Soorten vaccins

Vaccins kunnen in een aantal verschillende soorten worden onderverdeeld, maar werken uiteindelijk volgens hetzelfde principe. Dit is het stimuleren van de immuunrespons om een ziekteverwekker (een ziekteverwekkend organisme) of een deel van een ziekteverwekker te herkennen. Zodra het immuunsysteem getraind is om dit te herkennen, zal het lichaam, als het later aan de ziekteverwekker wordt blootgesteld, uit het lichaam worden verwijderd. Het immuunsysteem herkent met name vreemde “antigenen”, delen van de ziekteverwekker op het oppervlak of binnenin de ziekteverwekker, die normaal niet in het lichaam worden aangetroffen.

Vaccins tegen volledige ziekteverwekkers

De oudste en bekendste vaccinatiemethode bestaat erin de ziekteverwekker in zijn geheel in een vaccin te gebruiken om een immuunreactie op te wekken die vergelijkbaar is met die welke bij een natuurlijke infectie optreedt. Het gebruik van de ziekteverwekker in zijn natuurlijke staat zou actieve ziekte veroorzaken en zou potentieel gevaarlijk kunnen zijn voor de persoon die het ontvangt en het risico met zich meebrengen dat de ziekte zich verspreidt naar anderen. Om dit te vermijden, gebruiken moderne vaccins pathogenen die zijn gewijzigd.

levend verzwakte vaccins

levend verzwakte vaccins bevatten hele bacteriën of virussen die zijn “verzwakt” (attenuated) zodat zij een beschermende immuunrespons opwekken maar geen ziekte veroorzaken bij gezonde mensen. Bij de meeste moderne vaccins wordt deze “verzwakking” bereikt door genetische modificatie van de ziekteverwekker, hetzij als een natuurlijk voorkomend verschijnsel, hetzij als een modificatie die specifiek door wetenschappers is aangebracht.

Levende vaccins hebben de neiging een sterke en blijvende immuunrespons op te wekken en omvatten enkele van onze beste vaccins. Levende vaccins zijn echter mogelijk niet geschikt voor mensen van wie het immuunsysteem niet werkt, hetzij door behandeling met medicijnen of door een onderliggende ziekte. Dit komt omdat de verzwakte virussen of bacteriën zich in sommige gevallen te veel zouden kunnen vermenigvuldigen en bij deze mensen ziekte zouden kunnen veroorzaken.

Live attenuated vaccins die in het VK-schema worden gebruikt:

• Rotavirusvaccin
• MMR-vaccin
• Nasale griepvaccin
• Vaccin tegen gordelroos
• Kippenpokken vaccin (alleen voor speciale groepen)
• BCG-vaccin tegen TBC (alleen voor speciale groepen)

Levende reisvaccins die in het VK worden gebruikt:

• Geelekoortsvaccin
• Oraal tyfusvaccin (niet het geïnjecteerde vaccin)

Geïnactiveerde vaccins

Geïnactiveerde vaccins bevatten hele bacteriën of virussen die gedood of veranderd zijn, zodat ze zich niet kunnen vermeerderen. Omdat geïnactiveerde vaccins geen levende bacteriën of virussen bevatten, kunnen ze de ziekten waartegen ze beschermen niet veroorzaken, zelfs niet bij mensen met een ernstig verzwakt immuunsysteem. Geïnactiveerde vaccins veroorzaken echter niet altijd zo’n sterke of langdurige immuunrespons als verzwakte levende vaccins.

‘Geheel gedode’ vaccins die in het Britse schema worden gebruikt:

• Geïnactiveerd poliovaccin of IPV (in het 6-in-1 vaccin, pre-school booster, tienerbooster en kinkhoestvaccin bij zwangerschap)
• Enkele geïnactiveerde griepvaccins die worden omschreven als ‘split virion’
• Hepatitis A-vaccin (alleen voor speciale groepen)

Voorbeelden van ‘hele gedode’ reisvaccins die in het VK worden gebruikt:

• Rabiësvaccin
• Japanse encefalitisvaccin

Subunit-vaccins

De meeste vaccins in het Britse schema zijn subunit-vaccins die helemaal geen hele bacteriën of virussen bevatten. In plaats daarvan bevatten deze vaccins meestal een of meer specifieke antigenen (of “vlaggen”) van het oppervlak van de ziekteverwekker. Het voordeel van subunitvaccins ten opzichte van vaccins tegen hele pathogenen is dat de immuunrespons zich kan concentreren op het herkennen van een klein aantal antigeendoelwitten (“vlaggen”).

