× ABONNEREN

Wat zijn de verschillen tussen diverse vaccins tegen COVID-19?

Door op 06-07-2021
  • Achtergrond van de vraagstelling
  • Antwoord uit de literatuur
  • Conclusie
  • Literatuur
  • Reacties (0)

Samenvatting

De COVID-19-pandemie wordt veroorzaakt door het SARS-CoV-2. Vaccinatie lijkt een uitweg uit deze pandemie te bieden. Vaccins tegen dit virus maken gebruik van het spike-eiwit van het SARS-CoV-2, een essentieel eiwit op het oppervlak van het virus waarmee het aan gastheercellen bindt. In virale vectorvaccins (AstraZeneca, Sputnik, Janssen) wordt het gen voor het spike-eiwit in een adenovirus gebracht. Na vaccinatie infecteert het adenovirus gastheercellen, die vervolgens het spike-eiwit gaan produceren waartegen een afweerreactie ontstaat. RNA-vaccins (Pfizer, Moderna) brengen alleen messenger-RNA voor het spike-eiwit in gastheercellen, die het messenger-RNA gebruiken om spike-eiwit te produceren. Virale vectorvaccins en RNA-vaccins zijn niet alleen sneller te ontwikkelen en veiliger te produceren dan traditionele vaccins, maar ook makkelijker aan te passen aan nieuwe virussen en virusvarianten. Dit laatste kan van groot belang zijn voor toekomstige pandemieën.

Achtergrond van de vraagstelling

Eind 2019 was in Wuhan een uitbraak van een ernstige longontsteking, veroorzaakt door een onbekend coronavirus. Dit coronavirus bleek verwant te zijn aan het coronavirus wat Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) veroorzaakt. Daarom werd het virus SARS-Coronavirus-2 (SARS-CoV-2) genoemd, oorzaak van coronavirus disease 2019, oftewel COVID-19. De genetische code van het SARS-CoV-2-virus werd op 11 januari 2020 gepubliceerd, wat het startsein was voor de razendsnelle ontwikkeling van vaccins. Vaccinatie tegen het SARS-CoV-2-virus, de oorzaak van COVID-19, kan ernstige ziekte voorkomen en lijkt een uitweg uit deze pandemie te bieden. Thans zijn in Nederland 4 vaccins goedgekeurd en zijn wereldwijd meer dan 250 vaccins in ontwikkeling (Barr et al, 2020). Hoe worden deze vaccins tegen het SARS-CoV-2-virus geproduceerd, wat zijn de verschillen met traditionele vaccins en wat zijn de verschillen tussen de beschikbare vaccins?

Antwoord uit de literatuur

Traditionele vaccins bestaan uit verzwakte virussen. Voor elk virus moet een apart kweeksysteem worden opgezet, wat moet voldoen aan strenge veiligheidseisen, omdat het om pathogene virussen gaat. Moderne vaccins gebruiken een beproefde methode, een zogenoemd platform, om afweer tegen een deel van het schadelijke virus op te wekken. Hoewel het platform kan verschillen, wekken alle vaccins een afweerreactie op tegen hetzelfde eiwit van SARS-CoV-2, het spike-eiwit. Het spike-eiwit vormt uitsteeksels op de membraan van het coronavirus waarmee het verantwoordelijk is voor de typische kroonvorm van deze virussen, vandaar de naam coronavirus. Met dit eiwit hecht het virus aan de receptor op de gastheercellen wat een essentiële voorwaarde is om gastheercellen binnen te dringen (Yang et al, 2020). Omdat het spike-eiwit zich op het oppervlak van het virus bevindt, wordt het sneller door het immuunsysteem herkend dan een eiwit dat binnen in het virus zit. In de thans goedgekeurde vaccins wordt de genetische code van het spike-eiwit gebruikt om de gastheer zelf het spike-eiwit te laten maken, net zoals dat bij een gewone virusinfectie gebeurt. In virale vectorvaccins (AstraZeneca, Sputnik®, Janssen) wordt het gen voor het spike-eiwit in een adenovirus gebracht. RNA-vaccins (Pfizer, Moderna) brengen alleen messenger-RNA voor het spike-eiwit in gastheercellen (afb. 1).

21ntvt057_01_rgb.jpg

Afb.1. Moderne platformvaccins versus traditionele vaccins.
(Illustrator: Maartje Kunen, Medical Visuals)

