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Wie werden Viren geschwächt, um für eine Impfung geeignet zu sein?

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Ich verstehe, dass es zwei Arten von aktiven Impfungen gibt

  1. Injizieren kompletter Viren, die abgeschwächt sind, um keine Impfung gegen die Krankheit zu verursachen

  2. Es werden nur Antigenpartikel von Viren injiziert, für die der Körper Antikörper bildet. Die Krankheit kann also nicht entstehen, auch nicht in abgeschwächter Form.

Ich frage mich, wie die Viren für die Impfung abgeschwächt werden. Handelt es sich dabei lediglich um einen Prozess, bei dem zufällig Teile der Virus-DNA/RNA entnommen und an Tieren getestet werden, und sobald sie ausreichend geschwächt ist, als geeignet angesehen wird? Oder ist das ein analytischer und systematischer Prozess?

Ich frage mich, weil einige beliebte Impfungen (einschließlich der gegen Masern) immer noch (sehr selten) tödliche Komplikationen verursachen können. Was mich zum Nachdenken brachte, ob es sich um eine systematische oder nur um "beschleunigte Mutation und Selektion" handelt.

Ich bin an einer Antwort für Laien interessiert, wenn das überhaupt möglich ist.


Es gibt eine Wikipedia-Seite zum Thema abgeschwächte Impfstoffe.

Im Grunde geht es darum, dass das Virus auf einem fremden Wirt wie Zellen in Kultur, Eiern oder einem Tier gezüchtet wird. Dies selektiert auf mutierte Viren, die in der ursprünglichen Population vorhanden sind und die an den neuen Wirt vorangepasst sind (damit sie besser wachsen). Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs ist es möglich, eine neue Variante des Virus zu entwickeln, die im ursprünglichen Wirt (d. h. dem Menschen) schlecht wächst, aber dennoch eine Immunantwort stimulieren kann. Die resultierenden Antikörper erkennen eine nachfolgende Infektion durch das ursprüngliche krankheitsverursachende Virus, solange die für die Immunantwort verantwortliche virale Komponente noch in dem abgeschwächten Virus vorhanden ist, das für die Impfung verwendet wird.


Grundsätzlich gibt es drei klassische Möglichkeiten:

  • Verwendung eines abgeschwächten Virus, wie Alan in seiner Antwort beschrieben hat
  • nur Teile von Viren verwenden (hier meist Proteine, die auf der Oberfläche des Virus sichtbar sind und vom Immunsystem erkannt werden können)
  • inaktivierte Viren (hier wird oft Formaldehyd verwendet, das Teile der Proteine ​​verändert, das Formaldehyd wird dann entfernt, um den Impfstoff davon frei zu machen)

Der Teil, den Sie über die Verwendung von DNA aus einem Virus beschreiben, ist heutzutage erledigt. Es wird "umgekehrte Vakzinologie" genannt und verwendet eine Konservierungsanalyse zwischen verschiedenen Stämmen (dies wird auch für Bakterien verwendet), um einen Impfstoff zu erhalten, der so viele verschiedene Stämme wie möglich abdeckt. Für den Impfstoff werden Proteine ​​ausgewählt, die möglichst gut konserviert sind und keine Ähnlichkeiten mit menschlichen Proteinen aufweisen (Sie wollen keine Autoimmunität induzieren). Kandidatenproteine ​​für einen Impfstoff werden dann biotechnisch exprimiert und auf ihre Wirkung getestet.

Komplikationen bei Impfungen (die wirklich selten sind, bei Masern ist die Wahrscheinlichkeit für Komplikationen 3-4 Größenordnungen geringer als bei der tatsächlichen Erkrankung) sind in der Regel auf allergische Reaktionen zurückzuführen.


Einsatz gentechnisch veränderter Viren und gentechnisch veränderter Virus-Vektor-Impfstoffe: Umweltauswirkungen

Trotz großer therapeutischer Fortschritte bleiben Infektionskrankheiten hochproblematisch. Die jüngsten technologischen Fortschritte bei der Herstellung von DNA-basierten Impfstoffen haben zusammen mit dem wachsenden Wissen über das Immunsystem neue Einblicke in die Identifizierung der Epitope geliefert, die für die gezielte Entwicklung von hochgradig zielgerichteten Impfstoffen erforderlich sind. Gentechnisch veränderte (GM) Viren und gentechnisch veränderte Virus-Vektor-Impfstoffe besitzen eine erhebliche Unvorhersehbarkeit und eine Reihe von inhärenten schädlichen potentiellen Gefahren. Bei all diesen Impfstoffen stand seit jeher die Sicherheitsbewertung hinsichtlich unbeabsichtigter und unerwünschter Nebenwirkungen bei gezielt geimpften Personen im Vordergrund. Wichtige Fragen zu den Auswirkungen auf nicht anvisierte Individuen derselben Art oder anderer Arten sind noch unbekannt. Der horizontale Gentransfer ist gut etabliert, obwohl es an unterstützenden experimentellen oder epidemiologischen Untersuchungen mangelt. Neue Hybridvirus-Nachkommen, die aus genetischer Rekombination zwischen gentechnisch veränderten Impfstoffviren und ihren natürlich vorkommenden Verwandten resultieren, können völlig unvorhersehbare Eigenschaften in Bezug auf Wirtspräferenzen und krankheitsverursachende Potenziale aufweisen. Darüber hinaus werden beim Abbau genetisch veränderter oder manipulierter Viruspartikel in der Umwelt deren Nukleinsäuren freigesetzt. Ein angemessenes Risikomanagement ist der Schlüssel zur Minimierung potenzieller Risiken für Mensch und Umwelt, die sich aus der Verwendung dieser gv-Impfstoffe ergeben. Es fehlt an Wissen, um entweder die Wahrscheinlichkeit unbeabsichtigter Ereignisse oder die Folgen genetischer Veränderungen zu definieren. Ziel dieses Artikels ist es, die Grenzen der Umweltrisikobewertung aufzuzeigen und das Bewusstsein für die potenziellen Risiken im Zusammenhang mit der Verwendung gentechnisch veränderter Viren und gentechnisch veränderter Virus-Vektor-Impfstoffe zu schärfen.


Schlüsselkonzepte und Zusammenfassung

  • Die adaptive Immunität kann in vier verschiedene Klassifikationen unterteilt werden: natürliche aktive Immunität, natürliche passive Immunität, künstliche passive Immunität, und künstliche aktive Immunität.
  • Künstliche aktive Immunität ist die Grundlage für Impfung und Impfstoffentwicklung. Impfprogramme verleihen dem Einzelnen nicht nur künstliche Immunität, sondern fördern auch Herdenimmunität bei Populationen.
  • Variation gegen Pocken entstand im 10. Jahrhundert in China, aber das Verfahren war riskant, weil es die Krankheit verursachen konnte, die es verhindern sollte. Die moderne Impfung wurde von Edward Jenner entwickelt, der die Praxis entwickelte, Patienten mit infektiösem Material von Kuhpocken-Läsionen zu impfen, um Pocken zu verhindern.
  • Attenuierte Lebendimpfstoffe und inaktivierte Impfstoffe enthalten ganze Krankheitserreger, die schwach, abgetötet oder inaktiviert sind. Subunit-Impfstoffe, Toxoid-Impfstoffe, und konjugierte Impfstoffe enthalten azelluläre Komponenten mit Antigenen, die eine Immunantwort stimulieren.

