Kejayaan Edward Jenner membuat penelitian terhadap jangkitan cowpox mampu melindungi manusia dari wabak smallpox yang lebih berbahaya mendesak manusia untuk menghasilkan vaksin pada skala besar. Ladang vaksin yang menggunakan haiwan untuk menghasilkan bahan inokulasi umtuk tujuan vaksin telah digunakan sehingga hujung kurun ke-19.

Imej: http://www.palmerstonrailwaymuseum.ca/vaccine-farm-palmerston/

  • penggunaan haiwan hidup sebagai perumah bagi membiak virus untuk dijadikan vaksin adalah tidak ekonomi kerana penjagaan haiwan kajian memerlukan ruang dan kawalan yang rumit, vaksin yang dihasilkan dari haiwan mudah tercemar dengan patogen lain dari haiwan tersebut.

 

  • Pembiakan patogen terutama virus pada kultur tisu haiwan pula mengundang cemaran yang membimbangkan. Contohnya, vaksin polio yang dibiak dari sel monyet ditemui mengandungi virus simian (SV40).
  • Teknik inokulasi dan kultur menggunakan embrio ayam (atau itik) mengurangkan pelbagai risiko di atas. Namun, tidak semua virus mampu hidup dalam perumah bukan sel manusia.

Maka, pengkulturan virus pada tisu dan sel manusia adalah jalan paling selamat untuk menghasilkan vaksin manusia.

SEL KULTUR & VAKSIN

Sel yang dikultur adalah sel yang dikeluarkan dari tubuh dan dibiak dalam makmal.

Enders, Thomas dan Weller menggunakan sel primari yang diambil terus dari tisu kulit dan otot embrio manusia dan diletakkan dalam piring kultur untuk membahagi. Tisu embrio ini digunakan untuk membiak virus polio. Namun, sel primari tersebut adalah percampuran sel kulit yang terdiri dari sel jenis epitelium, endothelium dan fibroblast (dan lain-lain lagi).

Teknik ini hanya membenarkan tisu / sel tersebut dibiak selama beberapa kali pusingan hayat sahaja. Jenis sel yang berlainan membahagi pada tahap yang berlainan. Medium pertumbuhan juga memberi kesan yang berlainan terhadap setiap jenis sel. Malah keperluan medium sokongan juga menghasilkan impak yang berlainan pada setiap jenis sel.

Penemuan sel HeLa yang menghasilkan kultur tunggal sel karsinoma serviks (jenis epitelium) memberikan idea pada para saintis ketika itu untuk membiak virus dalam kultur sel tunggal. Malah, kultur sel tunggal juga selalunya boleh membahagi tanpa henti dengan kadar yang cepat (immortalised cells). (Baca mengenai penemuan HeLa disini)

PENGHASILAN VAKSIN DARI SEL FETUS MANUSIA

Sekitar tahun 1940an, jangkitan virus rubella pada ibu-ibu yang mengandung telah didapati menyebabkan pelbagai kecacatan terhadap bayi contohnya: pekak, penyakit berkaitan jantung, encephalitis, kecacatan mental, pneumonia dan pelbagai lagi. Tanpa kaedah vaksin rubella yang berkesan ketika itu, sekitar 1% bayi yang dilahirkan di Philadelphia General Hospital mengalami kecacatan berkaitan rubella.

Ketika itu, pilihan bagi ibu-ibu adalah menggugurkan kandungan mereka yang dikesan mempunyai kecacatan serius. Beberapa fetus yang digugurkan telah diserahkan pada pihak hospital untuk tujuan kajian perubatan.

 

Stanley Plotkin telah berjaya memencilkan virus rubella dari ginjal salah satu fetus tersebut. Manakala Leonard Hayflick (yang mengusulkan teori ‘Hayflick limit’) berjaya menghasilkan kultur sel strain WI-38 dari paru-paru fetus berusia tiga bulan yang digugurkan juga. Hayflick juga berjaya membiak pelbagai jenis virus yang hidup dengan baik menggunakan sel WI-38 sebagai perumah. Malahan, sel WI-38 ini selamat dari pencemaran sebarang patogen lain. Jadi ia selamat digunakan untuk pembangunan vaksin.

Proses vaksin dihasilkan melalui kultur sel

Plotkin berjaya menggunakan sel WI-38 tersebut sebagai perumah bagi virus rubella. Ia dibiak dalam suhu 30 0C untuk membangunkan vaksin rubella. Kaedah ini menghasilkan virus kurang virulen dengan mengkultur virus tersebut beratus-ratus kali dalam suhu lebih rendah dari suhu tubuh manusia.

Jadi, apabila ia dimasukkan kedalam tubuh manusia yang bersuhu 37 0C, virus tersebut tidak akan membiak secara optimum untuk menyebabkan jangkitan. Namun ia masih berupaya mengaruh sistem imun untuk membina pertahanan terhadap virus rubella.

Penghasilan vaksin rubella ini masih lagi digunakan seluruh dunia sehingga kini (sebagai sebahagian dari vaksin MMR).

