует большинство традиционных вакцин в две широкие категории. Живые ослабленные вакцины содержат ослабленную форму вируса или бактерии, которая все еще реплицируется в организме, вызывая иммунный ответ, который справочник описывает как 'практически идентичный' естественной инфекции; они обычно требуют только одной инъекционной дозы. Инактивированные вакцины не могут реплицироваться и бывают нескольких подтипов: цельноклеточные вакцины используют убитый патоген (примеры включают вакцины против полиомиелита, гепатита А и бешенства); субъединичные вакцины используют только защитные части организма (грипп, пневмококк); токсоидные вакцины используют инактивированный бактериальный токсин (дифтерия, столбняк); конъюгированные вакцины химически присоединяют полисахарид к белку для улучшения ответа у маленьких детей; и рекомбинантные вакцины используют технологию ДНК для производства специфических антигенов (гепатит В, ВПЧ).

Две более новые платформы широко использовались во время пандемии COVID-19. Руководство CDC по вакцинам COVID-19 объясняет, что вакцины мРНК, используемые в вакцинах Pfizer-BioNTech и Moderna, доставляют созданные в лаборатории генетические инструкции, которые указывают клеткам мышц кратко производить безвредный кусочек спикового белка вируса; иммунная система затем реагирует на этот отображаемый белок, прежде чем сама мРНК разрушается и выводится организмом. Вакцины на основе белковых субъединиц, такие как Novavax, вместо этого прямо вводят кусочек спикового белка вместе с адъювантом, который укрепляет иммунный ответ.

Истоки: от вариоляции к вакцине Дженнера

Практика намеренного воздействия людей на мягкую форму болезни для предотвращения тяжёлого случая предшествует современной вакцинации на столетия. Ресурс ВОЗ по истории вакцинации указывает, что вариоляция — использование материала из оспенных язв для индуцирования более мягкой инфекции — может датироваться ещё 200 годом до нашей эры, с задокументированными техниками в Китае к середине 1500-х годов и в Индии в XVIII веке. Леди Мэри Уортли Монтагю ввела эту практику в Европу в 1721 году после наблюдения её в Османской империи, и в американских колониях эта техника, известная через порабощённых западноафриканцев, была популяризирована Коттоном Мезером во время вспышки 1721 года в Массачусетсе.

Современная вакцина появилась в мае 1796 года, когда английский врач Эдвард Дженнер инокулировал восьмилетнему Джеймсу Фиппсу материал из коровьей оспины на руке доярки Сары Нелмс, по словам страницы истории ВОЗ. Два месяца спустя, в июле 1796 года, Дженнер намеренно подвергнул Фиппса контакту с оспенным материалом; Фиппс не развил болезнь, сделав его, по счету ВОЗ, 'первым человеком, вакцинированным против оспы'. К 1801 году дальнейшее тестирование подтвердило эффективность метода.

От обязательной вакцинации к глобальной ликвидации

По словам ВОЗ, обязательная вакцинация против оспы началась в Британии и частях Соединённых Штатов в 1840-х и 1850-х годах. В 1950-х годах версия вакцины, устойчивая к жаре и высушенная путём вымораживания, устранила необходимость в постоянной охлаждении, помогая более широкому распространению. ВОЗ призвала к глобальной ликвидации оспы в 1958 году, и Интенсивная программа ликвидации оспы началась в 1967 году, используя вакцину, устойчивую к высушиванию путём вымораживания, разработанную в Советском Союзе.

Болезнь была ликвидирована регион за регионом: из Южной Америки в 1971 году, из Азии в 1975 году и из Африки в 1977 году, говорится в хронологии ВОЗ. Всемирная организация здравоохранения официально объявила оспу ликвидированной в 1980 году — единственное человеческое заболевание, ликвидированное путём вакцинации до сих пор, по словам ВОЗ.