15-1

บทท่ี 15การสรางเสริมภูมิคุมกันโรคและภูมิคุมกันบ ําบัด(Vaccination and Immunotherpy)

วัชระ กสิณฤกษ

บทนํ าเปนท่ียอมรับกันโดยท่ัวไปแลววาวิธีการท่ีดีมากวิธีหน่ึงในการปองกันโรคก็คือ การใชวัคซีน

(vaccine) เพื่อกระตุนใหเกิดภูมิคุมกันตอโรคน้ันๆ ขึ้น ซึ่งเมื่อคนนั้นๆ ไดรับเช้ือโรคน้ันอีกในภายหลังระบบภูมิคุมกันท่ีถูกกระตุนใหเกิดข้ึนแลวน้ันจะเขาทํ าลายเช้ือโรค ทํ าใหผูท่ีไดรับเช้ือโรคไมเปนโรค

ดังท่ีไดเรียนกันมาแลววาเม่ือรางกายไดรับแอนติเจน แอนติเจนจะไปกระตุนระบบภูมิคุมกันทั้งชนิด humoral mediated immunity และ cell-mediated immunity (รวมถึง cytotoxic T cellresponse หรือ CTL response) ขึ้น นอกจากน้ีแอนติเจนดังกลาวยังกระตุนใหเกิด immunologicalmemory ขึ้น (รูปท่ี 15-1) ซึ่ง immunological memory ท้ัง memory B lymphocytes และ memory Tlymphocytes ทํ าใหเกิดการจดจ ําของระบบภูมิคุมกัน และเมือ่รางกายไดรับแอนติเจนชนิดเดิมอีกในครั้งตอๆ ไป การกระตุนระบบภูมิคุมกันจะเกิดไดมากและรวดเร็วกวาการกระตุนในคร้ังแรก (รูปท่ี15-2)ดังน้ันการใหวัคซีนจึงเปนการกระตุนระบบภูมิคุมกันใหเตรียมพรอมกอนท่ีรางกายจะเจอเช้ือโรคจริงในโอกาสตอไป

รูปท่ี 15-1 แสดง immune responses และ immunological memory

15-2

รูปท่ี 15-2 แสดง primary และ secondary antibody response

การสรางเสริมภูมิคุมกันโรค (Immunization)การสรางเสริมภมิูคุมกันโรคหรือการกระตุนใหรางกายเกิดภูมิตานทานโรค สามารถแบงออก

เปน 2 ชนิดใหญๆ คือ passive immunization และ active immunization

Passive immunizationหมายถึงการนํ าเอาภูมิคุมกันโรค (จากคนหรือสัตวอ่ืน) มาใหแกผูรับโดยตรง เพื่อใหผูรับเกิด

ภูมิคุมกันโรคขึ้น วิธ ีpassive immunization น้ีเปนการนํ าเอาซีรัมท่ีมีแอนติบอดีท่ีจํ าเพาะตอแอนติเจนที่สนใจ (อาจเรียกวา แอนติซีรัม; antiserum) มาฉีดใหแกผูรับ หรืออาจหมายถึงการนํ าเอา immunecells เชน lymphocytes จากผูที่มีภูมิคุมกันโรคแลวมาใหผูรับ เพื่อใหผูรับเกิดภูมิคุมกันโรคขึ้นมาโดยไมตองสรางเอง จะเห็นไดวาโดยวิธี passive immunization น้ี ไมไดมีการฉีดกระตุนผูรับดวยแอนติเจนเลย แตเปนการนํ าเอาภูมิคุมกันท่ีมีอยูแลวจากบุคคลอ่ืน หรือจากสัตวอ่ืนมาให เพื่อใหผูรับมีภูมิคุมกันโรคขึ้น (รูปท่ี 15-3) ภูมิคุมกันที่น ํามาใหผูรับใน passive immunization ไดแก ซีรัม (บางท่ีเรียกวา แอนติซีรัม; antiserum) หรือ โกลบูลินเขมขน (concentrated immunoglobulin) จากคนปกติ

15-3

ท่ีไดรับการกระตุนกอนแลวดวยแอนติเจนท่ีสนใจ หรือจากคนท่ีหายจากโรคติดเช้ือ นอกจากน้ียังอาจใชซีรัมจากสัตวท่ีไดฉีดกระตุนกอนดวยแอนติเจนท่ีสนใจ (รูปท่ี 15-3)

