Животните се користат во индустриското производство на човечки вакцини откако се основани вакцинални фарми за да се собира вирусот на кравјите сипаници од телиња на крајот на 1800-тите. Од тој момент, и во текот на првата половина на XX век, повеќето вакцини ќе продолжат да се развиваат со употреба на животни, или со одгледување патогени микроорганизми во живи животни или со употреба на животински клетки.
Иако многу вакцини и антитоксински производи беа успешно развиени на овој начин, користењето животни при развој на вакцини – особено живи животни – не е идеално. Експерименталните животни се скапи и бараат опсежен мониторинг, и за да се одржи нивното здравје и да се обезбеди постојана одржливост на истражувањето.
Тие можат да имаат во себе други бактерии или вируси кои можат да ја контаминираат евентуалната вакцина, како што беше случај со вакцините против детска парализа од средината на XX век, кои биле направени со мајмунски клетки и на крајот е откриено дека содржат вирус на мајмун наречен SV40 или Симиан вирус 40 (Simian Virus 40). (За среќа, не беше најдено дека вирусот е штетен за луѓето.) Покрај тоа, некои патогени микроорганизми, како што е вирусот на варичела, едноставно не растат добро во животински клетки.
Дури и кога развојот на вакцините се прави со употреба на производи од животинско потекло, а не со живи животни – како што е одгледување на вируси на инфлуенца за вакцини во пилешки јајца – развојот може да биде попречен, па дури и запрен, доколку се намали достапноста на животинските производи. Ако некоја болест ги нападне кокошките што произведуваат јајца, на пример, може да произведат премалку јајца за користење во развојот на сезонската вакцина против грип, што би довело до сериозен недостиг на вакцини. (Честа заблуда е дека вакцините против грип може да се произведуваат побрзо доколку се одгледуваат во клеточни култури во споредба со користење на ембрионирани пилешки јајца. Всушност, одгледувањето на вируси за вакцини во клеточни култури би траело исто толку време. Сепак, клеточните култури не ги имаат истите потенцијални проблеми со достапноста како пилешките јајца.)
Од овие и други причини, користењето на техники со клеточни култури за производство на вируси за вакцини во хумани клеточни соеви е значителен напредок во развојот на вакцините.
Како функционираат клеточните култури
Клеточните култури претставуваат клетки кои растат (се размножуваат) во садови за култури. Примарна клеточна култура се состои од клетки земени директно од живо ткиво и може да содржи повеќе типови на клетки, како што се фибробласти, епителни и ендотелијални клетки.
Клеточен сој е клеточна култура која содржи само еден вид на клетка, во која клетките се нормални и имаат конечен капацитет за репликација. Клеточните соеви може да се направат со земање супкултури од оригинална, примарна култура, сè додека не остане само еден вид. Со примарните култури може да се манипулира на многу различни начини со цел да се изолира еден вид клетка; на пример, со центрифугирање на културата може да се одвојат големите од малите клетки.
Бесмртна клеточна линија е клеточна култура на еден вид клетка што може да се размножува бесконечно. Нормално, клетките се предмет на т.н. Хејфликoв лимит, правило именувано по клеточниот биолог, д-р Ленард Хејфлик (Leonard Hayflick). Хејфлик утврдил дека популација на нормални човечки клетки ќе се размножуваат само конечен број пати, пред да престанат да се размножуваат.
Сепак, некои клетки во културата претрпуваат мутација или се манипулираат во лабораторија, така што се размножуваат бесконечно. Еден пример за бесмртна клеточна линија е т.н. HeLa клеточната линија, започната од клетките на ракот на грлото на матката земени во 1950-тите од жена по име Хенриета Лакс (Henrietta Lacks). Клеточните линии не се користат за производство на вакцинални вируси.
Истражувачите можат да растат хумани патогени микроорганизми, како што се вирусите, во клеточни соеви, а со цел да ги атенуираат (ослабнат). Еден начин на кој вирусите се адаптирани за употреба во вакцините е нивно менување, така што тие повеќе да не можат добро да растат во човечкото тело. Ова може да се направи, на пример, со постојано растење на вирусот во сој на човечки клетки што се чува на пониска температура од нормалната телесна температура.
Со цел да продолжи да се реплицира, вирусот самиот се адаптира да расте на пониска температура, со што ја губи својата оригинална способност да расте добро и да предизвикува болести при нормална телесна температура. Подоцна, кога се користи во вакцина и се инјектира во живо човечко тело на нормална температура, тој сепак предизвикува имунолошки одговор, но не може да се реплицира доволно за да предизвика болест.
Вакцини развиени со употреба на хумани клеточни соеви
Првата лиценцирана вакцина направена со употреба на хумани клеточни соеви
била аденовирусната вакцина што се користела во војската кон крајот на 1960-тите. Подоцна, биле развиени други вакцини во хумани клеточни соеви, особено вакцината против рубеола од страна на д-р Стенли Плоткин (Stanley Plotkin) од Институтот Вистар (Wistar Institute) во Филаделфија.
Во 1941 година, австралискиот офталмолог Норман Грег (Norman Gregg) прв сфатил дека вродената катаракта кај бебињата е резултат на заразување на нивните мајки со рубеола за време на бременоста. Покрај катаракта, било утврдено дека синдромот на конгенитална рубеола (ЦРС) може да предизвика глувост, срцево заболување, енцефалитис, ментална ретардација и пневмонија, покрај многу други состојби.
