انواع واکسن و طراحی منطقی واکسن
واکسنها نه تنها در مورد ویروسی که هدف قرار میدهند، بلکه در نحوه ارائه آنتیژن به سیستم ایمنی نیز متفاوت هستند – به صورت ویروس زنده ضعیفشده، آمادهسازی کشتهشده، پروتئین خالصشده، ناقل ژنرسان، یا RNA پیامرسان. طراحی منطقی واکسن، آنتیژن و پلتفرم را برای ایجاد پاسخ محافظتی انتخاب و مهندسی میکند، که به طور فزایندهای با دانش ساختاری پروتئینهای ویروسی درگیر هدایت میشود.
Definition
طراحی واکسن عبارت است از انتخاب یک آنتیژن ویروسی و یک پلتفرم تحویل – همراه با هرگونه ادجوانت – که برای القای ایمنی تطبیقی محافظتی و ماندگار، در عین حفظ ایمنی، مهندسی شده است، با پلتفرمهایی که از ویروس کامل ضعیفشده یا غیرفعالشده تا پروتئینهای زیرواحد و سازههای اسید نوکلئیک را شامل میشود.
Scope
این موضوع پلتفرمهای اصلی واکسن (زنده-ضعیفشده، غیرفعالشده، زیرواحد و کونژوگه، ناقل ویروسی، و اسید نوکلئیک)، نقش ادجوانتها، و اصول طراحی منطقی و مبتنی بر ساختار را پوشش میدهد. این توضیح میدهد که چگونه هر پلتفرم پاسخ ایمنی حاصل را شکل میدهد. این موضوع به برنامههای زمانی، موارد مصرف، یا توصیههای ایمنسازی فردی نمیپردازد.
Core questions
- پلتفرمهای اصلی واکسن کدامند و از نظر مکانیکی چه تفاوتی با هم دارند؟
- چرا انتخاب پلتفرم بر قدرت، گستردگی و ماندگاری ایمنی تأثیر میگذارد؟
- ادجوانت چیست و چه زمانی به آن نیاز است؟
- دانش ساختاری آنتیژنهای ویروسی چگونه طراحی منطقی را امکانپذیر میسازد؟
- چه مصالحههایی بین رویکردهای زنده، غیرفعالشده و اسید نوکلئیک وجود دارد؟
Key concepts
- واکسنهای زنده-ضعیفشده
- واکسنهای غیرفعالشده (کشتهشده)
- واکسنهای زیرواحد و کونژوگه
- واکسنهای ناقل ویروسی
- واکسنهای اسید نوکلئیک (mRNA و DNA)
- ادجوانتها
- انتخاب آنتیژن و طراحی ایمونوژن
- طراحی واکسن مبتنی بر ساختار و منطقی
Mechanisms
هر پلتفرم آنتیژن ویروسی را از طریق مسیر متفاوتی تحویل میدهد. واکسنهای زنده-ضعیفشده از یک ویروس ضعیفشده اما تکثیرشونده استفاده میکنند که عفونت طبیعی را تقلید میکند و تمایل به القای ایمنی گسترده و ماندگار دارد؛ واکسنهای غیرفعالشده ویروس کامل غیرتکثیرشونده را ارائه میدهند و اغلب نیاز به تقویتکننده و ادجوانت دارند. واکسنهای زیرواحد و کونژوگه از پروتئینها یا پلیساکاریدهای خالصشده استفاده میکنند و گستردگی را با ایمنی مبادله میکنند. واکسنهای ناقل ویروسی و اسید نوکلئیک به جای آن، دستورالعملهای ژنتیکی برای یک آنتیژن را تحویل میدهند تا سلولهای خود گیرنده آن را تولید کنند و پاسخهای آنتیبادی و سلول T را درگیر کنند. پولارد و بیجکر (2020) چارچوب مقایسهای برای این پلتفرمها ارائه میدهند، و شی و همکاران (2019) توضیح میدهند که چگونه ادجوانتها پاسخ به آنتیژنهای غیرزنده را تقویت و شکل میدهند. طراحی منطقی خود آنتیژن را اصلاح میکند – برای مثال تثبیت یک پروتئین سطحی ویروسی در کنفورماسیون پیشهمجوشی آن – تا ایمنی را بر روی اپیتوپهای محافظتی متمرکز کند.
Clinical relevance
انتخاب پلتفرم بخش زیادی از مشخصات عملی یک واکسن را تعیین میکند – نحوه نگهداری آن، تعداد دوزهای مورد نیاز، و نوع ایمنی که از آن حمایت میکند – به همین دلیل درک پلتفرمها برای تفسیر شواهد واکسن محوری است. آزمایشهای بزرگ واکسن mRNA کووید-19 (پولاک و همکاران، 2020؛ بادن و همکاران، 2021) یک پلتفرم جدید را نشان دادند که به اثربخشی بالایی دست یافت. این مدخل علم این طرحها را توضیح میدهد و منبعی برای توصیههای ایمنسازی نیست.
History
طراحی واکسن از تلقیح پاتوژن کامل جنر از طریق تضعیف پاستور، به واکسنهای ویروسی غیرفعالشده و زنده اواسط قرن بیستم، سپس به آنتیژنهای زیرواحد و نوترکیب، و در نهایت به پلتفرمهای ناقل ویروسی و mRNA که در طول همهگیری کووید-19 به مجوز رسیدند، پیشرفت کرده است، همانطور که توسط پولارد و بیجکر (2020) ترسیم شده است.
Debates
- آیا پلتفرمهای اسید نوکلئیک و ناقل، واکسنهای سنتی ویروس کامل را منسوخ میکنند؟
- پلتفرمهای جدیدتر سرعت و انعطافپذیری را ارائه میدهند و در برابر SARS-CoV-2 بسیار مؤثر بودند، اما واکسنهای زنده و غیرفعالشده در برخی شرایط مزایایی را حفظ میکنند، بنابراین این حوزه انتخاب پلتفرم را وابسته به آنتیژن و زمینه میداند تا یک موضوع حلشده.
Key figures
- Andrew Pollard
- Stanley Plotkin
Related topics
Seminal works
- pollard-bijker-2020
- shi-2019
Frequently asked questions
- تفاوت بین واکسن زیرواحد و واکسن mRNA چیست؟
- واکسن زیرواحد یک پروتئین ویروسی آماده را تحویل میدهد، در حالی که واکسن mRNA دستورالعملهای ژنتیکی را تحویل میدهد تا سلولهای خود گیرنده پروتئین را بسازند؛ هر دو هدفشان ارائه همان آنتیژن است اما از مسیرهای متفاوتی به آن میرسند.
- چرا برخی واکسنها حاوی ادجوانت هستند؟
- آنتیژنهای خالصشده یا غیرفعالشده اغلب به تنهایی ایمونوژنیک ضعیفی دارند، بنابراین یک ادجوانت برای تحریک و شکلدهی پاسخ ایمنی اضافه میشود و قدرت و ماندگاری محافظت را بهبود میبخشد.