Informatie

Erfelijke immuniteit en pokkenvaccinatie

Erfelijke immuniteit en pokkenvaccinatie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zoals ik het begrijp, zorgde een gebrek aan erfelijke immuniteit ervoor dat pokken bepaalde gemeenschappen van inheemse Amerikanen uitroeien. Als vaccinatie erfelijke immuniteit aan een populatie overdraagt, zou dit vaccins dan niet overbodig moeten maken na de eerste generatie?


Nee.

De erfelijke immuniteit die u beschrijft, is te wijten aan selectieve druk op populaties waar individuen met bepaalde allelen een overlevingsvoordeel hebben in het licht van bepaalde pathogenen. Als een populatie wordt blootgesteld aan dodelijke ziekten zoals pokken en er zijn enkele individuen in de populatie die meer resistent zijn, hebben die individuen meer kans om te overleven om zich voort te planten, zodat toekomstige generaties meer resistente individuen zullen hebben. Je zou dit kunnen zien als 'hardware' van het immuunsysteem.

Vaccins activeren het vermogen van het immuunsysteem om infectieuze agentia uit het verleden te herkennen en daarom een ​​snelle specifieke antilichaamrespons op gang te brengen wanneer ze opnieuw aan die ziekteverwekker worden blootgesteld. Je zou dit kunnen zien als 'software van het immuunsysteem'. Deze software die tijdens het leven wordt verkregen, is niet aanwezig in het genoom van kiemlijncellen en wordt niet doorgegeven aan het nageslacht.


Epidemieën uit het verleden: pokken

Pokken is een van de grootste plagen in de menselijke geschiedenis. Deze ziekte, die begint met een kenmerkende uitslag die overgaat in met pus gevulde blaren en kan leiden tot verminking, blindheid en overlijden, verscheen voor het eerst in landbouwnederzettingen in het noordoosten van Afrika rond 10.000 v.G.T. Egyptische kooplieden verspreidden het van daaruit naar India.

Het vroegste bewijs van huidlaesies door pokken is gevonden op de gezichten van mummies uit de achttiende en twintigste Egyptische dynastieën, en in de goed bewaarde mummie van farao Ramses V, die stierf in 1157 v.G.T. De eerste geregistreerde pokkenepidemie vond plaats in 1350 v.G.T., tijdens de Egyptisch-Hettitische oorlog.

In 430 v.G.T., het tweede jaar van de Peloponnesische Oorlog, trof de pokken Athene en doodde meer dan 30.000 mensen, waardoor de bevolking met 20 procent daalde. Thucydides, een Atheense aristocraat, gaf een angstaanjagend verslag van de epidemie, waarbij hij de doden beschreef die onbegraven lagen, de tempels vol lijken en de schending van begrafenisrituelen. Thucydides had zelf de ziekte, maar hij overleefde en ging verder met het schrijven van zijn historisch verslag van de Peloponnesische oorlog. In dit werk merkte hij op dat degenen die de ziekte overleefden er later immuun voor waren. Hij schreef dat de zieken en stervenden werden verzorgd door de medelijdende zorg van degenen die hersteld waren, omdat ze het verloop van de ziekte kenden en zelf vrij waren van angsten. Want niemand werd ooit een tweede keer aangevallen, of niet met fatale afloop. Deze Atheners waren immuun geworden voor de pest.

Athene was de enige Griekse stad die door de epidemie werd getroffen, maar Rome en verschillende Egyptische steden werden getroffen. Pokken reisden vervolgens langs de handelsroutes van Carthago.

Krachtig feit

Rhazes was een Perzische arts die in het belangrijkste ziekenhuis van Bagdad werkte. Hij geldt met Hippocrates en Galen als een van de grondleggers van de klinische geneeskunde en wordt algemeen beschouwd als de grootste arts van de islam en de middeleeuwen. Zijn geschriften over geneeskunde beïnvloedden artsen tot ver in de Renaissance en tot in de zeventiende eeuw. En zijn werk over pokken en mazelen was een van de eerste wetenschappelijke behandelingen van infectieziekten.

In 910 gaf Rhazes (Abu Bakr Muhammad Bin Zakariya Ar-Razi, 864-930 G.T.) de eerste medische beschrijving van pokken, waarmee hij documenteerde dat de ziekte van persoon op persoon werd overgedragen. Zijn verklaring waarom overlevenden van pokken de ziekte niet een tweede keer krijgen, is de eerste theorie van verworven immuniteit.

De patronen van ziekteoverdracht liepen vaak parallel met de reis- en migratieroutes van mensen. De ziekte in Azië en Afrika verspreidde zich tijdens de middeleeuwen naar Europa. De pokken werden naar Amerika gebracht met de komst van Spaanse kolonisten in de vijftiende en zestiende eeuw, en het wordt algemeen erkend dat pokkeninfectie meer Azteken- en Inca-mensen doodde dan de Spaanse veroveraars, wat hielp om die rijken te vernietigen.

De pokken bleven eeuwenlang Europa, Azië en Afrika teisteren. In Europa zorgde de ziekte tegen het einde van de achttiende eeuw voor bijna 400.000 sterfgevallen per jaar, waaronder vijf koningen. Van degenen die het overleefden, was een derde verblind. Het wereldwijde dodental was onthutsend en hield aan tot ver in de twintigste eeuw, waar het sterftecijfer wordt geschat op 300 tot 500 miljoen. Dit aantal is veel groter dan het totale aantal doden in alle wereldoorlogen.

Deze persoon, gefotografeerd in Bangladesh, heeft pokkenlaesies op de huid van zijn buik. (Met dank aan CDC/James Hicks)

In de Verenigde Staten werden in 1921 meer dan 100.000 gevallen van pokken geregistreerd. Daarna trad een sterke daling op vanwege het wijdverbreide gebruik van preventieve vaccins. In 1939 stierven minder dan 50 Amerikanen per jaar aan de pokken.

Variolatie: de vroegste pokkenvaccins

Het idee om opzettelijk gezonde mensen te inenten om hen te beschermen tegen pokken stamt uit China in de zesde eeuw. Chinese artsen vermalen gedroogde korstjes van pokkenslachtoffers samen met musk en brachten het mengsel aan op de neuzen van gezonde mensen.

In India beschermden gezonde mensen zichzelf door naast pokkenslachtoffers te slapen of door besmette mensenhemden te dragen. In Afrika en het Nabije Oosten werd de stof die uit de pokken, pustels veroorzaakte laesies op de huid die pus bevat van milde gevallen, ingeënt via een kras in een arm of ader. Het doel was om een ​​milde infectie van pokken te veroorzaken en een immuunrespons te stimuleren die de persoon immuniteit zou geven tegen de natuurlijke infectie. Dit proces heette variatie. Helaas zou de gebruikte hoeveelheid virus variëren en sommigen zouden pokken oplopen door de inenting en sterven. Toch werd deze preventieve aanpak populair in China en Zuidoost-Azië. Kennis van de behandeling verspreidde zich naar India, waar Europese handelaren het voor het eerst zagen.

Ziekte dictie

variatie is de inenting van materiaal dat uit de pokkenpuisten van milde gevallen wordt gehaald door een kras in een arm of ader. Gebruikt door mensen in het verleden, was het doel om een ​​milde infectie van pokken te veroorzaken en een immuunrespons te stimuleren die de persoon immuniteit zou geven tegen de natuurlijke infectie.

