Vakcíny lze rozdělit na řadu různých typů,ale v konečném důsledku fungují na stejném principu. Tím je stimulace imunitní reakce k rozpoznání patogenu (organismu způsobujícího onemocnění) nebo jeho části. Jakmile je imunitní systém vycvičen k jejich rozpoznání,pokud je tělo později vystaveno působení patogenu, dojde k jeho odstranění z těla. Konkrétně imunitní systém rozpoznává cizí „antigeny“, části patogenu na povrchu nebo uvnitř patogenu, které se v těle běžně nevyskytují.
Vakcíny proti celému patogenu
Nejstarší a nejznámější metodou očkování je použití celého patogenu způsobujícího onemocnění ve vakcíně, aby se vyvolala imunitní reakce podobná té, která je pozorována při přirozené infekci. Použití patogenu v jeho přirozeném stavu by způsobilo aktivní onemocnění a mohlo by být potenciálně nebezpečné pro jedince, který vakcínu obdržel, a hrozilo by riziko šíření nemoci na ostatní. Aby se tomu zabránilo, používají se v moderních vakcínách patogeny, které byly upraveny.
Živé oslabené vakcíny
Živé oslabené vakcíny obsahují celé bakterie nebo viry, které byly „oslabeny“ (atenuovány), takže vyvolávají ochrannou imunitní odpověď, ale u zdravých lidí nezpůsobují onemocnění. U většiny moderních vakcín je tohoto „oslabení“ dosaženo genetickou modifikací patogenu buď jako přirozeně se vyskytujícího jevu, nebo jako modifikace speciálně zavedené vědci.
Živé vakcíny obvykle vytvářejí silnou a trvalou imunitní odpověď a patří mezi naše nejlepší vakcíny. Živé vakcíny však nemusí být vhodné pro osoby, jejichž imunitní systém nefunguje, ať už z důvodu léčby léky nebo základního onemocnění. Je to proto, že oslabené viry nebo bakterie by se v některých případech mohly příliš rozmnožit a mohly by u těchto lidí způsobit onemocnění.
Živé oslabené vakcíny používané ve schématu ve Velké Británii:
- Vakcína proti rotavirům
- Vakcína proti MMR
- Vakcína proti nosní chřipce
- Vakcína proti pásovému oparu
- Vakcína proti planým neštovicím. vakcína (pouze pro zvláštní skupiny)
- BCG vakcína proti TBC (pouze pro zvláštní skupiny)
Živé cestovní vakcíny používané ve Velké Británii:
- Vakcína proti žluté zimnici
- Orální vakcína proti břišnímu tyfu (ne injekční vakcína)
Inaktivované vakcíny
Inaktivované vakcíny obsahují celé bakterie nebo viry, které byly usmrceny nebo upraveny tak, aby se nemohly replikovat. Protože inaktivované vakcíny neobsahují žádné živé bakterie nebo viry, nemohou způsobit onemocnění, proti kterým chrání, a to ani u osob s velmi oslabeným imunitním systémem. Inaktivované vakcíny však ne vždy vyvolávají tak silnou nebo dlouhodobou imunitní odpověď jako živé oslabené vakcíny.
„Celé usmrcené“ vakcíny používané ve schématu ve Velké Británii:
- Inaktivovaná vakcína proti dětské obrně neboli IPV (ve vakcíně 6 v 1, předškolní posilovací vakcína, posilovací vakcíně pro dospívající a vakcíně proti černému kašli v těhotenství)
- Některé inaktivované vakcíny proti chřipce, které jsou popsány jako „split virion“
- Vakcína proti hepatitidě A (pouze pro zvláštní skupiny)
Příklady „whole killed“ cestovních vakcín používaných ve Spojeném království:
- Vakcína proti vzteklině
- Vakcína proti japonské encefalitidě
Subjednotkové vakcíny
Většina vakcín ve schématu Spojeného království jsou subjednotkové vakcíny, které vůbec neobsahují celé bakterie nebo viry. Místo toho tyto vakcíny obvykle obsahují jeden nebo více specifických antigenů (nebo „příznaků“) z povrchu patogenu. Výhodou subjednotkových vakcín oproti vakcínám proti celým patogenům je, že imunitní odpověď se může zaměřit na rozpoznání malého počtu antigenních cílů („příznaků“).
