واکسن‌ها چگونه سیستم ایمنی را آموزش می‌دهند

9 دقیقه مطالعه

واکسن‌ها یکی از مهم‌ترین ابزارها برای پیشگیری از بیماری‌های عفونی هستند. آن‌ها سیستم ایمنی را آموزش می‌دهند تا پیش از آنکه فرد با عفونت واقعی مواجه شود، یک پاتوژن (عامل بیماری‌زا) را شناسایی کرده و به آن پاسخ دهد. واکسن‌ها با قرار دادن سیستم ایمنی در معرض شکل ایمن یا جزئی از یک پاتوژن، به بدن کمک می‌کنند تا حافظه ایمنی ایجاد کند که می‌تواند در برابر بیماری‌های آینده محافظت ایجاد نماید [1][2].

واکسن یک فرآورده بیولوژیکی است که سیستم ایمنی را برای شناسایی یک ارگانیسم بیماری‌زای خاص یا یکی از اجزای آن آموزش می‌دهد. بسته به نوع واکسن، ممکن است حاوی شکل غیرفعال یا تضعیف شده یک پاتوژن، تکه‌ای خاص از پاتوژن، یا دستورالعمل‌های ژنتیکی باشد که به سلول‌های بدن اجازه می‌دهد به طور موقت جزئی را تولید کنند که سیستم ایمنی بتواند آن را شناسایی کند. هدف یکسان است: آموزش دادن به سیستم ایمنی درباره اینکه به دنبال چه چیزی باشد، بدون اینکه فرد نیاز داشته باشد خطرات بیماری واقعی را تجربه کند [2].

واکسن‌ها چگونه عمل می‌کنند

زمانی که فردی واکسن دریافت می‌کند، سیستم ایمنی یک آنتی‌ژن (ماده‌ای که پاسخ ایمنی را تحریک می‌کند) را به عنوان چیزی خارجی شناسایی می‌کند. سلول‌های ایمنی با تولید آنتی‌بادی‌ها و سایر دفاعاتی که مختص آن آنتی‌ژن هستند، پاسخ می‌دهند. سیستم ایمنی همچنین سلول‌های حافظه ایجاد می‌کند. اگر فرد بعدها با پاتوژن واقعی مواجه شود، این سلول‌های حافظه به سیستم ایمنی اجازه می‌دهند تا سریع‌تر و مؤثرتر از اولین مواجهه با عفونت، پاسخ دهد [2][3].

یک راه ساده برای فکر کردن به واکسیناسیون، آن را به عنوان تمرینی برای سیستم ایمنی در نظر گرفتن است. واکسن به سیستم ایمنی فرصت می‌دهد تا پیش از مواجهه با تهدید واقعی، یاد بگیرد که یک پاتوژن چه شکلی است [2]. واکسن‌ها با فعال کردن پاسخ ایمنی طبیعی بدن عمل می‌کنند. این مواجهه باعث می‌شود سیستم ایمنی بدون ایجاد بیماری، پاسخ داده و سازگار شود. سیستم ایمنی در پاسخ به این اتفاق، آنتی‌بادی‌های خاص و سلول‌های حافظه ایجاد می‌کند. هنگامی که فرد بعدها در معرض پاتوژن واقعی قرار می‌گیرد، سیستم ایمنی می‌تواند سریع و مؤثر پاسخ دهد و اغلب از بروز بیماری جلوگیری کند [1][3].

آنتی‌ژن چیست؟

آنتی‌ژن ماده‌ای است که سیستم ایمنی آن را شناسایی کرده و به آن پاسخ می‌دهد. در واکسن‌ها، یک آنتی‌ژن می‌تواند جزئی از یک پاتوژن باشد یا در برخی فناوری‌های واکسن، دستورالعمل‌هایی باشد که به بدن اجازه می‌دهد آنتی‌ژن را تولید کند. آنتی‌ژن در اصل مانند یک کارت شناسایی منحصر‌به‌فرد یا اثر انگشت خاصی است که روی سطح یک میکروب یافت می‌شود و همان چیزی است که سیستم ایمنی را برای ایجاد پاسخ تحریک می‌کند [2][3].

نشان دادن تنها تکه‌ای از یک میکروب به بدن مؤثر است زیرا سیستم ایمنی بسیار کارآمد است. سیستم ایمنی برای یادگیری نحوه مبارزه با یک میکروب، نیازی به دیدن کل آن میکروب خطرناک ندارد. سلول‌های سیستم ایمنی بر شناسایی آن آنتی‌ژن‌های منحصر‌به‌فرد تمرکز می‌کنند. واکسن با ارائه تنها آنتی‌ژن، سیستم را آموزش می‌دهد تا به طور ایمن و بدون خطر بیماری، حیاتی‌ترین بخش دشمن را هدف قرار دهد. پس از یادگیری، هر میکروبی که آن آنتی‌ژن را داشته باشد، شناسایی خواهد شد [2].