Een Engelse, Lady Mary Wortly Montagu, was verantwoordelijk voor de introductie van variolation in Engeland. In 1717, terwijl ze haar echtgenoot, de Britse ambassadeur in Turkije, vergezelde in Constantinopel, kwam ze in Constantinopel de oude Turkse praktijk tegen om kinderen met pokken te inenten.

Aanvankelijk geschokt door deze schijnbaar wrede praktijk, leerde ze dat een kind door dit proces werd beschermd tegen de verwoestingen van pokken. Vervolgens liet ze haar zesjarige zoon inenten terwijl ze in Turkije was, en in 1721 liet ze haar dochter inenten in aanwezigheid van leden van de Royal Society. Dit leidde tot de invoering van variolatie, voornamelijk door de aristocratie in Engeland en Centraal-Europa. Het duurde niet lang of variolatie om pokken te voorkomen was wijdverbreid. Tijdens de Amerikaanse Onafhankelijkheidsoorlog liet George Washington zijn leger op deze manier behandelen. Napoleon deed hetzelfde met zijn leger voordat ze Egypte binnenvielen.

Edward Jenner: Vaccinpionier

Tijdens zijn opleiding tot arts leerde Edward Jenner van melkmeisjes in de buurt dat ze nooit pokken kregen nadat ze koepokken hadden opgelopen. Koepokken is een veel mildere ziekte dan pokken, maar de ziekten lijken veel op elkaar. In 1796 besloot Jenner de theorie te testen dat besmettelijk materiaal van een persoon met een mildere vergelijkbare ziekte zou kunnen beschermen tegen een ernstiger ziekte.

Hij deed wat pus van een koepokkenpuist op kleine sneetjes in de arm van James Phipps, een achtjarige jongen. Acht dagen later ontwikkelde Phipps koepokkenblaren op de schrammen. Acht weken later stelde Jenner het kind bloot aan pokken. De jongen had helemaal geen reactie, zelfs geen lichte pokken. De koepokken hadden hem immuun gemaakt voor de pokken. Jenner ontwikkelde het eerste vaccin met koeienserum dat het koepokkenvirus bevat. Jenner probeerde deze nieuwe behandeling op nog acht kinderen, waaronder zijn eigen zoon, met hetzelfde positieve resultaat.

Krachtig feit

Het woord vaccinatie is afgeleid van het Latijnse woord voor koe, vacca.

Na een periode van langzame acceptatie, werd Jenner's vaccinaanpak op grote schaal toegepast. Vaccinatie volgens de methode van Jenner was de sleutel tot het terugdringen van het aantal sterfgevallen door pokken, en het maakte de weg vrij voor de wereldwijde uitroeiing van de ziekte.

De wereld onderneemt actie

In 1959 besloot de Wereldgezondheidsvergadering om massale vaccinatiecampagnes tegen pokken te organiseren. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) kondigde in 1967 het wereldwijde pokkenuitroeiingsprogramma aan. In die tijd waren er nog naar schatting 10 tot 15 miljoen gevallen van pokken per jaar, resulterend in twee miljoen doden, miljoenen misvormde en nog eens 100.000 blinden. Tien jaar later, na verspreiding van 465 miljoen vaccindoses in 27 landen, deed zich het laatst gemelde natuurlijk voorkomende geval voor in Somalië. Op 22 oktober 1977 kreeg een 23-jarige man, Ali Maow Maalin, pokken en overleefde.

Krachtig feit

Verbazingwekkend genoeg kostte de uitroeiing van pokken, een van 's werelds meest dodelijke plagen, ongeveer $ 100 miljoen. Zelfs in de dollars van vandaag was dit een koopje.

De wereldwijde campagne tegen pokken eindigde in 1979, slechts twee jaar na de zaak van Maalin. Twee extra gevallen van pokken deden zich voor in Birmingham, Engeland, in 1978, nadat het virus uit een laboratorium was ontsnapt. Er is al meer dan 25 jaar geen geval gemeld.

Variola: de oorzaak van pokken

Pokken wordt veroorzaakt door een virus en kan leiden tot een van de twee vormen van de ziekte, genaamd variola majeur en variola mineur. Variola major doodt 20 tot 40 procent van de niet-gevaccineerde mensen die het krijgen en kan leiden tot blindheid. Variola minor, een veel minder dodelijke vorm van de ziekte, leidt slechts in zeldzame gevallen tot de dood.

Ziekte dictie

Een zesde-eeuwse Zwitserse bisschop noemde de oorzaak van pokken variola, uit het Latijn verschillende, wat puistje of vlek betekent. In de tiende eeuw werd de term poco of pocca werd gebruikt om de achtergelaten littekens te beschrijven, die op buidels leken. Toen syfilis in de vijftiende eeuw een epidemie werd, werd de term pokken aangepast om onderscheid te maken tussen de ziekten.

De ziekte wordt voornamelijk overgedragen door direct contact met druppeltjes van speeksel en andere lichaamsvloeistoffen die door de lucht reizen, zoals door te niezen. Het kan ook worden verspreid als een niet-geïnfecteerde persoon kleding hanteert die is gedragen door iemand met de ziekte.

Tekenen en symptomen van pokken

De incubatietijd voor pokken is 8 tot 17 dagen, waarbij mensen meestal 10 tot 12 dagen na infectie ziek worden. Symptomen beginnen met malaise, koorts, rillingen, braken, hoofdpijn en rugpijn. De kenmerkende pokkenuitslag verschijnt na twee tot vier dagen, eerst op het gezicht en de armen en later op de benen, snel evoluerend naar rode vlekken, papels genoemd en uiteindelijk tot grote blaren, pustuleuze blaasjes genaamd, die overvloediger zijn op de armen en het gezicht . Hoewel volwaardige pokken uniek en gemakkelijk te identificeren zijn, kunnen eerdere stadia van de uitslag worden aangezien voor waterpokken. Bij dodelijke afloop vindt de dood plaats binnen de eerste of tweede week van de ziekte.

Er is geen effectieve behandeling voor pokken. Er zijn antivirale middelen die zouden kunnen werken, maar die zijn niet getest vanwege beperkingen op het pokkenonderzoek.

Vaccin tegen pokken

Het pokkenvaccin dat momenteel in de Verenigde Staten is goedgekeurd, is gemaakt met een virus dat vaccinia wordt genoemd en dat verband houdt met pokken. Het bevat niet het eigenlijke pokkenvirus (variola). Vaccinia zorgt ervoor dat het lichaam antilichamen aanmaakt die beschermen tegen pokken en verschillende andere verwante virussen.

Wanneer een persoon wordt gevaccineerd, is de gebruikelijke reactie de ontwikkeling van een rode vlek op de vaccinatieplaats twee tot vijf dagen na de injectie. De rode vlek wordt pustulair en bereikt zijn maximale grootte in 8 tot 10 dagen. De puist droogt op en vormt een korstje, dat 14 tot 21 dagen na vaccinatie loslaat en een litteken achterlaat. Soms is er ook zwelling en gevoeligheid van lymfeklieren. Koorts komt vaak voor na vaccinatie. Fatale complicaties zijn zeldzaam, met minder dan één sterfgeval per miljoen vaccinaties.

