ประเภท กลไก และความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันของวัคซีน

วัคซีนกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบป้องกันโดยการนำเสนอแอนติเจนต่อระบบภูมิคุ้มกันในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่จุลชีพทั้งตัวที่ถูกทำให้ไม่ทำงานหรือถูกทำให้อ่อนฤทธิ์ ไปจนถึงหน่วยย่อยบริสุทธิ์ วัคซีนคอนจูเกต และแพลตฟอร์มกรดนิวคลีอิก บทความนี้สำรวจประเภทวัคซีนหลัก กลไกที่แต่ละประเภทกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน และความหมายของความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันของวัคซีน

Definition

วัคซีนคือสารเตรียมของวัสดุแอนติเจนิก — เชื้อโรคทั้งตัว ส่วนประกอบของเชื้อโรค หรือคำสั่งให้ร่างกายสร้างแอนติเจน — ที่บริหารเพื่อกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวต่อสารก่อโรค ความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน (Immunogenicity) คือความสามารถของวัคซีนในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่วัดได้ ในขณะที่ตัวบ่งชี้การป้องกัน (correlate of protection) คือเครื่องหมายภูมิคุ้มกันเฉพาะที่สัมพันธ์ทางสถิติกับการป้องกันโรค

Scope

บทความนี้ครอบคลุมแพลตฟอร์มวัคซีนหลักและกลไกทางภูมิคุ้มกันที่วัคซีนเหล่านั้นกระตุ้นการตอบสนองของแอนติบอดีและเซลล์ รวมถึงความจำทางภูมิคุ้มกัน พร้อมด้วยแนวคิดเรื่องความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันและตัวบ่งชี้การป้องกันที่เชื่อมโยงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันกับประโยชน์ทางคลินิก เป็นภาพรวมเชิงแนวคิดและการศึกษาว่าวัคซีนทำงานอย่างไร ไม่ใช่คู่มือสำหรับวัคซีนที่ควรใช้หรือวิธีการบริหารวัคซีน

Core questions

• แพลตฟอร์มวัคซีนหลักมีอะไรบ้าง และแตกต่างกันอย่างไรในการนำเสนอแอนติเจน?
• วัคซีนเชื้อเป็นอ่อนฤทธิ์, เชื้อตาย, หน่วยย่อย, คอนจูเกต และกรดนิวคลีอิก แต่ละประเภทกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันอย่างไร?
• สารเสริม (adjuvants) และการรับรู้ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดมีบทบาทอย่างไรในการกำหนดการตอบสนอง?
• ความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน (immunogenicity) คืออะไร และเกี่ยวข้องกับตัวบ่งชี้การป้องกัน (correlate of protection) อย่างไร?
• ทำไมวัคซีนบางชนิดจึงให้การป้องกันที่คงทนตลอดชีวิต ในขณะที่บางชนิดต้องมีการกระตุ้นซ้ำ?

Key concepts

• วัคซีนเชื้อเป็นอ่อนฤทธิ์
• วัคซีนเชื้อตาย
• วัคซีนหน่วยย่อย, ลูกผสม, และโพลีแซคคาไรด์
• วัคซีนคอนจูเกต
• วัคซีนท็อกซอยด์
• แพลตฟอร์มไวรัสเวกเตอร์และกรดนิวคลีอิก (mRNA/DNA)
• สารเสริมและการกระตุ้นภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด
• การตอบสนองแบบฮิวเมอรัลและเซลล์
• ความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันและตัวบ่งชี้การป้องกัน
• ความจำทางภูมิคุ้มกันและความคงทน