Impfpflicht für Studierende und Lehrende verpflichten

Ein Student fordert Temple nachdrücklich auf, Impfungen für alle Studenten, Dozenten und Mitarbeiter, die im Herbst auf den Campus zurückkehren, obligatorisch zu machen.

CARLY CIVELLO / DIE TEMPELNACHRICHTEN

Da wir mehr als ein Jahr der COVID-19-Pandemie überstanden haben, werden jetzt Millionen von Menschen Impfstoffe verabreicht. In dem Bemühen, eine Herdenimmunität aufzubauen und uns wieder zur Normalität zu bringen, sollte Temple COVID-19-Impfstoffe für Studenten, Lehrkräfte und Mitarbeiter zur Sicherheit aller auf dem Campus und der umliegenden North Central-Gemeinde verpflichtend vorschreiben, mit Ausnahmen für Menschen mit Erkrankungen oder die aus religiösen Gründen.

Mai erweiterte Philadelphia die Berechtigung für COVID-19-Impfstoffe auf alle Personen ab 12 Jahren. Die Temple University sollte den erweiterten Zugang zu Impfstoffen nutzen und Impfstoffe für alle vorschreiben, die für das Herbstsemester 2021 auf den Campus zurückkehren, insbesondere weil der Unterricht hauptsächlich persönlich abgehalten wird.

Impfungen werden dazu beitragen, die Zahl der infizierten Studenten zu reduzieren und eine angenehmere und sicherere Studienerfahrung zu ermöglichen.

„Sie werden nicht nur für sich selbst geimpft, sondern auch für ihre Mitschüler, und je mehr wir eine Herdenimmunität aufbauen, desto besser ist es, zum Schutz der Gemeinschaft zurückzukehren“, sagte Barbara Little, a Pflegeprofessor. „Dies würde dazu beitragen, den verpassten Unterricht, den die Leute durchmachen mussten, die Sozialisierung zu verhindern, und wenn die Schüler verpflichtet sind, den Impfstoff zu erhalten, würde uns dies bei der Kontaktverfolgung helfen.“

Eine wachsende Zahl von Colleges und Universitäten benötigt für das kommende Schuljahr Impfstoffe bei Studenten und Dozenten, darunter andere Universitäten in Philadelphia wie die Thomas Jefferson University, die Drexel University und die University of Pennsylvania, berichtete The Temple News.

Die derzeit zugelassenen COVID-19-Impfstoffe haben sich als unglaublich wirksam bei der Vorbeugung schwerer Infektionen durch mehrere Varianten des Virus erwiesen, wobei der Pfizer-BioNTech-Impfstoff eine Wirksamkeitsrate von 95 Prozent hat, der Moderna-Impfstoff eine Wirksamkeitsrate von 94,1 Prozent hat und der Impfstoff von Johnson & Johnson-Impfstoff mit einer Wirksamkeitsrate von 66,3 Prozent nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention.

Aimee Palumbo, Assistenzprofessorin für Epidemiologie und Biostatistik, möchte, dass so viele Menschen wie möglich geimpft werden, zögert jedoch, sich für ein Mandat einzusetzen, da die Impfstoffe noch unter einer Notfallgenehmigung stehen. Eine EUA ist ein Mechanismus, der von der Food and Drug Administration gewährt wird, um medizinische Gegenmaßnahmen für den Einsatz bei Notfällen im Bereich der öffentlichen Gesundheit vor ihrer Zulassung zur Verfügung zu stellen.

"Natürlich möchte ich, dass so viele Menschen wie möglich geimpft werden. Wenn es also positive Anreize gibt, die wir nutzen können, um Menschen dorthin zu bringen, dann wäre das meiner Meinung nach vorzuziehen", sagte Palumbo.

Bei der Entscheidung, ob Impfstoffe vorgeschrieben werden sollen, sollte Temple die Zugänglichkeit von Impfstellen in der Nähe des Campus und der Studentenwohnheime berücksichtigen oder nach Impfstoffen suchen, sagte Graciela Jaschek, Assistenzprofessorin für Epidemiologie und Biostatistik.

„Ich denke, dass Impfstoffe nur dann obligatorisch sein können, wenn Temple allen Schülern Impfstoffe anbietet“, sagte Jaschek.

Wenig möchte, dass die Menschen Personen mit legitimen Gründen für die Nichtimpfung in Betracht ziehen, wie Personen mit immunsupprimierten Systemen oder anderen Erkrankungen, die eine Impfung nachteilig für ihre Gesundheit machen könnten, sagte sie. Menschen mit geschwächtem Immunsystem können bestimmte Impfstoffe nicht erhalten, wie beispielsweise Menschen mit einem lebenden, aber geschwächten Virus oder Bakterium.

Obwohl der COVID-19-Impfstoff kein Lebendvirus enthält, entwickeln Menschen mit einem geschwächten Immunsystem möglicherweise keine vollständige Immunantwort auf den Impfstoff, so das University of Pittsburgh Medical Center. Laut einer Studie des National Center for Biotechnology Information vom April 2021 produzierten 46 Prozent der Patienten mit Blutkrebs nach der Impfung keine COVID-19-Antikörper.

Auch wenn Impfstoffe erforderlich sind, sollten Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, um Menschen mit immungeschwächten Systemen zu schützen, wenn sie nach der Impfung keine vollständige Immunantwort entwickeln oder aus anderen Gründen nicht geimpft werden können, z Maske in öffentlichen Einrichtungen, regelmäßiges Händewaschen und große Menschenansammlungen so weit wie möglich vermeiden.

Obwohl es wichtig ist, diejenigen zu respektieren, die sich aus religiösen oder medizinischen Gründen nicht impfen lassen, ist es auch wichtig, dass sie sich und andere weiterhin schützen.

Studenten, die vollständig geimpft sind, müssen nicht regelmäßig auf COVID-19 getestet werden, während nicht geimpfte Studenten sich testen lassen müssen, je nachdem, wie oft sie den Campus besuchen, berichtete The Temple News.

Ein weiterer Grund, warum Menschen zögern, den Impfstoff zu erhalten, ist das Misstrauen gegenüber dem medizinischen System, insbesondere bei farbigen Menschen. Zum Beispiel wurden schwarze, nicht-weiße hispanische und indianische Gemeinschaften ohne Zustimmung oder Kenntnis der Experimente medizinischen Experimenten unterzogen, einschließlich der Tuskegee-Syphilis-Studie und der erzwungenen Sterilisation von indianischen Frauen, so Scientific American.

Obwohl dies berechtigte Bedenken sind, ist es für Temple und die Universitäten wichtig, Bedenken auszuräumen, indem sie Informationen über die Wirksamkeit und Sicherheit von Impfstoffen austauschen, was ein Impfstoffmandat effektiver machen würde.

Mit der weiteren Einführung des Impfstoffs wird es für die Menschen einfacher, sich impfen zu lassen, was den Schülern hilft, sich vor den ansteckenderen Varianten von COVID-19 zu schützen, die aus dem ursprünglichen Virus entstanden sind.

Damit im Herbst mehr persönliche Dienste und Aktivitäten sicher wieder aufgenommen werden können, müssen die Schüler alles tun, um sich und andere in ihrer Umgebung zu schützen.