De CDC is de enige bron van het pokkenvaccin en zal dit verstrekken ter bescherming van laboratorium- en ander gezondheidspersoneel dat risico loopt op blootstelling. Een geherformuleerd vaccin is nu in ontwikkeling.

Pokken: een agent van bioterrorisme?

Krachtig feit

Na de terreuraanslagen van 11 september 2001 waren er ongeveer 15 miljoen doses van een 20 jaar oud vaccin beschikbaar. Toen bioterrorisme in de vorm van miltvuur echter een reële bedreiging werd, gaf de regering van de Verenigde Staten dringend opdracht om uit voorzorg op korte termijn nog eens 150 miljoen doses pokkenvaccin beschikbaar te stellen.

Enkele jaren geleden gaf Ken Alibek, een voormalig adjunct-directeur van het civiele biowapenprogramma van de Sovjet-Unie, aan dat de voormalige Sovjetregering een programma had ontwikkeld om het pokkenvirus in grote hoeveelheden te produceren en aan te passen voor gebruik in bommen en intercontinentale ballistische raketten.

Als er een pokkenvaccin bestaat, zou bioterrorisme tegen pokken geen probleem moeten zijn, toch? Mis. Het vaccinprogramma in de Verenigde Staten was zo succesvol dat de routinevaccinatie in 1972 werd stopgezet. Bijna 50 procent van de bevolking is nooit gevaccineerd en van de gevaccineerde personen is het vaccin van twijfelachtige waarde, aangezien het elke 10 jaar moet worden versterkt. Voor het eerst in bijna een eeuw loopt de bevolking van de Verenigde Staten een aanzienlijk risico op pokken.

Volgens internationale overeenkomst worden de belangrijkste voorraden van het pokkenvirus van de supermachten uit de Koude Oorlog veilig bewaard op het hoofdkantoor van de CDC in Atlanta en in een soortgelijk instituut in Moskou.


Erfelijke immuniteit en pokkenvaccinatie - Biologie

Vaccins, van het Latijnse woord vacca wat koe betekent.

Hoewel veel mensen weten dat het allereerste vaccin tegen pokken was, weten veel mensen niet welke rol koeien speelden bij de ontwikkeling van dat vaccin.

Een recente aflevering van NPR's Planet Money-podcast groef een beetje dieper in deze geschiedenis.

Sommige experts zeggen dat pokken al in de 6e eeuw teruggaat. De verwoestende pokkenziekte was zeer besmettelijk, had een sterftecijfer van 30% en liet zichtbare littekens achter op overlevenden.

Het concept van immuniteit bestond, maar was nog niet diepgaand onderzocht.

Op een gegeven moment, in de middeleeuwen, kwamen onderzoekers in China op het idee om 'immuniteit te produceren'. Ze schraapten een beetje van de ongelukkige korstjes die de pokken achterlieten op de levende slachtoffers, ze veranderden het in een poeder en bliezen het dan de neus van de mensen op.

Het werkte - een soort van. Ernstige infecties daalden. 'Ik bedoel, het werkt niet perfect. Maar het sterftecijfer onder degenen die zijn behandeld, is veel lager', zegt Josefa Steinhauer, universitair hoofddocent biologie aan de Yeshiva University over de aflevering Planet Money. We hebben geen exacte cijfers over hoe effectief deze nieuwe methode was. Maar het was nuttig genoeg om de wereld rond te reizen.

Terwijl deze methode van pokkenimmuniteit de wereld rondreisde, werd het aangepast en aangepast, maar het was nog steeds erg rommelig en grotendeels onhygiënisch.

Tegen het einde van de 18e eeuw merkten enkele melkmeisjes in Engeland dat hun koeien iets hadden ontwikkeld dat op pokken leek. Maar het deed de koeien geen pijn of doodde ze niet. En de melkmeisjes zelf kregen soortgelijke bulten op hun handen en kregen toevallig geen pokken.

Van melkmeisjes werd gedacht dat ze immuun waren voor pokken en al snel werd bekend dat als jij ook immuun wilde zijn, je alleen maar blootgesteld moest worden aan "koepokken".

Zo simpel was het natuurlijk niet. Er waren enkele negatieve bijwerkingen, aangezien deze mensen de eersten waren die experimenteerden met het rechtstreeks overdragen van een ziekte van de dierlijke gastheer op de mens.

De Engelse arts Edward Jenner besloot het blootstellingsproces te formaliseren - en hij vond de melkmeisjes de perfecte tussenpersoon omdat ze toch al zo nauw met koeien samenwerkten.

Jenner standaardiseerde de praktijk van het verspreiden van koepokken van mens op mens en de rest is geschiedenis!

We praten veel over dieren die mensen infecteren, maar dit is een keer in de geschiedenis waar een dier een geneesmiddel verspreidde (technisch)!

Toen het concept van een vaccin eenmaal was ontdekt, duurde het ongeveer 200 jaar om een ​​verwoestende ziekte die al meer dan 1500 jaar bestond, volledig uit te roeien.

En vandaag gebruiken biotechbedrijven zoals SAB Biotherapeutics koeien om een ​​vaccin voor COVID-19 te ontwikkelen door de dieren te gebruiken om menselijke antilichamen te produceren. Dit oorsprongsverhaal over iets dat we ons het leven niet langer kunnen voorstellen, spreekt over de kracht en het potentieel van een effectief One Health-beleid.

Er is zo'n onderlinge verbondenheid tussen dieren en mensen dat we echt moeite zullen hebben om menselijke problemen op te lossen zonder rekening te houden met alle manieren waarop onze relaties met dieren ons beïnvloeden.


Aangeboren programmering van beschermende immuniteit

Aangenomen wordt dat de meeste vaccins bescherming bieden door neutraliserende antilichamen 48 . Aangenomen wordt dat antilichamen het correlaat zijn van de bescherming tegen door bloed overgedragen virussen zoals hepatitis 49 en gele koorts 50,51 toxine-afscheidende bacteriën, zoals difterie 52 en tetanus 53 virussen die via mucosale routes infecteren, zoals influenza 54,55 en rotavirussen 56 rabiësvirus 57 , dat neuronale axonen en pneumokokken- en meningokokkenbacteriën infecteert, de belangrijkste oorzaken van longontsteking en meningitis 58,59 . De antigeenspecifieke antilichaamreacties op dergelijke vaccins worden gemeten door middel van testen zoals enzymgekoppelde immunosorbenstests (die de titer van bindend antilichaam meten), evenals testen die functionele antilichaamactiviteit meten, waaronder de remming en neutralisatie van hemagglutinatie en opsonofagocytose capaciteit . Het begrijpen van de precieze mechanismen waarmee antilichaammoleculen bescherming bieden tegen pathogenen en leren hoe dergelijke beschermende reacties kunnen worden opgewekt met adjuvantia die zich richten op het aangeboren immuunsysteem, vormen belangrijke onderzoeksgebieden.