Во екот на епидемијата на рубеола, која започнала во Европа и се проширила во САД во средината на шеесеттите години, Плоткин пресметал дека 1% од сите раѓања во општата болница во Филаделфија биле погодени од синдром на вродена рубеола. Во некои случаи, жените кои биле заразени со рубеола додека биле бремени ја прекинале бременоста поради сериозните ризици од ЦРС.
По еден таков абортус, фетусот му бил испратен на Плоткин, во лабораторијата што ја посветил на истражување на рубеолата. Тестирајќи го бубрегот на фетусот, Плоткин го нашол и го изолирал вирусот на рубеола. Од друга страна, Ленард Хејфлик (исто така во тоа време работел во институтот Вистар) развил клеточен сој наречен WI-38, користејќи белодробни клетки од абортиран фетус. Хејфлик открил дека многу вируси, вклучително и рубеола, растат добро во WI-38 и покажал дека сојот не содржи контаминанти и дека е безбеден да се користи за хумани вакцини.
Плоткин го растел (размножувал) вирусот на рубеола, што го изолирал во клетките WI-38, чувани на 30°C, така што на крајот тој растел многу слабо на нормална телесна температура. (Го избрал пристапот со ниска температура, следејќи ги претходните искуства со атенуиран полиовирус.)
Откако вирусот пораснал низ клетките 25 пати на пониската температура, тој веќе не можел да се реплицира доволно за да предизвика болест кај жив човек, но сепак бил способен да предизвика заштитен имун одговор. Вакцината против рубеола, развиена со клетките WI-38, и денес се користи во поголемиот дел од светот како дел од комбинираната вакцина за ММР (морбили, паротит и рубеола).
Проблеми со хуманите клеточни култури
Иако во САД се користи повеќе од 30 години, вакцината против рубеола на Плоткин првично била игнорирана од американската Администрација за храна и лекови (ФДА) во полза на вакцините против рубеола, развиени со употреба на ембрионски клетки од патка и бубрежни клетки на кучиња. Кон крајот на 1960-тите, постоела загриженост дека вакцината развиена со употреба на хумани клетки може да биде контаминирана со други патогени микроорганизми, иако оваа загриженост не била поддржана со документирани докази.
Ова е интересно во светло на откритието на почетокот на деценијата дека вакцините против полиомиелитис, развиени со употреба на примарни бубрежни клетки на мајмуни, биле контаминирани со симиан вируси: ова била една од причините што истражувачите започнале да го користат нормалниот човечки клеточен сој WI-38.
Според Хејфлик, сепак, главната причина за употреба на WI-38 бил фактот што тој можел да се чува во течен азот, да се реконституира и пред употреба темелно да се тестира за контаминација од вируси. (Никогаш не биле најдени вируси во WI-38.) Примарните бубрежни клетки од мајмун не можеле да се замрзнат, а потоа да се реконституираат за тестирање, бидејќи тоа би го нарушило концептот на примарни клетки – првично, единствената класа на клетки дозволена од ФДА за производство на хумани вирусни вакцини.
По тестирањето, вакцината на Плоткин за првпат била лиценцирана во Европа во 1970 година и била широко користена со силен безбедносен профил и висока ефикасност. Во светло на тие податоци, таа била лиценцирана во САД во 1979 година. Во 2005 година Центарот за контрола на болести (ЦДЦ) прогласи дека рубеолата е елиминирана од САД, иако сѐ уште останала заканата од увезени случаи. Во 2015 година Светската здравствена организација ја прогласи Америка за ослободена од рубеола.
Клеточните линии што се предмет на разгледување потекнуваат од клетки земени од еден или повеќе фетуси абортирани пред скоро 40 години. Од тоа време, клеточните линии растеле независно.
ВАЖНО Е ДА СЕ НАПОМЕНЕ ДЕКА КЛЕТКИТЕ ЌЕРКИ НЕ СЕ КЛЕТКИ НА АБОРТИРАНОТО ДЕТЕ. ТИЕ СЕ КЛОНОВИ НА ОРИГИНАЛНИТЕ КЛЕТКИ, РАСТЕНИ ВО ЛАБОРАТОРИЈА. НИКОГАШ НЕ БИЛЕ ДЕЛ ОД ТЕЛОТО НА АБОРТИРАНИОТ ПЛОД.
Вкупно два фетуси, обата добиени од абортуси направени по избор на мајките, заради тешки здравствени проблеми на плодот, довеле до хумани клеточни соеви што се користат до денес во развојот на вакцините. Ниту еден од абортусите не бил извршен со цел за развој на вакцини.
Вакцини развиени со употреба на човечки клетки
За развој на моментално достапните вакцини се користат два главни соја на хумани клетки, кои потекнуваат од оригиналните фетални клетки добиени во 1960-тите. Клеточниот сој WI-38 бил развиен во 1962 година во САД, а клеточниот сој MRC-5 (исто така со потекло од фетални белодробни клетки) бил развиен со користење на технологијата на Хејфлик во 1970 година во Медицинскиот истражувачки центар во Велика Британија. Треба да се напомене дека методите на Хејфлик вклучувале воспоставување огромна банка на клетки WI-38 и MRC-5, кои, иако не се способни бесконечно да се реплицираат како бесмртните клеточни линии, би служеле за потребите на производството на вакцини неколку идни децении.
Истражувачите процениле дека вакцините направени преку клеточниот сој WI-38 и неговите деривати превенирале речиси 11 милиони смртни случаи и 4,5 милијарди заболувања.
Хуманите клеточни линии и вакцините против КОВИД-19
Хуманите клеточни линии играат клучна улога во производството и тестирањето на ефикасноста и на вакцините против КОВИД-19. Тоа е тема на посебен напис.