Zara Abbasi, Architekturstudentin im zweiten Studienjahr, plant, im Herbst einige Kurse auf dem Campus zu belegen, beabsichtigt jedoch weiterhin, trotz vollständiger Impfung eine Maske zu tragen.

Abbasi würde sich auf dem Campus nur wohl fühlen, wenn mehr Studenten geimpft werden, und sie war der Meinung, dass Temple den COVID-19-Impfstoff obligatorisch machen sollte, sagte sie.

„Dadurch fühlt sich jeder sicherer und ich denke, es sollte obligatorisch sein, wenn man auf dem Campus sein möchte“, sagte Abbasi.

Suhani Patel, ein Junior-Major in Biologie, würde sich auf dem Campus sicherer fühlen, wenn jeder geimpft wäre, da dies eine sicherere und angenehmere College-Erfahrung ermöglichen würde.

„Ich denke, sie sollten verlangen, dass die Studenten geimpft werden, weil dies einen sichereren Campus für alle schaffen würde, einschließlich der Studenten und aller, die sich auf dem Campus und in der umliegenden Gemeinde befinden“, sagte Patel.

Trotz berechtigter Bedenken und zögerlicher Impfungen haben sich die COVID-19-Impfstoffe als wirksam bei der Vorbeugung schwerer Krankheiten erwiesen und sind unsere einzige Hoffnung, die Pandemie zu überwinden. Die Umsetzung eines Impfmandats wird dazu beitragen, eine Herdenimmunität aufzubauen und ein stärkeres Sicherheitsgefühl in Temple und der umliegenden Gemeinde in North Philadelphia zu vermitteln.


Verwenden Sie einen Teil der Bakterien

Einige Bakterien verursachen Krankheiten, indem sie ein schädliches Protein namens Toxin herstellen. Mehrere Impfstoffe werden hergestellt, indem Toxine genommen und mit einer Chemikalie inaktiviert werden (das Toxin, sobald es inaktiviert ist, wird als Toxoid bezeichnet). Durch die Inaktivierung des Toxins verursacht es keine Krankheit mehr. Die Impfstoffe gegen Diphtherie, Tetanus und Keuchhusten werden auf diese Weise hergestellt.

Eine andere Strategie zur Herstellung eines bakteriellen Impfstoffs besteht darin, einen Teil der Zuckerhülle (oder des Polysaccharids) der Bakterien zu verwenden. Der Schutz vor einer Infektion durch bestimmte Bakterien beruht auf der Immunität gegen diesen Zuckerüberzug (und nicht die ganzen Bakterien). Da kleine Kinder jedoch allein auf den Zuckerüberzug keine sehr gute Immunantwort zeigen, ist der Überzug mit einem harmlosen Protein verbunden (dies wird als "konjugierter Polysaccharid"-Impfstoff bezeichnet). Die Haemophilus influenzae Typ B (oder Hib), Pneumokokken- und einige Meningokokken-Impfstoffe werden auf diese Weise hergestellt.

Zwei Meningokokken-Impfstoffe, die einen bestimmten Typ des Bakteriums (Typ B) verhindern, das in den anderen Meningokokken-Impfstoffen nicht enthalten ist, werden unter Verwendung von zwei oder mehr Proteinen der Bakterien hergestellt, nicht des bakteriellen Polysaccharids.

Genau wie bei inaktivierten viralen Impfstoffen können bakterielle Impfstoffe Menschen mit geschwächtem Immunsystem verabreicht werden, erfordern jedoch oft mehrere Dosen, um eine ausreichende Immunität hervorzurufen.


Virusvektorisierte Impfstoffe

Wie bei Nukleinsäure-Impfstoffen sind virale Vektor-Impfstoffe eine neuere Technologie, bei der harmlose Viren verwendet werden, um den genetischen Code von Ziel-Impfstoff-Antigenen an Körperzellen zu liefern, damit diese Proteinantigene produzieren können, um eine Immunantwort zu stimulieren. Virusvektorisierte Impfstoffe werden in Zelllinien gezüchtet und können schnell und einfach in großem Maßstab entwickelt werden. Virale vektorisierte Impfstoffe sind in den meisten Fällen im Vergleich zu Nukleinsäure-Impfstoffen und vielen Untereinheiten-Impfstoffen deutlich billiger herzustellen.

Replizieren

Replizierende virale Vektoren behalten die Fähigkeit, neben der Abgabe des Impfstoffantigens neue virale Partikel herzustellen, wenn sie als Plattform für die Impfstoffabgabe verwendet werden. Wie bei attenuierten Lebendimpfstoffen mit ganzen Krankheitserregern hat dies den inhärenten Vorteil als replizierendes Virus, dass es im Vergleich zu nicht-replizierenden Impfstoffen über einen längeren Zeitraum eine kontinuierliche Quelle für Impfstoffantigene bereitstellen kann und daher wahrscheinlich eine stärkere Immunantwort hervorruft. Ein einzelner Impfstoff kann ausreichen, um Schutz zu bieten.

Replizierende virale Vektoren werden typischerweise so ausgewählt, dass die Viren selbst harmlos oder abgeschwächt sind, sodass sie, während sie den Wirt infizieren, keine Krankheit verursachen können. Trotzdem besteht bei diesen Impfstoffen eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für leichte Nebenwirkungen (Reaktionen), da die Virusreplikation immer noch stattfindet.

Ein Impfstoff zur Vorbeugung von Ebola namens Ervebo (rVSV-ZEBOV) verwendet ein rekombinantes Virus der vesikulären Stomatitis. Dieser Impfstoff wurde 2019 europaweit zur Verwendung zugelassen und wurde bei mehreren Ebola-Ausbrüchen zum Schutz von über 90.000 Menschen eingesetzt. Der Impfstoff wurde vor allem bei der „Ringimpfung“ eingesetzt, bei der die engen Kontaktpersonen einer infizierten Person geimpft werden, um eine Ausbreitung des Virus zu verhindern.

Nicht replizierend

Nicht-replizierende virale Vektoren behalten nicht die Fähigkeit, neue virale Partikel während des Prozesses der Abgabe des Impfstoffantigens an die Zelle herzustellen. Dies liegt daran, dass im Labor wichtige virale Gene entfernt wurden, die es dem Virus ermöglichen, sich zu replizieren. Dies hat den Vorteil, dass der Impfstoff keine Krankheit verursachen kann und unerwünschte Ereignisse, die mit der viralen Vektorreplikation verbunden sind, reduziert werden. Impfstoffantigen kann jedoch nur so lange produziert werden, wie der anfängliche Impfstoff in infizierten Zellen verbleibt (einige Tage). Dies bedeutet, dass die Immunantwort im Allgemeinen schwächer ist als bei replizierenden viralen Vektoren und wahrscheinlich Auffrischungsdosen erforderlich sind.

Ein viraler vektorisierter Impfstoff, der zur Vorbeugung von Ebola entwickelt wurde, wurde im Juli 2020 von der Europäischen Arzneimittel-Agentur zur Verwendung zugelassen. Der Oxford-AstraZeneca COVID-19-Impfstoff, der im Dezember 2020 von der MHRA für den Notfalleinsatz zugelassen wurde, verwendet ebenfalls einen nicht-replizierenden viralen Vektor ChAdOx1 genannt.


