Rokotteet voidaan jakaa useisiin eri tyyppeihin, mutta ne toimivat viime kädessä samalla periaatteella. Tämä on immuunivasteen stimuloiminen tunnistamaan patogeeni (tautia aiheuttava organismi) tai patogeenin osa. Kun immuunijärjestelmä on koulutettu tunnistamaan tämä, jos elimistö myöhemmin altistuu taudinaiheuttajalle, se poistuu elimistöstä. Erityisesti immuunijärjestelmä tunnistaa vieraat ”antigeenit”, taudinaiheuttajan pinnalla tai sisällä olevat taudinaiheuttajan osat, joita ei normaalisti esiinny elimistössä.
Kokonaiset taudinaiheuttajarokotteet
Vanhin ja tunnetuin rokotusmenetelmä on koko tautia aiheuttavan taudinaiheuttajan käyttäminen rokotteessa, jolla pyritään saamaan aikaan samankaltainen immuunivaste kuin luonnollisen infektion aikana. Taudinaiheuttajan käyttäminen luonnollisessa tilassaan aiheuttaisi aktiivisen taudin ja voisi mahdollisesti olla vaarallista rokotteen saaneelle yksilölle ja vaarantaa taudin leviämisen muihin. Tämän välttämiseksi nykyaikaisissa rokotteissa käytetään patogeenejä, joita on muutettu.
Elävästi heikennetyt rokotteet
Elävästi heikennetyt rokotteet sisältävät kokonaisia bakteereja tai viruksia, jotka on ”heikennetty” (attenuoitu) siten, että ne saavat aikaan suojaavan immuunivasteen, mutta eivät aiheuta tautia terveillä ihmisillä. Useimmissa nykyaikaisissa rokotteissa tämä ”heikentäminen” on saatu aikaan patogeenin geneettisellä muuntamisella joko luonnossa esiintyvänä ilmiönä tai tutkijoiden erityisesti käyttöön ottamana muunnoksena.
Live-rokotteilla on taipumus synnyttää vahva ja kestävä immuunivaste, ja ne sisältävät joitakin parhaista rokotteistamme. Elävät rokotteet eivät kuitenkaan välttämättä sovellu ihmisille, joiden immuunijärjestelmä ei toimi joko lääkehoidon tai perussairauden vuoksi. Tämä johtuu siitä, että heikentyneet virukset tai bakteerit voivat joissain tapauksissa lisääntyä liikaa ja aiheuttaa näille ihmisille sairauksia.
Britannian aikataulussa käytetyt elävät heikennetyt rokotteet:
- Rotavirusrokote
- MMR-rokote
- Naivoinfluenssarokote
- Vyöruusurokote
- Vihurirokkorokote
- Vanarokko. rokote (vain erityisryhmät)
- BCG-rokote tuberkuloosia vastaan (vain erityisryhmät)
Yhdistyneessä kuningaskunnassa käytettävät elävät matkarokotteet:
- Keltaisen kuumeen rokote
- Oraalinen lavantautirokote (ei pistettävä rokote)
Inaktivoidut rokotteet
Inaktivoidut rokotteet sisältävät kokonaisia bakteereja tai viruksia, jotka on tapettu tai muokattu siten, etteivät ne voi lisääntyä. Koska inaktivoidut rokotteet eivät sisällä eläviä bakteereja tai viruksia, ne eivät voi aiheuttaa tauteja, joita vastaan ne suojaavat, edes ihmisillä, joiden immuunijärjestelmä on vakavasti heikentynyt. Inaktivoidut rokotteet eivät kuitenkaan aina saa aikaan yhtä voimakasta tai pitkäkestoista immuunivastetta kuin elävät heikennetyt rokotteet.
