Vaksin

Latar Belakang

Pengembangan vaksin untuk melindungi terhadap penyakit virus adalah salah satu keunggulan pengobatan modern. Vaksin pertama diproduksi oleh Edward Jenner pada tahun 1796 dalam upaya memberikan perlindungan terhadap cacar. Jenner memperhatikan bahwa pemerah susu yang terjangkit cacar sapi, infeksi yang relatif tidak berbahaya, tampaknya kebal terhadap cacar, penyakit manusia yang secara teratur mencapai tingkat epidemi dengan tingkat kematian yang sangat tinggi.

Jenner berteori (dengan benar) bahwa cacar sapi, penyakit hewan, mirip dengan cacar. Dia menyimpulkan bahwa reaksi manusia terhadap suntikan virus cacar sapi entah bagaimana akan mengajarkan tubuh manusia untuk merespons kedua virus tersebut, tanpa menyebabkan penyakit parah atau kematian. Hari ini, cacar benar-benar diberantas. Hanya ada dua sampel beku dari virus mematikan ini (satu di Amerika Serikat, yang lain di Rusia), dan pada pertengahan 1995 ada perdebatan ilmiah yang serius tentang apakah sampel akan dihancurkan, atau disimpan untuk studi laboratorium lebih lanjut.

Virus adalah bagian kecil dari RNA (Ribonucleic acid) dan/atau DNA (deoxyribonucleic acid), materi di semua sel hidup yang memerintahkan sel untuk tumbuh dan berkembang biak. Virus tidak dapat berkembang biak sendiri, tetapi hanya dengan mengambil alih inti sel inang dan memerintahkan sel untuk membuat virus tambahan. Ketika virus berhasil menyerang suatu organisme, ia mengambil alih proses pertumbuhan sel di inang.

Dalam keadaan biasa, tubuh manusia merespon invasi virus dengan beberapa cara berbeda. Kekebalan umum terhadap virus dapat dikembangkan oleh sel-sel dalam tubuh yang menjadi target invasi virus. Dalam situasi ini, virus dicegah untuk mendapatkan akses ke sel inang. Perlindungan yang lebih umum adalah kemampuan tubuh untuk mengembangkan sel darah dan getah bening yang menghancurkan atau membatasi kemanjuran virus yang menyerang. Seringkali, tubuh manusia yang terinfeksi akan "belajar" bagaimana menanggapi virus tertentu di masa depan, sehingga infeksi tunggal, terutama dari virus yang relatif jinak, biasanya mengajarkan tubuh bagaimana menanggapi invasi tambahan dari virus yang sama. Pilek, misalnya, disebabkan oleh salah satu dari beberapa ratus virus. Setelah sembuh dari pilek, kebanyakan orang kebal terhadap virus tertentu yang menyebabkan flu tertentu, meskipun virus flu yang sama masih akan menyebabkan gejala yang sama atau identik. Untuk beberapa virus yang tidak berbahaya, seseorang bahkan mungkin mengembangkan kekebalan tanpa terlihat sakit.

Keluarga Virus

Biasanya ada beberapa variasi atau galur dari virus tertentu. Tergantung pada jumlah varietas, seorang ahli biologi mungkin mengelompokkan virus sebagai jenis atau galur. Vaksin sering dibuat dari lebih dari satu kelompok virus terkait; reaksi pencegahan terhadap vaksinasi multivalen mungkin akan menyebabkan kekebalan terhadap hampir semua varian kelompok, atau setidaknya varian yang mungkin ditemui seseorang. Pilihan anggota tertentu dari kelompok untuk digunakan dalam vaksin dibuat dengan hati-hati dan pertimbangan yang cermat.

Manufaktur
Proses

Memproduksi vaksin anti-virus saat ini adalah proses yang rumit bahkan setelah proses yang sulit tugas membuat vaksin potensial di laboratorium. Perubahan dari pembuatan vaksin potensial dalam jumlah kecil ke pembuatan galon vaksin yang aman dalam situasi produksi adalah dramatis, dan prosedur laboratorium sederhana mungkin tidak dapat diterima untuk situasi "peningkatan".

Benih

• 1 Pembuatan dimulai dengan sejumlah kecil virus (atau benih) tertentu. Virus harus bebas dari pengotor, termasuk virus lain yang sejenis bahkan variasi dari jenis virus yang sama. Selain itu, benih harus disimpan dalam kondisi "ideal", biasanya dibekukan, yang mencegah virus menjadi lebih kuat atau lebih lemah dari yang diinginkan. Disimpan dalam wadah kaca atau plastik kecil, jumlahnya hanya 5 atau 10 sentimeter kubik, tetapi mengandung ribuan bahkan jutaan virus, pada akhirnya akan menghasilkan beberapa ratus liter vaksin. Freezer dipertahankan pada suhu tertentu; grafik dan/atau tombol di luar freezer menyimpan catatan suhu secara terus-menerus. Sensor akan mematikan sinyal alarm yang dapat didengar dan/atau alarm komputer jika suhu freezer di luar jangkauan.