Ondanks het belang van antilichamen, wijst opkomend bewijs ook op een sleutelrol voor T-cellen. Zo zijn persistente varicella-specifieke T-cellen die worden geïnduceerd door vaccinatie tegen het varicellavirus, nuttige correlaten van bescherming tegen infectie en reactivering (gordelroos) bij kinderen en ouderen 60,61. Bovendien zijn antilichaamtiters na vaccinatie tegen influenza onbetrouwbaar voor het voorspellen van het risico op influenza bij ouderen 62 . In plaats daarvan is een omgekeerde correlatie aangetoond tussen de omvang van influenza-specifieke T-celresponsen en het risico op influenza-acquisitie 62 . Bovendien hebben patiënten met hoge frequenties van cytomegalovirus-specifieke T-cellen minder kans op reactivering van cytomegalovirus wanneer ze immunosuppressiva krijgen om afstoting na transplantatie te voorkomen 63,64. Ten slotte hebben mensen met bepaalde mutaties in de genen die coderen voor IL-17 of de receptor ervan chronische mucocutane immuniteit tegen Candida albicans 65 , wat een rol voor T . suggereertH17 cellen in immuniteit tegen C. albicans. In feite wordt aangenomen dat veel pandemieën die effectieve vaccins nodig hebben, zoals infectie met HIV, of tuberculose en malaria, sterke T-celreacties vereisen voor bescherming 66,67,68.

Het doel van elk vaccin op basis van T-cellen is het induceren van antigeenspecifieke geheugen-T-cellen die blijven bestaan ​​lang nadat het antigeen is geëlimineerd en die bescherming bieden tegen daaropvolgende infectie. Vaccin-gedreven T-celdifferentiatie kan resulteren in fenotypische en functioneel diverse populaties van cellen. Naïeve CD4+-T-cellen kunnen bijvoorbeeld differentiëren in verschillende subsets van helper-T-cellen (TH1, TH2, TH17, TH21, TFH, TH22 of TH9) met verschillende effectorfuncties die bescherming tegen verschillende pathogenen mediëren (Tabel 1). Dus intracellulaire pathogenen vereisen TH1-gedreven CTL's, terwijl infecties met wormen en schimmels het best onder controle worden gehouden door TH2 en TH17 reacties, respectievelijk. Naïeve CD8+-T-cellen kunnen differentiëren tot effectorcellen die circuleren of zich in weefsels bevinden en onmiddellijke bescherming bieden tegen infectie bij de toegangspoorten, inclusief mucosale weefsels. Daarentegen bevinden T-cellen met centraal geheugen zich in de T-celrijke gebieden van lymfoïde organen en verschaffen ze een pool van voorlopercellen die snelle klonale expansie ondergaan als reactie op antigene uitdaging en differentiëren tot effectorcellen.


Invoering

Organismen hebben een breed scala aan aanpassingen om aanvallen van parasieten en ziekten te voorkomen. De verdedigingssystemen van gewervelde dieren, inclusief die van de mens, zijn complex en meerlagig, met een afweer die uniek is voor gewervelde dieren. Deze unieke afweermechanismen van gewervelde dieren staan ​​in wisselwerking met andere afweersystemen die zijn geërfd van voorouderlijke lijnen, en omvatten complexe en specifieke herkennings- en geheugenmechanismen van pathogenen. Onderzoek blijft de complexiteit en kwetsbaarheden van het immuunsysteem ontrafelen.

Ondanks een slecht begrip van de werking van het lichaam in het begin van de 18e eeuw in Europa, werd de praktijk van inenting als een methode om de vaak dodelijke effecten van pokken te voorkomen, geïntroduceerd vanuit de rechtbanken van het Ottomaanse rijk. De methode omvatte het veroorzaken van een beperkte infectie met het pokkenvirus door de pus van een getroffen persoon in een schram te brengen bij een niet-geïnfecteerde persoon. De resulterende infectie was milder dan wanneer deze op natuurlijke wijze was opgelopen en het sterftecijfer bleek ongeveer twee procent te zijn in plaats van 30 procent door natuurlijke infecties. Bovendien gaf de inenting de individuele immuniteit tegen de ziekte. Het was vanuit deze vroege ervaringen met inenting dat de vaccinatiemethoden werden ontwikkeld, waarbij een verzwakt of relatief onschadelijk (gedood) derivaat van een ziekteverwekker in het individu wordt geïntroduceerd. De vaccinatie induceert immuniteit tegen de ziekte met weinig risico op besmetting. Een modern begrip van de oorzaken van de infectieziekte en de mechanismen van het immuunsysteem begon in de late 19e eeuw en groeit nog steeds.

Als Amazon Associate verdienen we aan in aanmerking komende aankopen.

Wilt u dit boek citeren, delen of wijzigen? Dit boek is Creative Commons Attribution License 4.0 en je moet OpenStax toeschrijven.

    Als u dit boek geheel of gedeeltelijk in gedrukte vorm opnieuw distribueert, moet u op elke fysieke pagina de volgende bronvermelding opnemen:

  • Gebruik de onderstaande informatie om een ​​citaat te genereren. We raden aan om een ​​citatietool zoals deze te gebruiken.
    • Auteurs: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Uitgever/website: OpenStax
    • Titel van het boek: Concepts of Biology
    • Publicatiedatum: 25 april 2013
    • Locatie: Houston, Texas
    • Boek-URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • Sectie-URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/17-introduction

    © 12 januari 2021 OpenStax. Tekstboekinhoud geproduceerd door OpenStax is gelicentieerd onder een Creative Commons Attribution License 4.0-licentie. De OpenStax-naam, het OpenStax-logo, de OpenStax-boekomslagen, de OpenStax CNX-naam en het OpenStax CNX-logo zijn niet onderworpen aan de Creative Commons-licentie en mogen niet worden gereproduceerd zonder de voorafgaande en uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van Rice University.


    Hoe werken vaccins?

    Wat is een vaccin? Een vaccin is een biologisch preparaat dat de immuniteit tegen een bepaalde ziekte verbetert. Het bevat een middel dat lijkt op een ziekteverwekkend micro-organisme – een bacterie, virus of toxine – dat het immuunsysteem van het lichaam activeert. Witte bloedcellen - APC's, B-cellen en T-cellen - herkennen, vernietigen en "herinneren" deze versie van de ziekteverwekker. Zo kan het immuunsysteem dit schadelijke micro-organisme later snel herkennen en vernietigen. Een vaccin is in wezen een pathogeen-bedrieger.

    Tegenwoordig zijn er vijf hoofdtypen vaccins. Levende, verzwakte vaccins bestrijden virussen en bevatten een verzwakte versie van het levende virus (bijv. bof-mazelen-rubella- en varicellavaccin). Geïnactiveerde vaccins bestrijden ook virussen en bevatten het gedode virus (bijvoorbeeld poliovaccins). Toxoïdevaccins voorkomen ziekten die worden veroorzaakt door bacteriën die toxines in het lichaam produceren en verzwakte toxines bevatten (bijv. difterie- en tetanusvaccin). Subeenheidvaccins bevatten alleen de essentiële antigenen van het virus of de bacterie (bijv. kinkhoestvaccin). Conjugaatvaccins bestrijden een ander type bacteriën die antigenen hebben met een buitenste laag van suikerachtige stoffen (polysachariden) die het antigeen "verbergen" voor het onvolgroeide immuunsysteem van het kind het vaccin verbindt (conjugeert) de polysachariden met antigenen, dus het immuunsysteem kan reageren.

    Een vaccin is in wezen een pathogeen-bedrieger.

