واکسن های نسل دوم یا واکسن های نوترکیب و روش تهیه آنها

واکسن های نسل دوم یا واکسن های نوترکیب:

یکی از مهمترین دست آوردهای زیست شناسی مولکولی و مهندسی ژنتیک کاربرد آن در عرضه واکسن های نوین می باشد.واکسن های نوترکیبی که به روش های مهندسی ژنتیک تهیه می شوند دو نوع هستند . در نوع اول که جهت تهیه واکسن زنده ضعیف شده (live recomibinant vaccine) به کار می رود برای غیر حاد کردن یک عامل عفونی با حذف یا ایجاد جهش در بخشی از یک یا چند ژن مسئول بیماری زایی یا حدت


[vip-members]

(ویرولانس)میکروب،به روش های مهندسی ژنتیک اصلاح می نمایند .روش دیگر این است که یک یا چند ژن رمز کننده پروتئین های ایمنی زا از مخزن ژنی میکروب بیماری زا را جدا کرده و به یک ویروس یا باکتری بی خطر یا ضعیف شده دیگری پیوند می زنند. این نوع واکسن نوترکیب زنده مزایای بسیاری نسبت به واکسن های ضعیف شده متداول دارند زیرا فقط پروتئین های خاصی از میکروب های بیماری زا را تولید می کنند و امکان بازگشت قدرت بیماری زایی یا وحشی شدن میکروب وجود ندارد .البته هیچ واکسن انسانی به این روش تا کنون تهیه نشده است و اغلب این واکسن ها در مراحل تحقیق و آزمایشات تکمیلی می باشند ولی واکسن های متعدد دامی از این روش تهیه شده و استفاده دارد.

نوع دیگر واکسن های نسل دم واکسن های تک واحدی Subunit vaccine یا واکسن های نوترکیب پروتئینی هستند که به روش های مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی تهیه می شوند . در این روش ژن رمز کننده پروتئین ایمنی زای میکروب وحشی به یک پلاسمید پیوند خورده و سپس به یک سلول مناسب منتقل می شود. با القا ژن ، پروتئین مورد نظر تولید می شود که پس از استخراج و خالص سازی پروتئین نوترکیب به شکل واکسن مصرف می شود واکسن هپاتیت B و واکسن نوترکیب لایم به این روش تهیه شده است .

واکسن های نوترکیب وکتوری:Recombinant Vector Vaccines

در این روش از میکروب های ضعیف شده به عنوان حامل ژن های رمز کننده پروتئین های ایمنی زا استفاده می شود.از این میکروب ها می توان ویروس واکسینیا vaccinia virus ، ویروس ضعیف شده فلج اطفال ، آدنو ویروس، انواع ضعیف شده سالمونلا، شیگلا،BCG، لیستریا را نام برد که قادر به تقسیم و رشد در درون میزبان و تولید پادگن مورد نظر هستند .استفاده از وکتورهای میکروبی جهت انتقال واکسن های ژنی را به داخل باکتری که قادر به رشد در دیواره مخاطی نیز مطالعه شده است.در این روش می توان واکسن ژنی را به داخل باکتری که قادر به رشد در دیواره مخاطی دستگاه گوارش است انتقال داد. این واکسن به شکل خوراکی قابل مصرف است. یکی از مشکلات اساسی این واکسن ها در افراد مبتلا به نقص سیستم ایمنی است و می تواند در این افراد سبب بیماری شود.

روش تهیه واکسن های نوترکیب:

واکسن های نوترکیب با الحاق ژن رمز کننده پروتئین ایمنی زای میکروب عامل بیماری به یک حامل ژنتیکی موسوم به پلاسمید و سپس انتقال پلاسمید نوترکیب باکتری به یک باکتری ،مخمر و یا سلول مناسب حیوانی یا گیاهی آماده می گردند.برای تولید انبوه واکسن نوترکیب ،سلول حاوی پلاسمید نوترکیب در مخزن های بزرگ(فرمانتور) حاوی محیط مخصوص کشت می شود. در این مرحله ژن مربوط به پادگن ایمنی زا در داخل سلول باکتری، مخمر و یا سلول به روش های شیمیایی یا فیزیکی القا شده و پروتئین مربوط به مقادیر انبوه تولید می شود که با جمع آوری سلول ها ،پروتئین نوترکیب از بین سلول ها یا محیط کشت استخراج و تصفیه می گردد تا پس از طی مراحلی به عنوان واکسن نوترکیب مورد استفاده قرار می گیرد.

