Povijest atenuiranja cjepiva

Pale se svjetla, brojna publika je nestrpljiva. U boksačkom ringu, gledaju se prije duge i iscrpljujuće borbe i odmjeravaju snage. U jednom kutu je čovjekov imunološkog sustava. Nasuprot njemu, mikroorganizmi. Kladionica je zakuhala. Čovjekov imunološki sustav, na njegovoj strani je cijela evolucija nespecifičnog i specifičnog imuniteta, brzine koliko i memorije, lepeza modernog oružja. 

S druge strane, drevna bića koja su došla milijardama godina prije nas, na njihovoj strani je brzina razmnožavanja, adaptacije i mutacija. Tko će tu biti jači? Meč nije završio, nikada vjerojatno niti neće.

 

Okrutnost prirodne selekcije odradila je svoje na obje strane, mi smo potomci ne samo pobjednika nego i tužnih. Kao vrsta, borili smo se svojim tijelima. Mrtvima.

 

U XIX. stoljeću odjednom se evolucijska kladionica uzbunila. Desio se preokret kojeg u poplavi podataka današnje znanosti moramo shvatiti kao jedan od temelja medicine. Prvi puta smo identificirali, uzgojili neke od tih opasnih mikroorganizama, kao u holivudskim filmovima o egzorcistima, istjerat ćemo ih samim poznavanjem imena. Trebat će samo malo vremena. U zemlji koja je dala jednog Claude Bernarda došao je novi čovjek. 

 

Louis Pasteur bio je svestran znanstvenik i nakon proučavanja vinske kiseline odlučio se pozabaviti – pilićima. 1878. godine uzgojio je bakteriju koja je ubijala piliće, zove se Pasteurella multocida. I drugi su znanstvenici probili veliki led. Po prvi će put te patogene bakterije rasti ne u našim tijelima već na hranjivim podlogama. 

Nakon vatre i kotača ovo je promijenilo ljudsku vrstu, te smo zvijeri koje ubijaju nas i životinje zatvorili u hranjive kaveze. A tu, van boksačkog ringa i ljudskog imunološkog sustava, glavna snaga bakterija da rastu brzo i adaptiraju postala je njihova Ahilova peta. 

Prilagođavajući se na hranjivu podlogu, nakon nekog vremena, te bakterije mogu izgubiti snagu da nas napadaju. Pasteurov tehničar zabunom je zaboravio dati pilićima bakterije Pasteurella multocida iz hranjive kulture. Ostavio je taj posao za kasnije. 

 

Kultura tih bakterija postala je „ostarjela“. Pilići po prvi put nisu umrli već su dobili tek blage simptome bolesti. S jednom posljedicom. Postali su otporni i na najagresivnije sojeve te bakterije. Rođena je ideja atenuiranja – mikroorganizam bude živ ali oslabi da ne izaziva bolest, no izazove imunološku reakciju u ljudskom tijelu. Na taj način tijelo postane imuno na samu bolest. U slučaju Pasteurella multocida atenuiranje se postiglo stajanjem bakterija u kulturi.

 

Louis Pasteur ponovit će sličnu priču s antraksom, 1881. godine. Antraks je u krajem XIX. stoljeća kosio francusko stočarstvo u teškim prilikama nakon francusko-pruskog rata. Antraks je vijekovima poznata zarazna bolest. Uzrokuje ga bakterija Bacillus anthracis. Bakterija je iznimno otporna jer može stvoriti spore, oblik života kojim preživljava visoke temperature, sušenje i nepovoljne vanjske okolnosti.

 Na francuskom jeziku antraks se naziva „fièvre charbonneuse“, „ugljena groznica“, zbog specifične crne boje kože koja nastaje u slučaju kožne manifestacije bolesti. 1880. godine dr. Toussaint, veterinar, liječnik i profesor u Toulouseu, predložio je da se za oslabljivanje uzročnika antraksa koristi toplina. Uzeo je krv zaraženog ovna, uklonio stanice i fibrin iz krvi i zagrijao deset minuta na 55 °C. 