    Zodra het veranderde pathogeen in de bloedbaan is geïntroduceerd, wordt het opgevangen door antigeenpresenterende cellen (APC), die rondzweven op zoek naar indringers. Wanneer een APC het vaccinantigeen detecteert, neemt het het op, breekt het uit elkaar en toont een stukje van het antigeen op het oppervlak. Vervolgens reist het naar gebieden waar immuuncellen clusteren (bijv. lymfeklieren) en waar zogenaamde naïeve T-cellen die specifiek zijn voor het antigeen het als vreemd herkennen en geactiveerd worden. Deze T-helpercellen waarschuwen andere nabijgelegen cellen. Naïeve B-cellen herkennen ook de antigenen die door de APC's worden gedragen en worden ook geactiveerd.

    Sommige naïeve B-cellen rijpen uit tot plasma-B-cellen na activering door vaccinantigenen en ontvangst van signalen van geactiveerde helper-T-cellen. Ze produceren antilichamen die "y"-vormige eiwitten zijn die elke seconde op hoge niveaus worden vrijgegeven. Elk antilichaam hecht zich stevig aan een specifiek doelantigeen (zoals een slot en een sleutel), wat kan voorkomen dat het antigeen een cel binnendringt of het antigeen markeert voor vernietiging. Als het vaccin verzwakte virussen bevat, dringen ze de cellen binnen die vervolgens worden gedood door Killer T-cellen. Wat volgt is de ontwikkeling van geheugencellen (B-, T-helper- en killer-T-cellen) die het vaccinantigeen onthouden en in de toekomst de echte ziekteverwekker herkennen.

    Dit betekent dat de reactie van het lichaam sterker en sneller zal zijn dan wanneer het de ziekteverwekker nooit eerder was tegengekomen. Dit wordt een secundaire reactie op de ziekteverwekker genoemd. Bovendien zullen secundaire reacties resulteren in de productie van meer antilichamen om de ziekteverwekker te bestrijden en meer geheugencellen om deze snel te identificeren. Vaccinaties "programmeren" het immuunsysteem om een ​​specifiek ziekteverwekkend micro-organisme te onthouden door het te laten "oefenen" met een verzwakte, gedode of geïnactiveerde versie van de ziekteverwekker.

    Vaccins kunnen uitbraken van besmettelijke ziekten voorkomen door kudde-immuniteit (of gemeenschapsimmuniteit). Dit betekent dat een voldoende deel van de bevolking immuun moet zijn voor een infectieziekte (door vaccinatie en/of eerdere ziekte), zodat de ziekte minder snel van de ene persoon op de andere overgaat. Naarmate het aantal gevaccineerde mensen toeneemt, neemt ook het beschermende effect van kudde-immuniteit toe. Hoewel de drempel voor groepsimmuniteit kan beginnen met 40% van de bevolking die voor sommige ziekten is gevaccineerd, vereisen de meeste ziekten vaccinatiepercentages van wel 80% -8211 95% om uitbraken te voorkomen. Bovendien beschermt kudde-immuniteit degenen die niet kunnen worden gevaccineerd of voor wie de vaccinatie niet is gelukt, zoals mensen met een zwak immuunsysteem, chronische ziekten of allergieën.

    Er zijn aanwijzingen dat de Chinezen al in 1000 voor Christus pokkeninoculatie gebruikten

    Vaccinaties zijn in wezen profylactisch, hoewel er de laatste jaren pogingen zijn ondernomen om therapeutische vaccinaties te ontwikkelen voor infectieziekten zoals aids, tuberculose, kanker en verschillende auto-immuunziekten. Er zijn ook potentiële vaccinaties in ontwikkeling voor myasthenia gravis, lupus en diabetes, evenals voor cognitieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, prionziekten en de ziekte van Huntington.

    Gewoonlijk worden vaccinaties toegediend in de vorm van een injectie in de huid of een oraal in te nemen vloeistof. Sommige vaccinaties kunnen echter ook worden verwerkt door inademing via mond/neus of door toepassing op de huid. De risico's van vaccins zijn zeer laag. De meeste vaccinreacties zijn gewoonlijk gering en tijdelijk (d.w.z. pijnlijke arm, vermoeidheid of een verhoogde temperatuur). Zeer ernstige bijwerkingen zoals ernstige allergische reacties zijn uiterst zeldzaam en worden zorgvuldig gecontroleerd en onderzocht. De voordelen van het vaccin wegen absoluut op tegen de gevaren van het vaccin. In feite is de kans veel groter dat het ernstig wordt geschaad door een ziekte die door een vaccin kan worden voorkomen dan door het vaccin zelf.

    De antivaccinatiebeweging beweert de laatste jaren dat er een verband is tussen vaccinaties en autisme. De reden voor deze beweringen is een studie uit 1998, die suggereerde dat het mazelen-bof-rubella (MMR) -vaccin autisme zou kunnen veroorzaken. De publicatie ervan veroorzaakte paniek onder de ouders, wat leidde tot dalende vaccinatiepercentages, resulterend in daaropvolgende uitbraken van door vaccinatie te voorkomen ziekten. Deze studie bleek echter ernstige gebreken te vertonen en het artikel werd zelfs ingetrokken door het tijdschrift dat het publiceerde. Er is absoluut geen bewijs voor een verband tussen vaccins en autisme of autistische stoornissen.


    Ontwikkeling van het eerste pokkenvaccin

    We springen terug in het verleden als we kijken naar de geschiedenis van vaccins. Pokken was een ziekte die in de 20e eeuw aan 300 miljoen mensen het leven kostte. Mensen hebben het in 1977 uitgeroeid, wat betekent dat het niet op de planeet aanwezig is buiten gespecialiseerde laboratoria. Om meer te weten te komen over hoe we in een pokkenvrije wereld zijn gekomen, maakte Ruby Osborn een excursie naar een kudde koeien met Mary Brazleton van het Department of History and Philosophy of Science in Cambridge, om te leren hoe Edward Jenner met het eerste vaccin kwam.

    Ruby - We staan ​​momenteel in een veld met enkele koeien en de reden dat we enkele koeien zijn komen bezoeken is omdat ze erg belangrijk waren bij de ontwikkeling van een van de eerste vaccins.

    Mary - Dat brengt ons terug naar het jaar 1796 en de arts uit Gloucestershire, Edward Jenner, was eigenlijk een plattelandschirurg. Mensen die regelmatig met koeien werkten, kregen vaak geen pokken, maar kregen vaak koepokken, een virus waarvan we nu weten dat het deel uitmaakt van de pokkenfamilie van virussen, nauw verwant aan pokken, dat koeien aantast en dat kan worden overgedragen op mensen als ze heel nauw met koeien omgaan.

    Jenner voerde een heel bijzonder experiment uit, namelijk om een ​​achtjarige jongen, Phipps genaamd, met koepokken te introduceren via een proces dat uiteindelijk bekend werd als vaccinatie. Dat komt van het Latijnse woord voor koeachtig - vacca. Het is een relatief gewelddadig proces voor zover je een lancet neemt en je snijdt in de arm of in een ander deel van het lichaam en dan materiaal van koepokkenpuisten in het lichaam brengt.

    Ruby - En dat is de eerste introductie van koepokken bij de jongen op 14 mei, en dat is dezelfde datum waarop we dit naast deze koeien opnemen.

