Význam adjuvans ve vakcínách

I. Trebichavský
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i., Praha

Očkování je jedním z nejúspěšnějších postupů v medicíně. Vychází z dávné zkušenosti, že lidé, kteří přežili některé infekční choroby, zůstali proti nim už po celý život odolní. Řecký dějepisec Thúkydidés (cca 460– 455 př. n. l.) popisuje ve svém díle Dějiny peloponéské války hroznou chorobu, která zahubila v 5. stol. př. n. l. třetinu obyvatel Athén. Mohlo se jednat o epidemii spalniček, protože podle Thúkydida „tato choroba podruhé už nikdy nezavinila smrt“. Podobnou zkušenost měli lidé i s černými neštovicemi.
V Číně se již kolem roku 900 prováděla variolace, což bylo vpravení infekčního materiálu (hnis, strupy nemocných černými neštovicemi) do kůže nebo nosní dutiny zdravých příjemců. To vedlo u části z nich k těžkému onemocnění až smrti. Teprve roku 1796 britský lékař Edward Jenner nahradil smrtelně nebezpečný infekční materiál varioly kravskými neštovicemi poté, co vypozoroval, že dojičky krav, jež se kontaminovaly kravským virem, byly k variole imunní a neonemocněly. Tento postup byl nazván vakcinací (lat. vaccinus = kravský) a vedl po 2 stoletích k úspěšnému vymýcení černých neštovic.
Roku 1885 zachránil Louis Pasteur vakcínou z oslabeného Lyssaviru chlapce pokousaného vzteklým psem a roku 1894 Emil von Behring provedl terapii záškrtu antisérem. 20. stol. se tak mohlo stát stoletím očkování.
Imunologové si však brzy povšimli, že imunitní odpověď proti usmrceným nebo rozštěpeným patogenům je mnohem slabší než při průběhu nemoci a brzy vyhasne. Hledala se tedy cesta, jak zvýšit tvorbu protilátek a prodloužit dobu paměti imunitních buněk.
Před 100 lety objevil francouzský veterinář Gaston Ramon první adjuvans (lat. adjuvare = podpořit). Zjistil nárůst titru protilátek proti tetanu a záškrtu, pokud byl toxoid podán spolu se škrobem nebo tapiokou [1]. Krátce nato londýnský imunolog Alexander Thomas Glenny použil roku 1925 hydroxid hlinitý k precipitaci difterického toxoidu a od roku 1932 byly sloučeniny hliníku používány v humánních vakcínách. Jako adjuvans sloužily později také fosforečnan nebo hydroxyfosfát-sulfát hlinitý.
Vynikající adjuvans pro výzkum objevili za války Jules Freund a Katherine McDermottová. Podle tohoto amerického vědce maďarského původu se nazývá Freundovo adjuvans. Obsahuje emulzi minerálního oleje a případně inaktivované sušené mykobakterie (kompletní Freundovo adjuvans). Jeho použití u lidí je zakázáno, protože je velmi toxické a dokonce i u zvířat je jeho výzkum silně regulován, protože dochází k nekróze kůže, svalovým lézím a po nitrožilním podání k emboliím.
Přestože se soli hliníku používaly ve vakcínách téměř 100 let, vlastní mechanizmus jejich účinku nebyl znám. Původně se myslelo, že vytvoří depot, z něhož se antigen postupně pomalu uvolňuje. To se ukázalo jako omyl, stejně jako později vykládaný účinek adjuvans na nově popsané receptory přirozené imunity TLR (tol l-like receptory), pomocí nichž buňky rozpoznávají patogeny. Přerušení signalizace těchto receptorů u pokusných zvířat, jimž chyběly geny této signální cesty, nemělo za následek pokles účinnosti adjuvans.
Nové impulzy k poznání adjuvantního efektu přišly teprve v roce 1994 s odvážnou danger hypotézou americké imunoložky Polly Matzingerové (nar. 1947) (obr. 1). O této ženě francouzskonizozemského původu je zajímavé povědět si trochu více. Prošla pestrými úseky života jako jazzová hráčka na kontrabas, trenérka psů, truhlářka, číšnice a hosteska, která posléze studovala v San Diegu a Cambridge, pracovala v Imunologickém ústavu v Baselu a nakonec v prestižním National Institute of AlLergy and Infectious Diseases v americké Bethesdě, kde chtěla uplatnit teorii chaosu v imunitě. Její laboratoř proto nazývali Ghost Lab – laboratoř duchů. Zde skončila v roce 2013.
Podle danger hypotézy doktorky Matzingerové neodpovídá imunitní systém na cizí, ale na nebezpečné. Tato úvaha dobře koresponduje s nálezy, že imunitní systém se nemůže donekonečna vyčerpávat cizími stimuly, ale přitom cizí musí rozpoznávat, aby mohl zahájit specifickou odpověď. Pokud je cizí spojeno se signály nebezpečí (poškození), je zahájena skutečná odpověď.
