Prace Edwarda Jennera (1796) nad sposobami zapobiegania rozprzestrzeniania się ospy dały początek wakcynologii (łac. vaccinia – wirus ospy krowianki). początkowo w jej aspekcie praktycznym, Choć perspektywa poznania immunologicznych podstaw odporności na choroby zakaźne była wciąż odległa, to właśnie te pierwsze prace przyczyniły się po latach do całkowitego rozwiązania problemu ospy. W 1980 roku Zgromadzenie Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Assembly) ogłosiło, że ospa została całkowicie usunięta i zaleciło zaprzestanie szczepień. Jedna z najbardziej wyniszczających dla ludzkości chorób została wyeliminowana. W przypadkach innych chorób zakaźnych nawet jeśli nie zdołano ich całkowicie wyeliminować, to poprzez szczepienia znacznie ograniczono liczbę zachorowań i śmiertelność , a zakażenia stały się mniej powszechne. Na przestrzeni lat uzyskaliśmy zatem przekonanie, że większość problemów związanych z chorobami zakaźnymi i kontrolą ich przenoszenia została rozwiązana. W powszechnym odczuciu choroby zakaźne zniknęły, jeśli nawet nie całkowicie, to ich zasięg zmniejszył się do rozmiarów niezauważalnych (medialnie) i pomijalnych (społecznie). Skąd zatem wyraźne głosy zdziwienia , że oto znów rejestrujemy przypadki błonicy (dyfterytu), problemem stają się zachorowania na odrę, gwałtownie wzrasta liczba zachorowań na krztusiec, czy jak ostatnio, pojawiają się doniesienia o przypadkach polio (choroba Heinego-Medina). Przecież problemy kontroli rozprzestrzeniania się tych chorób zostały już rozwiązane – nawet jeśli nie globalnie, to w naszej szerokości geograficznej - przez powszechne szczepienia.

Szczepionka na sceptycyzm...

Szczepienia ochronne pozwalały zmniejszyć ryzyko zakażenia, a jeśli do zakażenia doszło – efektem zaszczepienia był łagodniejszy przebieg choroby. Szczepienia były początkowo postrzegane przez pryzmat korzyści przynoszonych bezpośrednio osobom zaszczepionym, choć i w czasach Edwarda Jennera nie brakowało sceptyków. Społeczny odbiór szczepień zmienia się,, o czym od połowy lat 70. z rosnącą intensywnością informują media. Wydaje się, że to właśnie na przełomie lat 70. i 80. wieloletnie szczepienia ochronne sprowadziły liczbę przypadków wielu chorób zakaźnych do stabilnych poziomów minimalnych. I był to jednocześnie moment, w którym spotkały (przecięły się) się dwa trendy – malejący trend zapadalności na choroby zakaźne, przy jednocześnie rosnącym trendzie awersji do szczepień. Choroby zakaźne zostały wyparte ze świadomości społecznej jako bezpośrednie zagrożenie życia, eliminując tym samym jedną z najważniejszych motywacji do szczepień. Choroby zakaźne zniknęły. Jest bezpiecznie. I obecnie uwaga tychże mediów skupia się na bezpieczeństwie stosowania samych szczepionek. Czy zatem szczepienia są konieczne?

Szczepić czy nie?