    Mary - En toen introduceerde Jenner pokken bij de jongen, stelde hem bloot aan pokken, en hij werd niet ziek. Langzamerhand wordt erkend dat het gebruik van het koepokkenvirus iets is dat resistentie tegen pokken kan veroorzaken. Het is ook vermeldenswaard dat er een oudere praktijk van variolatie bestond en dat het eigenlijk een vrij oude praktijk was die traditioneel werd toegepast in plaatsen als het Midden-Oosten en China. Variatie of inenting is iets anders dan vaccinatie, omdat je iemand tegen een ziekte beschermt door hem/haar kennis te laten maken met een klein deel van de ziekte zelf. Een deel van de gedachte was dat als je vroeg in je leven aan deze dingen wordt blootgesteld, dat je bescherming zal geven. Dus het concept van, en enkele van de praktijken, van vaccinatie die Jenner gebruikte, waren niet per se zo totaal nieuw en vreemd.

    Ruby - Hoe snel sloeg de pokkenvaccinatie aan? Accepteerden de mensen het goed of was er weerstand?

    Mary - Nou, er waren meldingen van weerstand die zich vrij snel ontwikkelden. Geestelijke oppositie, religieuze oppositie tegen het idee dat door het opwekken van weerstand tegen een ziekte je op de een of andere manier de goddelijke wil zou kunnen ondermijnen. There are concerns about the bastial nature of the process in which you are taking material from an animal originally and introducing it often to the body's of infants. New questions arise of individual rights and the ways in which individual freedoms might be restricted by larger social mandates to vaccinate for the public good. And some concerns are simply that it will hurt, that it will cause some kind of local reaction or inflammation.

    Ruby - The smallpox vaccine came about really just because of an observation, how did we transition from that to actively trying to develop vaccines to specific diseases?

    Mary - That generalisation, a moving from a vaccine for one particular disease - smallpox, to the concept of a vaccine as an intervention that will induce immunity against a particular illness, that is something that we see very much coming out of a much later period particularly the late 19th century development of things like bacteriology and the germ theory, and so for that we have to think about really another generation of researchers. People like Louis Pasteur, Robert Cook, and the ways in which they really do several things in rapid succession. They identify a particular microbiological agents of disease and, moreover, they seek to develop interventions to develop resistance. So when Pasteur develops a means of making livestock resistant to things like anthrax in the 1880s, he calls that intervention of vaccination in honour of Jenner and so that's really when we see vaccination emerge as a general term for a variety of immunological interventions. Even though many of what we think of now as the fundamental parts of immunology, the fundamental theories and understandings, those come even later. The smallpox virus isn't really even isolated and identified clearly as such until the 1930s with the advent of electron microscopy because viruses are so small. So all of the work that's done on smallpox vaccination before that is down to empirical work in many ways, which is fascinating, I think.


    How was global decline & eradication achieved?

    Variolation

    Discovery of variolation

    Variolation (sometimes also inoculation), refers to the deliberate transmission of viral matter.

    Before the year 1000, Indians and the Chinese had already observed that contraction of smallpox protected children against any future outbreaks of the disease. As a consequence they developed a procedure that involved the nasal inhalation of dried smallpox scabs by three-year-olds. 21

    Another commonly practiced technique (whose geographic and temporal origin are unknown) encompassed the injection of the liquid found inside the pustules of a smallpox patient underneath the skin of a healthy person. This would usually result in a milder infection of smallpox after which the person was immune against the disease.਋oth practices became known as variolation (inoculation) techniques.

    The disadvantage of variolation, however, was that during the course of the mild infection the person became a carrier of the disease and could infect other people. Additionally, it was difficult to control the severeness of the infection which sometimes developed into a full-blown smallpox case that could lead to the person’s death. 22

    This meant that the practice gebruikelijk reduced the severeness of an infection and the likelihood of deaths but that it would never lead to eliminating the virus. If anything, it helped to spread the virus in a population even further and thereby encouraged its survival.

    Institutionalized variolation

    A British ambassador’s wife, Lady Mary Wortley Montague (1689-1762) was the force that pushed for government-mandated variolation in England. She herself had suffered a smallpox infection and lost her younger brother to the disease at the age of 26. She first learned about variolation when she arrived in Istanbul in 1717, where variolation was commonly practiced. She later had the embassy inoculate her two children.

    News spread among the royal family and after following trials Maitland successfully inoculated the two daughters of the Princess of Wales in 1722. Thereafter, variolation became a common practice in Great Britain and became known in other European countries. It became an even more established practice when the French King Louis XV died of smallpox in May of 1776 and his successor and grandson Louis XVI was inoculated with the variola virus one month later.

    Vaccine against smallpox

    At the end of the 18th century British surgeon and physician Edward Jenner (1749-1823) pioneered the first ever vaccination against an infectious disease. He himself had been inoculated with smallpox at the age of 8 and later as a surgeon, variolation was part of his work. 23 He observed that people who had suffered from cowpox would subsequently have a very mild, if at all visible reaction to the smallpox variolation. At the time unknowingly, he had discovered that the cowpox and variola viruses were members of the same orthopoxvirus family.

    He hypothesized that variolation using the cowpox virus would protect children against smallpox as well. Since cowpox infections were much milder and never fatal, this would eliminate the problem of variolated children being carriers of smallpox and sometimes dying of the virus developing into a full-blown infection. On top of protection against the symptoms, it could reduce the stock of humans that the variola virus needed for survival and brought elimination and eventually eradication of smallpox into the realm of possibility.

    In May 1796, Jenner inoculated a boy with cowpox, and then a few months later with the smallpox virus. When the boy did not develop any smallpox symptoms in response to being variolated, his hypothesis of the cowpox offering protection from smallpox was confirmed motivating his further research trials.

    Initially, Jenner faced major barriers to spreading the word about his discovery. When he submitted a paper outlining his findings to the journal Philosophical Transactions edited by the Royal Society, it was rejected. They even advised him not to pursue his ideas any further, pointing to the detrimental impact on his career and reputation. Undeterred, he published his work with an increased number of trials at his own expense two years later (in 1798). He also went on to convince colleagues and supply them with vaccines in other British cities of his new procedure that became known as vaccination (derived from the Latin word for cow, vacca).

    By 1802, the British Parliament did acknowledge his important contribution and awarded him ꌰ,000. Meanwhile, vaccination had spread to most of Europe and New England. 24

    His 1798 publication Inquiry into the Variolae vaccinae known as the Cow Pox had been translated into German, French, Spanish, Dutch, Italian, and Latin within three years. US President Thomas Jefferson figured importantly in the widespread application of vaccination throughout the United States and in 1806, he thanked Edward Jenner in a letter for his discovery and famously predicted 𠇏uture generations will know by history only that the loathsome smallpox existed and by you has been extirpated.” 25

    The dramatic decline in smallpox fatalities in response to Jenner’s vaccine can be traced in the chart, which shows the number of deaths due to smallpox as a share of all deaths in London from 1629 to 1902.򠯯ore the introduction of a smallpox vaccine in 1796, on average 7.6% (1-in-13) of all deaths were caused by smallpox. Following introduction of the vaccine, we see a clear decline in smallpox deaths.

    Click to open interactive version

    Smallpox Eradication Program

    It was only with the establishment of the World Health Organization (WHO) in the aftermath of World War II that international quality standards for the production of smallpox vaccines were introduced. This shifted the fight against smallpox from a national to international agenda. It was also the first time that global data collection on the prevalence of smallpox was undertaken.

