Sejarah telah dicatatkan sejak seawal 1000 CE mengenai kegiatan masyarakat di China menghidu dan mengambil serbuk pustul kering dari pesakit untuk menjangkitkan diri mereka dengan smallpox. Kegiatan ini juga dicatatkan dalam sejarah kerajaan Uthmaniyyah Turki seawal kurun ke-17.

Sumber imej : WHO

Rekod pertama yang menunjukkan praktis inokulasi smallpox di kerajaan Uthmaniyyah adalah dari litografi doktor istana Ismail Pasha – Menafiül’etfal (Benefits for Children). Ia menyatakan kehadiran lelaki dari Anatolia ke Istanbul dalam tahun 1679 untuk melakukan teknik inokulasi terhadap kanak-kanak Istanbul ketika itu.

Edward Jenner pula meneruskan kaedah ini dengan menggunakan jangkitan cowpox untuk melindungi manusia dari wabak smallpox yang lebih virulen sejak 1796.

Imej: National Library of Medicine

Namun, kaedah ini tidak dapat menampung permintaan inokulasi terhadap populasi yang lebih besar. Patogen dari binatang dan manusia yang dijangkiti penyakit tersebut akan berkurangan jika proses inokulasi ini semakin berjaya. Sudah tentulah pendekatan untuk menghasilkan patogen tersebut secara besar-besaran perlu segera dilakukan.

SEJARAH PENGGUNAAN VAKSIN MENGGUNAKAN SELURUH SEL

Kini para penyelidik mula memikirkan penghasilan virus untuk menghasilkan perlindungan terhadap penyakit – VAKSIN. (Baca mengenai jenis-jenis vaksin disini)

Penghasilan patogen untuk perlindungan terhadap bakteria adalah lebih mudah. Bakteria adalah sejenis mikroorganisma yang boleh bermandiri dan boleh dibiak tanpa memerlukan hos. Hanya medium kultur yang bersesuaian sahaja. Contohnya vaksin terhadap tuberculosis melalui teknik pengkulturan bakteria Mycobacterium bovis dalam media yang menghasilkan bakteria kurang virulen oleh Albert Calmette dan Camille Guerine (vaksin BCG).

Namun, virus adalah organisma parasit yang tidak boleh dibiak tanpa menggunakan sel perumah. (Baca artikel ini untuk mengenali virus).

Penggunaan haiwan sebagai perumah yang menghasilkan bekalan virus menjadi pilihan. Jika Edward Jenner melakukan inokulasi dari haiwan yang dijangkiti cowpox, para saintis mula menjangkitkan haiwan seperti lembu, monyet atau arnab dengan virus untuk menghasilkan bekalan pathogen.

Louis Pasteur (Imej: Wikipedia commons)

Louis Pasteur dalam penelitian terhadap penghasilan virus cholera sekitar tahun 1880an memajukan hipotesis bahawa virus cholera ayam yang dibiak dalam perumah lain seperti arnab berkali-kali menjadi kurang virulen dan tidak menyebabkan wabak cholera jika dipindahkan pada ayam kembali.

Beliau menggunakan kaedah yang sama untuk menghasilkan vaksin manusia – vaksin rabies (1886).

Muka hadapan majalah Servet-i Fünun 17 November 1892. Hüseyin Remzi Bey (gambar tengah) bersama stafTelkihane (The Imperial Vaccine Production Centre) dan anak lembu yang digunakan dalam penghasilan vaksin (Imej sumbangan Volkan Gülçek dari artikel History and eradication of smallpox in Turkey (Yenan, 2014)).

 

Kerajaan Uthmaniyyah juga telah mempunyai pusat untuk menghasilkan ‘vaksin’ untuk smallpox iaitu ‘Telkihane’ sejak tahun 1892, sekaligus menghentikan kebergantungan terhadap vaksin dari luar negara luar.

Namun, kaedah ini juga mendatangkan banyak masalah. Selain kos pengendalian haiwan makmal yang mahal dan rumit, ia juga mengundang jangkitan dan kontaminasi dari pelbagai patogen yang mungkin menjangkiti haiwan tersebut secara tidak sengaja.

Jadi, para penyelidik mencari pelbagai alternatif untuk menghasilkan virus tanpa menggunakan haiwan hidup.

PENGGUNAAN KULTUR SEL DALAM PENGHASILAN VAKSIN

Sejajar dengan hipotesis Pasteur, para penyelidik mula menggunakan telur dan embrio dalam telur ayam dan itik untuk membiakkan virus. Namun, sesetengah virus tidak dapat dihasilkan menggunakan kaedah ini. Mereka juga mula menggunakan teknik inokulasi virus pada kultur tisu dan embrio.

Inokulasi virus terhadap embrio ayam (telur)

Albert Sabin dan Peter Olitsky dari Rockefeller Institute pula berjaya membiak poliovirus dalam kultur tisu otak embrio manusia. Namun, mereka tidak meneruskan penemuan ini kerana kebimbangan terhadap kesan sampingan jangkitan pada neuron otak penerima vaksin tersebut.

Teknik kultur sel roller-tube oleh Dr Gey (Imej Wikipedia commons)

Sehinggalah John Enders, Thomas Weller dan Frederick Robbins dari Children’s Hospital, Boston berjaya membiak virus yang sama dalam kultus tisu kulit dan otot dari embrio manusia menggunakan kaedah ‘roller-tube’ dalam pengkulturan sel (rekaan Dr George Otto Gey yang menemukan sel HeLa, baca disini).