Ison-Britannian rokotusohjelmassa käytetyt ”kokonaan tapetut” rokotteet:
- Inaktivoitu poliorokote eli IPV (6-in-1-rokotteessa, esikoulun tehosterokotteessa, Teini-ikäisten tehosterokotteessa ja hinkuyskärokotteessa raskauden aikana)
- Joitakin inaktivoituja influenssarokotteita, joita kuvataan ”jaetuiksi virioiksi”
- A-hepatiittirokote (vain erityisryhmille)
Esimerkkejä Yhdistyneessä kuningaskunnassa käytetyistä ”kokonaisina tapettuihin” matkarokotteisiin:
- Rabies-rokote
- Japanin enkefaliittirokote
Alayksikkörokotteet
Suuri osa Ison-Britannian rokotusaikatauluun sisältyvistä rokotteista on alayksikkörokotteita, jotka eivät sisällä kokonaisia bakteereja tai viruksia lainkaan. Sen sijaan nämä rokotteet sisältävät yleensä yhtä tai useampaa spesifistä antigeenia (tai ”lippua”) patogeenin pinnalta. Alayksikkörokotteiden etuna kokonaisiin patogeenirokotteisiin verrattuna on se, että immuunivaste voi keskittyä tunnistamaan pienen määrän antigeenikohteita (”lippuja”).
Alayksikkörokotteet eivät aina saa aikaan yhtä voimakasta tai pitkäkestoista immuunivastetta kuin elävät heikennetyt rokotteet. Ne vaativat yleensä aluksi toistuvia annoksia ja myöhempinä vuosina tehosteannoksia. Aliyksikkörokotteisiin lisätään usein adjuvantteja. Nämä ovat aineita, jotka auttavat vahvistamaan ja pidentämään immuunivastetta rokotteelle. Tämän seurauksena tavalliset paikalliset reaktiot (kuten käsivarren kipeytyminen) voivat olla huomattavampia ja yleisempiä tämäntyyppisten rokotteiden yhteydessä.
Rekombinanttiproteiinirokotteet
Rekombinanttirokotteet valmistetaan käyttämällä bakteeri- tai hiivasoluja rokotteen valmistukseen. Pieni DNA-pala otetaan siitä viruksesta tai bakteerista, jota vastaan halutaan suojautua, ja lisätään valmistussoluihin. Esimerkiksi B-hepatiittirokotteen valmistamiseksi osa B-hepatiittiviruksen DNA:sta lisätään hiivasolujen DNA:han. Nämä hiivasolut pystyvät sitten tuottamaan yhtä hepatiitti B -viruksen pintaproteiineista, ja tämä puhdistetaan ja käytetään rokotteen vaikuttavana aineena.
Suurin osa Ison-Britannian rokotusohjelmassa olevista rokotteista on alayksikkörokotteita, jotka eivät sisällä lainkaan kokonaisia bakteereja tai viruksia. (”Akellulaarinen” tarkoittaa ’ei sisällä kokonaisia soluja’.) Sen sijaan tällaiset rokotteet sisältävät polysakkarideja (sokereita) tai proteiineja bakteerien tai virusten pinnalta. Nämä polysakkaridit tai proteiinit ovat osia, jotka immuunijärjestelmämme tunnistaa ”vieraiksi”, ja niitä kutsutaan antigeeneiksi. Vaikka rokote saattaa sisältää vain muutamia bakteerin tuhansista proteiineista, ne riittävät jo itsessään käynnistämään immuunivasteen, joka voi suojata tautia vastaan.
Rekombinanttirokotteet, joita käytetään Ison-Britannian rokotusohjelmassa:
- Hepatiitti B -rokote (6-in-1-rokotteessa ja erillisenä hepatiitti B -rokotteena)
- HPV-rokote
- MenB-rokote. Tämä sisältää proteiineja meningokokkibakteerien pinnalta. Kolme proteiineista on valmistettu rekombinantti-tekniikalla.
Toksoidirokotteet
Jotkut bakteerit vapauttavat toksiineja (myrkyllisiä proteiineja) hyökätessään elimistöön, ja nimenomaan toksiineja eikä itse bakteeria vastaan halutaan suojautua. Immuunijärjestelmä tunnistaa nämä toksiinit samalla tavalla kuin muutkin bakteerin pinnalla olevat antigeenit, ja se pystyy antamaan immuunivasteen niitä vastaan. Joissakin rokotteissa käytetään näiden toksiinien inaktivoituja versioita. Niitä kutsutaan ”toksoideiksi”, koska ne näyttävät toksiineilta mutta eivät ole myrkyllisiä. Ne saavat aikaan voimakkaan immuunivasteen.
