Mens de fleste av oss venter på å bli vaksinert mot covid-19, kan det være grunn til å minne om at vi har drevet med vaksinering i flere hundre år. Som så mange andre oppfinnelser stammer teknologien fra Kina.
For å skape immunitet startet de, på 1500-tallet en gang, med å blåse tørket materiale fra koppe-sår opp i nesa. Det kjente de til i England allerede rundt 1700, men det var ikke før i 1796 at legen Edward Jenner la merke til at budeier fikk en veldig mild form for kopper. De ble smittet av kyr og fikk beslektede kukopper, men det gav immunitet mot kopper også.
Den gangen var etikk i forskning rene science fiction, så han fikk tak i en 8 år gammel gutt fra de lavere klasser (gartnerens sønn) og smittet ham med kukopper fra en budeie ved å skrape puss inn i huden. Seks uker senere gjentok han behandlingen, men med ekte kopper. Gutten ble ikke smittet. Metoden var mye tryggere enn den kineserne praktiserte.
Det at man brukte kukopper til å immunisere mot kopper har også gitt navn til teknologien. Det latinske navnet på ku er vacca.
Neste gjennombrudd i vaksiner kom med Louis Pasteur på 1880-tallet. Han utviklet vaksiner for både fuglekolera, rabies og miltbrann. Så gikk det slag i slag.
Trener immunsystemet
Vaksiner handler i bunn og grunn om å trene opp immunsystemet. Vaksinene har ingen egen effekt på mikroorganismene. Deres jobb er å se ut som dem, uten å være farlig, slik at immunsystemet utvikler antistoffene som må til for å bekjempe dem. Det gjør at de virker på alt mulig som immunsystemet kan bekjempe. Både på virus, bakterier, sopp og til og med på kreftceller i noen tilfeller.
Når immunsystemet gjenkjenner en mikroorganisme som noe fremmed går det til angrep. Det gjør det ved å produsere B- og T-celler. Noen av disse har til oppgave å huske hvordan mikroorganismen ser ut slik at den kan angripes med stor kraft før man blir syk neste gang.
B-cellene lager antistoffer mot inntrengerne; antigenene. Antistoffer er en type proteiner som er skreddersydde stifinnere. Jobben deres er å peke ut antigenene til celler som er laget for å ta knekken dem. T-cellene dreper derimot hele den infiserte cellen, inklusive mikroorganismene.
Hvilken del av forsvaret som aktiveres, varierer avhengig av type vaksine. Det har betydning for hvor lenge effekten varer. Både B-celler og T-celler har hukommelse, men for at en vaksine skal gi langvarig immunitet er det trolig viktig at T-cellene aktiveres.
Mange typer
Det er en utbredt misforståelse at vaksinen som sprøytes inn er selve virkestoffet som blir i kroppen i årevis. Det vaksinen inneholder fjernes av immunsystemet etter noen dager og uker. Det er jo nettopp poenget at virkestoffene i vaksinene skal trene opp immunsystemet og ofre seg for denne oppgaven. Det kan på en måte sammenliknes med Kamikazefly, men uten våpen. Forsvaret lærer seg å gjenkjenne dem til neste gang når de er fylt med «bomber».
En vaksines jobb er å være en slags ufarlig skuespiller som trigger en rask immunrespons. Da slipper immunsystemet gå gjennom en læreprosess som er så langvarig at sykdommen kan få overtaket først. En som er vaksinert mot en sykdom får et immunsystem som husker hva som er fienden. Da kan det svært raskt formere opp antistoffer og T-celler som tar knekken på inntrengerne før de får formert seg i stort nok antall. Hvor lenge immunsystemet husker, er avhengig av hva slags vaksine det dreier seg om. Dessuten vil noen virus og bakterier mutere, og da er det ikke sikkert at de kan gjenkjennes lenger.
Virus mot virus
For å lage vaksiner har man utviklet mange ulike teknikker. Den kanskje aller mest effektive er den som baserer seg på virkelig virus, men som er svekket slik at de ikke forårsaker sykdom. De gir en sterk immunreaksjon, men med risiko for at man smitter pasienten.
En mer trygg variant er basert på patogener som er drept, eller som bare består av de bitene som immunsystemet trenger for å identifisere dem som inntrengere.
En vaksine er helt sykdomsspesifikk. Det hjelper ikke å være vaksinert mot polio når man smittes av meslinger. Derfor trenges en lang rekke vaksiner fra tidlig alder. Barnevaksinasjonsprogrammene har i mange land drastisk senket barnedødeligheten.