Subjednotkové vakcíny nevytvářejí vždy tak silnou nebo dlouhodobou imunitní odpověď jako živé oslabené vakcíny. Obvykle vyžadují zpočátku opakované dávky a následné posilovací dávky v dalších letech. Do subjednotkových vakcín se často přidávají adjuvans. Jedná se o látky, které pomáhají posílit a prodloužit imunitní odpověď na vakcínu. V důsledku toho mohou být u těchto typů vakcín běžné lokální reakce (např. bolest paže) výraznější a častější.
Rekombinantní proteinové vakcíny
Rekombinantní vakcíny se vyrábějí za použití bakteriálních nebo kvasinkových buněk k výrobě vakcíny. Z viru nebo bakterie, proti které se chceme chránit, se odebere malý kousek DNA a vloží se do výrobních buněk. Například pro výrobu vakcíny proti hepatitidě B se část DNA z viru hepatitidy B vloží do DNA kvasinkových buněk. Tyto kvasinkové buňky jsou pak schopny produkovat jeden z povrchových proteinů viru hepatitidy B a ten je přečištěn a použit jako účinná látka ve vakcíně.
Většina vakcín v britském očkovacím plánu jsou subjednotkové vakcíny, které vůbec neobsahují celé bakterie nebo viry. („Acelulární“ znamená „neobsahující žádné celé buňky“.) Místo toho tento druh vakcín obsahuje polysacharidy (cukry) nebo bílkoviny z povrchu bakterií nebo virů. Tyto polysacharidy nebo proteiny jsou části, které náš imunitní systém rozpoznává jako „cizí“, a označují se jako antigeny. I když vakcína může obsahovat jen několik z tisíců proteinů bakterie, samy o sobě stačí k vyvolání imunitní reakce, která může chránit před onemocněním.
Rekombinantní vakcíny používané v britském schématu:
- Vakcína proti hepatitidě B (ve vakcíně 6 v 1 a jako samostatná vakcína proti hepatitidě B)
- HPV vakcína
- MenB vakcína. Ta obsahuje bílkoviny z povrchu meningokokových bakterií. Tři z těchto proteinů jsou vyrobeny rekombinantní technologií.
Toxoidní vakcíny
Některé bakterie při napadení organismu uvolňují toxiny (jedovaté bílkoviny), a právě proti těmto toxinům, a nikoli proti samotným bakteriím, chceme být chráněni. Imunitní systém rozpoznává tyto toxiny stejným způsobem jako jiné antigeny na povrchu bakterií a je schopen na ně vytvořit imunitní odpověď. Některé vakcíny obsahují inaktivované verze těchto toxinů. Nazývají se „toxoidy“, protože vypadají jako toxiny, ale nejsou jedovaté. Vyvolávají silnou imunitní odpověď.
Toxoidní vakcíny používané ve schématu očkování ve Velké Británii:
- Vakcína proti difterii (ve vakcíně 6 v 1, předškolní posilovací vakcíně, posilovací vakcíně pro dospívající a vakcíně proti černému kašli v těhotenství)
- Vakcína proti tetanu (ve vakcíně 6 v 1, předškolní posilovací vakcíně, posilovací vakcíně pro dospívající a vakcíně proti černému kašli v těhotenství)
- Vakcína proti černému kašli (ve vakcíně 6 v 1, předškolní posilovací vakcíně a vakcíně proti černému kašli v těhotenství). Ta obsahuje pertussis toxoid spolu s bílkovinami z povrchu bakterie pertussis. Často se nazývá „acelulární“ vakcína.
Konjugované vakcíny
„Konjugovaná“ znamená „spojená“ nebo „spojená“. U některých bakterií je pro získání ochrany z vakcíny třeba naučit imunitní systém reagovat na polysacharidy (složité cukry na povrchu bakterií), nikoliv na bílkoviny. V počátcích polysacharidových vakcín se však zjistilo, že u kojenců a malých dětí nefungují dobře.