نقش سلول‌های B و سلول‌های T

سلول‌های B و سلول‌های T بازیگران حیاتی با نقش‌های متمایز هستند. سلول‌های B عمدتاً مسئول تولید آنتی‌بادی‌ها هستند. وقتی یک سلول B با یک آنتی‌ژن مواجه می‌شود، فعال شده و به یک سلول پلاسما تبدیل می‌شود که آنتی‌بادی‌ها را به صورت انبوه تولید می‌کند. این پروتئین‌های Y-شکل، میکروب‌ها را خنثی می‌کنند، آن‌ها را برای نابودی علامت‌گذاری می‌کنند یا آن‌ها را به هم می‌چسبانند. برخی از سلول‌های B به سلول‌های B حافظه تبدیل می‌شوند که آماده‌اند در صورت مواجهه مجدد، به سرعت آنتی‌بادی تولید کنند [2].

سلول‌های T شامل سلول‌های T کمکی و سلول‌های T کشنده هستند. سلول‌های T کمکی مانند فرماندهان عمل می‌کنند و سیگنال‌های شیمیایی آزاد می‌کنند که سایر سلول‌های ایمنی را فعال و هدایت می‌کند، از جمله دستور دادن به سلول‌های B برای تولید پادتن‌ها (آنتی‌بادی‌ها). سلول‌های T کشنده (لنفوسیت‌های T سیتوتوکسیک) سلول‌های عفونی را پیدا کرده و نابود می‌کنند و از تکثیر میکروب جلوگیری می‌کنند. هر دو نوع، سلول‌های حافظه ایجاد می‌کنند. به طور خلاصه، سلول‌های B بر خنثی کردن میکروب‌های شناور از طریق پادتن‌ها تمرکز دارند، در حالی که سلول‌های T پاسخ را هماهنگ کرده و سلول‌های عفونی را نابود می‌کنند [2].

سلول‌های حافظه و حفاظت طولانی‌مدت

پس از پاسخ اولیه، گروه کوچکی از سلول‌های B و T فعال‌شده به سلول‌های حافظه تبدیل می‌شوند. این پیشکسوتان در حالت استراحت می‌مانند اما در وضعیت هشدار بالا هستند. سلول‌های B حافظه در صورت مواجهه مجدد، به سرعت پادتن‌های باکیفیتی تولید می‌کنند، در حالی که سلول‌های T حافظه به سرعت سلول‌های عفونی را هماهنگ کرده یا می‌کشند. این امر پاسخی سریع‌تر و قوی‌تر نسبت به اولین مواجهه ایجاد می‌کند و اغلب پاتژن را پیش از بروز بیماری از بین می‌برد. برخی از سلول‌های حافظه برای دهه‌ها زنده می‌مانند، به همین دلیل است که برخی واکسیناسیون‌ها تا دوران بزرگسالی محافظت می‌کنند. آن‌ها سنگ بنای ایمنی طولانی‌مدت هستند [2][1].

چرا برخی واکسن‌ها به دوزهای یادآور (بوستر) نیاز دارند

حفاظت حاصل از برخی واکسن‌ها ممکن است با گذشت زمان، به دلیل کاهش طبیعی تعداد سلول‌های حافظه یا سطح پادتن‌ها، کم شود. دوز یادآور مانند یک یادآوری عمل کرده و سلول‌های حافظه را برای تکثیر و افزایش تولید پادتن دوباره فعال می‌کند. همچنین زمانی که پاتژن‌ها آنتی‌ژن‌های خود را تغییر می‌دهند (جهش می‌کنند) یا زمانی که پاسخ اولیه از برخی انواع واکسن‌ها به اندازه کافی قوی نیست، ممکن است به دوزهای یادآور نیاز باشد. در مقابل، برخی واکسن‌ها حافظه‌ای به‌طور استثنایی بادوام در برابر پاتژن‌های پایدار ایجاد می‌کنند که اغلب مادام‌العمر باقی می‌ماند. سیستم ایمنی همیشه پس از یک بار مواجهه، قوی‌ترین حفاظت خود را ایجاد نمی‌کند، بنابراین دوزهای اضافی پاسخ را تقویت می‌کنند [2][3].

انواع اصلی واکسن‌ها

دانشمندان رویکردهای متعددی را توسعه داده‌اند:

• واکسن‌های زنده تضعیف‌شده: از شکل تضعیف‌شده‌ای از یک پاتژن استفاده می‌کنند. چون این پاتژن می‌تواند به مقدار کمی تکثیر شود، پاسخی قوی و گسترده شامل هر دو سلول B و T را تحریک می‌کند و اغلب با دوزهای کمتر، ایمنی طولانی‌مدت ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی از آن شامل واکسن‌های MMR و آبله‌مرغان است. این واکسن‌ها برای افرادی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند مناسب نیستند [2].