Subunitvaccins veroorzaken niet altijd zo’n sterke of langdurige immuunrespons als levende verzwakte vaccins. Zij vereisen gewoonlijk herhaalde doses in het begin en boosterdoses in de daaropvolgende jaren. Aan subunitvaccins worden vaak hulpstoffen toegevoegd. Dit zijn stoffen die helpen de immuunrespons op het vaccin te versterken en te verlengen. Als gevolg hiervan kunnen gewone lokale reacties (zoals een pijnlijke arm) bij dit soort vaccins merkbaarder en frequenter zijn.

Recombinant-eiwitvaccins

Recombinant-vaccins worden gemaakt met behulp van bacterie- of gistcellen om het vaccin te produceren. Een klein stukje DNA wordt genomen van het virus of de bacterie waartegen we ons willen beschermen en in de fabricagecellen ingebracht. Om bijvoorbeeld het hepatitis B-vaccin te maken, wordt een deel van het DNA van het hepatitis B-virus ingebracht in het DNA van gistcellen. Deze gistcellen zijn dan in staat een van de oppervlakte-eiwitten van het hepatitis B-virus te produceren, en dit wordt gezuiverd en gebruikt als het actieve ingrediënt in het vaccin.

De meeste vaccins in het Britse schema zijn subunit-vaccins die helemaal geen hele bacteriën of virussen bevatten. (“Acellulair” betekent “geen hele cellen bevattend”.) In plaats daarvan bevatten dit soort vaccins polysacchariden (suikers) of eiwitten van het oppervlak van bacteriën of virussen. Deze polysacchariden of eiwitten zijn de onderdelen die ons immuunsysteem als “vreemd” herkent, en zij worden antigenen genoemd. Ook al bevat het vaccin misschien maar een paar van de duizenden eiwitten in een bacterie, toch zijn ze op zichzelf voldoende om een immuunreactie op te wekken die bescherming kan bieden tegen de ziekte.

Recombinante vaccins die in het Britse schema worden gebruikt:

• Hepatitis B-vaccin (in het 6-in-1-vaccin en als het afzonderlijke hepatitis B-vaccin)
• HPV-vaccin
• MenB-vaccin. Dit bevat eiwitten van het oppervlak van meningokokkenbacteriën. Drie van de eiwitten worden gemaakt met behulp van recombinante technologie.

Toxoïde Vaccins

Sommige bacteriën laten toxinen (giftige eiwitten) vrij wanneer zij het lichaam aanvallen, en het zijn de toxinen in plaats van de bacterie zelf waartegen we beschermd willen zijn. Het immuunsysteem herkent deze toxinen op dezelfde wijze als het andere antigenen op het oppervlak van de bacterie herkent, en is in staat er een immuunrespons tegen op te bouwen. Sommige vaccins worden gemaakt met geïnactiveerde versies van deze toxinen. Zij worden “toxoïden” genoemd omdat zij op toxinen lijken maar niet giftig zijn. Zij wekken een sterke immuunrespons op.

Toxoïde vaccins die in het Britse schema worden gebruikt:

• Difterievaccin (in het 6-in-1-vaccin, peuterbooster, tienerbooster en kinkhoestvaccin bij zwangerschap)
• Tetanusvaccin (in het 6-in-1-vaccin, pre-school booster, teenage booster en pertussis vaccin bij zwangerschap)
• Pertussis (kinkhoest) vaccin (in het 6-in-1 vaccin, pre-school booster en pertussis vaccin bij zwangerschap). Dit bevat pertussistoxoïd, samen met eiwitten van het oppervlak van de pertussisbacterie. Het wordt vaak een ‘acellulair’ vaccin genoemd.

Conjugaatvaccins

‘Conjugaat’ betekent ‘verbonden’ of ‘samengevoegd’. Bij sommige bacteriën moet je, om bescherming te krijgen van een vaccin, het immuunsysteem trainen om te reageren op polysacchariden (complexe suikers op het oppervlak van bacteriën) in plaats van op eiwitten. Maar in de begindagen van polysaccharidevaccins bleek dat ze niet goed werkten bij baby’s en jonge kinderen.

Onderzoekers ontdekten dat ze veel beter werkten als de polysaccharide aan iets anders werd vastgehecht (geconjugeerd) dat een sterke immuunrespons opwekt. In de meeste geconjugeerde vaccins is het polysaccharide gebonden aan difterie- of tetanustoxoïd-eiwitten (zie ‘Toxoïde vaccins’ hierboven). Het immuunsysteem herkent deze eiwitten zeer gemakkelijk en dit helpt bij het opwekken van een sterkere immuunrespons op het polysaccharide.

Op productinformatiebladen wordt het difterietoxoïd vaak ‘CRM197-dragereiwit’ genoemd, omdat het bijna hetzelfde is als difterietoxoïd, maar niet helemaal.

Conjugaatvaccins die in het Britse schema worden gebruikt:

• Hib-vaccin (in het 6-in-1-vaccin en het Hib/MenC-vaccin), dat een polysaccharide bevat dat is samengevoegd met tetanustoxoïd
• MenC-vaccin (in het Hib/MenC-vaccin), dat een polysaccharide bevat dat is samengevoegd met tetanustoxoïd
• PCV (pneumokokkenvaccin voor kinderen), dat polysachariden bevat van het oppervlak van 13 soorten bacteriën die pneumokokkenziekte veroorzaken, gebonden aan difterietoxoïd (CRM197)
• MenACWY, dat polysachariden bevat van het oppervlak van vier soorten bacteriën die de meningokokkenziekte veroorzaken, gebonden aan difterie- of tetanustoxoïd

Er bestaat ook een geconjugeerd vaccin tegen buiktyfus, Tyfus Conjugaat Vaccin (TCV) genoemd. Dit vaccin is effectief gebleken in een studie onder leiding van de Oxford Vaccine Group, en wordt door de WHO aanbevolen om kinderen te beschermen tegen buiktyfus in endemische regio’s zoals Nepal en Bangladesh.

Virusachtige deeltjes

Virusachtige deeltjes (VLP’s) zijn moleculen die sterk op virussen lijken, maar niet besmettelijk zijn omdat zij geen viraal genetisch materiaal bevatten. Zij kunnen van nature voorkomen of worden gesynthetiseerd door de individuele expressie van virale structurele eiwitten, die zich vervolgens zelf kunnen assembleren tot de virusachtige structuur. In sommige gevallen zijn de antigenen in een VLP-vaccin de virale structurele eiwitten zelf. Als alternatief kunnen de VLP’s zo worden vervaardigd dat zij antigenen van een andere ziekteverwekker op het oppervlak bevatten, of zelfs van meerdere ziekteverwekkers tegelijk. Aangezien elk VLP meerdere kopieën van een antigeen op zijn oppervlak heeft, is het effectiever bij het stimuleren van een immuunrespons dan een enkele kopie. In sommige gevallen kunnen de structurele proteïnen van de VLP als hulpstoffen fungeren, en helpen de immuunrespons op het primaire doelantigeen te versterken.

Een handvol op VLP gebaseerde vaccins wordt momenteel wereldwijd gebruikt:

• Hepatitis B-vaccin
• HPV-vaccin

OMV-vaccins

Outer Membrane Vesicles (OMV’s) worden van nature door bacteriën geproduceerd en zijn in wezen een bleb van het bacteriële buitencelmembraan. Deze bevat veel van de antigenen die op het celmembraan voorkomen, maar is een niet-infectieus deeltje. In het laboratorium kunnen deze OMV’s van bacteriën worden geoogst om ze als vaccins te gebruiken. De OMV’s kunnen ook worden gemodificeerd zodat toxische antigenen worden verwijderd en antigenen die geschikt zijn voor het stimuleren van een immuunrespons kunnen worden behouden. OMV’s fungeren ook van nature als hulpstoffen. Dit is een nieuwere vaccintechnologie en er zijn dan ook weinig gelicentieerde voorbeelden:

• MenB-vaccin (meningokokken B-vaccin)

Nucleïnezuur-vaccins

Nucleïnezuur-vaccins werken op een andere manier dan andere vaccins, in die zin dat zij het eiwitantigeen niet aan het lichaam leveren. In plaats daarvan verstrekken zij de genetische instructies van het antigeen aan de cellen in het lichaam en op hun beurt produceren de cellen het antigeen, dat een immuunrespons stimuleert. Nucleïnezuurvaccins zijn snel en gemakkelijk te ontwikkelen en bieden een grote belofte voor de ontwikkeling van vaccins in de toekomst.

RNA-vaccins

RNA-vaccins gebruiken mRNA (boodschapper-RNA) binnen een lipide (vet) membraan. Deze vetmantel beschermt het mRNA wanneer het voor het eerst het lichaam binnenkomt, en helpt het ook om in de cellen te komen door met het celmembraan te fuseren. Zodra het mRNA zich in de cel bevindt, wordt het door machines in de cel omgezet in het antigeeneiwit. Dit mRNA gaat meestal een paar dagen mee, maar in die tijd wordt voldoende antigeen aangemaakt om een immuunrespons te stimuleren. Daarna wordt het op natuurlijke wijze door het lichaam afgebroken en verwijderd. RNA-vaccins zijn niet in staat zich te verbinden met de menselijke genetische code (DNA).

Er zijn momenteel twee RNA-vaccins toegelaten voor gebruik in noodgevallen in het VK. De vaccins Pfizer BioNTech en Moderna COVID-19 zijn beide RNA-vaccins.

DNA-vaccins

DNA is stabieler dan mRNA en behoeft dus niet dezelfde initiële bescherming. DNA-vaccins worden meestal toegediend samen met een techniek die elektroporatie wordt genoemd. Hierbij worden elektronische golven op laag niveau gebruikt om de lichaamscellen in staat te stellen het DNA-vaccin op te nemen. Het DNA moet in de celkern worden vertaald naar mRNA voordat het vervolgens kan worden omgezet in eiwitantigenen die een immuunrespons stimuleren.

Er zijn momenteel geen DNA-vaccins waarvoor een vergunning is verleend, maar er zijn er wel veel in ontwikkeling.

Viral Vectored Vaccines

Zoals nucleïnezuurvaccins zijn viral vectored vaccins een nieuwere technologie, waarbij onschadelijke virussen worden gebruikt om de genetische code van doelvaccinantigenen aan lichaamscellen af te leveren, zodat deze eiwitantigenen kunnen produceren om een immuunrespons te stimuleren. Viraal gemedieerde vaccins worden gekweekt in cellijnen en kunnen snel en gemakkelijk op grote schaal worden ontwikkeld. Viraal gevectoreerde vaccins zijn in de meeste gevallen aanzienlijk goedkoper te produceren in vergelijking met nucleïnezuurvaccins en vele subunitvaccins.

Replicerende

Replicerende virale vectoren behouden de mogelijkheid om nieuwe virale deeltjes te maken naast het leveren van het vaccinantigeen wanneer ze worden gebruikt als een platform voor de toediening van vaccins. Net als bij levende verzwakte vaccins tegen hele pathogenen heeft dit als replicerend virus het inherente voordeel dat het gedurende langere tijd een continue bron van vaccinantigeen kan leveren in vergelijking met niet-replicerende vaccins, en dus waarschijnlijk een sterkere immuunrespons zal produceren. Een enkel vaccin kan voldoende zijn om bescherming te bieden.

Replicerende virale vectoren worden gewoonlijk zo geselecteerd dat de virussen zelf onschadelijk zijn, of verzwakt, zodat zij, terwijl zij de gastheer infecteren, geen ziekte kunnen veroorzaken. Desondanks is er, omdat er nog steeds virale replicatie plaatsvindt, een verhoogde kans op milde bijwerkingen (reacties) met deze vaccins.

Een vaccin ter voorkoming van ebola, Ervebo genaamd (rVSV-ZEBOV), maakt gebruik van een recombinant vesiculair stomatitisvirus. Dit vaccin is in 2019 in heel Europa goedgekeurd voor gebruik, en is gebruikt bij meerdere ebola-uitbraken om meer dan 90.000 mensen te beschermen. Het vaccin is voornamelijk gebruikt in “ringvaccinatie”, waarbij de naaste contacten van een besmette persoon worden gevaccineerd om te voorkomen dat het virus zich verspreidt.

Niet-replicerende

Niet-replicerende virale vectoren behouden niet het vermogen om nieuwe virale deeltjes te maken tijdens het proces van het afleveren van het vaccinantigeen aan de cel. Dit komt doordat belangrijke virale genen die het virus in staat stellen zich te vermenigvuldigen, in het laboratorium zijn verwijderd. Dit heeft het voordeel dat het vaccin geen ziekte kan veroorzaken en dat ongewenste voorvallen die verband houden met de replicatie van de virale vector worden beperkt. Vaccinantigeen kan echter slechts worden aangemaakt zolang het oorspronkelijke vaccin in geïnfecteerde cellen aanwezig blijft (enkele dagen). Dit betekent dat de immuunrespons over het algemeen zwakker is dan met replicerende virale vectoren en er waarschijnlijk boosterdoses nodig zijn.

Een viraal vectorenvaccin dat is ontwikkeld om ebola te voorkomen, is in juli 2020 door het Europees Geneesmiddelenbureau toegelaten voor gebruik. Het Oxford-AstraZeneca-vaccin COVID-19, dat in december 2020 door de MHRA is goedgekeurd voor gebruik in noodgevallen, maakt ook gebruik van een niet-replicerende virale vector genaamd ChAdOx1.

Dit schema laat zien hoe het Oxford-AstraZeneca COVID-19-vaccin werkt: