Antibiotikaresistens är ett globalt problem i den mån det finns en allvarlig risk för att vanliga infektioner snart kommer att bli obehandlingsbar. Under tiden utvecklades vacciner för nästan hundra år sedan skyddar oss fortfarande från dödliga sjukdomar. Vad kan förklara denna skillnad?

Bakterier har utvecklat motstånd mot varje antibiotikum som någonsin utvecklats. Ibland hände detta mycket snart efter att ett antibiotikum först introducerades. Det tog bara sex år för att resistens mot penicillin, det första antibiotikumet, skulle spridas på brittiska sjukhus.

Men motstånd mot vacciner har bara hände sällan. Och vacciner har hjälpt oss att utrota koppor och förhoppningsvis snart också polio. En tidigare studie föreslog två övertygande argument för att förklara detta fenomen genom att lyfta fram avgörande skillnader mellan läkemedels- och vaccinmekanismerna.

Men först, låt oss förklara vad vi menar med motstånd och hur det härstammar. Under en infektion multiplicerar virus och bakterier snabbt. I processen kopierar de sitt genetiska material miljontals gånger. Samtidigt händer det ofta misstag, med varje misstag som förändrar genomet något. Dessa fel kallas mutationer.

Oftare än inte har mutationer liten eller ingen effekt eller är mycket skadliga för virusets effektivitet. Men ibland - mycket sällan - kan patogener ha tur och en mutation kan förhindra att ett antibiotikum kommer in i en cell eller förändrar platsen där ett läkemedel eller en antikropp skulle binda, vilket hindrar dem från att fungera. Vi kallar dessa ”motstånd” eller ”fly” mutationer.

Första skillnaden: antal mål

Vacciner fungerar genom att införa en ofarlig del av en patogen, kallad antigen, i kroppen. De tränar vårt immunsystem för att producera Y-formade proteiner, eller antikroppar, som binder specifikt till dem. De stimulerar också produktionen av specifika vita blodkroppar som kallas T-celler, vilket kan förstöra infekterade celler och hjälpa till att producera antikroppar.

Genom att binda till antigener kan antikroppar hjälpa till att förstöra patogener eller hindra dem från att komma in i celler. Dessutom skapar vårt immunsystem inte bara en enda antikropp utan också upp till hundratals olika antikroppar - eller epitoper - var och en riktar sig mot olika delar av antigenet.

Som jämförelse är läkemedel, såsom antibiotika eller antivirala medel, vanligtvis små molekyler som hämmar ett specifikt enzym eller protein, utan vilket en patogen inte kan överleva eller replikera. Som ett resultat kräver läkemedelsresistens vanligtvis bara mutering av en enda plats. Å andra sidan, även om det inte är omöjligt, är sannolikheten för att flyktmutationer utvecklas för alla, eller till och med de flesta, epitoper riktade av antikroppar försvinnande liten för de flesta vacciner.

 Medan antibiotika vanligtvis bara har ett mål, skapar vacciner flera antikroppar som binder till en annan del av ett antigen, vilket gör utvecklingen av resistens svårare. Célia Souque

Med läkemedel kan minskning av sannolikheten för resistens på samma sätt uppnås genom att använda flera samtidigt - en strategi som kallas kombinationsbehandling - som används för att behandla HIV och tuberkulos. Du kan tänka på antikropparna i din kropp som verkar som en massivt komplex kombinationsterapi, med hundratals lite olika läkemedel, vilket minskar risken för att resistens utvecklas.

Andra skillnaden: antal patogener

En annan viktig skillnad mellan antibiotika och vacciner är när de används och hur många patogener som finns. Antibiotika används för att behandla en redan etablerad infektion när miljontals patogener redan finns i kroppen. Men vacciner används som förebyggande. Antikropparna de skapar kan verka i början av en infektion när patogenantalet är lågt. Detta har viktiga konsekvenser, eftersom motstånd är ett talspel. Det är osannolikt att en resistensmutation inträffar under replikering av några patogener, men chansen ökar när fler patogener är närvarande.

 Ju fler patogener är närvarande under en infektion, desto mer sannolikt är det att en resistensmutation kan uppstå. Célia Souque

Detta betyder inte att resistens mot vacciner aldrig utvecklas: ett bra exempel är influensa. Tack vare sin höga mutationshastighet kan influensaviruset snabbt ackumulera tillräckligt med mutationer för att antikroppar kanske inte känner igen det längre - en process som kallas “Antigen drift”. Detta förklarar delvis varför influensavaccinet måste bytas varje år.

Vad säger detta om vacciner mot SARS-CoV-2? Ska vi vara oroliga för att de nya vaccinerna tappar effekten? Lyckligtvis den nya coronavirus har en korrekturläsningsmekanism som minskar de fel som görs vid replikering av sitt genom och innebär att mutationer uppstår mycket mindre ofta än i influensavirus.

Det har också bekräftats att både Oxford / AstraZeneca och Pfizer / BioNTech vacciner kan effektivt stimulera antikroppar som binder till flera epitoper, vilket borde bromsa resistensutvecklingen.

Men vi bör fortfarande vara försiktiga. Som nämnts tidigare spelar siffror roll när det gäller motstånd. Ju fler virus som finns - som i en snabbt växande pandemi - desto mer sannolikt är det att man kan slå jackpotten och utveckla mutationer vilket resulterar i en betydande inverkan på vaccinens effekt. Om så är fallet kan en ny version av vaccinet vara nödvändigt för att skapa antikroppar mot dessa muterade virus. Det är också därför som det är viktigt att försöka hålla infektionsantalet lågt genom förebyggande och kontaktspårning för att vacciner ska fungera så länge som möjligt.

Om författaren

Celia Souque, Postdoktor, mikrobiologi, University of Oxford och Louis du Plessis, Postdoktorandforskare, University of Oxford

books_health

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.