Från kokkonst till högprecisionsarbete

Vaccinforskningen har gått från "trial and error" – kokkonst till högprecisionsarbete i immunförsvarets mikrovärld. Med ny kunskap hoppas forskarna nå ökad förståelse för hur vaccin fungerar och hitta nya vaccin mot bland annat sjukdomar som malaria och hiv.

Bild på Peter Lliljeström– Det finns många vacciner som fungerar men ytterst få där vi känner till den skyddande mekanismen. Det är först under de senaste 20 åren som vi har lärt oss att verkligen förstå vad vi gör när vi utvecklar vaccin, säger Peter Liljeström, professor i vaccinforskning vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska Institutet.

Det hindrar inte äldre vacciner från att vara några av medicinens största framgångar. Vaccinologins första sanning, att små mängder av ett smittoämne kan användas för att skydda mot sjukdom, praktiserades i Kina redan år 1000. Genom att föra in smittkoppsvar från smittkoppspatienter genom huden på ännu inte insjuknade lyckades man skydda vissa mot den fruktade sjukdomen. Några blev istället sjuka och dog. I slutet av 1700-talet vidareutvecklade en brittisk läkare metoden och utvecklade det första vaccinet, vilket ledde till att smittkoppor utrotades från Europa och så småningom från världen.

Moderna smittor som hiv och malaria har visat sig vara betydligt hårdare nötter att knäcka både för immunförsvaret och för vaccinforskarna. Trots att smittoämnena har delats upp i molekylära och genetiska beståndsdelar och kombinerats på många upptänkliga sätt har forskarna problem med att få kroppens immunförsvar att angripa sjukdomarna.

Medfött immunförsvar också viktigt

Enligt Peter Liljeström är det inte så konstigt att man inte har nått hela vägen. Han förklarar hur en helt ny del av människans immunförsvar har utforskats så sent som under de senaste 20 åren. Tidigare var all forskning inriktad på det så kallade adaptiva immunförsvaret, den del av immunförsvaret som kan skapa immunitet genom att skapa minnesceller som kommer ihåg en infektion från en gång till en annan. Men nu vet man att detta inte räcker. Vaccinet måste också aktivera det så kallade medfödda immunförsvaret.

– Det medfödda immunförsvaret har inget minne, men genom att det känner av att en infektion har kommit in i kroppen är det minst lika viktigt som det adaptiva immunförsvaret, säger Peter Liljeström.

En nytillkommen och central aktör i den moderna vaccinforskningen är de så kallade dendritiska cellerna. De har särskilda receptorer för molekyler som bara finns på virus och bakterier och kan på så sätt registrera att främmande ämnen har kommit in i kroppen. Det främmande ämnet, det så kallade antigenet, äts upp av de dendritiska cellerna och delas upp i mindre delar. Därefter startar en kemisk kommunikation, en "immunologisk chatt", där de dendritiska cellerna överlämnar antigen-delarna till andra immunceller som kan börja mobilisera det adaptiva immunförsvaret. När hotet är undanröjt finns minnesceller kvar i det adaptiva immunförsvaret som gör att hela processen går snabbare nästa gång samma smittoämne kommer in i kroppen.

I dag vet man att det medfödda immunförsvaret kan reagera på många olika sätt och att det i sin tur bestämmer vilken typ av reaktion som sedan äger rum i det adaptiva immunsvaret. Det har också blivit uppenbart att processen är hiskeligt komplicerad - hundratals aktörer är involverade och processen tar olika vägar beroende på vilken inkräktare som föranleder pådraget.

– Förr testade man olika substanser och var nöjd om man fick ett immunsvar. Framtidens vacciner, som nu utvecklas, är designade för att stimulera det medfödda immunförsvaret på precis rätt sätt, säger Peter Liljeström.

Adjuvans ger starkare immunsvar

Vaccinets första uppgift är att framstå som främmande för de dendritiska cellerna som då förhoppningsvis presenterar det för immunförsvaret. Ofta kräver detta att antigenet kopplas till en så kallad adjuvans, ett ämne som triggar immunförsvaret och hjälper till att ge ett starkare immunsvar.

– Adjuvans är en molekyl som säger att det är fara å färde genom att stimulera specifika receptorer på de dendritiska cellerna, säger Peter Liljeström.