Specifická imunitní odpověď je tak dokonalá, že umí tvořit protilátky (nebo vybírat specifické klony T lymfocytů) i proti chemickým vzorům, které v přírodě neexistují. To je nesmírně důležité, protože patogenní organizmy neustále mutují a vytvářejí stále nové antigeny. Říkáme, že naše specifická imunita je anticipační – předvídavá, připravená na patogeny budoucnosti. Má nadměrnou kapacitou 1014– 1018 různých specifit, ale z nich si imunitní systém za život organizmu vybere a použije pouhý zlomek. Specifity se generují po náhodném přeskupování genových segmentů a hypermutací, proto má každý jedinec svoji specifickou imunitu zcela odlišnou od ostatních lidí.
Danger hypotézu doktorky Matzingerové potvrdily látky, které představují signály nebezpečí – alarminy. Jsou to látky uvolňované např. při poškození buněk. 
Imunitní systém tyto signály vyhodnotí jako nebezpečí a zahájí odpověď. A právě 2 z nejpoužívanějších adjuvans humánních vakcín – hydroxid hlinitý a hydroxyfosfát hlinitý – indukují extracelulární alarminy HMGB-1 a kalretikulin [2]. Vpich injekce vakcíny s adjuvans způsobí poškození buněk podkoží či svalu a tvorbu alarminů. Sloučeniny hliníku jsou vzápětí pohlceny makrofágy a stimulují cytoplazmatický rozpoznávací komplex přirozené imunity. To vede k tvorbě prozánětových cytokinů, interleukinů 1 beta a 6 a tumor nekrotizujícího faktoru alfa (během 3 hod po vpichu vakcíny s hliníkovým adjuvans), což vede u desetiny očkovaných k febrilním stavům. Neutrofi lní granulocyty tvoří v místě vpichu cytoplazmatické pasti DNA (NET – neutrophil extracel lular traps). Tyto procesy vedou k lokálnímu uvolňování alarminů. Ty jsou důležité pro lepší prezentaci antigenu lymfocytům, zahájení přirozené i specifické imunitní odpovědi a lepší tvorbu paměťových buněk.
Imunitní systém musí vyhodnotit antigen jako nebezpečný, a tak se mu ve vakcíně předkládá neškodný neinfekční obraz patogenu a neškodný obraz jeho nebezpečné aktivity pomocí adjuvans.
Soli hliníku se s úspěchem používají téměř 90 let a obdržely je miliardy lidí. Přesto vyvolávají trvalý odpor antivakcionistů. Izraelský imunolog Yehuda Shoenfeld popsal roku 2011 syndrom ASIA (autoimunitní/ zánětlivý syndrom indukovaný adjuvans), do nějž zahrnuje makrofágovou myofasciitidu vyvolanou hliníkovými solemi [3]. To byla podpora pro odpůrce očkování, kteří hliníkové soli viní také z nárůstu počtu neurodegenerativních chorob. Sám profesor Shoenfeld však říká, že neexistuje průkaz jakéhokoli vztahu mezi hliníkovými adjuvans a neurologickými onemocněními.
Okolo hliníku ve vakcínách se vytvořila mediální psychóza, ze které těžili mnozí léčitelé, homeopati, a dokonce i někteří vědci. Bohužel některé jejich práce byly provázeny podvody. V prosinci 2017 byl pro nevěrohodnost stažen z časopisu Journal of Inorganic Biochemistry článek Lucije Tomljenovic, kanadské vědkyně, který údajně prokazoval vztah adjuvans a autismu. Ukázalo se, že výsledky pokusu byly zfalšovány a výzkum byl hrazen pochybnými společnostmi.
Jaký bude další osud hliníkových solí v adjuvans? Budou jistě rozšířena o nová adjuvans, která, alespoň pro začátek, nebudou vyvolávat takový odpor. Je jich již hezká řádka: velmi rozšířený je squalen – olej, který se vyskytuje v přírodě (emulzní adjuvans MF59 a AS03). Ve Francii byl dlouho používaný zcela bezpečný fosforečnan vápenatý.
Schválena jsou i další adjuvans:
monofosforyl lipid A získaný detoxifikací Re lipopolysacharidu gramnegativní bakterie Salmonelly minnesota R595 [4], bakteriální flagelin, syntetické DNA fragmenty (CpG), virosomy (virové obalové glykoproteiny) nebo neinfekční virus-like partikule (VLP).
Řada dalších adjuvans je studována:
saponin Quil A z kůry chilského stromu, polysacharid chitosan (připravený z chitinu hub a členovců), citrulin a některé složky imunity (zánětové cytokiny nebo některé antimikrobiální peptidy jako defenziny).
Rozsáhlé studie však zatím neustále potvrzují bezpečnost hliníkových adjuvans. Dosud nebyla prokázána příčinná souvislost mezi očkováním a neurodegenerativními chorobami (autismem, Alzheimerovou nemocí), kterou uvádějí antivakcionisté [5].

Když se ohlédneme za historií očkování v českých zemích, můžeme být právem pyšní. Roku 1830 zde byla největší proočkovanost varioly u školních dětí na světě. Poslední úmrtí na černé neštovice u nás na konci 19. stol. předběhlo Evropu o celé století. Naši epidemiologové pomáhali při světové eradikaci varioly a v roce 1961 jsme byli první zemí na světě bez dětské obrny. Výzkum adjuvans pro vakcíny tedy bude dále pokračovat, aby mohl podpořit nejušlechtilejší cíl plošného očkování – chránit miliony dětí před zbytečnou smrtí na choroby, které ještě my starší pamatujeme a po nichž byli zmrzačeni mnozí naši vrstevníci.

Literatura
1. Di Pasquale A, Preiss S, Tavares Da Silva F et al. Vaccine Adjuvants: from 1920 to 2015 and beyond. Vaccines (Basel) 2015; 3(2): 320– 343. doi:10.3390/ vaccines3020320.
2. Svens son A, Sandberg T, Siesjö P et al. Sequestering of damage-as sociated molecular patt erns (DAMPs): a pos sible mechanism aff ect ing the im mune-stimulating properties of aluminium adjuvants. Im munol Res 2017; 65(6): 1164– 1175. doi: 10.1007/ s12026-017-8972-5.
3. Shoenfeld Y, Agmon-Levin N. ASIA – autoimmune/inflammatory syndrome induced by adjuvants.J Autoim munity 2011; 36(1): 4– 8. doi: 10.1016/ j.jaut.2010.07.003.
4. Cluff CW. Monophosphoryl lipid A (MPL) as an adjuvant for anti-cancer vaccines: clinical results. Adv Exp Med Biol 2010; 667: 111– 123. doi: 10.1007/ 978-1-4419-1603-7_10.
5. Principi N, Esposito S. Aluminum in vaccines: does it create a safety problem? Vaccine 2018; 36(39):5825– 5831. doi: 10.1016/ j.vaccine.2018.08.036.

RNDr. Ilja Trebichavský, CSc.
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Vídeňská 1083
142 20 Praha 4 – Krč