به طور خلاصه تولید پروتئین های نوترکیب در سه مرحله زیر صورت می گیرد:

1. فرایند بالا دستی (Upstream processing) که از شناسایی و آماده نمودن ژن تا مرحله القا کننده ژن را شامل می شود(شناسایی پادگن حفاظت دهنده)

2. مرحله تخمیر یا تولید انبوه پروتئین نوترکیب در فرمانتورFermentaion processing

3. مراحل پایین دستی (down stream processing) که از جمع آوری محیط کشت و جدا کردن سلول های تولید کننده پروتئین نوترکیب تا استخراج ، تصفیه و خالص سازی و تغلیظ پروتئین تشکیل  یافته است و پر هزینه ترین بخش در فرایند های بیوتکنولوژی است . یکی از مزایای عمده واکسن های ژنی حذف بسیاری از مراحل پایین دستی است . یکی از واکسن های متداول این نسل واکسن نوترکیب هپاتیت B (پروتئین نوترکیب و خالص موسوم به پادگن سطحی ویروس هپاتیت B ) ی باشد که در سطح جهانی کاربرد عمومی دارد. قبل از این که واکسن هپاتیت B به شکل نوترکیب تهیه گردد این پروتئین از خون بیماران مبتلا به هپاتیت استخراج می شد که به دلیل خطر آلودگی به عوامل عفونی ویروسی دیگر از این روش استفاده نمی شود.

واکسن هپاتیت B

شکل:روش قدیمی تهیه واکسن هپاتیت B موسوم به واکسن پلاسمایی که با استخراج آنتی ژن از پلاسمای خون مبتلا به هپاتیت مزمن صورت می گرفت که به دلیل احتمال انتقال ویروس های مختلف منسوخ گردیده است.

تهیه واکسن هپاتیت B

شکل: تهیه واکسن هپاتیت B به روش مهندسی ژنتیک

مزایای واکسن های نوترکیب پروتئینی نسبت به واکسن های متداول:

واکسن های نوترکیب نسبت به واکسن های نسل اول از مزایای بسیاری برخوردارند و مهمترین مزیت آنها استفاده از یک پادگن ایمنی زا در تهیه واکسن به جای استفاده از کل پیکره میکروب است. واکسن های نوترکیب به دلیل این که از یک پروتئین ایمنی زای میکروب در تهیه آن استفاده می شود فاقد مشکلات واکسن های کشته و ضعیف شده است. پروتئین نوترکیب استخراج شده فاقد آلودگی ویروس ها و عوامل ناشناخته ای است که در هنگام تهیه واکس های ویروسی زنده در کشت های سلولی انسانی و حیوانی می تواند وجود داشته باشد در عین حال تحریک غیر ضروری سیستم ایمنی توسط سایر پروتئین های پیکره میکروبی صورت نمی گیرد و در نتیجه این واکسن ها بسیار بی خطر و ایمن هستند.

مشکلات واکسن های نوترکیب پروتئینی:

با تمام مزایایی که واکسن های نوترکیب دارند ولیکن پیچیدگی مراحل تولید، جداسازی و تصفیه آنها که نیاز به دانش فنی و ابزار و مواد اختصاصی دارد سبب می شود هزینه های تولید واکسن افزایش یافته و در نتیجه قیمت واکسن های نوترکیب گران باشد. در عین حال به دلیل پروتئینی بودن محصول نهایی ، شرایط نگهداری و نقل و انتقال و حفظ واکسن نیازمند شرایط مناسب (زنجیره سرد) است که سبب افزایش هزینه نهایی واکسن می گردد. علاوه بر آن واکسن های نوترکیب پروتئینی یا گلایکو پروتئینی به دلیل این که از خارج وارد بدن می شوند مانند پادگن های خارجی exogenous antigens و واکسن های کشته تنها سیستم ایمنی خونی (تولید آنتی بادی) را فعال می کند و قادر به تحریک سیستم ایمنی سلولی نیست که از نواقص این نوع واکسن ها در مبارزه با عفونتهایی می باشد که ایمنی سلولی در آنها ضروری است.