18.5 Impfstoffe

Bei vielen Krankheiten ist Prävention die beste Behandlungsform, und nur wenige Strategien zur Krankheitsprävention sind so wirksam wie die Impfung. Die Impfung ist eine Form der künstlichen Immunität. Durch die künstliche Stimulierung der adaptiven Immunabwehr löst ein Impfstoff die Produktion von Gedächtniszellen aus, ähnlich derjenigen, die während einer primären Reaktion auftreten würde. Dadurch kann der Patient bei Kontakt mit dem Erreger eine starke Sekundärreaktion aufbauen – ohne jedoch erst eine Erstinfektion durchleiden zu müssen. In diesem Abschnitt werden wir verschiedene Arten von künstlicher Immunität zusammen mit verschiedenen Arten von Impfstoffen und den Mechanismen untersuchen, durch die sie eine künstliche Immunität hervorrufen.

Klassifikationen der adaptiven Immunität

Alle Formen der adaptiven Immunität können entweder als aktiv oder passiv beschrieben werden. Aktive Immunität bezieht sich auf die Aktivierung der eigenen adaptiven Immunabwehr eines Individuums, während sich passive Immunität auf die Übertragung der adaptiven Immunabwehr von einem anderen Individuum oder Tier bezieht. Aktive und passive Immunität können weiter unterteilt werden, je nachdem, ob der Schutz natürlich oder künstlich erworben wird.

Natürliche aktive Immunität ist eine adaptive Immunität, die sich nach einer natürlichen Exposition gegenüber einem Krankheitserreger entwickelt (Abbildung 18.24). Beispiele wären die lebenslange Immunität, die sich nach der Genesung von einer Windpocken- oder Maserninfektion entwickelt (obwohl eine akute Infektion nicht immer notwendig ist, um die adaptive Immunität zu aktivieren). Die Dauer, die ein Individuum geschützt ist, kann je nach Krankheitserreger und beteiligten Antigenen erheblich variieren. Beispielsweise kann die Aktivierung der adaptiven Immunität durch Protein-Spike-Strukturen während einer intrazellulären Virusinfektion eine lebenslange Immunität aktivieren, während die Aktivierung durch Kohlenhydratkapselantigene während einer extrazellulären bakteriellen Infektion eine kürzerfristige Immunität aktivieren kann.

Natürliche passive Immunität beinhaltet die natürliche Übertragung von Antikörpern von einer Mutter zu ihrem Kind vor und nach der Geburt. IgG ist die einzige Antikörperklasse, die die Plazenta vom mütterlichen Blut in die fetale Blutversorgung passieren kann. Die plazentare Übertragung von IgG ist eine wichtige passive Immunabwehr des Säuglings, die bis zu sechs Monate nach der Geburt anhält. Sekretorisches IgA kann auch durch die Muttermilch von der Mutter auf das Kind übertragen werden.

Künstliche passive Immunität bezieht sich auf die Übertragung von Antikörpern, die von einem Spender (Mensch oder Tier) produziert wurden, auf ein anderes Individuum. Dieser Antikörpertransfer kann als prophylaktische Maßnahme (d. h. zur Vorbeugung von Krankheiten nach Exposition gegenüber einem Pathogen) oder als Strategie zur Behandlung einer aktiven Infektion erfolgen. Zum Beispiel wird eine künstliche passive Immunität häufig zur Postexpositionsprophylaxe gegen Tollwut, Hepatitis A, Hepatitis B und Windpocken (bei Personen mit hohem Risiko) verwendet. Aktive Infektionen, die durch künstliche passive Immunität behandelt werden, umfassen Cytomegalovirus-Infektionen bei immungeschwächten Patienten und Ebola-Virus-Infektionen. 1995 wurden in der Demokratischen Republik Kongo acht Patienten mit aktiven Ebola-Infektionen mit Bluttransfusionen von Patienten behandelt, die sich von Ebola erholten. Nur einer der acht Patienten starb (eine Sterblichkeitsrate von 12,5 %), was viel niedriger war als die erwartete Sterblichkeitsrate von 80 % für Ebola bei unbehandelten Patienten. 2 Künstliche passive Immunität wird auch zur Behandlung von Krankheiten verwendet, die durch bakterielle Toxine verursacht werden, einschließlich Tetanus, Botulismus und Diphtherie.

Künstliche aktive Immunität ist die Grundlage für die Impfung. Es beinhaltet die Aktivierung der adaptiven Immunität durch die absichtliche Exposition eines Individuums gegenüber abgeschwächten oder inaktivierten Krankheitserregern oder Präparaten, die aus wichtigen Krankheitserregerantigenen bestehen.

Überprüfen Sie Ihr Verständnis

  • Was ist der Unterschied zwischen aktiver und passiver Immunität?
  • Welche Immunität wird durch einen Impfstoff verliehen?

Herdenimmunität

Die vier gerade beschriebenen Arten von Immunität resultieren aus dem adaptiven Immunsystem eines Individuums. Für jede gegebene Krankheit kann ein Individuum als immun oder anfällig angesehen werden, abhängig von seiner oder ihrer Fähigkeit, bei Exposition eine wirksame Immunantwort aufzubauen. Somit hat jede gegebene Population wahrscheinlich einige Individuen, die immun sind, und andere Individuen, die anfällig sind. Wenn eine Population nur sehr wenige anfällige Individuen hat, werden selbst diese anfälligen Individuen durch ein Phänomen namens Herdenimmunität geschützt. Die Herdenimmunität hat nichts mit der Fähigkeit eines Individuums zu tun, eine wirksame Immunantwort aufzubauen, sondern tritt auf, weil es zu wenige anfällige Individuen in einer Population gibt, um sich effektiv auszubreiten.

Impfprogramme schaffen eine Herdenimmunität, indem sie die Anzahl anfälliger Individuen in einer Population stark reduzieren. Selbst wenn einige Personen in der Bevölkerung nicht geimpft sind, ist es unwahrscheinlich, dass die wenigen anfälligen Personen dem Erreger ausgesetzt sind, solange ein bestimmter Prozentsatz (entweder natürlich oder künstlich) immun ist. Da jedoch ständig neue Individuen in Populationen eintreten (z. B. durch Geburt oder Umsiedlung), sind Impfprogramme erforderlich, um die Herdenimmunität aufrechtzuerhalten.

Ethik im Blick

Impfung: Pflicht oder Wahl

Immer mehr Eltern entscheiden sich dafür, ihre Kinder nicht impfen zu lassen. Sie werden als „Antivaxxer“ bezeichnet, und die meisten von ihnen glauben, dass Impfstoffe eine Ursache von Autismus (oder anderen Krankheitszuständen) sind, ein Zusammenhang, der jetzt gründlich widerlegt wurde. Andere lehnen Impfstoffe aus religiösen oder moralischen Gründen ab (z. B. das Argument, dass die Gardasil-Impfung gegen HPV sexuelle Promiskuität fördern könnte), aus persönlichen ethischen Gründen (z dass obligatorische Impfungen eine Verletzung der persönlichen Freiheiten darstellen). 3

Es wird angenommen, dass diese wachsende Zahl ungeimpfter Personen zu neuen Ausbrüchen von Keuchhusten und Masern geführt hat. Wir würden erwarten, dass die Herdenimmunität diejenigen in unserer Bevölkerung schützt, die nicht geimpft sind, aber die Herdenimmunität kann nur aufrechterhalten werden, wenn genügend Personen geimpft werden.

