Yapay bağışıklık indüksiyonu

Yapay bağışıklık indüksiyonu, organizmaların bağışıklık sistemleri tarafından üretilen doğal bağışıklığın aksine, koruyucu sağlık hizmetlerinde insan çabalarıyla elde edilen bağışıklamadır. İnsanları, hastalığa yakalanmalarını beklemekten başka yollarla belirli hastalıklara karşı bağışık hale getirir. Amaç, hastalığın yok edilmesinin mümkün olmadığı durumlarda bile ölüm ve acı çekme riskini, yani hastalık yükünü azaltmaktır. Aşılama, bu tür bağışıklamanın başlıca türüdür ve aşıyla önlenebilir hastalıkların yükünü büyük ölçüde azaltır.

Ciddi hastalıklara yol açabilecek enfeksiyonlara karşı bağışıklık kazanmak faydalıdır. Louis Pasteur'ün keşiflerinin de gösterdiği gibi, bulaşıcı hastalıkların mikrop teorisi üzerine kurulan modern tıp, vahşi enfeksiyonlardan kaynaklanan ilişkili riskleri önlemek için genişleyen bir hastalık yelpazesine karşı bağışıklık kazandırmak için araçlar sağlamıştır. Bağışıklığın moleküler temelinin daha iyi anlaşılmasının gelecekte klinik uygulamalarda iyileşmeye yol açacağı umulmaktadır.

İnsanlarda bağışıklığın kaydedilen en eski yapay indüksiyonu variolasyon ya da inokülasyon yoluyla olmuştur; bu, bir deneğin daha az ölümcül olan doğal çiçek hastalığı formuyla (Variola Minor olarak bilinir) kontrollü bir şekilde enfekte edilerek daha ölümcül olan doğal form olan Variola Major ile yeniden enfeksiyona karşı bağışık hale getirilmesidir. Bu teknik eski zamanlarda Çin ve Hindistan'da uygulanmış ve 1720 civarında Lady Montagu ve belki de diğerleri tarafından Türkiye üzerinden Avrupa'ya ithal edilmiştir. İngiltere'den kolonilere hızla yayılan bu teknik, Boston'a gelen Afrikalı köleler tarafından da yayılmıştır.

Variolasyonun dezavantajı, kullanılan aşılayıcı ajanın hala aktif bir çiçek hastalığı formu olması ve daha az etkili olmasına rağmen hala aşılanan kişiyi öldürebilmesi ya da tam formunda yakındaki diğer kişilere yayılabilmesiydi. Bununla birlikte, Variola Minor ile aşılamadan kaynaklanan ölüm riski, çiçek hastalığının doğal formundan kaynaklanan %20'lik ölüm riskine kıyasla yalnızca %1 ila %2 olduğundan, aşılamanın riskleri genellikle kabul edilebilir olarak görülmüştür.

1796'da, varyolasyonla uğraşan bir doktor ve bilim adamı olan Edward Jenner, halk arasında yaygın olan ve hiçbir zaman ölümcül olmayan hafif semptomlu bir hastalık olan inek çiçeği enfeksiyonunun çiçek hastalığına karşı da bağışıklık kazandırdığı bilgisine dayanan bir deney gerçekleştirdi. Bu fikir yeni değildi; birkaç yıl önce Benjamin Jesty tarafından gösterilmişti, ancak keşfini kamuoyuna duyurmamıştı. 1798'de Jenner, çiçek hastalığının bir hastadaki lezyondan diğerlerine dört koldan kola transfer yoluyla geçebileceğini ve serinin sonuncusunun çiçek hastalığına maruz bırakılarak bağışıklık kazanabileceğini göstererek gözlemlerini genişletti. Jenner prosedürü tanımladı, aşısını ücretsiz olarak dağıttı ve kendi aşılarını oluşturmayı umanlara yardımcı olmak için bilgi sağladı. 1798'de bilgilerini ünlü Inquiry into the Causes and Effects... of the Cow Pox (İnek Çiçeğinin Nedenleri ve Etkileri Üzerine Soruşturma) adlı kitabında yayınladı. Konuyla ilgili ayrıntılı araştırmaları ilk başlatan ve tıp mesleğinin dikkatine sunan kişi olarak tanınır. Bazı muhalefete rağmen aşılama, variolasyonun yerini aldı.

1800'lerin ikinci yarısında Louis Pasteur, o zamanlar popüler olan kendiliğinden oluşum teorisini çürüten ve modern (bulaşıcı) hastalık teorisini türettiği deneyleri mükemmelleştirdi. Pasteur, belirli mikroorganizmaların belirli hastalıklara neden olduğunu öne süren bu teoriye dayanan deneyleri kullanarak şarbondan bulaşıcı etkeni izole etti. Daha sonra enfeksiyon etkenini zararsız hale getirecek şekilde değiştirerek bir aşı elde etti ve daha sonra enfeksiyon etkenlerinin bu inaktive edilmiş formunu çiftlik hayvanlarına verdi ve bu hayvanların hastalığa karşı bağışık olduğu kanıtlandı.