Mechanisms

วัคซีนทำงานโดยการนำส่งแอนติเจนไปยังระบบภูมิคุ้มกันในรูปแบบที่กระตุ้นการรับรู้โดยกำเนิด การนำเสนอแอนติเจน และการกระตุ้นลิมโฟไซต์ B และ T ที่จำเพาะต่อแอนติเจน ซึ่งสร้างการตอบสนองแบบเอฟเฟกเตอร์และความจำที่คงอยู่ยาวนาน (Pulendran & Ahmed, 2011) แพลตฟอร์มต่างๆ มีวิธีการที่แตกต่างกันในการบรรลุเป้าหมายนี้: วัคซีนเชื้อเป็นอ่อนฤทธิ์จะเพิ่มจำนวนชั่วคราวและกระตุ้นภูมิคุ้มกันทั้งแบบฮิวเมอรัลและเซลล์ในวงกว้าง; วัคซีนเชื้อตายและวัคซีนหน่วยย่อยนำเสนอแอนติเจนที่ไม่เพิ่มจำนวน ซึ่งมักจะมีสารเสริม (adjuvant) เพื่อเพิ่มการตอบสนอง; วัคซีนคอนจูเกตเชื่อมต่อโพลีแซคคาไรด์เข้ากับโปรตีนพาหะเพื่อกระตุ้นการช่วยเหลือของเซลล์ T และความจำในเด็กเล็ก; ท็อกซอยด์จะทำให้โรคที่เกิดจากสารพิษเป็นกลาง; และแพลตฟอร์มไวรัสเวกเตอร์และกรดนิวคลีอิกจะนำส่งคำสั่งทางพันธุกรรมเพื่อให้เซลล์ของผู้รับแสดงแอนติเจนชั่วคราว (Sadarangani, 2021) การตอบสนองของแอนติบอดี รวมถึงแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางในวงกว้างสำหรับเชื้อโรคบางชนิด เป็นหัวใจสำคัญของการป้องกันสำหรับวัคซีนหลายชนิด (Corti & Lanzavecchia, 2013) เครื่องหมายภูมิคุ้มกันที่ติดตามการป้องกันคือตัวบ่งชี้การป้องกัน ซึ่งเป็นแนวทางในการประเมินวัคซีน (Plotkin, 2010)

Clinical relevance

การทำความเข้าใจแพลตฟอร์มวัคซีนและความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันช่วยให้แพทย์และผู้ปฏิบัติงานด้านสาธารณสุขตีความได้ว่าทำไมวัคซีนจึงแตกต่างกันในด้านปริมาณ ความคงทน และประชากรที่วัคซีนทำงานได้ดีที่สุด บทความนี้เป็นแนวคิดและการศึกษา และอธิบายกลไกการออกฤทธิ์; ไม่ได้แนะนำผลิตภัณฑ์เฉพาะหรือการบริหารสำหรับบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

History

การพัฒนาวัคซีนก้าวหน้าจากแนวทางของ Jenner และ Pasteur ที่ใช้องค์ประกอบทั้งตัว ผ่านวัคซีนเชื้อตาย ท็อกซอยด์ โพลีแซคคาไรด์ และคอนจูเกตในศตวรรษที่ยี่สิบ ไปจนถึงวัคซีนหน่วยย่อยลูกผสม และล่าสุดคือแพลตฟอร์มไวรัสเวกเตอร์และกรดนิวคลีอิกที่โดดเด่นในช่วงการระบาดของ COVID-19 (Sadarangani, 2021) ตลอดประวัติศาสตร์นี้ เป้าหมายที่เป็นหนึ่งเดียวกันคือการนำเสนอแอนติเจนในรูปแบบที่กระตุ้นภูมิคุ้มกันที่ป้องกันและคงทนได้อย่างปลอดภัย (Pulendran & Ahmed, 2011)

Key figures

• Bali Pulendran
• Rafi Ahmed
• Stanley A. Plotkin
• Antonio Lanzavecchia

Seminal works

• pulendran-2011
• plotkin-2010
• corti-2013

Frequently asked questions

วัคซีนเชื้อเป็นอ่อนฤทธิ์กับวัคซีนเชื้อตายแตกต่างกันอย่างไร?

วัคซีนเชื้อเป็นอ่อนฤทธิ์ประกอบด้วยเชื้อโรคที่อ่อนแอแต่ยังคงเพิ่มจำนวนได้ ซึ่งกระตุ้นภูมิคุ้มกันในวงกว้าง มักจะให้การป้องกันที่ยาวนาน วัคซีนเชื้อตายประกอบด้วยเชื้อโรคที่ถูกฆ่าหรือส่วนประกอบของเชื้อโรคที่ไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ ซึ่งมักจะต้องใช้สารเสริมหรือหลายโดส และอาจต้องมีการกระตุ้นซ้ำ

ความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน (immunogenicity) หมายถึงอะไร?

ความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันคือความสามารถของวัคซีนในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่วัดได้ เช่น แอนติบอดีหรือกิจกรรมของเซลล์ T เมื่อระดับการตอบสนองที่เฉพาะเจาะจงแสดงให้เห็นว่าสัมพันธ์กับการป้องกันโรค จะเรียกว่าตัวบ่งชี้การป้องกัน (Plotkin, 2010)