Britannian rokotusohjelmassa käytetyt toksoidirokotteet:
- Difteria-rokote (6-in-1-rokotteessa, esikoulun tehosterokotteessa, teini-ikäisten tehosterokotteessa ja hinkuyskärokotteessa raskauden aikana)
- Tetanusrokote (6-in-1-rokotteessa, esikoulun tehosterokotteessa, teini-ikäisten tehosterokotteessa ja hinkuyskärokotteessa raskauden aikana)
- Hinkuyskärokote (hinkuyskä) (6-in-1-rokotteessa, esikoulun tehosterokotteessa ja hinkuyskärokotteessa raskauden aikana). Tämä sisältää hinkuyskätoksoidia yhdessä hinkuyskäbakteerin pinnalta peräisin olevien proteiinien kanssa. Sitä kutsutaan usein ”akellulaariseksi” rokotteeksi.
Konjugaattirokotteet
”Konjugaatti” tarkoittaa ”yhdistettyä” tai ”liitettyä”. Joidenkin bakteerien osalta rokotussuojan saamiseksi rokotteella on koulutettava immuunijärjestelmä reagoimaan polysakkarideihin (monimutkaiset sokerit bakteerien pinnalla) proteiinien sijasta. Polysakkaridirokotteiden alkuaikoina havaittiin kuitenkin, että ne eivät toimineet hyvin vauvoilla ja pikkulapsilla.
Tutkijat havaitsivat, että ne toimivat paljon paremmin, jos polysakkaridi oli liitetty (konjugoitu) johonkin muuhun, joka saa aikaan voimakkaan immuunivasteen. Useimmissa konjugaattirokotteissa polysakkaridi on liitetty kurkkumätä- tai jäykkäkouristustoksoidiproteiiniin (ks. ”Toksoidirokotteet” edellä). Immuunijärjestelmä tunnistaa nämä proteiinit hyvin helposti, ja tämä auttaa synnyttämään voimakkaamman immuunivasteen polysakkaridille.
Tuoteselosteissa kurkkumätä-toksoidia kutsutaan usein ”CRM197-kantajaproteiiniksi”, koska se on lähes sama kuin kurkkumätä-toksoidi, mutta ei aivan sama.
Konjugaattirokotteet, joita käytetään Yhdistyneen kuningaskunnan rokotusohjelmassa:
- Hib-rokote (6-in-1-rokotteessa ja Hib/MenC-rokotteessa), joka sisältää jäykkäkouristustoksoidiin yhdistettyä polysakkaridia
- MenC-rokote (Hib/MenC-rokotteessa), joka sisältää jäykkäkouristustoksoidiin yhdistettyä polysakkaridia
- PCV (lasten pneumokokkirokote), joka sisältää pneumokokkitautia aiheuttavan 13 bakteerityypin pinnalta peräisin olevia polysakkarideja yhdistettynä difteriatoksoidiin (CRM197)
- MenACWY, joka sisältää neljän meningokokkitautia aiheuttavan bakteerityypin pinnalta peräisin olevia polysakkarideja yhdistettynä kurkkumätä- tai jäykkäkouristustoksoidiin
On olemassa myös konjugaattirokote lavantautia vastaan, nimeltään lavantautikonjugaattirokote (TCV). Tämä rokote osoittautui tehokkaaksi Oxford Vaccine Groupin johtamassa tutkimuksessa, ja WHO suosittelee sitä suojaamaan lapsia lavantaudilta endeemisillä alueilla, kuten Nepalissa ja Bangladeshissa.