Virale vectorvaccins

De thans gebruikte virale vectorvaccins maken gebruik van adenovirussen, DNA-virussen die onder andere verkoudheid veroorzaken. Eerder werden adenovirussen gebruikt voor ebolavirusvaccins. Bij COVID-19-vaccins wordt het gen voor het spike-eiwit via recombinant DNA-technologie in het DNA van een adenovirus ingebouwd. Wanneer het gemodificeerde adenovirus een gastheercel infecteert, zal de cel het spike-eiwit produceren waarna een afweerreactie tegen dit spike-eiwit wordt opgewekt. Een nadeel van een adenovirusvaccin is dat het niet gegarandeerd effectief is, omdat veel mensen al immuun zijn voor bepaalde adenovirussen. Zo wordt voor het Chinese CanSino vaccin een adenovirus 5 gebruikt, waarvoor ruim 60% van de Europese bevolking, vooral ouderen, al immuun is (KNVM, 2021). Om dit te ondervangen gebruikt AstraZeneca een chimpansee-adenovirus (ChAdOx1), Janssen het zeldzame adenovirus 26 en Sputnik® een combinatie van adenovirus 5 voor de eerste vaccinatie en adenovirus 26 voor de tweede vaccinatie. Hoewel adenovirussen onschuldig zijn, zouden ze bij personen met een verzwakt immuunsysteem potentieel ernstige infecties kunnen veroorzaken. Dit wordt voorkomen door replicatie van het virus onmogelijk te maken. In de vaccinvirussen is het gen voor het kapseleiwit verwijderd, waardoor geïnfecteerde gastheercellen geen nieuwe virusdeeltjes kunnen maken. De virusdeeltjes voor het vaccin kunnen alleen in een speciale cellijn met het gen voor het kapseleiwit worden geproduceerd (HEK293). Deze cellijn werd in de jaren 1960 opgekweekt uit de nieren van een geaborteerde foetus. Dit heeft het gerucht doen ontstaan dat het AstraZeneca-vaccin geaborteerde baby’s bevat.

RNA-vaccins

Het potentiële nadeel van adenovirusvaccins is dat al immuniteit bestaat tegen adenovirussen, waardoor geen immuunrespons tegen het spike-eiwit van SARS-CoV-2 wordt opgewekt. RNA-vaccins hebben dit nadeel niet. Bij RNA-vaccins wordt het messenger-RNA voor het spike-eiwit in cellen van de gastheer gebracht, die dat messenger-RNA gebruiken om het spike-eiwit te produceren. Injectie van zuiver RNA is niet zinvol, omdat RNA in het lichaam snel wordt afgebroken door enzymen, de ribonucleases (RNAses). In een vaccin wordt RNA daarom verpakt in kleine blaasjes, liposomen. Deze liposomen geven bescherming tegen RNAses en helpen bovendien om het RNA in de cel te brengen. Daarnaast heeft het RNA in het vaccin enkele chemische modificaties ondergaan, waardoor het minder gevoelig is voor afbraak door RNAses. Een voordeel van RNA-vaccins is dat deze volledig synthetisch gemaakt kunnen worden, wat de veiligheid en kwaliteit ten goede komt. Een nadeel van RNA-vaccins is de vereiste lage bewaartemperatuur (-80° C voor het Pfizer-vaccin) vanwege de instabiliteit van RNA. Pas na uitgebreid testen wordt deze strenge eis langzaam versoepeld.

Overige ingrediënten

De RNA-vaccins van Pfizer en Moderna bevatten naast het messenger-RNA een aantal toevoegingen (EMA, 2021). Naast de hierboven beschreven lipiden, die nodig zijn om het RNA te beschermen tegen afbraak en met de celmembraan te laten fuseren, bevatten de vaccins ook zouten die voor de juiste pH en osmotische druk van de vaccins zorgen, suiker dat is toegevoegd als stabilisator en water. Het AstraZeneca-vaccin bevat eveneens water en zout, maar geen lipiden. Het AstraZeneca-vaccin heeft wel het aminozuur histidine, wat als pH-buffer werkt, en de emulgatoren ethanol en polysorbaat80 (E433), die alle componenten in oplossing moeten houden. Al deze stoffen zijn al eerder toegepast in geneesmiddelen.

Conclusie

De thans beschikbare virale vectorvaccins en RNA-vaccins tegen SARS-CoV-2 zijn binnen 1 jaar ontwikkeld. Dat is aanzienlijk sneller dan elk eerder ontwikkeld vaccin. De snelste goedkeuring tot nu toe was voor het vaccin tegen de bof (Roos et al, 2020). Deze snelle ontwikkeling was mogelijk doordat de vaccins gebruikmaken van bestaande platforms, voortkomend uit fundamenteel onderzoek. De op gang gekomen vaccinatiecampagnes bevestigen de klinische effectiviteit van vaccins die met deze moderne technologieën zijn ontwikkeld (Polack et al, 2020; Baden et al, 2021: Voysey et al, 2021). Virale vectorvaccins en RNA-vaccins zijn niet alleen sneller te ontwikkelen en veiliger te produceren dan traditionele vaccins, maar ook makkelijker aan te passen aan nieuwe virussen en virusvarianten. Dit lijkt niet alleen van groot belang voor de huidige pandemie, maar ook voor toekomstige pandemieën.

Literatuur

Meer lezen? Log in of word abonnee

Auteursinformatie

  • A.J.M. Ligtenberg, H.S. Brand
  • Uit de sectie Orale Biochemie van het Academische Centrum Tandheelkunde Amsterdam (ACTA)
  • Datum van acceptatie: 17  juni 2021
  • Adres: dr. A.J.M. Ligtenberg, Gustav Mahlerlaan 3004, 1081 LA Amsterdam
  • a.ligtenberg@acta.nl

Reacties

Om ook te reageren moet u eerst inloggen (alleen voor abonnees).

Nog geen abonnee? Registreer vandaag nog