Výzkumníci zjistili, že fungují mnohem lépe, pokud je polysacharid připojen (konjugován) k něčemu dalšímu, co vytváří silnou imunitní odpověď. Ve většině konjugovaných vakcín je polysacharid připojen k bílkovině difterického nebo tetanového toxoidu (viz výše „Toxoidové vakcíny“). Imunitní systém tyto bílkoviny velmi snadno rozpoznává, což pomáhá vytvářet silnější imunitní odpověď na polysacharid.
Na informačních listech o přípravku se difterický toxoid často nazývá „nosný protein CRM197“, protože je téměř stejný jako difterický toxoid, ale ne zcela.
Konjugované vakcíny používané v britském schématu:
- Hib vakcína (ve vakcíně 6 v 1 a Hib/MenC vakcíně), která obsahuje polysacharid spojený s tetanovým toxoidem
- MenC vakcína (ve vakcíně Hib/MenC), která obsahuje polysacharid spojený s tetanovým toxoidem
- PCV (dětská pneumokoková vakcína), která obsahuje polysacharidy z povrchu 13 typů bakterií způsobujících pneumokokové onemocnění spojené s difterickým toxoidem (CRM197)
- MenACWY, která obsahuje polysacharidy z povrchu čtyř typů bakterií způsobujících meningokokové onemocnění spojené s difterickým nebo tetanovým toxoidem
Existuje také konjugovaná vakcína proti břišnímu tyfu, nazývaná konjugovaná vakcína proti břišnímu tyfu (TCV). Účinnost této vakcíny byla prokázána ve studii vedené společností Oxford Vaccine Group a WHO ji doporučuje k ochraně dětí před břišním tyfem v endemických oblastech, jako je Nepál a Bangladéš.
Částice podobné virům
Částice podobné virům (VLP) jsou molekuly, které se velmi podobají virům, ale nejsou infekční, protože neobsahují virový genetický materiál. Mohou být přirozeně se vyskytující nebo syntetizované prostřednictvím individuální exprese virových strukturních proteinů, které se pak mohou samy sestavit do struktury podobné viru. V některých případech jsou antigeny ve VLP vakcíně samotné virové strukturní proteiny. Alternativně mohou být VLP vyrobeny tak, aby na povrchu prezentovaly antigeny jiného patogenu, nebo dokonce více patogenů najednou. Protože každý VLP má na svém povrchu více kopií antigenu, je při stimulaci imunitní odpovědi účinnější než jediná kopie. V některých případech mohou strukturní proteiny VLP působit jako adjuvans, které pomáhají posílit imunitní odpověď na primární cílový antigen.
V současné době se ve světě používá několik vakcín na bázi VLP:
- Vakcína proti hepatitidě B
- Vakcína proti HPV
Vakcíny OMV
Vnější membránové vezikuly (OMV) jsou přirozeně produkovány bakteriemi a jsou v podstatě výběžkem vnější buněčné membrány bakterií. Obsahuje mnoho antigenů, které se nacházejí na buněčné membráně, ale jedná se o neinfekční částici. V laboratoři lze tyto OMV z bakterií získat a použít je jako vakcíny. OMV lze také upravit tak, že se z nich odstraní toxické antigeny a ponechají se antigeny vhodné pro stimulaci imunitní odpovědi. OMV také přirozeně působí jako adjuvans. Jedná se o novější technologii vakcín, takže existuje několik licencovaných příkladů:
- Vakcína MenB (vakcína proti meningokoku B)
Vakcíny s nukleovými kyselinami
Vakcíny s nukleovými kyselinami fungují jinak než ostatní vakcíny, protože nedodávají tělu bílkovinný antigen. Místo toho poskytují genetické instrukce antigenu buňkám v těle a ty následně produkují antigen, který stimuluje imunitní odpověď. Vakcíny založené na nukleových kyselinách se vyvíjejí rychle a snadno a jsou významným příslibem pro vývoj vakcín v budoucnosti.
Vakcíny založené na RNA
Vakcíny založené na RNA používají mRNA (messenger RNA) uvnitř lipidové (tukové) membrány. Tento tukový obal jednak chrání mRNA při prvním vstupu do těla, jednak jí pomáhá dostat se dovnitř buněk tím, že se spojí s buněčnou membránou. Jakmile je mRNA uvnitř buňky, stroj uvnitř buňky ji přeloží na antigenní protein. Tato mRNA obvykle vydrží několik dní, ale za tu dobu se vytvoří dostatečné množství antigenu, které stimuluje imunitní odpověď. Poté je přirozeně rozložen a odstraněn tělem. RNA vakcíny nejsou schopny kombinovat se s lidským genetickým kódem (DNA).
