백신

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배경

바이러스성 질병으로부터 보호하기 위한 백신의 개발은 현대 의학의 특징 중 하나입니다. 최초의 백신은 천연두에 대한 보호를 제공하기 위해 1796년 Edward Jenner에 의해 생산되었습니다. Jenner는 비교적 무해한 감염인 우두에 걸린 젖 짜는 사람들이 정기적으로 매우 높은 사망률을 보이는 전염병 수준에 도달하는 인간의 질병인 천연두에 내성이 있는 것으로 나타났습니다.

Jenner는 동물의 질병인 우두가 천연두와 유사하다고 (정확하게) 이론화했습니다. 그는 우두 바이러스 주사에 대한 인간의 반응이 어떻게든 인체가 주요 질병이나 사망을 일으키지 않고 두 바이러스 모두에 반응하도록 가르칠 것이라고 결론지었습니다. 오늘날 천연두는 완전히 근절되었습니다. 이 악성 바이러스의 냉동 샘플은 2개만 존재하며(하나는 미국에, 다른 하나는 러시아에 있음) 1995년 중반 현재 샘플을 파괴할지 ​​아니면 추가 실험실 연구를 위해 보관할지에 대한 심각한 과학적 논쟁이 있습니다.

바이러스는 RNA(리보핵산) 및/또는 DNA(데옥시리보핵산)의 작은 조각으로, 모든 살아있는 세포에서 세포가 어떻게 성장하고 번식하는지 지시하는 물질입니다. 바이러스는 스스로 번식할 수 없고, 숙주 세포의 핵을 인수하고 세포에 추가 바이러스를 만들도록 지시함으로써만 번식할 수 있습니다. 바이러스가 유기체에 성공적으로 침입하면 숙주의 세포 성장 과정을 인수합니다.

일반적인 상황에서 인체는 여러 가지 방식으로 바이러스 침입에 반응합니다. 바이러스에 대한 일반화된 면역은 바이러스 침입의 표적이 되는 신체의 세포에 의해 개발될 수 있습니다. 이 상황에서 바이러스는 숙주 세포에 접근할 수 없습니다. 보다 일반적인 보호는 침입하는 바이러스의 효능을 파괴하거나 제한하는 혈액 및 림프 세포를 개발하는 신체의 능력입니다. 종종 감염된 인체는 미래에 특정 바이러스에 대응하는 방법을 "연기"하므로 단일 감염, 특히 비교적 양성인 바이러스의 단일 감염은 일반적으로 동일한 바이러스의 추가 침입에 대응하는 방법을 신체에 가르칩니다. 예를 들어, 감기는 수백 가지 바이러스 중 하나에 의해 발생합니다. 감기에서 회복된 후 대부분의 사람들은 특정 감기를 일으킨 특정 바이러스에 내성이 있지만 유사한 감기 바이러스는 여전히 유사하거나 동일한 증상을 유발합니다. 일부 무해한 바이러스의 경우 사람이 눈에 띄게 아프지 않고 면역을 발달시킬 수도 있습니다.

바이러스 계열

일반적으로 특정 바이러스에는 여러 변이 또는 변종이 있습니다. 품종의 수에 따라 생물학자는 바이러스를 유형 또는 균주로 분류할 수 있습니다. 백신은 종종 하나 이상의 관련 바이러스 그룹으로 만들어집니다. 다가 백신 접종에 대한 예방적 반응은 그룹의 거의 모든 변이체 또는 적어도 사람이 접할 가능성이 있는 변이체에 대한 면역을 유발할 것입니다. 백신에 사용할 그룹의 특정 구성원을 선택하는 것은 세심한 주의와 숙고를 통해 이루어집니다.

제조
프로세스

오늘날 항바이러스 백신을 제조하는 것은 힘든 과정을 거친 후에도 복잡한 과정입니다. 실험실에서 잠재적인 백신을 만드는 작업. 잠재적인 백신을 소량으로 제조하는 것에서 생산 상황에서 갤런의 안전한 백신을 제조하는 것으로의 변화는 극적이며 단순한 실험실 절차는 "규모 확대" 상황에 적합하지 않을 수 있습니다.

씨앗

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1 제조는 소량의 특정 바이러스(또는 종자)로 시작됩니다. 바이러스는 다른 유사한 바이러스와 같은 유형의 바이러스 변종을 포함하여 불순물이 없어야 합니다. 또한 종자는 바이러스가 원하는 것보다 강하거나 약해지는 것을 방지하는 "이상적인" 조건(보통 냉동)에서 보관해야 합니다. 5~10입방센티미터의 작은 유리 또는 플라스틱 용기에 저장되지만 수백만 개의 바이러스는 아니더라도 수천 개의 바이러스가 들어 있으면 결국 수백 리터의 백신이 만들어집니다. 냉동고는 지정된 온도에서 유지됩니다. 냉동실 외부의 차트 및/또는 다이얼은 온도를 지속적으로 기록합니다. 냉동고 온도가 범위를 벗어나면 센서가 가청 경보 신호 및/또는 컴퓨터 경보를 울립니다.

바이러스 증식

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2 종자 바이러스를 주의 깊게 지정된 조건(예:실온 또는 수조)에서 해동 및 가온한 후, 소량의 바이러스 세포를 "세포 공장"에 배치합니다. 적절한 배지를 추가하면 바이러스 세포가 증식할 수 있습니다. 각 유형의 바이러스는 사전 제조 실험실 절차에서 확립된 고유한 배지에서 가장 잘 자라지만, 모두 소 혈액에서 추출한 정제된 단백질과 같은 포유동물의 단백질을 한 형태 또는 다른 형태로 포함합니다. 배지에는 바이러스 세포의 번식을 촉진하는 다른 단백질과 유기 화합물도 포함되어 있습니다. 바이러스에 관한 한, 세포 공장의 배지는 번식을 위한 숙주입니다. 적절한 배지와 적절한 온도, 일정 시간이 지나면 바이러스가 증식합니다.

3 온도 외에도 혼합물의 pH를 비롯한 기타 요인을 모니터링해야 합니다. pH는 0에서 14까지의 척도로 측정되는 산도 또는 염기도의 척도이며 바이러스는 세포 공장 내에서 정의된 pH로 유지되어야 합니다. 일반 물, 즉 산성이나 염기성(중성) 모두 pH 7이 아닙니다. 세포가 자라는 용기는 그리 크지 않은(아마도 4-8쿼트 냄비 크기), 인상적인 수의 밸브, 튜브 및 센서가 연결되어 있습니다. 센서는 pH 및 온도를 모니터링하며 pH를 유지하기 위한 산소와 같은 매체 또는 화학물질을 추가하기 위한 다양한 연결이 있습니다. 준비되었다.

4 세포 공장의 바이러스를 배지에서 분리하고 추가 성장을 위해 두 번째 배지에 넣습니다. 40~50년 전의 초기 방법은 혼합물을 담기 위해 병을 사용했으며 결과적으로 배지에 떠다니는 단일 층의 바이러스가 성장했습니다. 바이러스가 자라는 동안 병을 돌리면 병의 모든 내부 표면에서 바이러스 층이 자라기 때문에 더 많은 바이러스가 생성될 수 있다는 것이 곧 발견되었습니다. 1940년대에 중요한 발견은 세포 성장이 배지에 효소를 첨가하면 크게 자극된다는 것인데, 그 중 가장 일반적으로 사용되는 것은 트립신입니다. 효소는 세포의 영양 공급과 성장에 촉매 역할을 하는 단백질입니다.

현재 관행에서 병은 전혀 사용되지 않습니다. 성장하는 바이러스는 세포 공장보다 크지만 유사한 용기에 보관되며 바이러스가 스스로 부착할 수 있는 미세한 입자에 가까운 "구슬"과 혼합됩니다. 비드를 사용하면 바이러스에 자신을 부착할 수 있는 훨씬 더 큰 영역이 제공되고 결과적으로 바이러스가 훨씬 더 많이 성장할 수 있습니다. 세포 공장과 마찬가지로 온도와 pH가 엄격하게 제어됩니다. 바이러스 증식에 소요되는 시간은 생산되는 바이러스의 유형에 따라 다르며, 각각의 경우 제조업체에서 철저히 보호하는 비밀입니다.

분리

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5 충분한 수의 바이러스가 있는 경우 하나 이상의 방법으로 비드에서 분리됩니다. 국물은 바이러스가 통과할 수 있을 만큼 충분히 크지만 비드가 통과하지 못할 만큼 작은 구멍이 있는 필터를 통해 강제로 통과될 수 있습니다. 혼합물을 여러 번 원심분리하여 바이러스를 용기 안의 비드에서 분리한 다음 꺼낼 수 있습니다. 또 다른 대안은 비드에서 바이러스를 씻어내는 다른 배지로 비드 혼합물을 플러딩하는 것일 수 있습니다.

균주 선택

최종 백신은 약독화된(약화된) 바이러스 또는 사멸된 바이러스로 만들어집니다. 하나 또는 다른 것의 선택은 생성된 백신의 효능 및 이차 효과를 비롯한 여러 요인에 따라 달라집니다. 원인 바이러스의 새로운 변종에 대응하여 거의 매년 개발되는 Ru 백신은 항상 약독화 백신입니다. 바이러스의 독성이 선택을 좌우할 수 있습니다. 예를 들어, 광견병 백신은 항상 죽은 백신입니다.