PENGHASILAN VAKSIN MENGGUNAKAN KULTUR SEL KINI

Selain sel WI-38 yang digunakan untuk membiak virus rubella, satu strain sel kultur tunggal digunakan secara meluas dalam pembuatan vaksin pathogen virus. Sel MRC5 dipencilkan dari peparu fetus yang digugurkan pada usia 14 minggu. Ia banyak digunakan untuk membiak virus rubella, chickenpox (Varicella) dan Hepatitis A.

Walaupun kedua-dua sel ini tidak mampu membahagi dengan pusingan hayat yang panjang seperti HeLa, namun ia cukup untuk membina sokongan penghasilan vaksin sehingga kini. Bersalahan dengan tanggapan sesetengah pihak, pembangunan vaksin tidak memerlukan janin manusia dibunuh atau digugurkan setiap kali pembuatannya. Sehingga kini, kita masih menggunakan vaksin yang dibiak dari sel WI-38 dan MRC5 yang dipencilkan pada tahun 1960an tersebut.

 

Sel MRC5, dari katalog American Tissue Cell Collection yang boleh didapati secara komersial kini

Pengguguran fetus yang terlibat dalam penghasilan vaksin juga adalah tidak dilakukan untuk membina vaksin itu sendiri. Fetus-fetus tersebut digugurkan kerana komplikasi bayi / kesihatan ibu. Ia juga dilakukan atas pilihan, persetujuan dan kerelaan ibu tersebut. Ia kemudiannya diserahkan pada pihak hospital untuk tujuan penyelidikan.

TAK MENGAPAKAH SUNTIK SEL MANUSIA LAIN KEDALAM TUBUH KITA?

Sel-sel tersebut juga hanya berfungsi sebagai perumah atau ‘vessel’ untuk pembiakan virus. Selepas virus-virus dihasilkan, ia akan disaring dan dimurnikan dari sebarang partikel sel atau protein, bahkan DNA asing menggunakan pelbagai teknik: pemisahan-ultra, penapisan-ultra, kromatografi.

Hanya partikel VIRUS yang dimatikan (inactivated) atau dilemahkan (attenuated) sahaja digunakan dalam vaksin yang disuntik kedalam tubuh kita.

RUJUKAN

Hayflick, L., Plotkin, S.A., Norton, T.W., Koprowski, H. Preparation of poliovirus vaccines in a human fetal diploid cell strain. Am J Hyg. 1962 Mar;75:240-58.

Hayflick, L., & Moorhead, P. S. (1961). The serial cultivation of human diploid cell strains. Experimental cell research, 25(3), 585-621.

Lindenbach, B. D., Evans, M. J., Syder, A. J., Wölk, B., Tellinghuisen, T. L., Liu, C. C., … & Rice, C. M. (2005). Complete replication of hepatitis C virus in cell culture. Science, 309(5734), 623-626.

Kistner, O., Barrett, P. N., Mundt, W., Reiter, M., Schober-Bendixen, S., & Dorner, F. (1998). Development of a mammalian cell (Vero) derived candidate influenza virus vaccine. Vaccine, 16(9-10), 960-968.

Grubaugh, N. D., & Andersen, K. G. (2017). Experimental Evolution to Study Virus Emergence. Cell, 169(1), 1-3.

Barrett, P. N., Mundt, W., Kistner, O., & Howard, M. K. (2009). Vero cell platform in vaccine production: moving towards cell culture-based viral vaccines. Expert review of vaccines, 8(5), 607-618.

Chu, L., & Robinson, D. K. (2001). Industrial choices for protein production by large-scale cell culture. Current opinion in biotechnology, 12(2), 180-187.

Lindquist, J.M., Plotkin, S.A., Shaw, L., Gilden, R.V., Williams, M.L. Congenital rubella syndrome as a systemic infection: studies of affected infants born in Philadelphia, USA. Br Med J 1965;2:1401-6.\

Enders’s Research – Polio. Science Heroes.  Accessed 02/11/2017

MIMS Malaysia. 2017

GlaxoSmithKline. Package Insert – Rotavirus Vaccine, Live, Oral. 2011. (425 KB) Accessed 02/11/2017.

Intercell Biomedical. Package Insert – Japanese Encephalitis Vaccine, Inactivated, Adsorbed. 2010. (224 KB). Accessed 02/11/2017.

Merck & Co., Inc. Package Insert – Rotavirus Vaccine, Live, Oral, Pentavalent. 2011.  (261 KB). Accessed 02/11/2017.

Sanofi Pasteur. Package Insert – Poliovirus Vaccine Inactivated. 2013. (140 KB). Accessed 02/11/2017.

Sanofi Pasteur. Package Insert – Smallpox (Vaccinia) Vaccine, Live. 2009. (285 KB). Accessed 02/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert – Measles, Mumps, and Rubella Virus Vaccine Live. 2009. (196 KB). Accessed 04/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert – MERUVAX II. 2006. (88.6 KB). Accessed 04/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert – Refrigerator-Stable Formulation – ProQuad. 2010. (448 KB). Accessed 04/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert — Rotateq. 2017. (88.6 KB). Accessed 06/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert – VAQTA – Hepatitis A Vaccine, Inactivated. 2011. (332 KB). Accessed 04/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert – Varivax (Frozen). 2010. (220 KB). Accessed 04/11/2017.

Merck & Co, Inc. Package Insert – Zostavax. 2011. (159 KB). Accessed 04/11/2017.

 

Shares