Po wielu latach stosowania szczepionek zmienia się nie tylko społeczne nastawienie – zmieniają się także same szczepionki. Zmniejszająca się skuteczność szczepionek związana jest m.in. z procesami adaptacji mikroorganizmów, przed którymi chcemy się chronić. Stąd konieczność stałego monitorowania w populacji poziomu ochrony uzyskiwanej po szczepieniu. Dobrym przykładem tendencji zmniejszania się efektywności szczepionek (słabnące szczepionki i w konsekwencji słabnąca odporność) jest krztusiec. Ta wysoce zakaźna choroba dróg oddechowych wywoływana jest przez bakterię Gram-ujemną Bordetella pertussis. Na podstawie danych epidemiologicznych szacuje się, że jedna zakażona osoba w całkowicie podatnym otoczeniu może zarazić krztuścem kolejnych 12-17 osób Liczba ta jest porównywalna do zdolności rozprzestrzeniania się odry (12-18), a dla ospy wynosi 6-7, Co ciekawe jedna osoba zarażona wirusem grypy może zarazić do 3 kolejnych osób. W tym ostatnim przypadku mimo względnie niskiej zakaźności, brak powszechnych szczepień sprawia, zachorowania na grypę mają często charakter epidemiczny. Krztusiec najczęściej występuje u niemowląt oraz małych dzieci, u których głównym objawem jest charakterystyczny długotrwały, napadowy kaszl (ang. „whooping cough”). Według danych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), bakteria ta jest odpowiedzialna za około 300 tyś. przypadków śmiertelnych wśród dzieci każdego roku. Powszechną immunizację szczepionką przeciwkrztuścową rozpoczęto w 1940 roku. Szczepienia objęły mieszkańców wielu krajów, co spowodowało gwałtowny spadek zachorowalności i śmiertelności związanej z krztuścem. Zmniejszenie zachorowań wynikało wówczas z pojawienia się odporności „stada” (ang. „herd immunity”), O odporności stada mówimy, gdy znacząca większość populacji została zaszczepiona i tym samym stwarza naturalną barierę w dalszym przenoszeniu zakażeń – blokując lub zmniejszając transmisję patogenu. Pytanie tylko, jak definiujemy tę „znaczącą większość”. Na podstawie danych epidemiologicznych szacuje się, że odporności stada pojawia się, gdy zaszczepione jest ponad 80% osób w populacji. Z tym, że wskazany próg jest różny dla różnych chorób i w przypadku krztuśca osiąga nawet 92-94 %. Margines jaki pozostaje dla osób, które z różnych przyczyn (obniżona odporność, alergie na składniki szczepionki, inne przeciwwskazania medyczne) nie mogą zostać zaszczepione lub wybrały nieszczepienie zostając „szczepionkowymi autostopowiczami”, jest niewielki.

Stosowane nieprzerwanie od wielu lat szczepienia przeciwkrztuścowe spowodowały zmniejszenie naturalnego rezerwuar bakterii B. pertussis w populacji dzieci i nastolatków, wywołując ochronę przed infekcją wśród osób z niewykształconą odpornością (m.in. u niemowląt). Początkowo do szczepień używano tzw. szczepionki pełnokomórkowej, która jest zawiesiną inaktywowanych szczepów B. pertussis. Szczepionka ta jest skuteczna, lecz również reaktogenna, powodując niekiedy pojawienie się miejscowych i ogólnoustrojowych odczynów poszczepiennych. Ze względu na reaktogenność, szczepionki pełnokomórkowe zastąpiono w wielu krajach bezpieczniejszymi szczepionkami bezkomórkowymi (acelularnymi), które zawierają oczyszczone i nietoksyczne formy czynników wirulencji B. pertussis. Prowadzone w wielu krajach obserwacje i badania wskazują na zmniejszającą się z każdym rokiem skuteczność szczepionek bezkomórkowych, a tym samym malejącą odporność na krztusiec w populacji. Sytuację komplikuje fakt, że rezerwuarem krztuśca mogą być też osoby dorosłe, wśród których obserwuje się wzrost zachorowań o nietypowym dla tej choroby przebiegu.

Co zatem jest przyczyną zmniejszającej się skuteczności szczepionek przeciwkrztuścowych?