Viruksen kaltaiset hiukkaset
Viruksen kaltaiset hiukkaset (VLP) ovat molekyylejä, jotka muistuttavat läheisesti viruksia, mutta eivät ole tarttuvia, koska ne eivät sisällä viruksen perintöainesta. Ne voivat olla luonnossa esiintyviä tai syntetisoituja yksilöllisesti ilmentämällä viruksen rakenneproteiineja, jotka voivat sitten itse koota itsensä viruksen kaltaiseksi rakenteeksi. Joissakin tapauksissa VLP-rokotteen antigeenit ovat itse viruksen rakenneproteiineja. Vaihtoehtoisesti VLP:t voidaan valmistaa siten, että niiden pinnalla on toisen patogeenin antigeenejä tai jopa useita patogeenejä samanaikaisesti. Koska jokaisen VLP:n pinnalla on useita kopioita antigeenistä, se stimuloi immuunivastetta tehokkaammin kuin yksittäinen kopio. Joissakin tapauksissa VLP:n rakenneproteiinit voivat toimia adjuvantteina, jotka auttavat vahvistamaan immuunivastetta ensisijaiselle kohdeantigeenille.
Kourallinen VLP-pohjaisia rokotteita on tällä hetkellä käytössä maailmanlaajuisesti:
- Hepatiitti B -rokote
- HPV-rokote
OMV-rokotteet
Outer Membrane Vesicles (OMV) ovat bakteerien luontaisesti tuottamia, ja ne ovat pohjimmiltaan bakteerin solun ulomman solukalvon rakkuloita. Se sisältää monia solukalvolla esiintyviä antigeenejä, mutta on ei-infektiivinen hiukkanen. Laboratoriossa nämä OMV:t voidaan kerätä bakteereista ja käyttää rokotteina. OMV:itä voidaan myös muokata siten, että myrkylliset antigeenit poistetaan ja immuunivasteen stimuloimiseen soveltuvat antigeenit säilytetään. OMV:t toimivat luonnostaan myös adjuvantteina. Tämä on uudempi rokoteteknologia, joten lisensoituja esimerkkejä on vähän:
- MenB-rokote (meningokokki B-rokote)
Nukleiinihapporokotteet
Nukleiinihapporokotteet toimivat muista rokotteista poikkeavalla tavalla siinä mielessä, että ne eivät toimita valkuaisaine-antigeenia elimistöön. Sen sijaan ne toimittavat antigeenin geneettiset ohjeet elimistön soluille, ja solut puolestaan tuottavat antigeenin, mikä stimuloi immuunivasteen. Nukleiinihapporokotteet ovat nopeita ja helppoja kehittää, ja ne ovat merkittäviä lupauksia rokotteiden kehittämiseksi tulevaisuudessa.
RNA-rokotteet
RNA-rokotteissa käytetään mRNA:ta (sanansaattaja-RNA:ta) lipidikalvon (rasvakalvon) sisällä. Tämä rasvapeite sekä suojaa mRNA:ta, kun se ensin joutuu elimistöön, että auttaa sitä pääsemään solujen sisään sulautumalla solukalvoon. Kun mRNA on solun sisällä, solun sisällä oleva koneisto kääntää sen antigeeniproteiiniksi. Tämä mRNA säilyy tyypillisesti muutaman päivän, mutta sinä aikana syntyy riittävästi antigeenia immuunivasteen aikaansaamiseksi. Tämän jälkeen elimistö hajottaa ja poistaa sen luonnollisesti. RNA-rokotteet eivät pysty yhdistymään ihmisen geneettiseen koodiin (DNA).
Yhdistyneessä kuningaskunnassa on tällä hetkellä kaksi RNA-rokotetta, jotka on hyväksytty hätäkäyttöön. Pfizer BioNTech- ja Moderna COVID-19 -rokotteet ovat molemmat RNA-rokotteita.
DNA-rokotteet
DNA on vakaampi kuin mRNA, joten se ei vaadi samanlaista alkusuojausta. DNA-rokotteet annetaan yleensä yhdessä elektroporaatioksi kutsutun tekniikan kanssa. Siinä käytetään matalia sähköisiä aaltoja, jotta elimistön solut ottavat DNA-rokotteen vastaan. DNA:n on käännyttävä mRNA:ksi solun ytimessä, ennen kuin se voidaan myöhemmin kääntää proteiiniantigeeneiksi, jotka stimuloivat immuunivasteen.