Enders, Weller dan Robbins menerima Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Perubatan pada tahun 1954 atas penemuan mereka.

Jonas Salk seterusnya menemukan kaedah untuk membiak virus polio dalam skala besar menggunakan sel ginjal dari monyet.

Seiring dengan kemajuan sel kultur (selepas kejayaan Dr Gey menghasilkan strain sel Hela), lebih banyak penghasilan sel-sel kultur tunggal lain yang mendorong penggunaannya dalam teknologi vaksin.

Salah satu teknik pengkulturan virus menggunakan perumah sel strain MDCK (Madin-Darby Canine Kidney Cells). Virus dibiak dalam sel perumah MDCK dan kemudiannya diasingkan melalui proses penapisan-ultra dan kromatografi bagi menyingkirkan segala partikel lain selain virus.

Contohnya, sel Vero yang merupakan kultur tunggal sel ginjal monyet hijau Afrika telah digunakan untuk membiak virus polio (sehingga kini). Sel MRC5 telah digunakan untuk membiak beberapa jenis virus seperti Varicella dan Hepatitis, virus rubella pula dibiak dalam sel WI38, sel peparu fetus manusia.

TEKNOLOGI MOLEKULAR DAN VAKSIN

Kehadiran teknologi DNA rekombinan dan kejuruteraan genetik membuatkan manusia lebih memahami tentang aruhan sistem imun dan kaitan patogen – imuniti. Kini, manusia memahami imuniti dapat diaruh dengan hanya menggunakan cebisan partikel dari bahagian patogen, termasuk virus.

Teknologi kejuruteraan DNA memasukkan cebisan DNA virus Herpes simplex (HSV) kedalam genom virus cowpox yang tidak berbahaya terhadap manusia. Ia membantu manusia mendapat imuniti terhadap HSV tanpa kehadiran virus tersebut dalam vaksin pun. 

Kaedah ini juga membenarkan kita menghasilkan partikel sel patogen dihasilkan tanpa membiakkan keseluruhan sel patogen tersebut. Hanya menggunakan cebisan epitop protein, membran sel, DNA atau cebisan toksin dari patogen sahaja sebagai vaksin.

Teknologi rekombinan DNA menggunakan jujukan DNA dari virus Hepatitis B kedalam yis untuk menghasilkan vaksin antigen Hep B. Ia tidak menggunakan kehadiran sebarang virus dalam vaksin tersebut. Namun cukup untuk mengaruh sistem imun manusia menghasilkan imuniti terhadap Hep B.

Ia mengurangi kebergantungan pada teknik kultur sel dan memberikan kita lebih kawalan terhadap kebarangkalian mutasi dan risiko virulen dari pathogen tersebut.

Semoga teknologi vaksin terus maju!

 

RUJUKAN

  1. Yenen Osman Şadi (2014) History and eradication of smallpox in Turkey. Microbiology Australia 35, 156-164.
  2. 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.
  3. Hayflick, L., & Moorhead, P. S. (1961). The serial cultivation of human diploid cell strains. Experimental cell research, 25(3), 585-621.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Grubaugh, N. D., & Andersen, K. G. (2017). Experimental Evolution to Study Virus Emergence. Cell, 169(1), 1-3.
  7. 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.
  8. Chu, L., & Robinson, D. K. (2001). Industrial choices for protein production by large-scale cell culture. Current opinion in biotechnology, 12(2), 180-187.
  9. 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.\
  10. Enders’s Research – Polio. Science Heroes.  Accessed 02/11/2017.
  11. MIMS Malaysia. 2017
  12. GlaxoSmithKline. Package Insert – Rotavirus Vaccine, Live, Oral. 2011. (425 KB) Accessed 02/11/2017.
  13. Intercell Biomedical. Package Insert – Japanese Encephalitis Vaccine, Inactivated, Adsorbed. 2010. (224 KB). Accessed 02/11/2017.
  14. Merck & Co., Inc. Package Insert – Rotavirus Vaccine, Live, Oral, Pentavalent. 2011.  (261 KB). Accessed 02/22/2017.
  15. Sanofi Pasteur. Package Insert – Poliovirus Vaccine Inactivated. 2013. (140 KB). Accessed 02/11/2017.
  16. Sanofi Pasteur. Package Insert – Smallpox (Vaccinia) Vaccine, Live. 2009. (285 KB). Accessed 02/11/2017.
  17. Merck & Co, Inc. Package Insert – Measles, Mumps, and Rubella Virus Vaccine Live. 2009. (196 KB). Accessed 04/11/2017.
  18. Merck & Co, Inc. Package Insert – MERUVAX II. 2006. (88.6 KB). Accessed 04/11/2017.
  19. Merck & Co, Inc. Package Insert – Refrigerator-Stable Formulation – ProQuad. 2010. (448 KB). Accessed 04/11/2017.
  20. Merck & Co, Inc. Package Insert — Rotateq. 2017. (88.6 KB). Accessed 06/11/2017.
  21. Merck & Co, Inc. Package Insert – VAQTA – Hepatitis A Vaccine, Inactivated. 2011. (332 KB). Accessed 04/11/2017.
  22. Merck & Co, Inc. Package Insert – Varivax (Frozen). 2010. (220 KB). Accessed 04/11/2017.
  23. Merck & Co, Inc. Package Insert – Zostavax. 2011. (159 KB). Accessed 04/11/2017.
Shares