• واکسن‌های غیرفعال‌شده: حاوی نسخه‌ای کشته‌شده از میکروب هستند که نمی‌تواند تکثیر شود یا باعث بیماری گردد. آن‌ها پاسخی پادتنی ایجاد می‌کنند اما اغلب برای حفاظت پایدار به دوزهای متعدد و یادآورها نیاز دارند. نمونه‌هایی از آن شامل اکثر واکسن‌های آنفلوانزا و واکسن تزریقی فلج اطفال است [2].

• واکسن‌های زیرواحد یا برپایه پروتئین: به جای کل ارگانیسم، تنها از قطعات خالص‌شده خاصی مانند پروتئین‌ها یا قندها (آنتی‌ژن‌ها) استفاده می‌کنند. اغلب شامل یک ادجوانت (کمک‌تقویت‌کننده) برای افزایش پاسخ هستند. این واکسن‌ها بسیار ایمن هستند اما ممکن است به دوزهای متعدد نیاز داشته باشند. نمونه‌هایی از آن شامل واکسن‌های هپاتیت B و HPV است [2][4].

• واکسن‌های mRNA: دستورالعمل‌های ژنتیکی موقتی (mRNA) ارائه می‌دهند که به سلول‌ها می‌گوید چگونه یک آنتی‌ژن خاص، مانند یک پروتئین ویروسی را بسازند. سپس سیستم ایمنی به این آنتی‌ژن تولید شده پاسخ می‌دهد. mRNA به سرعت تجزیه می‌شود و DNA را تغییر نمی‌دهد. آن‌ها پاسخ‌های قوی سلول‌های B و T را تحریک می‌کنند و می‌توانند به سرعت توسعه یابند. نمونه‌هایی از آن شامل برخی واکسن‌های COVID-19 است [2][4].

ایمنی گله‌ای

ایمنی گله‌ای یا ایمنی جامعه، زمانی رخ می‌دهد که درصد زیادی از جمعیت دارای ایمنی باشند و این امر احتمال عفونت را برای کسانی که فاقد ایمنی هستند کاهش می‌دهد. این وضعیت زنجیره‌های انتقال را می‌شکند تا بیماری مکان‌های کمتری برای گسترش داشته باشد. این امر یک حلقه محافظتی پیرامون افراد آسیب‌پذیر ایجاد می‌کند—مانند نوزادانی که برای واکسیناسیون بسیار کوچک هستند، افرادی با سیستم ایمنی ضعیف، یا افرادی با آلرژی‌های شدید—که نمی‌توانند واکسینه شوند. ایمنی آن‌ها به نرخ بالای واکسیناسیون در جامعه بستگی دارد [1].

عوارض جانبی معمول و معنای آن‌ها

عوارض جانبی خفیف پس از واکسیناسیون رایج هستند و نشان می‌دهند که سیستم ایمنی به‌طور فعال در حال پاسخ دادن است. این عوارض شامل درد، قرمزی یا تورم در محل تزریق و همچنین تب خفیف، خستگی، سردرد، درد عضلانی یا لرز است. این‌ها نتیجه التهاب و آزاد شدن مولکول‌های سیگنال‌دهنده (سیتوکین‌ها) هستند، زمانی که سلول‌های ایمنی آنتی‌ژن را شناسایی کرده، فعال شده و شروع به تولید آنتی‌بادی‌ها و سلول‌های حافظه می‌کنند. این علائم نشان می‌دهند که آموزش موفقیت‌آمیزی در حال انجام است و نشانه ابتلا به بیماری نیستند. آن‌ها موقتی هستند و بهای اندکی برای ایجاد محافظت می‌باشند [1][2].

نحوه آزمایش واکسن‌ها برای ایمنی و اثربخشی

واکسن‌ها تحت آزمایش‌های سخت‌گیرانه‌ای قرار می‌گیرند. ابتدا مطالعات آزمایشگاهی پیش‌بالینی و مطالعات حیوانی برای ارزیابی ایمنی و پاسخ ایمنی انجام می‌شود. سپس کارآزمایی‌های بالینی در چندین مرحله پیش می‌روند: فاز ۱ ایمنی را در گروه کوچکی آزمایش می‌کند؛ فاز ۲ پاسخ ایمنی و ایمنی را در صدها نفر ارزیابی می‌کند؛ فاز ۳ اثربخشی را تأیید کرده و عوارض جانبی نادر را در هزاران نفر، اغلب با استفاده از کنترل‌های تصادفی دارونما، پایش می‌کند. سازمان‌های نظارتی پیش از تأیید، تمامی داده‌ها را بررسی می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که مزایا بیشتر از خطرات است. نظارت‌های پس از تأیید به‌طور نامحدود ادامه می‌یابد تا ایمنی و اثربخشی بلندمدت ردیابی شود [2].

این فرآیند تضمین می‌کند که واکسن‌ها به‌طور ایمن سیستم ایمنی را برای ایجاد محافظت پایدار آموزش می‌دهند.