Vaccinutveckling utgår traditionellt från att ett smittoämne dödas, försvagas eller sönderdelas och utgör basen i vaccinet. Sedan gäller det att veta vilka av alla tusentals olika proteiner i mikroorganismen som utgör en lämplig grund i vacciner. Ett allt vanligare angreppssätt är att i stället utgå från arvsmassan hos smittoämnet och med hjälp av genteknik framställa olika virusproteiner, så kallad omvänd vaccinologi.

– Proteinerna kan då testas var för sig så att man kan ta reda på vilka proteiner som bäst stimulerar immunförsvaret, säger Peter Liljeström.

Produktionen tar tid bland annat eftersom tillräckliga mängder av mikroorganismen på ett eller annat sätt odlas fram (vaccinet mot svininfluensan odlas i hönsägg). En framtidslösning kan vara att låta den vaccinerades egen kropp sköta vaccinproduktionen. Så kallade DNA-vacciner som nu utvecklas bygger på att en bit ren arvsmassa från till exempel ett virus injiceras i patienten och tas upp av kroppens celler, som sedan börjar producera virusproteiner som immunförvaret reagerar mot.

– Fördelarna är att det är lättare att designa och producera. Arvsmassan från en organism, som till exempel hiv, kan också sättas in i en annan mikroorganism, till exempel smittkoppvirus som är förändrat så att det inte är sjukdomsframkallande. På så sätt lurar vi immunförsvaret att det har att göra med en smittkoppsinfektion, säger Peter Liljeström.

Kostnadseffektiv medicin

Det råder ingen brist på idéer inom forskningsvärlden, men frågan är vem som ska finansiera framtidens vacciner. Vacciner skiljer sig från andra läkemedel genom att de i regel tas endast en eller kanske två gånger och ger ett sjukdomsskydd som varar i många år.

– Med vacciner är det oftast "one shot and you´re done" som gäller. Historisk har vacciner därför varit den mest kostnadseffektiva medicinska interventionen, säger Peter Liljeström.

Men vacciner är dyra att utveckla och den begränsade användningen kan göra det svårt att motivera företag att satsa på vaccinframställning. Samtidigt som kunskapen accelererar och behovet av vacciner mot sjukdomar som hiv, malaria och tuberkulos är större än någonsin har utvecklingen inom vissa delar av vaccinforskningen saktat ned.

– Det är svårare för läkemedelsbolagen att tjäna pengar på ett läkemedel som används en gång per person jämfört med läkemedel som tas om och om igen.

Avsaknaden av definitiva framsteg och rädslan att aldrig få pengar tillbaka har lett till att många av de stora läkemedelsbolagen upphört med sina försök att utveckla vaccin mot hiv. Det är en kostnadsberäkning helt enkelt, säger Peter Liljeström som dock är optimistisk inför framtiden.

– Vaccinforskningen är inne i en bra period med stora möjligheter att utvecklas, främst tack vare den snabba utvecklingen inom immunologin. När vi akademiska forskare väl kommer på något riktigt avgörande kommer nog industrin att följa med igen, tror Peter Liljeström.

Svenskar positiva till vaccin

En annan gång vacciner var i ropet var när de stora vaccinationsprogrammen infördes under 1970-talet. Det finns ingen lag i Sverige på att vaccinera sig mot någon sjukdom. Men svenskarna är enligt Peter Liljeström överlag relativt positivt inställda till att vaccinera sig vilket starkt har bidragit till vaccinprogrammens framgång. Inte minst genom det fenomen som forskarna kallar "herd immunity": om tillräckligt många immuniseras genom vaccinering uppstår ett skydd även för de som inte vaccinerar sig genom att de slipper exponeras för sjukdomen.

I väntan på framtidens högteknologiska vacciner mot de stora svåra sjukdomarna får vi hålla till godo med den gamla vaccinarsenalen, som enligt Peter Liljeström är lika viktigt som någonsin.

– I Sverige är vi ganska bra på att inse värdet av vacciner jämfört med i andra länder. Samtidigt är det lätt att glömma bort hur annorlunda världen skulle se ut om vaccinerna inte fanns, om man tog bort dem skulle vi omedelbart få tillbaka en rad olika sjukdomar som tidigare orsakade stora problem i samhället.

Text: Ola Danielsson. Publicerad i Medicinsk Vetenskap nr 1 2010.

Länkar

CellbiologiImmunologiTumörbiologi