    By 1959, the World Health Assembly, the governing body of the World Health Organization (WHO) had passed a resolution to eradicate smallpox globally. It was not until 1966, however, that the WHO provided the ‘Intensified Smallpox Eradication Program’ with funding to increase efforts for smallpox eradication.

    By 1966, the number of infections of smallpox had already substantially been reduced by national governments’ efforts. Nonetheless, skepticism about the feasibility of eradication prevailed and the WHO lacked experience in administering projects that required both technical and material support, as well as coordination across countries. Furthermore, the funding provided to the Intensified Smallpox Eradication Programme was insufficient to meet global needs, resulting mostly in vaccine shortages. 26

    Further still, continued globalization and growth of international air travel resulted in the continual re-introduction of the disease into countries that had previously managed to eliminate smallpox.

    Overcoming the last mile problem: ring vaccination

    Smallpox’s eradication was greatly spurred by making use of the fact that smallpox transmission occurs via air droplets. Initially, the WHO had pursued a strategy of mass vaccination which attempted to vaccinate as many people as possible, hoping that herd immunity (explained in our vaccine entry) would protect the whole population. Soon, however, vaccination efforts were targeted locally around smallpox cases as smallpox was transmitted by sick patients’ air droplets. Dit staat bekend als de ring vaccination principle.

    People who had been in direct contact with a smallpox patient over the last two weeks were quarantined and vaccinated. The downside of such an approach was that the virus could spread easily if it was re-introduced from overseas. This was the case in Bangladesh, for example, which had previously eliminated smallpox until 1972 when it was brought back from across its border with India. 27

    Despite the risk of re-introductions, ring vaccination greatly reduced the cost of the eradication campaign. The number of administered vaccines dropped and smallpox was increasingly brought under control. Regional elimination came within reach. 28

    One of the last strongholds of the variola virus was India. While 57.7 percent of global reported smallpox cases were reported in India in 1973, this increased to 86.1 percent in 1974. 29 One major push in vaccination campaigns, however, successfully drove down the number of infections to zero in India in 1976.


    The Viruses

    Influenza Biology

    Influenza viruses are spherical orfilamentous, enveloped, negative-sense, single-stranded RNA viruses of family Orthomyxoviridae of approximately 100 nm to 300 nm in diameter that include types A, B, C, and D [1, 2]. Influenza A and B viruses cause mild to severe illness during seasonal epidemics, and influenza A viruses cause intermittent pandemics. Influenza C viruses cause mild infections but not epidemics, and influenza D virus may cause subclinical infection [3, 4]. Influenza A viruses are classified into subtypes based on the combination of the surface glycoproteins hemagglutinin and neuraminidase, with 18 H and 11 N known subtypes [5𠄷]. Specific influenza strains are named according to the World Health Organization (WHO) convention designating influenza virus type, host of origin (if not human), geographic origin, strain number, year of isolation, and subtype (for influenza A viruses) (e.g., Influenza A/California/7/2009[H1N1]) [8].

    Influenza A viruses have eight genome segments that code for structural and nonstructural proteins (Fig. 5.1a ) [9]. Surface glycoproteins include hemagglutinin (HA), required for viral binding and entry, and neuraminidase (NA), required for viral budding. Matrix (M1) protein underlies the host-derived lipid envelope providing structure, and M2 protein is an ion channel integrated into the envelope. Eight single-stranded RNA viral genome segments are coated with nucleoprotein (N) and bound by the polymerase complex, composed of basic polymerase 1 (PB1), PB2, and acidic polymerase (PA). Nuclear export protein (NEP) mediates trafficking of viral RNA segments and nonstructural protein (NS1) inhibits host antiviral responses. The virus can also expressaccessory proteins PB1-F2 and PA-x.

    Schematic of viral structures and key epidemiological features. (een) Influenza virus is spherical or filamentous in shape. Hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) proteins are integrated into the host-derived lipid envelope and project from the viral surface. Matrix (M1) protein underlies the envelope, and M2 forms an ion channel within the envelope. Eight single-stranded RNA genome segments are coated with nucleoprotein (NP) and bound by the polymerase complex. Nuclear export protein (NEP) mediates export of viral RNA. Influenza has estimated reproductive number (R0) between 1 and 2. Standard, droplet, and contract precautions are recommended to prevent nosocomial transmission. (B) virus is pleomorphic in shape. Hemagglutinin (H) and fusion (F) proteins are integrated into the host-derived lipid envelope, and matrix (M) protein underlies the envelope. The single-stranded RNA genome is coated with nucleoprotein (N) and bound by the polymerase complex. Measles has an estimate R0 between 9 and 18. Standard, airborne, and contact precautions are recommended to prevent nosocomial transmission. (C) are spherical in shape. Spike (S), membrane (M), and envelope (E) proteins are integrated into the host-derived lipid envelope. The single-stranded RNA genome is coated with nucleoprotein (N). SARS and MERS have an estimated R0 of ρ𠄲. Standard, airborne, and contact precautions are recommended to prevent nosocomial transmission. (NS) are oval to brick shaped. The biconcave viral core contains double-stranded DNA and several proteins organized as a nucleosome and surrounded by a core membrane. Two proteinaceous lateral bodies flank the core, and a single lipid membrane surrounds the cell-associated form of the mature virion (MV). A second host-derived lipid envelope covers the extracellular virion (EV). Smallpox has an estimated R0 between 4 and 6. Standard, airborne, and contact precautions are recommended to prevent nosocomial transmission of smallpox

    Measles (Rubeola Virus) Biology

    Measles virus is a pleomorphic, enveloped, negative-sense, single-stranded RNA virus of family of approximately 100 nm to 300 nm in diameter [2]. Measles virus causes mild to severe illness during seasonal outbreaks in endemic areas and intermittent outbreaks in nonendemic area [10]. Measles virus codes for six structural and two nonstructural proteins (Fig. 5.1b ) [11]. Hemagglutinin (H) and fusion (F) glycoproteins project from the viral surface and facilitateviral binding to cellular receptors and fusion with the host cell membrane, respectively. Matrix (M) protein underlies the envelope providing structure. The inner nucleocapsid is composed of RNA coated by nucleoprotein (N), bound by the polymerase complex which includes the large (L) polymerase protein, and phosphoprotein (P), a polymerase cofactor. The remaining nonstructuralproteins include C and V.

    Coronavirus Biology

    Coronaviruses are spherical, enveloped, positive-sense, single-stranded RNA viruses of family Coronaviridae of approximately 120 nm in diameter [12]. Coronaviruses are the causative agents of an estimated 30% of upper and lower respiratory tract infections in humans resulting in rhinitis, pharyngitis, sinusitis, bronchiolitis, and pneumonia [13]. While coronaviruses are often associated with mild disease (e.g., HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63, HCoV-HKU1), severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), a lineage B betacoronavirus, and Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV), a lineage C betacoronavirus, are associated with severe and potentially fatal respiratory infection [14, 15].

    SARS- and MERS-CoV transcribe 12 and 9 subgenomic RNAs, respectively, which encode for the spike (S), envelope (E), membrane (M), and nucleocapsid (N) structural proteins (Fig. 5.1c ) [14]. S, E, and M are all integrated into the host-derived lipid envelope, and S facilitates host cell attachment to angiotensin-converting enzyme (ACE)-2 receptors for SARS-CoV and dipeptidyl peptidase (DPP)-4 receptors for MERS-CoV [16, 17]. The N protein encapsidates the viral genome to form the helical nucleocapsid. The viral replicase-transcriptase complex is made up of 16 nonstructural proteins (nsp1�) including a unique proofreading exoribonuclease that reduces the accumulation of genomemutations [12].