Lisensoituja DNA-rokotteita ei ole tällä hetkellä olemassa, mutta monia on kehitteillä.
Virusvektoriset rokotteet
Nukleiinihapporokotteiden tapaan virusvektoriset rokotteet ovat uudempi tekniikka, jossa käytetään vaarattomia viruksia rokotteen kohdeantigeenien geneettisen koodin välittämiseen elimistön soluihin, jotta ne voivat tuottaa proteiiniantigeenejä immuunivasteen stimuloimiseksi. Virusrokotteita kasvatetaan solulinjoissa, ja niitä voidaan kehittää nopeasti ja helposti suuressa mittakaavassa. Virusrokotteet ovat useimmissa tapauksissa huomattavasti halvempia valmistaa verrattuna nukleiinihapporokotteisiin ja moniin alayksikkörokotteisiin.
Replikoivilla
Replikoivilla virusvektoreilla säilyy kyky valmistaa uusia virushiukkasia rokoteantigeenin tuottamisen ohella, kun niitä käytetään rokotteen jakelualustana. Kuten elävillä heikennetyillä koko patogeenin sisältävillä rokotteilla, replikoivalla viruksella on se luontainen etu, että se voi tarjota jatkuvan rokoteantigeenin lähteen pidemmän aikaa verrattuna ei-replikoiviin rokotteisiin, ja näin ollen se todennäköisesti tuottaa voimakkaamman immuunivasteen. Yksi rokote voi riittää antamaan suojan.
Replikoivat virusvektorit valitaan tyypillisesti siten, että itse virukset ovat vaarattomia tai heikennettyjä, jolloin ne eivät voi aiheuttaa tautia isäntää tartuttaessaan. Tästä huolimatta, koska viruksen replikaatio on edelleen käynnissä, lievien haittavaikutusten (reaktioiden) mahdollisuus on lisääntynyt näiden rokotteiden yhteydessä.
Ebolan ehkäisyyn tarkoitetussa rokotteessa nimeltä Ervebo (rVSV-ZEBOV) käytetään rekombinanttia vesikulaarista stomatiittivirusta. Tämä rokote hyväksyttiin Euroopassa käytettäväksi vuonna 2019, ja sitä on käytetty useissa Ebola-epidemioissa suojaamaan yli 90 000 ihmistä. Rokotetta on käytetty ensisijaisesti ”rengasrokotuksissa”, joissa tartunnan saaneen henkilön läheiset kontaktit rokotetaan viruksen leviämisen estämiseksi.
Ei-replikoituvat
Ei-replikoituvat virusvektorit eivät säilytä kykyä valmistaa uusia virushiukkasia rokoteantigeenin kuljettamisen aikana soluun. Tämä johtuu siitä, että keskeiset viruksen geenit, jotka mahdollistavat viruksen monistumisen, on poistettu laboratoriossa. Tästä on se etu, että rokote ei voi aiheuttaa tautia ja että virusvektorin replikaatioon liittyvät haittavaikutukset vähenevät. Rokoteantigeenia voidaan kuitenkin tuottaa vain niin kauan kuin alkuperäinen rokote säilyy tartunnan saaneissa soluissa (muutama päivä). Tämä tarkoittaa, että immuunivaste on yleensä heikompi kuin replikoituvilla virusvektoreilla, ja todennäköisesti tarvitaan tehosteannoksia.
Euroopan lääkevirasto myönsi heinäkuussa 2020 luvan käyttää Ebolan ehkäisyyn kehitettyä virusvektorirokotetta. Oxford-AstraZenecan COVID-19-rokotteessa, jonka MHRA hyväksyi hätäkäyttöön joulukuussa 2020, käytetään myös ChAdOx1-nimistä lisääntymätöntä virusvektoria.
Tässä kaaviossa esitetään, miten Oxford-AstraZeneca COVID-19 -rokote toimii: