W tym artykule założono znajomość terminów: przeciwciało, antygen, odporność i patogen. Definicje znajdują się w słowniczku.
Osoba może uodpornić się na określoną chorobę na kilka sposobów. W przypadku niektórych chorób, takich jak odra i ospa wietrzna, przebycie choroby zwykle prowadzi do uzyskania odporności na całe życie. Innym sposobem na uodpornienie się na daną chorobę jest szczepienie. Oba sposoby nabywania odporności, czy to przez zachorowanie, czy przez szczepienie, są przykładami odporności czynnej. Odporność czynna powstaje, gdy układ odpornościowy danej osoby wytwarza przeciwciała i aktywuje inne komórki odpornościowe przeciwko określonym patogenom. Jeśli dana osoba ponownie zetknie się z tym patogenem, długotrwale działające komórki odpornościowe specyficzne dla tego patogenu będą już przygotowane do walki z nim.
Inny rodzaj odporności, zwany odpornością bierną, powstaje, gdy osoba otrzymuje czyjeś przeciwciała. Kiedy te przeciwciała zostaną wprowadzone do organizmu danej osoby, „pożyczone” przeciwciała pomagają zapobiegać lub zwalczać pewne choroby zakaźne. Ochrona oferowana przez immunizację bierną jest krótkotrwała, zwykle trwa tylko kilka tygodni lub miesięcy. Ale pomaga chronić od razu.
Odporność bierna: Naturalna vs. Sztuczna
Naturalna Niemowlęta korzystają z biernej odporności nabytej, gdy przeciwciała ich matek i białe krwinki zwalczające patogeny przekraczają łożysko i docierają do rozwijających się dzieci, szczególnie w trzecim trymestrze. Substancja zwana siarą, którą niemowlę otrzymuje podczas sesji pielęgnacyjnych w pierwszych dniach po urodzeniu i zanim matka zacznie produkować „prawdziwe” mleko matki, jest bogata w przeciwciała i zapewnia ochronę niemowlęcia. Mleko matki, choć nie jest tak bogate w składniki ochronne jak siara, również zawiera przeciwciała, które przechodzą do karmionego niemowlęcia. Ta ochrona zapewniana przez matkę jest jednak krótkotrwała. W ciągu pierwszych kilku miesięcy życia poziom przeciwciał matczynych u niemowlęcia spada, a ochrona zanika do około szóstego miesiąca życia.
Odporność bierna sztuczna Odporność bierną można wywołać sztucznie, gdy przeciwciała są podawane jako lek osobie nieuodpornionej. Przeciwciała te mogą pochodzić z połączonych i oczyszczonych produktów krwi osób odpornych lub od zwierząt nie będących ludźmi, takich jak konie. W rzeczywistości, najwcześniejsze preparaty zawierające przeciwciała stosowane przeciwko chorobom zakaźnym pochodziły od koni, owiec i królików.
Historia biernej immunizacji
Przeciwciała po raz pierwszy zastosowano w leczeniu chorób pod koniec XIX wieku, kiedy pojawiła się dziedzina bakteriologii. Pierwszy sukces odniosła błonica, niebezpieczna choroba, która blokuje gardło i drogi oddechowe osób, które się nią zaraziły.
W 1890 roku Shibasaburo Kitasato (1852-1931) i Emil von Behring (1854-1917) uodpornili świnki morskie przeciwko błonicy za pomocą poddanych obróbce termicznej produktów krwi zwierząt, które wyzdrowiały po tej chorobie. Preparaty te zawierały przeciwciała przeciwko toksynie błonicy, które chroniły świnki morskie przed śmiertelnymi dawkami bakterii błonicy i jej toksyny. Następnie naukowcy wykazali, że mogą wyleczyć błonicę u zwierzęcia, wstrzykując mu produkty z krwi uodpornionego zwierzęcia. Wkrótce zaczęli testować tę metodę na ludziach i udało im się wykazać, że produkty z krwi uodpornionych zwierząt mogą leczyć błonicę u ludzi. Substancja pochodząca z krwi, zawierająca przeciwciała, została nazwana antytoksyną błoniczą, a publiczne zarządy zdrowia i przedsiębiorstwa komercyjne zaczęły ją produkować i rozprowadzać od 1895 roku. Kitasato, von Behring i inni naukowcy poświęcili następnie swoją uwagę leczeniu tężca, ospy i dżumy produktami krwiopochodnymi zawierającymi przeciwciała.
Użycie przeciwciał w leczeniu konkretnych chorób doprowadziło do prób opracowania szczepień ochronnych przeciwko tym chorobom. Dr Joseph Stokes Jr i dr John Neefe przeprowadzili próby na Uniwersytecie Pensylwanii w ramach kontraktu z Marynarką Wojenną Stanów Zjednoczonych podczas II wojny światowej w celu zbadania zastosowania preparatów zawierających przeciwciała do zapobiegania zakaźnemu zapaleniu wątroby (które obecnie nazywamy zapaleniem wątroby typu A). Ich pionierska praca, wraz z postępem w oddzielaniu składnika krwi zawierającego przeciwciała, doprowadziła do wielu badań nad skutecznością preparatów przeciwciał w immunizacji przeciwko odrze i zakaźnemu zapaleniu wątroby.
Zanim szczepionka przeciwko polio została dopuszczona do obrotu, urzędnicy służby zdrowia mieli nadzieję na wykorzystanie gamma globuliny (preparatu krwi zawierającego przeciwciała) do zapobiegania tej chorobie. William M. Hammon, MD, z University of Pittsburgh Graduate School of Public Health, opierając się na pracy Stokesa i Neefe’a, przeprowadził ważne próby w celu przetestowania tego pomysłu w latach 1951-52. Wykazał on, że podawanie gamma globuliny zawierającej znane przeciwciała wirusa polio może zapobiec przypadkom paralitycznego polio. Jednakże ograniczona dostępność gamma globuliny i krótkotrwała ochrona, jaką oferowała, oznaczały, że leczenie nie mogło być stosowane na szeroką skalę. Licencja na inaktywowaną szczepionkę Salka przeciwko polio w 1955 roku sprawiła, że stosowanie gamma globuliny do uodporniania przeciwko polio nie było konieczne.
Odporność bierna dzisiaj
Dziś pacjenci mogą być leczeni przeciwciałami, gdy są chorzy na błonicę lub cytomegalię. Leczenie przeciwciałami może być również stosowane jako środek zapobiegawczy po ekspozycji na patogen, aby spróbować powstrzymać rozwój choroby (np. w przypadku wirusa syncytialu oddechowego, odry, tężca, zapalenia wątroby typu A, zapalenia wątroby typu B, wścieklizny lub ospy wietrznej). Leczenie przeciwciałami nie może być stosowane w rutynowych przypadkach tych chorób, ale może być korzystne dla osób z grupy wysokiego ryzyka, takich jak osoby z niedoborami układu odpornościowego.
Wady i zalety immunizacji biernej
Szczepionki zazwyczaj potrzebują czasu (tygodni lub miesięcy), aby wytworzyć ochronną odporność u danej osoby i mogą wymagać kilku dawek w pewnym okresie czasu, aby osiągnąć optymalną ochronę. Immunizacja bierna ma jednak tę zaletę, że działa szybko, wytwarzając odpowiedź immunologiczną w ciągu godzin lub dni, szybciej niż szczepionka. Dodatkowo, immunizacja bierna może pominąć wadliwy układ odpornościowy, co jest szczególnie pomocne u osób, które nie reagują na szczepienia.
Przeciwciała mają jednak pewne wady. Po pierwsze, produkcja przeciwciał może być trudna i kosztowna. Chociaż nowe techniki mogą pomóc w produkcji przeciwciał w laboratorium, w większości przypadków przeciwciała przeciwko chorobom zakaźnym muszą być pozyskiwane z krwi setek lub tysięcy ludzkich dawców. Albo muszą być uzyskane z krwi uodpornionych zwierząt (jak w przypadku przeciwciał neutralizujących jad węża). W przypadku przeciwciał pozyskiwanych od zwierząt, u biorcy mogą wystąpić poważne reakcje alergiczne. Kolejną wadą jest to, że wiele terapii przeciwciałami musi być podawanych w formie zastrzyku dożylnego, co jest procedurą bardziej czasochłonną i potencjalnie skomplikowaną niż wstrzyknięcie szczepionki. Wreszcie, odporność uzyskana w wyniku uodpornienia biernego jest krótkotrwała: nie prowadzi do wytworzenia długotrwałych komórek odpornościowych pamięci.
W niektórych przypadkach odporność bierna i czynna mogą być stosowane razem. Na przykład, osoba ugryziona przez zwierzę chore na wściekliznę może otrzymać przeciwciała przeciwko wściekliźnie (uodpornienie bierne w celu wywołania natychmiastowej odpowiedzi) i szczepionkę przeciwko wściekliźnie (uodpornienie czynne w celu wywołania długotrwałej odpowiedzi na tego wolno rozmnażającego się wirusa).
Przyszłe trendy
Przeciwciała monoklonalne W coraz większym stopniu technologia jest wykorzystywana do generowania przeciwciał monoklonalnych (MAbs) – „mono” oznacza, że są one czystym, pojedynczym typem przeciwciała skierowanym na jedno miejsce na patogenie, a „klonalne”, ponieważ są produkowane z jednej komórki macierzystej. Przeciwciała te mają szeroki zakres potencjalnych zastosowań w chorobach zakaźnych i innych rodzajach chorób.
Przeciwciała monoklonalne zostały po raz pierwszy stworzone przez badaczy Cesara Milsteina, PhD (1927-2002), i Georgesa Kohlera, PhD (1946-1995), którzy połączyli krótko żyjące komórki śledziony myszy produkujące przeciwciała (które zostały wystawione na działanie określonego antygenu) z długo żyjącymi komórkami nowotworowymi myszy. Połączone komórki wytworzyły przeciwciała przeciwko docelowemu antygenowi. Za swoje odkrycie Milstein i Kohler otrzymali w 1984 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.
Do tej pory tylko jeden preparat MAb jest dostępny w handlu w celu zapobiegania chorobom zakaźnym. Jest to preparat MAb przeznaczony do zapobiegania ciężkim chorobom wywoływanym przez RSV u niemowląt z grupy wysokiego ryzyka. Lekarze coraz częściej stosują również MAb do zwalczania chorób niezakaźnych, takich jak niektóre rodzaje raka, stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów, choroba Crohna i choroby układu krążenia.
Naukowcy prowadzą badania nad innymi nowymi technologiami wytwarzania przeciwciał w laboratorium, takimi jak systemy rekombinowane wykorzystujące komórki drożdży lub wirusy oraz systemy łączące komórki ludzkie i komórki myszy lub ludzkie DNA i DNA myszy.
Zagrożenia bioterrorystyczne W przypadku celowego uwolnienia zakaźnego czynnika biologicznego eksperci ds. bezpieczeństwa biologicznego zasugerowali, że bierna immunizacja mogłaby odegrać rolę w reagowaniu kryzysowym. Zaletą stosowania przeciwciał zamiast szczepionek w odpowiedzi na zdarzenie bioterrorystyczne jest to, że przeciwciała zapewniają natychmiastową ochronę, podczas gdy odpowiedź ochronna wytworzona przez szczepionkę nie jest natychmiastowa i w niektórych przypadkach może zależeć od dawki przypominającej podanej w późniejszym terminie.
Kandydatami do tego potencjalnego zastosowania immunizacji biernej są toksyna botulinowa, tularemia, wąglik i dżuma. Dla większości z tych celów przeprowadzono jedynie badania na zwierzętach, a więc zastosowanie biernej immunizacji w potencjalnych zdarzeniach bioterrorystycznych jest nadal w fazie eksperymentalnej.
Podsumowanie
Przeciwciała były jednym z pierwszych narzędzi stosowanych przeciwko konkretnym chorobom zakaźnym. Wraz z upowszechnieniem się antybiotyków i rozwojem szczepionek, stosowanie biernej immunizacji stało się mniej powszechne. Jednak nawet dziś przeciwciała odgrywają rolę w zwalczaniu chorób zakaźnych, gdy lekarze stosują je w celu uzyskania odporności biernej i leczenia niektórych chorób u pacjentów. Naukowcy badają nowe zastosowania dla biernej immunizacji i leczenia przeciwciałami, jak również nowe i bardziej wydajne metody tworzenia przeciwciał.
Źródła
Casadevall, A. Passive antibody administration (immediate immunity) as a specific defence against biological weapons. Emerg Infect Dis 2002 Aug;8. Dostęp 01/10/2018.
Centers for Disease Control and Prevention. Immunity Types. Accessed 01/10/2018.
Keller, M.A., Stiehm, E.R. Passive immunity in prevention and treatment of infectious diseases. Clinical Microbiology Reviews. October 2000, pp. 602-614, vol. 13, no. 4.
Feign, R.D., Cherry, J.D., Demmler, G.J., Kaplan, S.L. Textbook of Pediatric Infectious Diseases. 5th ed, vol. 2. Philadelphia: Saunders, 2004.
Kaempffert, W. Przyczyna żółtaczki wojskowej jest teraz odkryta, a środki kontroli wskazane. New York Times, 21 stycznia 1945 r. Dostęp 01/10/2018.
Kaempffert, W. Zapobieganie odrze: Gamma globulina, oddzielona od krwi, niszczy zarazek. New York Times, 14 maja 1944 r. Dostęp 01/10/2018.
Rinaldo Jr, C.R. Bierne uodpornienie przeciwko poliomyelitis. The Hammon gamma globulin field trials, 1951-1953. Am J Pub Health. 2005 May;95(5):790-799. Dostęp 01/10/2018.
Synagis (Palivizumab) Information Page. Dostęp 01/10/2018.
Ostatnia aktualizacja 10 stycznia 2018 r.
Dzisiejsza aktualizacja 10 stycznia 2018 r.