Die Impfung ist eindeutig von Vorteil für die öffentliche Gesundheit. Aber aus der Perspektive der einzelnen Eltern kann die Sicht trüber sein. Impfstoffe sind wie alle medizinischen Eingriffe mit Risiken verbunden, und obwohl die Risiken einer Impfung im Vergleich zu den Infektionsrisiken äußerst gering sein können, verstehen oder akzeptieren die Eltern möglicherweise nicht immer den Konsens der medizinischen Fachwelt. Haben solche Eltern das Recht, ihren Kindern die Impfung vorzuenthalten? Sollte es ihnen erlaubt sein, ihre Kinder – und die Gesellschaft insgesamt – einem Risiko auszusetzen?

Viele Regierungen bestehen auf Impfungen für Kinder als Voraussetzung für den Eintritt in eine öffentliche Schule, aber in den meisten Staaten ist es leicht geworden, sich von der Anforderung abzumelden oder Kinder vom öffentlichen System fernzuhalten. Seit den 1970er Jahren gilt in West Virginia und Mississippi ausnahmslos eine strenge Impfpflicht für Kinder, und seit Anfang der 1990er Jahre ist in keinem Bundesstaat ein Masernfall aufgetreten. Der kalifornische Gesetzgeber hat kürzlich als Reaktion auf einen Masernausbruch im Jahr 2015 ein ähnliches Gesetz verabschiedet, das es Eltern viel schwerer macht, sich gegen Impfstoffe zu entscheiden, wenn ihre Kinder öffentliche Schulen besuchen. Sollten andere Staaten angesichts dieser Erfolgsbilanz und neuer gesetzgeberischer Bemühungen ähnlich strenge Anforderungen erlassen?

Welche Rolle sollten Gesundheitsdienstleister bei der Förderung oder Durchsetzung der universellen Impfung spielen? Studien haben gezeigt, dass die Meinung vieler Eltern als Reaktion auf die Informationen des Gesundheitspersonals geändert werden kann, aber ist es die Aufgabe des Gesundheitspersonals, Eltern davon zu überzeugen, ihre Kinder impfen zu lassen? Einige Gesundheitsdienstleister sind verständlicherweise zurückhaltend, ungeimpfte Patienten zu behandeln. Haben sie das Recht, Patienten, die Impfungen ablehnen, die Behandlung zu verweigern? Haben Versicherungsunternehmen das Recht, Antivaxxern die Deckung zu verweigern? Dies sind alles ethische Fragen, mit denen sich politische Entscheidungsträger möglicherweise auseinandersetzen müssen, wenn immer mehr Eltern die Impfnormen umgehen.

Variolation und Impfung

Vor Tausenden von Jahren wurde erstmals erkannt, dass Personen, die eine Pockeninfektion überlebten, gegen nachfolgende Infektionen immun waren. Die Praxis der Impfung von Individuen zum aktiven Schutz vor Pocken scheint ihren Ursprung im 10. Jahrhundert in China zu haben, als die Praxis der Variolation beschrieben wurde (Abb. 18.25). Variolation bezieht sich auf die absichtliche Inokulation von Personen mit infektiösem Material aus Schorf oder Pusteln von Pockenopfern. Infektiöse Materialien wurden entweder in die Haut injiziert oder über die Nase eingeführt. Die sich entwickelnde Infektion war in der Regel milder als bei natürlich erworbenen Pocken, und die Erholung von der milderen Infektion bot Schutz vor der schwerwiegenderen Krankheit.

Obwohl die Mehrzahl der mit Variolation behandelten Personen nur leichte Infektionen entwickelten, war die Praxis nicht ohne Risiken. Es traten schwerwiegendere und manchmal tödliche Infektionen auf, und da Pocken ansteckend waren, konnten Infektionen aufgrund von Variolation zu Epidemien führen. Trotzdem verbreitete sich die Praxis der Variolation zur Pockenprävention auf andere Regionen, darunter Indien, Afrika und Europa.

Obwohl Variolation seit Jahrhunderten praktiziert wurde, wird allgemein dem englischen Arzt Edward Jenner (1749–1823) die Entwicklung des modernen Impfverfahrens zugeschrieben. Jenner beobachtete, dass Milchmädchen, die Kuhpocken entwickelten, eine den Pocken ähnliche, aber mildere Krankheit, gegen die ernsteren Pocken immun waren. Dies führte Jenner zu der Hypothese, dass die Exposition gegenüber einem weniger virulenten Krankheitserreger einen Immunschutz gegen einen virulenteren Krankheitserreger bieten könnte, was eine sicherere Alternative zur Variolation darstellt. 1796 testete Jenner seine Hypothese, indem er infektiöse Proben aus einer aktiven Kuhpocken-Läsion einer Milchmagd entnahm und die Materialien einem Jungen injizierte (Abbildung 18.26). Der Junge entwickelte eine leichte Infektion mit leichtem Fieber, Beschwerden in den Achselhöhlen und Appetitlosigkeit. Als sich der Junge später mit infektiösen Proben von Pockenläsionen infizierte, erkrankte er nicht an Pocken. 4 Dieser neue Ansatz wurde als Impfung bezeichnet, ein Name, der sich von der Verwendung von Kuhpocken (lateinisch) ableitet vacca bedeutet „Kuh“) zum Schutz vor Pocken. Heute wissen wir, dass Jenners Impfstoff gewirkt hat, weil das Kuhpockenvirus genetisch und antigenisch mit dem Variola Viren, die Pocken verursacht haben. Die Exposition gegenüber Kuhpocken-Antigenen führte bei einer späteren Exposition gegenüber Pocken zu einer primären Reaktion und der Produktion von Gedächtniszellen, die identische oder verwandte Epitope des Variola-Virus sind.

Der Erfolg von Jenners Pockenimpfung veranlasste andere Wissenschaftler, Impfstoffe gegen andere Krankheiten zu entwickeln. Der vielleicht bemerkenswerteste war Louis Pasteur, der Impfstoffe gegen Tollwut, Cholera und Milzbrand entwickelte. Im 20. und 21. Jahrhundert wurden wirksame Impfstoffe entwickelt, um eine Vielzahl von Krankheiten zu verhindern, die durch Viren (z. B. Windpocken und Gürtelrose, Hepatitis, Masern, Mumps, Polio und Gelbfieber) und Bakterien (z. B. Diphtherie, Pneumokokken) verursacht werden Lungenentzündung, Tetanus und Keuchhusten).

Überprüfen Sie Ihr Verständnis

  • Was ist der Unterschied zwischen Variolation und Impfung gegen Pocken?
  • Erklären Sie, warum eine Impfung weniger riskant ist als eine Variolation.