    Smallpox (Variola Virus) Biology

    Poxviruses areoval-to-brick-shaped double-stranded DNA viruses of family Poxviridae that range in size from 200 to 400 nm [2]. Viruses within genus that cause human disease include cowpox virus (CPXV), monkeypox virus (MPXV), vaccinia virus (VACV), and variola virus (VARV), the etiologic agent of smallpox [18].

    Poxviruses contain a biconcave viral core where the DNA genome, DNA-dependent RNA polymerase, and enzymes necessary for particle uncoating reside (Fig. 5.1d ) [19]. This nucleosome is surrounded by a core membrane that is flanked by two proteinaceous lateral bodies. A singlelipid membrane surrounds the cell-associated form of the mature virion (MV). A second host-derived lipid envelope covers the extracellular virion (EV) [2, 19]. Poxvirus genomes are comprised of a large, linear double-stranded viral DNA genome that encodes

    200 genes. Highly conserved structural genes are predominantly found in the middle of the genome, whereas variable virulence factor genes that function in immune evasion, virulence,and viral pathogenesis are found at the termini of the genome [20].


    Smallpox, permafrost, lab accidents and biowarfare - how high is the threat?

    Two great leaders of the battle against smallpox have passed away in the last 6 years - Frank Fenner, the chairman of the Global Commission for the Certification of Smallpox Eradication, in 2010, and in 2016, DA Henderson, who was director of the WHO Smallpox Eradication campaign, among other important leadership roles. They were both recognised as pivotal in the battle against smallpox, and shared the Japan prize for their achievements in smallpox eradication* in 1988. The passing of DA Henderson signals the end of an era, and the loss of a large body of lived experience and knowledge in a world where most doctors have never seen a case of smallpox, and the staff of public health agencies have no experience managing smallpox control. This has renewed discussion about smallpox and whether it still poses a threat to the world. There is speculation about smallpox re-emerging as corpses buried in Siberia thaw due to melting of the permfrost. Analogies have been drawn to an anthrax outbreak thought to have arisen from thawing reindeer corpses, however, the illness caused by anthrax is due to spores rather than to the bacteria itself, and the spores can remain dormant for long periods of time in the environment. Smallpox on the other hand is a virus, and w hilst smallpox has been documented to survive for some time (up to years) in scabs on materials such as blankets if protected from ultraviolet light, it does not otherwise survive for long periods in the environment. The risk of viable smallpox virus emerging from the permafrost is low. Smallpox is a virus, and viruses require living cells in which to survive and replicate, so it is unlikely that living smallpox would re-emerge from dead human cells as corpses from the last century thaw. There is a greater threat of smallpox returning due to two other factors:

    Retained stocks of live smallpox in laboratories after the eradication in 1977. This could be in the two known repositories, in the US or Russia, or in other locations which are unknown. Lab accidents could lead to smallpox. In fact, the last known case of small pox was due to accidental infection in a lab. Insider threat may also enable deliberate release of smallpox, and any clandestine labs harbouring smallpox would be purposely developing it as a weapon.

    Synthetic biology – since 2002, scientists have been able to create viruses in a lab. The genetic sequence for smallpox is known, and quantum advances in science in the last 20 years mean that smallpox could be engineered in a lab. Existing stocks of smallpox in known or unknown locations could also be engineered and modified for increased infectiousness and pathogenicity. This kind of research was allegedly conducted in the Soviet Bioweapons program last century, and is now more accessible with new technology such as CRISPR-cas.

    I have previously shown that when multifactorial risk-analysis is used that smallpox scores highly on the risk scale among category A bioterrorism agents. So, if there is a real threat of smallpox, what can be done about it? This can be separated into response to an epidemic of smallpox, and to mitigation and prevention of such an epidemic occurring. Most countries prepare to respond to a smallpox epidemic by stockpiling vaccines and drugs (such as the antiviral cidofivir) and having a disease control plan for epidemics. The question is about prioritisation of vaccine use in an epidemic, given there will likely not be stocks for the whole population. First responders such as health workers, paramedics, defence forces and emergency services should have the highest priority for vaccination. There are newer smallpox vaccines available, but the evidence around relative safety and efficacy is unclear. The greatest concern In 2016 is that the world's population has much lower immunity to smallpox than in 1977 when the disease was eradicated. At that time, levels of background immunity due to vaccination or natural infection in the population was higher. Anyone born after 1980 or so would have no immunity at all, and vaccine-induced immunity in older people would have waned. In addition, due to advances in medicine, there are many more people living with immunosuppression today than there were in 1977. As such, the impact of a smallpox epidemic today is likely to be very severe, and we may see much higher mortality than was seen in 1977.

    Prevention is much more difficult. Infectious diseases do not recognise geographic boundaries, so experiments on dangerous pathogens done in one country can affect people in other countries. Global governance, legislation and systems to regulate synthetic biology, gain of function research, as well as coordinated approaches to laboratory security, are critical and yet patchy or inadequate. In 2016 the Biological Weapons Convention is being revised, and it is widely regarded as an outdated and unenforceable legislation . It assumes major players in biowarfare will be nation states, when there are clearly other players who could use biological weapons. There is an opportunity to consider the quantum changes in science and technology which have occurred and gaps in the BWC revisions (due in December 2016) related to this. Without such recognition, the BWC risks becoming obsolete.

    Finally, we live in a world where organised crime, cybercrime and terrorism have coalesced, and trade in weapons, including biological weapons, occurs often on the dark web, under the radar of traditional crime surveillance methods. Trade in biological weapons may not be obvious, and may include selling of genetic sequences for viruses or laboratory reagents and materials for the conduct of genetic engineering research. Until the scope of such trade is defined, we cannot quantify the trade in biologicals on the dark web. It is widely recognised in the cybercrime space that technology has far outpaced our systems and legislation, and it is the same for biological weapons. These two areas are related because cybertechnology enables terrorism, including bioterrorism. The problem needs to be addressed from both angles – we need to be able to combat biosecurity risks on the dark web marketplaces where illegal transactions take place, and also in the realm of biological research. Our systems, legislation and capabilities have not kept pace with quantum changes in science, and this leaves us vulnerable in biosecurity.

    In summary, the concerns about the melting permafrost may not be the most pressing concern around smallpox. As long as there are live stocks of smallpox in the world, as well as the ability to engineer smallpox in a lab, there is a real threat of re-emergence, whether by accidental or deliberate release. Crime and terrorism, themselves converging, are greatly enabled by advances in both cyber and biological technologies, and our ability to mitigate threats in biosecurity require quantum changes in our systems, approaches and governance structures.

    Interested in more? Do our course, Bioterrorism and Health Intelligence this summer, November 28th 2016

    ISER produces Epiwatch, a rapid outbreak intelligence service and features the ISER Academy, dedicated to solving wicked problems in biosecurity by bringing together stakeholders from different responder sectors.


    Bekijk de video: dr. Zaidul Akbar Official - Kisah Kekebalan yang Diwariskan Pada Zaman Tabiin (November 2022).