Vaccinvernuft
Over de wetenschap en technologie achter vaccins
De ontwikkeling van vaccins heeft in de loop der jaren een grote evolutie doorgemaakt. Zo bestaan er intussen verschillende technologieën, elk met hun eigen sterktes.
Toch is er één constante: alle vaccins die we vandaag kennen, voldoen aan dezelfde strenge veiligheids- en werkzaamheidscriteria.
Levende vaccins
In veel vaccins worden nog altijd levende, weliswaar afgezwakte varianten van een virus of bacterie verwerkt. Net zoals bij het eerste vaccin uit 1796 (lees meer). Voorbeelden zijn de vaccins tegen cholera, tuberculose, gele koorts, mazelen, bof, polio, rodehond en rotavirusziekte.
Bij levende vaccins wordt het ziekmakende karakter van het virus of de bacterie losgekoppeld van het vermogen om een afweerreactie op te roepen. Levende vaccins lokken meestal een breed gedragen immuunreactie uit en imiteren het virus of de bacterie het best. Zo garanderen levende vaccins langdurige en soms zelfs levenslange immuniteit.
Veiligheidsproblemen zijn bijzonder zeldzaam, maar deden zich bijvoorbeeld wel voor bij het levende poliovaccin. Het vaccin muteerde heel soms terug naar het virus dat polio veroorzaakt. Daarom schakelden een aantal landen, waaronder België, over op een ‘dood’ poliovaccin. Maar omdat levende vaccins een sterkere immuunreactie uitlokken, wordt er gezocht naar een aangepast levend poliovaccin dat genetisch stabieler is dan het oude vaccin.
Dode vaccins
Een tweede veelgebruikte methode om vaccins te produceren is door het virus of de bacterie te inactiveren of te doden. Alle antigenen – de moleculen die een afweerreactie oproepen – blijven beschikbaar, maar de ziekteverwekker is onschadelijk gemaakt. Voorbeelden zijn de vaccins tegen kinkhoest, hepatitis A, hondsdolheid en griep.
Omdat de componenten in deze vaccins zich niet langer kunnen vermeerderen in het lichaam van de gevaccineerde, leiden dode vaccins doorgaans tot een minder uitgesproken afweerreactie dan levende, verzwakte vaccins. Om de afweer toch voldoende te prikkelen, worden aan deze vaccins meestal hulpstoffen toegevoegd, zoals aluminiumzouten.
Subeenheidvaccins
Kennen wetenschappers het specifieke antigeen dat na vaccinatie een optimale beschermende immuunreactie oproept, dan kiezen ze vaak voor vaccins die alleen dat antigeen bevatten en niet de volledige ziekteverwekker, zoals bij levende en dode vaccins. Subeenheidvaccins bestaan in verschillende vormen.
Toxoïdevaccins
De bacteriën Clostridium tetani en Corynebacterium diphteriae, die respectievelijk tetanus en difterie veroorzaken, produceren en scheiden gifstoffen af. Het zijn die toxines die de symptomen veroorzaken, en dus niet de bacterie zelf. Specifieke antilichamen zijn in staat om die toxines te neutraliseren. Daardoor treden er geen symptomen van tetanus of difterie meer op.
Op basis van die kennis werden vaccins ontwikkeld die ‘ontgiftigde’ varianten van die toxines bevatten. Toxoïdevaccins hebben dus niet langer ziekmakende eigenschappen, maar zijn wel in staat om een beschermende immuunreactie op te wekken.
Polysacharide- en geconjugeerde vaccins
Ook antilichamen tegen complexe suikermoleculen aan de buitenzijde van bepaalde bacteriën – polysachariden – hebben een antibacterieel effect. Vaccins tegen onder meer meningokokken en pneumokokken zijn gebaseerd op geëxtraheerde polysachariden. Deze vaccins zijn doorgaans effectief bij volwassenen, maar minder bij kinderen tot twee jaar omdat hun immuunsysteem nog niet voldoende ontwikkeld is. Daar zijn geconjugeerde vaccins de oplossing: de polysachariden worden gekoppeld aan eiwitten om de juiste reactie te triggeren.
Recombinante eiwitvaccins
Voor recombinante eiwitvaccins worden stukjes genetisch materiaal van het virus of de bacterie ingebouwd in een andere cel. Dat kan een andere bacterie zijn, maar evengoed een gistcel of cellen afkomstig van een insect. Als ze maar makkelijk en in grote hoeveelheden op te kweken zijn. Het genetische materiaal produceert tijdens dit proces antigenen die cruciaal zijn voor een werkzame afweerreactie. De gastheercellen worden in een volgende fase opgekweekt om massaal antigenen te produceren en ten slotte opgezuiverd voor de productie van een vaccin.
Het gaat dus om zuivere eiwitvaccins, er zit geen DNA-materiaal in het uiteindelijke vaccin. Voorbeelden van recombinante eiwitvaccins zijn het acellulaire kinkhoestvaccin, het HPV-vaccin en het hepatitis B-vaccin.
Voordelen
Recombinante subeenheidvaccins beschikken over heel wat troeven. Ze zijn beter opgezuiverd en geven minder bijwerkingen (bv. lokale reacties op de injectieplaats), kunnen zodanig gewijzigd worden dat ze een gecontroleerde maar krachtigere afweerreactie oproepen, zijn beter gekarakteriseerd (de volledige samenstelling is bekend) en laten toe om tegelijk tegen meerdere varianten van dezelfde ziektemaker te vaccineren. In dat geval spreekt men van multivalente vaccins.
Genvaccins
Worden de antigenen geproduceerd in de lichaamscellen van de gevaccineerde zelf, dan ontstaat een nóg bredere afweerreactie dan bij de vorige technieken. Dat is trouwens ook precies wat er gebeurt bij virale infecties: de virussen injecteren hun genetisch materiaal in de cellen van hun gastheer. Levende virale vaccins bootsen dat proces na, maar ook de nieuwere genvaccins, die als inhoud een stukje DNA of RNA van de ziektemaker hebben.
De stukjes genetisch materiaal van het virus of de bacterie worden ingebouwd in een zogenaamde genetische vector. Dat is een geconstrueerd DNA of RNA-molecuul dat de nodige codes bevat om de productie van antigenen in onze eigen cellen mogelijk te maken. Sommige genvaccins worden in ‘naakte’ vorm geïnjecteerd, andere worden verpakt in een eiwitmantel (bijvoorbeeld een leeg virus) of ingebracht in een bacterie.
Het eerste genvaccin waarmee een epidemie werd bestreden, was het ebolavaccin van Janssen (Johnson & Johnson - JNJ). Dezelfde technologie werd gebruikt voor het in België en Nederland ontwikkelde COVID-19-vaccin van Janssen (JNJ).
Ook de COVID-19-vaccins van Pfizer/BioNtech, Moderna en AstraZeneca zijn genvaccins. Andere genvaccins zijn in ontwikkeling voor hiv, hondsdolheid, mazelen en griep.
Voordelen
Genvaccins bieden tal van voordelen. DNA- en RNA-moleculen zijn makkelijk te ontwikkelen, waardoor de ontwikkelings- en productietijd van nieuwe vaccins sterk ingekort wordt. DNA-genvaccins zijn ook stabieler bij normale en hogere omgevingstemperaturen in vergelijking met traditionele vaccins. Daardoor kunnen ze makkelijker vervoerd en bewaard worden. Ze zijn ook flexibel: de specificiteit en sterkte van de immuunreacties kan makkelijker aangepast worden. Kortom, genvaccins hebben een veelbelovende toekomst.