Impfstoffklassen

Damit ein Impfstoff vor einer Krankheit schützen kann, muss er ein Individuum pathogenspezifischen Antigenen aussetzen, die eine schützende adaptive Immunantwort stimulieren. Dies birgt naturgemäß ein gewisses Risiko. Wie jedes Arzneimittel können auch Impfstoffe unerwünschte Wirkungen haben. Der ideale Impfstoff verursacht jedoch keine schwerwiegenden Nebenwirkungen und birgt kein Risiko, an der Krankheit zu erkranken, die er verhindern soll. Im Hinblick auf diese Ziele wurden verschiedene Arten von Impfstoffen entwickelt. Diese verschiedenen Impfstoffklassen werden im nächsten Abschnitt beschrieben und in Tabelle 18.3 zusammengefasst.

Abgeschwächte Lebendimpfstoffe

Attenuierte Lebendimpfstoffe setzen ein Individuum einem abgeschwächten Erregerstamm aus, mit dem Ziel, eine subklinische Infektion zu etablieren, die die adaptive Immunabwehr aktiviert. Krankheitserreger werden abgeschwächt, um ihre Virulenz durch Methoden wie genetische Manipulation (um wichtige Virulenzfaktoren zu eliminieren) oder langfristige Kultivierung in einem unnatürlichen Wirt oder einer Umgebung (um Mutationen zu fördern und die Virulenz zu verringern) zu verringern.

Durch die Etablierung einer aktiven Infektion stimulieren abgeschwächte Lebendimpfstoffe eine umfassendere Immunantwort als einige andere Arten von Impfstoffen. Attenuierte Lebendimpfstoffe aktivieren sowohl die zelluläre als auch die humorale Immunität und stimulieren die Entwicklung des Gedächtnisses für eine lang anhaltende Immunität. In einigen Fällen kann die Impfung einer Person mit einem lebenden attenuierten Erreger sogar zu einer natürlichen Übertragung des attenuierten Erregers auf andere Individuen führen. Dies kann dazu führen, dass auch die anderen Personen eine aktive, subklinische Infektion entwickeln, die ihre adaptive Immunabwehr aktiviert.

Nachteile im Zusammenhang mit attenuierten Lebendimpfstoffen sind die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Langzeitlagerung und dem Transport sowie die Möglichkeit, dass ein Patient während der aktiven Infektion Krankheitszeichen und -symptome entwickelt (insbesondere bei immungeschwächten Patienten). Außerdem besteht die Gefahr, dass der abgeschwächte Erreger wieder in seine volle Virulenz zurückkehrt. Tabelle 18.3 listet Beispiele für attenuierte Lebendimpfstoffe auf.

Inaktivierte Impfstoffe

Inaktivierte Impfstoffe enthalten ganze Krankheitserreger, die durch Hitze, Chemikalien oder Strahlung abgetötet oder inaktiviert wurden. Damit inaktivierte Impfstoffe wirksam sind, darf der Inaktivierungsprozess die Struktur der Schlüsselantigene des Erregers nicht beeinflussen.

Da der Erreger abgetötet oder inaktiv ist, erzeugen inaktivierte Impfstoffe keine aktive Infektion, und die resultierende Immunantwort ist schwächer und weniger umfassend als die durch einen abgeschwächten Lebendimpfstoff hervorgerufene. Typischerweise beinhaltet die Reaktion nur eine humorale Immunität, und der Erreger kann nicht auf andere Personen übertragen werden. Darüber hinaus erfordern inaktivierte Impfstoffe in der Regel höhere Dosen und mehrere Booster, was möglicherweise zu Entzündungsreaktionen an der Injektionsstelle führt.

Trotz dieser Nachteile haben inaktivierte Impfstoffe die Vorteile der langfristigen Lagerstabilität und des leichten Transports. Es besteht auch kein Risiko, schwere aktive Infektionen zu verursachen. However, inactivated vaccines are not without their side effects. Table 18.3 lists examples of inactivated vaccines.

Subunit Vaccines

Whereas live attenuated and inactive vaccines expose an individual to a weakened or dead pathogen, subunit vaccines only expose the patient to the key antigens of a pathogen—not whole cells or viruses. Subunit vaccines can be produced either by chemically degrading a pathogen and isolating its key antigens or by producing the antigens through genetic engineering. Because these vaccines contain only the essential antigens of a pathogen, the risk of side effects is relatively low. Table 18.3 lists examples of subunit vaccines.

Toxoid Vaccines

Like subunit vaccines, toxoid vaccines do not introduce a whole pathogen to the patient they contain inactivated bacterial toxins , called toxoids. Toxoid vaccines are used to prevent diseases in which bacterial toxins play an important role in pathogenesis. These vaccines activate humoral immunity that neutralizes the toxins. Table 18.3 lists examples of toxoid vaccines.

Conjugate Vaccines

A conjugate vaccine is a type of subunit vaccine that consists of a protein conjugated to a capsule polysaccharide. Conjugate vaccines have been developed to enhance the efficacy of subunit vaccines against pathogens that have protective polysaccharide capsules that help them evade phagocytosis , causing invasive infections that can lead to meningitis and other serious conditions. The subunit vaccines against these pathogens introduce T-independent capsular polysaccharide antigens that result in the production of antibodies that can opsonize the capsule and thus combat the infection however, children under the age of two years do not respond effectively to these vaccines. Children do respond effectively when vaccinated with the conjugate vaccine, in which a protein with T-dependent antigens is conjugated to the capsule polysaccharide. The conjugated protein-polysaccharide antigen stimulates production of antibodies against both the protein and the capsule polysaccharide. Table 18.3 lists examples of conjugate vaccines.

Classes of Vaccines
Klasse Beschreibung Vorteile Nachteile Beispiele
Live attenuated Weakened strain of whole pathogen Cellular and humoral immunity Difficult to store and transport Chickenpox, German measles, measles, mumps, tuberculosis, typhoid fever, yellow fever
Long-lasting immunity Risk of infection in immunocompromised patients
Transmission to contacts Risk of reversion
Inactivated Whole pathogen killed or inactivated with heat, chemicals, or radiation Ease of storage and transport Weaker immunity (humoral only) Cholera, hepatitis A, influenza, plague, rabies
No risk of severe active infection Higher doses and more boosters required
Subunit Immunogenic antigens Lower risk of side effects Limited longevity Anthrax, hepatitis B, influenza, meningitis, papillomavirus, pneumococcal pneumonia, whooping cough
Multiple doses required
No protection against antigenic variation
Toxoid Inactivated bacterial toxin Humoral immunity to neutralize toxin Does not prevent infection Botulism, diphtheria, pertussis, tetanus
Conjugate Capsule polysaccharide conjugated to protein T-dependent response to capsule Costly to produce Meningitis
(Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitides)
No protection against antigenic variation
Better response in young children May interfere with other vaccines

Überprüfen Sie Ihr Verständnis

  • What is the risk associated with a live attenuated vaccine?
  • Why is a conjugated vaccine necessary in some cases?

Micro Connections

DNA Vaccines

DNA vaccines represent a relatively new and promising approach to vaccination. A DNA vaccine is produced by incorporating genes for antigens into a recombinant plasmid vaccine. Introduction of the DNA vaccine into a patient leads to uptake of the recombinant plasmid by some of the patient’s cells, followed by transcription and translation of antigens and presentation of these antigens with MHC I to activate adaptive immunity. This results in the stimulation of both humoral and cellular immunity without the risk of active disease associated with live attenuated vaccines.