Pasteur aynı zamanda kuduz için bulaşıcı ajanın ham bir preparatını da izole etmiştir. Hızlı tıp gelişiminin cesur bir parçası olarak, muhtemelen kuduz bir köpek tarafından ısırılan bir kişinin hayatını, kuduz preparatı üzerinde aynı etkisizleştirme işlemini gerçekleştirerek ve ardından hastayı bununla aşılayarak kurtardı. Ölmesi beklenen hasta yaşadı ve böylece kuduza karşı başarıyla aşılanan ilk kişi oldu.

Şarbonun bir bakteriden, kuduzun ise bir virüsten kaynaklandığı artık bilinmektedir. O zamanın mikroskoplarının bakterileri göstermesi beklenebilirdi, ancak virüslerin görüntülenmesi için 20. yüzyılda daha yüksek çözünürlük gücüne sahip elektron mikroskoplarının geliştirilmesine kadar beklemek gerekti.

Tetanoz gibi bazı hastalıklar bakteri üremesi yoluyla değil, bakterinin toksin üretmesi yoluyla hastalığa neden olur. Tetanoz toksini o kadar ölümcüldür ki insanlar doğal bir enfeksiyona karşı bağışıklık geliştiremezler, çünkü bir insanı öldürmek için gereken toksin miktarı ve zaman, bağışıklık sisteminin toksini tanıması ve ona karşı antikor üretmesi için gerekenden çok daha azdır. Ancak tetanoz toksini kolayca denatüre edilerek hastalık üretme yeteneğini kaybeder, ancak deneklere enjekte edildiğinde tetanoza karşı bağışıklık oluşturabilir. Denatüre toksine toksoit adı verilir.

Bağışıklama için toksoitler gibi basit moleküllerin kullanılması, bağışıklık sistemi tarafından düşük bir yanıt ve dolayısıyla zayıf bir bağışıklık hafızası üretme eğilimindedir. Bununla birlikte, karışıma bazı maddelerin eklenmesi, örneğin tetanoz toksoidinin şap üzerine adsorbe edilmesi, bağışıklık yanıtını büyük ölçüde artırır (bkz. aşağıda Roitt vb.). Bu maddeler adjuvan olarak bilinir. Aşı hazırlamada birçok farklı adjuvan kullanılmıştır. Adjuvanlar bağışıklık sisteminin araştırılmasında başka şekillerde de kullanılmaktadır.

Daha basit immünojenik moleküllere (antijen olarak bilinir) karşı bağışıklık yanıtını "güçlendirmek" için daha çağdaş bir yaklaşım, antijenleri konjuge etmektir. Konjugasyon, aynı zamanda bir bağışıklık tepkisi oluşturan başka bir maddenin antijene bağlanması, böylece genel tepkinin güçlendirilmesi ve antijene karşı daha sağlam bir bağışıklık hafızasına neden olunmasıdır. Örneğin, çoğu lober pnömoniden sorumlu bakterinin kapsülündeki bir polisakkarite bir toksoid eklenebilir.

Belirli bir enfeksiyona karşı geçici bağışıklık, kişiye antikorlar veya immünoglobulinler olarak bilinen harici olarak üretilen bağışıklık molekülleri sağlanarak oluşturulabilir. Bu ilk olarak, zaten bağışıklığı olan bir kişiden kan alınarak, kanın antikor içeren kısmı (serum olarak bilinir) izole edilerek ve bu serum bağışıklık istenen kişiye enjekte edilerek gerçekleştirilmiştir (ve hala bazen gerçekleştirilmektedir). Bu pasif bağışıklık olarak bilinir ve bir denekten izole edilip diğerine enjekte edilen serum bazen antiserum olarak adlandırılır. Başta atlar olmak üzere diğer memelilerden elde edilen antiserum, insanlarda genellikle iyi ve çoğu zaman hayat kurtarıcı sonuçlarla kullanılmıştır, ancak insan vücudu bazen diğer hayvanlardan gelen antikorları yabancı proteinler olarak tanıdığı için bu prosedürden kaynaklanan anafilaktik şok ve hatta ölüm riski vardır. Pasif bağışıklık geçicidir, çünkü transfer edilen antikorların ömrü sadece 3-6 aydır. Her plasental memeli (insanlar da dahil olmak üzere), annesinden plasenta boyunca homolog antikorların aktarılmasıyla geçici olarak indüklenen bağışıklığı deneyimlemiş ve annesinin bağışıklık kazandığı her şeye karşı pasif bağışıklık kazanmıştır. Bu, kendi bağışıklık sistemi gelişirken yavru için bir miktar koruma sağlar.

Sentetik (rekombinant veya hücre-klon) insan immünoglobulinleri artık yapılabilmektedir ve çeşitli nedenlerden dolayı (biyolojik materyallerin prion kontaminasyonu riski dahil) giderek daha sık kullanılmaları muhtemeldir. Ancak bunların üretimi pahalıdır ve 2013 itibariyle büyük ölçekli üretimde değildir. Gelecekte, belirli antijenlere uyacak antikorları yapay olarak tasarlamak ve daha sonra bunları bir bakteri, virüs veya prion gibi belirli bir patojene maruz kalmadan önce insanlarda geçici bağışıklık oluşturmak için büyük miktarlarda üretmek mümkün olabilir. Şu anda bu süreci anlamak için gerekli bilim mevcut ancak bunu gerçekleştirecek teknoloji mevcut değil.