Men av og til er målet bevegelig. Influensa kommer på årlig basis og oftest i en mutert form som tidligere vaksiner ikke hjelper mot. Derfor setter man sammen en ny vaksine hvert år ut fra en slags «mutasjonsvarsling» som prøver å treffe akkurat de viktigste variantene som treffer oss på høsten og vinteren. Håpet er at koronaviruset ikke muterer så mye at vi må tilpasse vaksinene hele tiden.
HIV er også svært vanskelig, og man har ikke klart å utvikle en vaksine mot sykdommen.
Produksjon
Den tradisjonelle måten å produsere vaksiner på er å formere dem opp i hønseegg. Det er ingen god «oppvekst» for virus. De som produseres blir svekket slik at de ikke klarer å utvikle sykdom i mennesker før immunsystemet tar knekken på dem. Det er en godt innarbeidet, men tidkrevende prosess. Derfor skal vi være glade for den nye teknologien med DNA- og RNA-vaksiner. Det er langt raskere å både utvikle og produsere enn tradisjonelle vaksiner.
En av ulempene med tradisjonelle vaksiner er at det ikke alltid er så enkelt å rense ut de aktive proteinene fra egget. Det kan følge med noen eggeproteiner. Helt ufarlig for de fleste, men det kan skape allergiske reaksjoner hos noen.
RNA-vaksiner er mye enklere å produsere, og man unngår problemene som kommer fra eggene som brukes til å fremstille tradisjonelle vaksiner.
DNA og RNA-vaksiner
De nye vaksinene basert på DNA, slik som russiske Sputnik og Astra Zenecas vaksiner, og RNA, som Pfizer/BioNTech og Modernas vaksiner, er resultat av langvarig arbeid. Kanskje først og fremst til kreftbehandling. Men med covid-19 fikk teknologien en ilddåp.
Den raske sekvenseringen av virusets genmateriale gjorde det mulig å finne ut hvordan det så ut. Så kunne man bygge de små kodebitene med arvestoff som trengs for å formere opp proteiner som immunsystemet gjenkjenner som selve viruset. I dette tilfellet dreier det seg om de piggene som stikker opp fra skallet rundt virusets genmateriale.
Både DNA og RNA er del av kommunikasjonskanalen i kroppens celler, og har i praksis samme virkemekanisme: de får cellene til å produsere pigg-proteinet selv. DNA og RNA har ulike fordeler og ulemper. I motsetning til DNA, som er en dobbeltspiral med lik informasjon i begge spiraler, har RNA bare en streng. Fordelen med DNA-vaksiner er at de er mer kjemisk stabile. Det betyr at de holder seg bedre uten nedkjøling. På den annen side forsvinner RNA raskere fra cellene etter vaksinering, som kan være en fordel.
Bruker tomme virus
De nye vaksinene, basert på mRNA – budbringer-RNA eller DNA, inneholder den biten av RNA- eller DNA-koden som trengs for å lage akkurat det proteinet som man ønsker. For å nå fram til cellene, som skal stimuleres til å produsere det som skal fremkalle immunrespons, må DNA- og RNA-informasjonen pakkes inn i noe som kan komme seg inn i cellene. RNA-vaksinene er pakket inn i små bobler med fett. DNA-vaksinene er pakket inn i skallet til et vanlig virus som er tømt for eget genetisk materiale. Denne viruspakken blir dermed en trojansk hest som kan overføre RNA-vaksinen til cellene.
Når vaksiner med mRNA- eller DNA-informasjonen kommer inn i cellene, begynner de å produsere akkurat det proteinet. Det er alt cellene har fått beskjed om å gjøre. Piggproteinet formeres i stort antall av cellene akkurat som de ville produsert hele viruset om de var infisert av slike.
Piggene er ikke farlige, men immunsystemet gjenkjenner dem som fremmede og går løs på dem. Etter en tid har det gjort jobben og fjernet dem, men, og så kommer det viktige; det har lært seg hvordan de ser ut. Da gjør det kort prosess med dem. Vaksinen har gitt immunitet mot sykdommen.
Fremtidens vaksiner
Selv om RNA- og DNA-vaksiner er ny teknologi, er det mye som tyder på at dette er fremtiden for vaksiner. De er så langt vi kan dokumentere sikre og effektive. Teknologien ble så å si kastet ut på veldig dypt vann for å nedkjempe covid-19 raskt. Når dette er over, vil vi ha skaffet oss mye mer kunnskap om teknologien og hvordan vi skal ruste oss for neste pandemi. Kanskje vi til og med klarer å kvele den i fødselen.
Kilde: Doktor i molekylærbiologi, Sigrid Bratlie. Artikkelen ble først publisert i Teknisk Ukeblads månedsmagasin, 1/2021.