Menumbuhkan virus

• 2 Setelah mencairkan dan menghangatkan benih virus di bawah kondisi yang ditentukan dengan cermat (yaitu, pada suhu kamar atau dalam penangas air), sejumlah kecil sel virus ditempatkan ke dalam "pabrik sel", sebuah mesin kecil yang, dengan penambahan media yang sesuai, memungkinkan sel virus berkembang biak. Setiap jenis virus tumbuh paling baik dalam media khusus untuk itu, didirikan dalam prosedur laboratorium pra-manufaktur, tetapi semua mengandung protein dari mamalia dalam satu atau lain bentuk, seperti protein murni dari darah sapi. Media tersebut juga mengandung protein lain dan senyawa organik yang mendorong reproduksi sel virus. Sejauh menyangkut virus, media di pabrik sel adalah inang untuk reproduksi. Dicampur dengan media yang sesuai, pada suhu yang sesuai, dan dengan jumlah waktu yang telah ditentukan, virus akan berkembang biak.
• 3 Selain suhu, faktor lain harus dipantau, termasuk pH campuran. pH adalah ukuran keasaman atau kebasaan, diukur pada skala dari 0 hingga 14, dan virus harus dijaga pada pH yang ditentukan di dalam pabrik sel. Air biasa, yaitu baik asam maupun basa (netral) tidak memiliki pH 7. Meskipun wadah tempat sel tumbuh adalah tidak terlalu besar (mungkin seukuran panci 4-8 liter), ada banyak sekali katup, tabung, dan sensor yang terhubung dengannya. Sensor memantau pH dan suhu, dan ada berbagai koneksi untuk menambahkan media atau bahan kimia seperti oksigen untuk menjaga pH, tempat untuk mengambil sampel untuk analisis mikroskopis, dan pengaturan steril untuk menambahkan komponen pabrik sel dan menarik produk antara ketika itu siap.
• 4 Virus dari pabrik sel kemudian dipisahkan dari medium, dan ditempatkan di medium kedua untuk pertumbuhan tambahan. Metode awal 40 atau 50 tahun yang lalu menggunakan botol untuk menampung campuran, dan pertumbuhan yang dihasilkan adalah satu lapisan virus yang mengambang di media. Segera diketahui bahwa jika botol dibalik saat virus tumbuh, lebih banyak virus dapat dihasilkan karena lapisan virus tumbuh di semua permukaan bagian dalam botol. Penemuan penting pada tahun 1940-an adalah bahwa pertumbuhan sel sangat dirangsang oleh penambahan enzim ke dalam medium, yang paling umum digunakan adalah tripsin. Enzim adalah protein yang juga berfungsi sebagai katalis dalam memberi makan dan pertumbuhan sel.

  Dalam praktik saat ini, botol tidak digunakan sama sekali. Virus yang tumbuh disimpan dalam wadah yang lebih besar dari tetapi mirip dengan pabrik sel, dan dicampur dengan "manik-manik", di dekat partikel mikroskopis tempat virus dapat menempelkan diri. Penggunaan manik-manik memberikan virus dengan area yang jauh lebih besar untuk menempel, dan akibatnya, pertumbuhan virus yang jauh lebih besar. Seperti di pabrik sel, suhu dan pH dikontrol secara ketat. Waktu yang dihabiskan untuk menumbuhkan virus bervariasi menurut jenis virus yang diproduksi, dan dalam setiap kasus, merupakan rahasia yang dijaga ketat dari pembuatnya.

Pemisahan

• 5 Ketika ada cukup banyak virus, mereka dipisahkan dari manik-manik dalam satu atau lebih cara. Kaldu mungkin dipaksa melalui filter dengan bukaan yang cukup besar untuk memungkinkan virus melewatinya, tetapi cukup kecil untuk mencegah manik-manik lewat. Campuran mungkin disentrifugasi beberapa kali untuk memisahkan virus dari manik-manik dalam wadah yang kemudian dapat diambil. Masih alternatif lain mungkin untuk membanjiri campuran manik-manik dengan media lain yang membersihkan virus dari manik-manik.

Memilih regangan

Vaksin akhirnya akan dibuat dari virus yang dilemahkan (dilemahkan), atau virus yang terbunuh. Pilihan satu atau yang lain tergantung pada sejumlah faktor termasuk kemanjuran vaksin yang dihasilkan, dan efek sekundernya. Vaksin Ru, yang dikembangkan hampir setiap tahun sebagai tanggapan terhadap varian baru virus penyebab, selalu merupakan vaksin yang dilemahkan. Virulensi virus dapat menentukan pilihan; vaksin rabies, misalnya, selalu merupakan vaksin yang dibunuh.