Although most DNA vaccines for humans are still in development, it is likely that they will become more prevalent in the near future as researchers are working on engineering DNA vaccines that will activate adaptive immunity against several different pathogens at once. First-generation DNA vaccines tested in the 1990s looked promising in animal models but were disappointing when tested in human subjects. Poor cellular uptake of the DNA plasmids was one of the major problems impacting their efficacy. Trials of second-generation DNA vaccines have been more promising thanks to new techniques for enhancing cellular uptake and optimizing antigens. DNA vaccines for various cancers and viral pathogens such as HIV, HPV, and hepatitis B and C are currently in development.

Some DNA vaccines are already in use. In 2005, a DNA vaccine against West Nile virus was approved for use in horses in the United States. Canada has also approved a DNA vaccine to protect fish from infectious hematopoietic necrosis virus. 5 A DNA vaccine against Japanese encephalitis virus was approved for use in humans in 2010 in Australia. 6

Clinical Focus

Auflösung

Based on Olivia’s symptoms, her physician made a preliminary diagnosis of bacterial meningitis without waiting for positive identification from the blood and CSF samples sent to the lab. Olivia was admitted to the hospital and treated with intravenous broad-spectrum antibiotics and rehydration therapy. Over the next several days, her condition began to improve, and new blood samples and lumbar puncture samples showed an absence of microbes in the blood and CSF with levels of white blood cells returning to normal. During this time, the lab produced a positive identification of Neisseria meningitidis , the causative agent of meningococcal meningitis , in her original CSF sample.

N. meningitidis produces a polysaccharide capsule that serves as a virulence factor. N. meningitidis tends to affect infants after they begin to lose the natural passive immunity provided by maternal antibodies. At one year of age, Olivia’s maternal IgG antibodies would have disappeared, and she would not have developed memory cells capable of recognizing antigens associated with the polysaccharide capsule of the N. meningitidis. As a result, her adaptive immune system was unable to produce protective antibodies to combat the infection, and without antibiotics she may not have survived. Olivia’s infection likely would have been avoided altogether had she been vaccinated. A conjugate vaccine to prevent meningococcal meningitis is available and approved for infants as young as two months of age. However, current vaccination schedules in the United States recommend that the vaccine be administered at age 11–12 with a booster at age 16.

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Link zum Lernen

In countries with developed public health systems, many vaccines are routinely administered to children and adults. Vaccine schedules are changed periodically, based on new information and research results gathered by public health agencies. In the United States, the CDC publishes schedules and other updated information about vaccines.

Fußnoten

    K. Mupapa, M. Massamba, K. Kibadi, K. Kivula, A. Bwaka, M. Kipasa, R. Colebunders, J. J. Muyembe-Tamfum. “Treatment of Ebola Hemorrhagic Fever with Blood Transfusions from Convalescent Patients.” Zeitschrift für Infektionskrankheiten 179 Suppl. (1999): S18–S23. Elizabeth Yale. “Why Anti-Vaccination Movements Can Never Be Tamed.” Religion & Politics, July 22, 2014. http://religionandpolitics.org/2014/07/22/why-anti-vaccination-movements-can-never-be-tamed. N. J. Willis. “Edward Jenner and the Eradication of Smallpox.” Scottish Medical Journal 42 (1997): 118–121. M. Alonso and J. C. Leong. “Licensed DNA Vaccines Against Infectious Hematopoietic Necrosis Virus (IHNV).” Recent Patents on DNA & Gene Sequences (Discontinued) 7 no. 1 (2013): 62–65, issn 1872-2156/2212-3431. doi 10.2174/1872215611307010009. S.B. Halstead and S. J. Thomas. “New Japanese Encephalitis Vaccines: Alternatives to Production in Mouse Brain.” Expert Review of Vaccines 10 no. 3 (2011): 355–64.

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    • Autoren: Nina Parker, Mark Schneegurt, Anh-Hue Thi Tu, Philip Lister, Brian M. Forster
    • Publisher/website: OpenStax
    • Buchtitel: Mikrobiologie
    • Erscheinungsdatum: 01.11.2016
    • Ort: Houston, Texas
    • Buch-URL: https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction
    • Section URL: https://openstax.org/books/microbiology/pages/18-5-vaccines

    © 20. August 2020 OpenStax. Textbook content produced by OpenStax is licensed under a Creative Commons Attribution License 4.0 license. Der OpenStax-Name, das OpenStax-Logo, die OpenStax-Buchcover, der OpenStax CNX-Name und das OpenStax CNX-Logo unterliegen nicht der Creative Commons-Lizenz und dürfen ohne vorherige und ausdrückliche schriftliche Zustimmung der Rice University nicht reproduziert werden.


    So, is the virus here to stay?

    Hopes for eliminating the virus start with a vaccine but do not end there. “If and when we have a vaccine, what you get is not rainbows and unicorns,” says Larry Brilliant, CEO of Pandefense Advisory, who worked on the WHO’s smallpox eradication programme. “If we are forced to choose a vaccine that gives only one year of protection, then we are doomed to have Covid become endemic, an infection that is always with us.”

    The virus will still be tough to conquer with a vaccine that lasts for years.

    “It will be harder to get rid of Covid than smallpox,” says Brilliant. With smallpox it was at least clear who was infected, whereas people with coronavirus can spread it without knowing. A thornier problem is that as long as the infection rages in one country, all other nations are at risk.

    As David Salisbury, the former director of immunisation at the Department of Health, told a Chatham House webinar recently: “Unless we have a vaccine available in unbelievable quantities that could be administered extraordinarily quickly in all communities in the world we will have gaps in our defences that the virus can continue to circulate in.”

    Or as Brilliant puts it, the virus will “ping-pong back and forth in time and geography”.

    One proposal from Gavi, the vaccine alliance, is to boost the availability of vaccines around the world through an “advance market commitment”. And Brilliant believes some kind of global agreement must be hammered out now. “We should be demanding, now, a global conference on what we’re going to do when we get a vaccine, or if we don’t,” he says.

    “If the process of getting a vaccine, testing it, proving it, manufacturing it, planning for its delivery, and building a vaccine programme all over the world, if that’s going to take as long as we think, then let’s fucking start planning it now.”


    Pfizer’s vaccine candidate would be the first of its kind

    At this point in the Covid-19 vaccine race, Pfizer and BioNTech appear to be the front runners. On Monday (Nov. 9), Pfizer said early results from its late-stage clinical trial showed the vaccine could prevent 90% of infections—although it’s still finalizing data collection before it submits to the US Food and Drug Administration (FDA) for emergency use authorization or approval.

    If Pfizer and BioNTech’s trial continues to go well, their vaccine could be the first of its kind to reach the market. Unlike many other available vaccines, it’s not a live virus that has been weakened, a virus that has been killed, nor a signature viral protein that can dupe cells into producing protective antibodies. Instead, this vaccine relies on messenger RNA (mRNA for short), a type of genetic material that our cells can use as an instruction manual to kick off the process of building virus-busting antibodies. The exciting aspect of this mRNA vaccine—besides its likely efficacy—is that it opens the door for more vaccines like it that can be brought to market.

    Broadly, the vaccines available today fall into three buckets. The very first vaccines were made from live viruses that have been weakened or inactivated. These have historically generated some of the strongest immune protection—especially the weakened versions—because they have the most in common with actual pathogens. Examples include vaccines against the measles, mumps, and rubella the chickenpox vaccine and polio vaccine work the same way, too. Because they’re similar to infectious viruses, developers take extra caution in testing them for safety—especially when confronting a novel virus like SARS-CoV-2.