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6 백신이 약독화되면 바이러스는 일반적으로 생산 공정을 거치기 전에 약독화됩니다. 엄선된 균주를 다양한 배지에서 반복적으로 배양(성장)합니다. 성장함에 따라 실제로 더 강해지는 바이러스 변종이 있습니다. 이 균주는 약독화 백신에 분명히 사용할 수 없습니다. 다른 균주는 반복적으로 배양됨에 따라 너무 약해지며 이들 역시 백신 사용이 허용되지 않습니다. 골디락스가 좋아했던 죽, 의자, 침대처럼 일부 바이러스만 '딱' 맞아 백신 사용이 가능한 약독화 수준에 도달하고 강도는 변하지 않는다. 최근의 분자 기술은 분자 조작에 의해 살아있는 바이러스의 약독화를 가능하게 하였지만, 이 방법은 여전히 ​​드뭅니다.

7 그런 다음 바이러스가 성장한 배지에서 분리됩니다. 여러 유형의 백신(대부분이 그러함)은 포장 전에 결합됩니다. 환자에게 제공되는 실제 백신의 양은 백신이 제공되는 배지에 비해 상대적으로 적습니다. 예를 들어 주사 가능한 백신에 물, 알코올 또는 기타 용액을 사용할지 여부에 대한 결정은 안전성, 무균성 및 안정성에 대한 반복적인 테스트 후에 이루어집니다.

품질 관리

백신의 순도와 백신을 만들고 포장하는 작업자의 안전을 모두 보호하기 위해 검사실의 청결 상태를 절차 전반에 걸쳐 준수합니다. 바이러스 및 배지의 모든 이동은 멸균 조건에서 수행되며 사용되는 모든 기구는 오토클레이브(열에 의해 유기체를 죽이는 기계로 보석 상자만큼 작거나 엘리베이터만큼 클 수 있음)에서 멸균됩니다. 사용 전후. 절차를 수행하는 작업자는 일회용 타이벡 가운, 장갑, 부츠, 헤어 그물 및 안면 마스크가 포함된 보호복을 착용합니다. 제조실 자체는 공기 중에 최소한의 입자가 있도록 특별히 에어컨이 설치되어 있습니다.

승인 절차

미국에서 처방약을 판매하려면 의약품 제조업체가 법에 의해 설정되고 식품의약국(FDA)에서 시행하는 엄격한 라이선스 요건을 충족해야 합니다.

모든 처방약은 3단계 테스트를 거쳐야 하지만 2단계 데이터가 3단계 요구 사항을 충족하는 데 사용할 수 있습니다. 1상 시험은 의약품이 안전하거나 적어도 그 투여로 인해 불리하거나 예상치 못한 영향이 발생하지 않는다는 것을 증명해야 합니다. 의약품이 1상 테스트를 통과하면 다음으로 효능 테스트를 거쳐야 합니다. 쓸모가 없거나 효과가 없다고 주장하는 약은 팔 수 없습니다. 마지막으로, 3상 테스트는 의약품 또는 약물의 효과를 정량화하도록 설계되었습니다. 백신은 100%에 가까운 효과가 있을 것으로 예상되지만 처방 의사가 확률을 알고 있는 한 특정 의약품은 효과가 제한적일지라도 허용될 수 있습니다.

전체 제조 공정은 FDA에서 신중하게 검토하여 절차 기록을 검토하고 제조 현장 자체를 방문합니다. 제조 공정의 각 단계를 문서화해야 하며 제조업체는 제조 공정에 대한 "관리 상태"를 입증해야 합니다. 이는 프로세스의 모든 단계에 대해 세심한 기록을 유지해야 하고 프로세스의 각 단계에 대한 서면 지침이 있어야 함을 의미합니다. 심각한 오류의 경우를 제외하고 FDA는 공정의 각 단계가 올바른지 여부를 결정하지 않고 제조업체가 규정한 대로 수행하기에 충분히 안전하고 문서화되어 있는지만 결정합니다.

미래

사용 가능하고 안전한 항바이러스 백신을 생산하려면 불행히도 모든 바이러스에 대해 항상 수행할 수는 없는 많은 단계가 필요합니다. 아직 하고 배워야 할 것이 많습니다. 새로운 분자 조작 방법으로 인해 한 명 이상의 과학자가 백신 기술이 이제야 "황금 시대"에 접어들고 있다고 믿게 되었습니다. 미래에는 기존 백신의 정제가 가능합니다. 예를 들어, 광견병 백신은 백신을 대량 예방접종에 적합하지 않게 만드는 부작용을 일으킵니다. 미국에서 광견병 백신은 이제 감염된 동물로부터 바이러스에 감염되었고 예방접종 없이는 치명적인 질병에 걸릴 가능성이 있는 환자에게만 사용됩니다.

생물학자들이 AIDS를 유발한다고 생각하는 HIV 바이러스는 현재 전통적인 백신 생산 방법에 적합하지 않습니다. AIDS 바이러스는 한 변종에서 다른 변종으로 빠르게 돌연변이를 일으키며, 주어진 어떤 변종도 다른 변종에 대한 면역을 부여하지 않는 것 같습니다. 또한, 약독화되거나 사멸된 바이러스의 제한된 면역 효과는 실험실이나 시험 동물에서 입증될 수 없습니다. HIV 백신은 아직 개발되지 않았습니다.