 

Zagrijani serum zaraženih životinja dao je ovcama i one su postale imune na antraks. Tuissant je propustio zapaziti bitnu činjenicu. Temperatura od 55 °C nije ubijala uzročnika antraksa čije spore preživljavaju daleko veće temperature. 1881. godine Pasteur je dobro zaključio kako povišena temperatura ovdje samo atenuira, oslabi bakteriju. 

Ključni korak je bio spriječiti nastanak spora i Pasteur te su on i njegovi suradnici Chamberland i Roux uspjeli to i uspjeli uzgojem bakterije na temperaturi od 42,5-43 °C. 

Umjesto spore, oblika života koji ih čini otpornima na vanjske utjecaje, nastao bi oblik koji je bio oslabljen i više nije uspijevao izazvati bolest. 5.5. 1881. godine 24 ovna, jedna koza i šest krava, cijepljeni ovim oslabljenim uzročnikom, preživjet će zarazu antraksom, dok će kontrolna skupina uginuti. 

 

Bolest koju su poznavali stari Egipćani i koja se spominje u Bibliji bila je prvi put pobijeđena. Kao i u slučaju Pasteurella multocida, način uzgoja omogućio je nastanak cjepiva.

 

1885. godine Pasteur se pozabavio nečim po čemu će biti najpoznatiji. Intrigirala ga je bjesnoća (rabijes). Podsjetimo se, kod bjesnoće radi se o virusu i njega nije bilo moguće uzgojiti na hranjivim podlogama. Prvo je dokazao kako se virus, premda ga nisu mogli vidjeti, nalazi ne samo u slini životinja i oboljelih već i u živčanom sustavu. 

Počeo je raditi pasaže, prenosio je virus s životinje na životinju daleko brže nego u prirodnom ciklusu, sve dok jednom virus nije pokleknuo. Koristio je zečeve jer je s njima bilo manje rizično raditi. Prenosio bi virus s oboljele životinje na zdravu injekcijom ispod tvrde moždane ovojnice. Potom bi leđnu moždinu sušio na zraku.

 

I prije nego smo znali kako izgleda virus bjesnoće, on je bio konačno oslabljen. Bjesnoća je i danas smrtonosna bolest i jedini pravi način liječenja je cijepljenje kako ljudi tako i životinja. Kroz cijelu povijest bjesnoća je bila strah i trepet – smrt je bila zagarantirana ako bi osobu ugrizla bijesna životinja. Nakon optimističnih rezultata na životinjama, očaj je ubrzao primjenu u ljudima. 6. 7. 1885. godine devetogodišnjeg Josepha Meistera više je puta ugrizao bijesni pas. 

 

On je prvi pacijent koji je primio tzv. postekspozicijsko cjepivo, cjepivo nakon što se desio prijenos virusa. Joseph Meister nije obolio. Povjesničari medicine ostavljaju prostor sumnji da li je pas koji je ugrizao Josepha doista obolio od bjesnoće, ali potom je došao i drugi pacijent. 

Tri mjeseca nakon Josepha Meistera, pastir Jean-Baptiste Jupille postat će druga osoba kojoj je spriječena do tada smrtonosna bjesnoća. 

Za današnje vrijeme to je bila vrlo rizična igra, ali tada je bilo pitanje života i smrti. 26.10.1885. godina Pasteur je predstavio rezultate pred Francuskom akademijom znanosti i ušao je među besmrtnike. 

 

Cjepivo protiv bjesnoće do današnjeg dana će ostati primjer binarnog odabira – života ili smrti, pitanje koje ne ostavlja ni mrvicu prostora beskrajnim raspravama na društvenim mrežama. U slučaju bjesnoće, atenuiranje (oslabljivanje) smo postigli kako pasažom u živim zečevima tako i sušenjem.

 

Albert Calmette i Camille Guérin, dva francuska istraživača radila su na Pasteurovom Institutu i ostala su upisana u povijest medicine po BCG soju, prvom cjepivu protiv tuberkuloze. Tuberkuloza je bolest koju ni danas ne treba banalizirati. Cilj je bio jasan, trebali su naći soj koji potiče imunološku reakciju a da ne izaziva bolest. Lako za reći. Uzeli su vrstu Mycobacterium bovis koja izaziva bolest u životinja i tvrdoglavo je presađivali. 

Otkrili su kako goveđa žuč ima sposobnost da utiša ubojitost i zbog toga su taj soj nazvali „bacille tuberculeux bilié“ a mi bismo ga smiješno preveli kao „ožučnjeni bacil tuberkuloze“. To je bio podvig za strpljive. 

 

U prvom koraku bakterija bi se zasadila na hranjivi medij. Trebalo je čekati 25 dana, potom prebaciti u novi medij, što nazivamo francuskom riječi pasaža. I tako ukupno 30 puta, što je ukupno 750 dana. Posao nije bio gotov, Calmette i Guérin mijenjali su vremena uzgoja i pasaže. Nakon 230 prebacivanja iz podlogu na podlogu kroz 13 godina što uključuje i turbulentne godine prvog svjetskog rata, dobili su što su htjeli, bacil Calmette-Guérin, BCG. 

Zašto žuč? Fiziološki, jedna od funkcija žuči je ubijanje i držanje pod kontrolom dio svijeta mikroorganizama u našem probavnom sustavu. Francuski istraživači su bili vrlo oprezni i htjeli su prije prve primjene u ljudima opsežno su ispitali njenu efikasnost i sigurnost u životinjama. Kao u slučaju cjepiva protiv bjesnoće, sudbina je ubrzala prvu primjenu. 

 

Dva francuska pedijatra, Benjamin Weill-Hallé i Raymond Turpin, 21.7. 1921. godine po hitnom postupku cijepili su BCG cjepivom dijete „povećanog rizika“. Pod tim nazivom skrivala se tužna priča. Majka djeteta umrla je ubrzo nakon poroda od tuberkuloze, a dijete je odrastalo s bakom koja je i sama oboljela od tuberkuloze. 

Prvi presedan je napravljen, dijete nije oboljelo od tuberkuloze i pedijatri su ga pratili više od desetljeća. 1928. godine naučili smo sve bitno što je potrebno o BCG i smrtnost djece od tuberkuloze pala je s 25% na manje od 1%. U doba prije antibiotika ovo je bio spektakularni uspjeh. 

 

BCG, za razliku od cjepiva protiv velikih boginja, nema dovoljnu efikasnost za eradikaciju (eliminaciju) bolesti i njegova primjena ovisi o epidemiološkoj situaciji u pojedinim državama, ali zato štiti od najtežih oblika tuberkuloze. BCG se koristi i u liječenju karcinoma mokraćnog mjehura. 

Kao i u slučaju Pasteurella multocida i Bacillus anthracis, način uzgoja (kultivacija) bakterije bila je presudna za atenuiranje (oslabljivanje), a primjena žuči bila je zanimljiva ideja u tom procesu.

 

Atenuiranje, oslabljivanje uzročnika bolesti ostavit će svoje nasljeđe u kasnijem nastanku cjepiva protiv virusa poput ospica (morbila), dječje paralize i rubeole. Francuski znanstvenici kraja XIX. i početka XX. stoljeća zadužili su nas za cjelokupni koncept.

 

Nakon milijuna, tisuća godina, evolucijska boksačka kladionica bitke viših organizama poput ljudi i drevnog svijeta mikroorganizama zauvijek je promijenila svoja pravila klađenja. Pravilo nepodnošljive samovolje mikroorganizama više nije vrijedilo, a njihova vječna prednost, njihovo oružje, brza adaptacija, prvi put je iskorištena protiv njih samih.

 

Sljedeći šok na kladionici biti će lijekovi protiv bakterija, gljivica i virusa. U svijetu cjepiva, postali smo svjesni kako dio mikroorganizama ne možemo atenuirati (oslabiti) klasičnim metodama, kako Pasteurova škola nije svemoćna. Kladionica će čekati sljedeću razinu znanosti – rekombinantna cjepiva. Naša sljedeća priča.