V současné době jsou ve Velké Británii povoleny dvě RNA vakcíny pro nouzové použití. Vakcíny Pfizer BioNTech a Moderna COVID-19 jsou obě RNA vakcíny.
DNA vakcíny
DNA je stabilnější než mRNA, takže nevyžaduje stejnou počáteční ochranu. DNA vakcíny se obvykle podávají spolu s technikou zvanou elektroporace. Ta využívá nízkoúrovňové elektronické vlny, které umožňují tělesným buňkám přijmout DNA vakcínu. DNA musí být v buněčném jádře přeložena na mRNA, aby mohla být následně přeložena na proteinové antigeny, které stimulují imunitní odpověď.
V současné době neexistují žádné licencované DNA vakcíny, ale mnoho jich je ve vývoji.
Virální vektorované vakcíny
Stejně jako u vakcín založených na nukleových kyselinách jsou virové vektorované vakcíny novější technologií, která využívá neškodné viry k doručení genetického kódu cílových antigenů vakcíny do buněk těla, aby mohly produkovat proteinové antigeny stimulující imunitní odpověď. Virové vektorované vakcíny se pěstují v buněčných liniích a lze je rychle a snadno vyvíjet ve velkém měřítku. Výroba virových vektorovaných vakcín je ve většině případů výrazně levnější než výroba vakcín s nukleovými kyselinami a mnoha subjednotkových vakcín.
Replikační
Replikační virové vektory si při použití jako platforma pro podávání vakcín zachovávají schopnost vytvářet nové virové částice souběžně s podáváním vakcinačního antigenu. Stejně jako u živých atenuovaných vakcín s celým patogenem má tento replikující virus tu neodmyslitelnou výhodu, že může poskytovat nepřetržitý zdroj vakcinačního antigenu po delší dobu ve srovnání s nereplikujícími vakcínami, a tak pravděpodobně vyvolá silnější imunitní odpověď. K zajištění ochrany může stačit jediná vakcína.
Replikující virové vektory jsou obvykle selektovány tak, aby samotné viry byly neškodné nebo byly oslabené, takže zatímco infikují hostitele, nemohou způsobit onemocnění. Navzdory tomu, že stále probíhá replikace viru, existuje u těchto vakcín zvýšená pravděpodobnost mírných nežádoucích účinků (reakcí).
Vakcína k prevenci eboly s názvem Ervebo (rVSV-ZEBOV) používá rekombinantní virus vezikulární stomatitidy. Tato vakcína byla v celé Evropě schválena k použití v roce 2019 a byla použita v několika ohniscích eboly k ochraně více než 90 000 osob. Vakcína byla použita především při „kruhovém očkování“, kdy jsou očkovány blízké kontakty nakažené osoby, aby se zabránilo šíření viru.
Nereplikující se
Nereplikující se virové vektory si nezachovávají schopnost vytvářet nové virové částice během procesu doručení antigenu vakcíny do buňky. Je to proto, že klíčové virové geny, které umožňují replikaci viru, byly v laboratoři odstraněny. To má tu výhodu, že vakcína nemůže způsobit onemocnění a nežádoucí účinky spojené s replikací virového vektoru jsou omezeny. Vakcinační antigen však může být produkován pouze tak dlouho, dokud původní vakcína zůstává v infikovaných buňkách (několik dní). To znamená, že imunitní odpověď je obecně slabší než u replikujících se virových vektorů a pravděpodobně budou nutné posilovací dávky.
Vakcína s virovým vektorem vyvinutá k prevenci eboly byla Evropskou lékovou agenturou povolena k použití v červenci 2020. Vakcína COVID-19 společnosti Oxford-AstraZeneca, kterou MHRA v prosinci 2020 schválil pro nouzové použití, rovněž využívá nereplikující se virový vektor nazvaný ChAdOx1.
Tento diagram ukazuje, jak funguje vakcína COVID-19 společnosti Oxford-AstraZeneca:
.