Białka stanowiące główne składniki szczepionek przeciwkrztuścowych, a w szczególności toksyna krztuśca i pertaktyna, podlegają zjawiskom dryfu antygenowego i adaptacji bakterii poprzez zmiany genetyczne. W efekcie powstają nowe, zmienione antygenowo formy białek, różniące się od tych wchodzących w skład szczepionek, zarówno pełnokomórkowej jak i bezkomórkowych. Bezpośrednią konsekwencją tego jest unikanie przez B. pertussis, z tak zmienionymi głównymi antygenami, odpowiedzi przeciwkrztuścowej indukowanej szczepionkami. Tym co w dalszym ciągu zapewnia w populacjach ochronę przed zakażeniami jest właśnie wytworzona przez dotychczasowe szczepienia odporność stada.

Obserwowane w ostatnich dekadach zmniejszanie się odporności jest silnie skorelowane ze stosowaniem bezkomórkowych szczepionek przeciwkrztuścowych – szczepionek bezpiecznych, lecz mniej efektywnych, Mimo istnienia wielu rodzajów szczepionki bezkomórkowej kontynuowane są badania naukowych nad nowymi, ulepszonymi preparatami, które zachowywałyby skuteczność porównywalną do tej uzyskiwanej dla szczepionki pełnokomórkowej i wykazywałaby jednocześnie minimalne efekty uboczne. Ponadto skład takich nowych preparatów szczepionkowych powinien uwzględniać także antygeny, które umożliwią zminimalizowanie wpływu zjawiska dryfu antygenowego oraz zapewnią indukcję przeciwciał ochronnych. W prowadzonych od połowy lat 90. w Laboratorium Immunochemii Drobnoustrojów i Szczepionek Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN im. L. Hirszfelda we Wrocławiu badaniach zaproponowaliśmy połączenie nietoksycznego fragmentu wyizolowanego z endotoksyny B. pertussis oligocukru oraz nośnika białkowego i wytworzenie neoglikokoniugatu. Dotychczasowe badania aktywności przeciwciał wytworzonych w odpowiedzi przeciwko takim neoglikokoniugatom wskazują na ich właściwości ochronne przeciwko B. pertussis w warunkach in vitro. Glikokoniugaty te mogą znaleźć zastosowanie jako dodatkowe składniki szczepionki, wzbogacając ją o główny antygen cukrowy B. pertussis indukujący przeciwciała o aktywności bakteriobójczej i tym samym zwiększający skuteczność szczepionki przeciwkrztuścowej.

Badania te były finansowane w ramach projektu Biomed realizowanego we Wrocławskim Centrum Badań EIT+.

prof. dr hab. Czesław Ługowski – specjalista w dziedzinie immunochemii i szczepionek koniugatowych, Pomysłodawca i kierownik zadania pt. „Szczepionki przeciwbakteryjne nowej generacji: otrzymywanie, charakterystyka immunochemiczna właściwości ochronne” realizowanego w ramach projektu BioMed; kierownik Laboratorium Immunochemii Drobnoustrojów i Szczepionek, Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. L. Hirszfelda PAN, we Wrocławiu. Doświadczenie w projektowaniu szczepionek glikokoniugatowych zdobywał w latach 80. podczas stażu podoktorskiego w NRC w Kanadzie. Współtwórca szczepionki przeciwko zapaleniu opon mózgowo-rdzeniowych, wywoływanemu przez bakterie Neisseria meningitidis,

dr hab. Tomasz Niedziela – profesor nadzwyczajny w Laboratorium Immunochemii Drobnoustrojów i Szczepionek, Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. L. Hirszfelda PAN, we Wrocławiu; w projekcie BioMed koordynator części poświęconej projektowaniu nowych składników szczepionki przeciwkrztuścowej; stypendysta programu START FNP. Doświadczenie w analizie strukturalnej antygenów cukrowych zaawansowanymi technikami spektroskopii NMR i spektromerii mas zdobywał w czasie stażu podoktorskiego (2000-2002) w Instytucie Chemii, SLU w Uppasali, Szwecja. Zajmuje się immunochemią oraz badaniami złożonych antygenów cukrowych i przeciwbakteryjnych szczepionek glikokoniugatowych.