• 6 Jika vaksin dilemahkan, virus biasanya dilemahkan sebelum melalui proses produksi. Strain yang dipilih dengan cermat dikultur (ditumbuhkan) berulang kali di berbagai media. Ada jenis virus yang benar-benar menjadi lebih kuat saat mereka tumbuh. Strain ini jelas tidak dapat digunakan untuk vaksin yang dilemahkan. Strain lain menjadi terlalu lemah karena dikultur berulang kali, dan ini juga tidak dapat diterima untuk penggunaan vaksin. Seperti bubur, kursi, dan tempat tidur yang disukai Goldilocks, hanya beberapa virus yang "tepat", mencapai tingkat atenuasi yang membuatnya dapat diterima untuk penggunaan vaksin, dan tidak berubah kekuatannya. Teknologi molekuler terkini telah memungkinkan pelemahan virus hidup dengan manipulasi molekuler, tetapi metode ini masih jarang.
• 7 Virus kemudian dipisahkan dari media tempat virus tersebut ditumbuhkan. Vaksin yang terdiri dari beberapa jenis (seperti kebanyakan) digabungkan sebelum dikemas. Jumlah sebenarnya vaksin yang diberikan kepada seorang pasien akan relatif kecil dibandingkan dengan media pemberiannya. Keputusan tentang apakah akan menggunakan air, alkohol, atau larutan lain untuk vaksin suntik, misalnya, dibuat setelah pengujian berulang untuk keamanan, kemandulan, dan stabilitas.

Kontrol Kualitas

Untuk melindungi kemurnian vaksin dan keselamatan pekerja yang membuat dan mengemas vaksin, kondisi kebersihan laboratorium diperhatikan selama prosedur. Semua transfer virus dan media dilakukan dalam kondisi steril, dan semua instrumen yang digunakan disterilkan dalam autoklaf (mesin yang membunuh organisme dengan panas, dan yang mungkin sekecil kotak permata atau sebesar elevator) sebelum dan sesudah digunakan. Pekerja yang melakukan prosedur mengenakan pakaian pelindung yang meliputi gaun tyvek sekali pakai, sarung tangan, sepatu bot, jaring rambut, dan masker wajah. Ruang manufaktur sendiri secara khusus ber-AC sehingga ada sedikit partikel di udara.

Proses Persetujuan

Agar obat resep dijual di Amerika Serikat, produsen obat harus memenuhi persyaratan lisensi ketat yang ditetapkan oleh hukum dan ditegakkan oleh Food and Drug Administration (FDA).

Semua obat resep harus menjalani tiga fase pengujian, meskipun data dari fase kedua terkadang dapat digunakan untuk memenuhi persyaratan fase ketiga. Pengujian fase 1 harus membuktikan bahwa suatu obat aman, atau setidaknya tidak ada efek yang tidak diinginkan atau tidak diharapkan akan terjadi dari pemberiannya. Jika suatu obat lolos pengujian Fase I, obat itu selanjutnya harus diuji kemanjurannya—obat itu harus melakukan apa yang seharusnya dilakukannya; obat tidak dapat dijual yang tidak berguna, atau yang membuat klaim untuk efek yang tidak dimilikinya. Akhirnya, pengujian Tahap III dirancang untuk mengukur efektivitas obat atau obat. Meskipun vaksin diharapkan memiliki efektivitas mendekati 100%, obat-obatan tertentu mungkin dapat diterima meskipun efektivitasnya terbatas, selama dokter yang meresepkan mengetahui kemungkinannya.

Seluruh proses manufaktur ditinjau dengan hati-hati oleh FDA yang memeriksa catatan prosedur serta mengunjungi lokasi manufaktur itu sendiri. Setiap langkah dalam proses manufaktur harus didokumentasikan, dan pabrikan harus menunjukkan "keadaan kendali" untuk proses manufaktur. Ini berarti bahwa catatan yang cermat harus disimpan untuk setiap langkah dalam proses, dan harus ada instruksi tertulis untuk setiap langkah proses. Kecuali dalam kasus kesalahan yang parah, FDA tidak menentukan apakah setiap langkah dalam suatu proses sudah benar, tetapi hanya bahwa itu aman dan didokumentasikan secara memadai untuk dilakukan seperti yang ditetapkan oleh pabrikan.

Masa Depan

Memproduksi vaksin antivirus yang dapat digunakan dan aman melibatkan sejumlah besar langkah yang sayangnya tidak selalu dapat dilakukan untuk setiap virus. Masih banyak yang harus dilakukan dan dipelajari. Metode baru manipulasi molekuler telah menyebabkan lebih dari satu ilmuwan percaya bahwa teknologi vaksin baru sekarang memasuki "zaman keemasan". Penyempurnaan vaksin yang ada dimungkinkan di masa depan. Vaksin rabies, misalnya, menghasilkan efek samping yang membuat vaksin tidak memuaskan untuk imunisasi massal; di Amerika Serikat, vaksin rabies sekarang hanya digunakan pada pasien yang tertular virus dari hewan yang terinfeksi dan kemungkinan, tanpa imunisasi, mengembangkan penyakit yang fatal.

Virus HIV, yang menurut para ahli biologi menyebabkan AIDS, saat ini tidak dapat diterima dengan metode produksi vaksin tradisional. Virus AIDS dengan cepat bermutasi dari satu galur ke galur lain, dan galur apa pun tampaknya tidak memberikan kekebalan terhadap galur lain. Selain itu, efek imunisasi yang terbatas dari virus yang dilemahkan atau dibunuh tidak dapat ditunjukkan baik di laboratorium maupun pada hewan uji. Belum ada vaksin HIV yang dikembangkan.