یکی از مشکلات دیگر واکسن های نوترکیب تولید شده در میکروب ها نداشتن ساختار طبیعی پادگن های گلیکوپروتئینی به دلیل عدم انجام کامل عمل گلایکوزیلیشن Glycosilation است و مشخص شده که واکنش ایمنی در بسیاری از عوامل عفونی برعلیه بخش قندی مولکول است  و هر گونه اشکال در فرایند شکل پذیری ساختمان فضایی طبیعی پروتئین در مراحل نهایی استخراج و تخلیص می تواند سبب شود که پادتن های تولیدی بر علیه آن در بدن کاملا همانند پادتن تولیدی علیه پروتئین طبیعی نبوده و قادر به پیوند با پادگن عامل عفونی نباشد و یا به طور ناقص اتصال یابد در نتیجه میزان ایمنی زایی و حفاظت واکسن نوترکیب و در نتیجه کارایی آن کاهش می یابد.

بررسی ایمنی زایی واکسن نوترکیب  پروتئینی هپاتیت B در انسان نشان داده است که عدم پاسخ مناسب در بین جمعیت سالم در برخی افراد وجود دارد و تقریبا 25 درصد افرادی که واکنش ایمنی ضعیفی دارند دارای ژنوتیپ HLA-DR3,SC01,B8 می باشند. در عین حال بی پاسخی به واکسن نوترکیب در بین بیماران کلیوی و هموفیلی نیز شایع است.

این مساله میتواند خطراتی را برای بهداشت کارانی که با بیماران در بخش های خون و دیالیز و همچنین بیماران مبتلا به نقص سیستم ایمنی ارتباط دارند ایجاد نماید .در عین حال ایمن سازی با این واکسن در بیمارانی که به نوع مزمن هپاتیت B مبتلا هستند بی نتیجه است. این مشکل در واکسن های ژنی وجود ندارد زیرا پادگن در داخل سلول های بدن تولید شده و تمام مراحل طبیعی پردازش پادگن و الحاق شاخه های قندی به آن انجام گرفته و بنابراین پروتئین نهایی دارای ساختار کاملا طبیعی است.به دلیل همین مشکلات است که پس از سال ها از ابداع روش های تولید واکسن های نوترکیب بر علیه بیماری عفونی تنها دو واکسن نوترکیب یکی علیه ویروس هپاتیت B و دیگری واکسن نوترکیب ضد بیماری لایم کارایی مناسبی را نشان داده است و موفق به اخذ مجوز شده اند و غیر از آنها هیچ واکسن نوترکیب دیگری به فهرست واکسن های ضد بیماری عفونی اضافه نگردیده است .علاوه بر آن به دلیل هزینه های بسیار سنگین تولید،استخراج این واکسن ها که به سبب گرانی واکسن می شود به نظر نمی رسد که واکسن های نوترکیب بتواند جایگزین مناسبی برای واکسن های متداول کنونی و یا جدید شود. تنها راه حل دست یابی به روشی است که مراحل پر هزینه تولید و خالص سازی پروتئین نوترکیب را حذف نماید تا علاوه بر سهولت تولید واکسن ارزانی به دست آید.

اینک با پیشرفت دانش مهندسی ژنتیک می توان مراحل تولید ،جداسازی و تصفیه پروتئین نوترکیب، که بخش اساسی هزینه های تولید واکسن های نوترکیب را تشکیل می دهد حذف نمود و به جای استفاده از میکروب ها و سلول های خارج از بدن با تزریق مستقیم پلاسمید واجد ژن مورد نظر و بهره گیری از توان بافت های بدن انسان،حیوانات (به عنوان منبع تولید پروتئین در داخل موجود زنده) واکسنی جدید که ه واکسن های ژنی معروف هستند تهیه کرد.

[/vip-members]

0

افزودن نظر