    Then there are protein subunit vaccines, which recreate just one portion of the virus. These still generate an immune response, but they pose no risk of infection. Subunit vaccines like the hepatitis B vaccine and the HPV vaccine can enter the body via all kinds of cellular delivery systems—including genetically repurposed, non-infectious viruses.

    The problem with both these kinds of vaccines, however, is that they can take a decade or more to research, develop, and test in clinical trials. But the pressure of the pandemic led researchers to finally execute a third class of vaccine: a nucleic acid vaccine based on mRNA.

    Nucleic acid vaccines work by providing the instructional genetic code for the body to make non-infectious viral bits and bobs that kick off an antibody response. So far, the only approved nucleic acid vaccine is for Ebola, which the FDA approved late last year it uses a form of recombinant DNA to eventually generate immunity against the virus.

    The Pfizer/BioNTech uses Ein weiterer kind of nucleic acid called mRNA. As Quartz previously reported, mRNA vaccines provide a different bit of code for our cells to translate into bits of the SARS-CoV-2 spike protein, which then solicit an immune response. It sneaks those instructions into our bodies using lipid nanoparticles that mimic other types of proteins our cells are used to letting through their membranes.

    The advantage of nucleic acid vaccines is that they can be developed shortly after researchers genetically sequence a pathogen that could cut the development time from years down to months. The reason we haven’t had these kinds of vaccines before is because scientists struggled to figure out how to get nucleic acid vaccines into our cells where they could be utilized without its fatty ferry, the genetic material would be destroyed like cellular waste.

    It seems like Pfizer and BioNTech were the first to crack this code if it succeeds, others may follow in future pandemics.


    How are viruses weakened to be suitable for vaccination? - Biologie

    Credit: Shannon Stapleton/Getty Images

    Over the past month, a number of COVID-19 vaccines have been approved for general or emergency use in the Middle East and North Africa (MENA). Understandably, there remains confusion over which one to choose – for example, should it be based on technology? On which one has the most advantages? Or simply on the one a country’s government chooses?

    We’re not here to tell you which type of vaccine to choose - that is, and should be, your own choice. However, what we can agree on is that all vaccines work by exposing the human body to particles or molecules that trigger an immune response, thus protecting the subject from future infection. The key difference between the four main types of vaccines is the method of exposure used.

    Here are the key differences.

    1) WHOLE VIRUS VACCINE

    Vaccines include: Sinopharm, Sinovac

    Number of doses required: 2 doses, intramuscular

    Other licensed vaccines that use this type of technology: Hepatitis A, polio, rabies (all inactivated type)

    What to know: The whole virus vaccine uses a weakened or deactivated form of the pathogen that causes COVID-19 to trigger protective immunity to it.

    The two vaccines mentioned above – Sinopharm and Sinovac – both use inactivated pathogens, therefore they cannot infect cells and replicate, but can trigger an immune response.

    Benefits: According to Gavi, the Vaccine Alliance (GAVI), the advantages of an inactivated whole virus vaccine include the fact its technology is well established, it is suitable for people with compromised immune systems, and it’s relatively simple to manufacture.

    Challenges: Booster shots may be required.

    2) RNA or mRNA VACCINE

    Vaccines include: Pfizer-BioNTech, Moderna

    Number of doses required: 2 doses, intramuscular

    Other licensed vaccines that use this type of technology: Keiner

    What to know: Since no other existing licensed or approved vaccine uses this type of technology, the Messenger RNA (mRNA) variety could be mistaken for something completely new to healthcare. However, a number of mRNA vaccines have been studied in the past for illnesses and diseases including cytomegalovirus (CMV), influenza, rabies, and the Zika virus.

    According to the Centers for Disease Control and Prevention (CDC): “Researchers have been studying and working with mRNA vaccines for decades. Interest has grown in these vaccines because they can be developed in a laboratory using readily available materials. This means the process can be standardised and scaled up, making vaccine development faster than traditional methods of making vaccines.”

    So how does it reportedly work? The COVID-19 RNA vaccine consists of mRNA molecules made in a lab that code for parts of the SARS-CoV-2 virus – specifically the virus’ spike protein.

    Once injected into the body, the mRNA instructs the cells to produce antigens – such as the spike protein mentioned – which are then detected by immune cells, triggering a response by the body’s lymphocytes.

    The killer T-cells destroy the infected cells, while the B-cells and helper T-cells support antibody production. Whoever is exposed to the COVID-19 coronavirus in the future would have an immune system that recognises it, and in turn fight off the infection.

    Benefits: According to the University of Cambridge’s PHG Foundation, advantages include good safety (since there are no live components, there’s no risk of the vaccine triggering disease), reliability, and that it’s relatively simple to manufacture.

    Challenges: Disadvantages include unintended effects (such as an unintended immune reaction), ensuring effective delivery into the body (since free RNA in the body is quickly broken down), storage issues, plus the fact that this type of vaccine has never previously been licensed for humans.

    3) NON-REPLICATING VIRAL VECTOR

    Vaccines include: Oxford-AstraZeneca, Sputnik V (Gamaleya Research Institute)

    Number of doses required: 2 doses, intramuscular

    What to know: This type of vaccine introduces a safe, modified version of the virus – known as “the vector” – to deliver genetic code for the antigen. In a COVID-19 vaccine, the “vector” is the spike proteins found on the surface of the coronavirus.

    Once the body’s cells are “infected”, the cells are instructed to produce a large amount of antigens, which in turn trigger an immune response.

    Benefits: Viral vector-based vaccination is another well-established technology that can trigger a strong immune response as it also involves both B cells and T cells.

    Challenges: Previous exposure to the vector could reduce effectiveness, plus these types of vaccines are relatively complex to manufacture compared to others.

    4) PROTEIN SUBUNIT

    Vaccines include: Novavax

    Number of doses required: 2 doses, intramuscular

    Other licensed vaccines that use this type of technology: Hepatitis B, meningococcal disease, pneumococcal disease, shingles

    What to know: The protein subunit vaccine contains purified “pieces” of a pathogen rather than the whole pathogen to trigger an immune response. It is thought that by restricting the immune system to the whole pathogen, the risk of side effects is minimised.

    Benefits: The protein subunit vaccination is also a well-established technology that’s advantageous for those with compromised immune systems.

    Challenges: This type of vaccine is relatively complex to manufacture, and adjuvants and booster shots may be required.

    Editor’s note: Information is accurate at time of publishing however, given the ongoing updates in research – plus possible changes in governmental decisions – the availability and reliability of these vaccines is subject to change at any time.



Bemerkungen:

  1. Fitzpatrick

    Bemerkenswerterweise sind dies sehr wertvolle Informationen

  2. Kegal

    Der Autor, warum ist ein so ausgezeichneter Blog noch nicht in den ersten Zeilen in Yandex -Blogs? Vielleicht solltest du endlich etwas Nützliches tun?

  3. Akira

    Ich trete bei. Und ich habe mich dem gestellt.

  4. Lono

    Ich denke, dass Sie sich irren. Ich kann die Position verteidigen. Schreiben Sie mir in PM, wir werden reden.

  5. Eldrid

    Das war noch nicht genug.



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