รูปท่ี 15-3 แสดง ข้ันตอนการผลิตและการให passive immunization เพื่อปองกันโรคบาทะยัก

นอกจากการใหแอนติบอดีแลว ปจจุบันยังมีการนํ าเอา lymphocytes จากคนที่มีภูมิคุมกันโรค(เรียกวา immune lymphocytes) หรือ macrophages มาใหผูรับเพื่อเสริมสรางภูมิคุมกันชนิด cell-mediated immunity การนํ าเอาเซลลจากคนหนึ่งไปใหอีกคนหนึ่งเพื่อเสริมสรางภูมิคุมกันนี้อาจเรียกอีกอยางวา adoptive immunization วิธ ี adoptive immunization นี้ปจจุบันยังไมประสบผลสํ าเร็จเทาท่ีควร ทั้งนี้เพราะเซลลที่ใหเขาไปอาจมี histocompatibility antigen หรือ HLA แตกตางจากผูรับทํ าใหเกิดมีปฏิกิริยาตอตานซ่ึงกันและกัน การให passive immunization แบบ adoptiveimmunization น้ียังอยูในระหวางการศึกษาวิจัย

15-4

ตัวอยางของแอนติบอดีท่ีใชใน passive immunization และการใชงานดังแสดงในตารางท่ี15-1ตารางท่ี 15-1 แสดงการให passive immunization เพื่อการปองกันโรคตางๆโรค ท่ีมาของแอนติบอดี การใชงานMeaslesHepatitis AHepatitis BRubellaVaricellaBotulismDiphtheriaRabiesTetanus

HumanHumanHumanHumanHumanEquineEquineHuman and EquineHuman and Equine

Post exposurePre exposure; Post exposurePost exposurePost exposureProphylaxis in immunosuppressed individualsPost exposure and treatmentPost exposurePost exposurePost exposure and treatment

ขอดีของวิธ ีpassive immunization1. เปนการเสริมสรางภูมิตานทานโรคเพ่ือใหเกิดผลการปองกันโรคอยางทันทีทันใด เชนการให

anti-rabies antibody แกคนท่ีถูกสุนัขท่ีเปนโรคพิษสุนัขบากัด2. เปนการเสริมสรางภูมิคุมกันโรคแกบุคคลท่ีไมสามารถสรางแอนติบอดีไดเอง เชน ในผูปวย

immunodeficiency diseases หรือในเด็กแรกคลอด

ขอดอยของวิธ ีpassive immunization1. วิธ ี passive immunization ภูมิคุมกันที่ไดรับจะอยูในรางกายไมนาน (short-lived

immunity)2. ผูรับอาจเกิดการแพอยางรุนแรงหลังไดรับแอนติซีรัม เชน เกิด acute anaphylaxis ซ่ึงอาจ

ทํ าใหผูรับซีรัมน้ันเสียชีวิตได หรือเกิดการแพชนิด serum sickness ในเวลาตอมา3. ผูรับอาจติดเช้ือจากซีรัมท่ีให เชน HIV หรือ Hepatitis virus เปนตน4. ในกรณีของ adoptive immunization immune lymphocytes ท่ีใหอาจเปนอันตรายกับ

ผูรับได (graft versus host reaction)5. แอนติบอดีท่ีใหสามารถกดการกระตุนระบบภูมิคุมกันของ active immunization (ดูความ

หมายของ active immunization ในหัวขอตอไป)

15-5

Active immunizationหมายถึงการฉีดแอนติเจน (หรือท่ีเรียกวาวัคซีน; vaccine) เขาไปในรางกายเพ่ือกระตุนใหราง-

กายผูรับสรางภูมิคุมกันโรคข้ึนเอง การใหวัคซีนเปนการกระตุนระบบภูมิคุมกันและ immunologicalmemory ใหเกิดขึ้น และเม่ือรางกายไดรับเช้ือโรคจริงๆ ตัวเช้ือโรคเองจะกระตุน memory T และ Blymphocytes และทํ าใหเกิดภูมิคุมกันโรคท่ีมาก และรวดเร็ว สุดทายทํ าใหเช้ือโรคท่ีรับเขามาถูกทํ าลาย

Active immunization สามารถแบงตามชนิดของแอนติเจนท่ีใชเปนวัคซีนไดเปน 3 กลุมใหญๆ(รูปท่ี 15-4) คือ

1. Killed vaccine หรือ inactivated vaccine เปนวัคซีนท่ีไดจากการนํ าตัวเช้ือโรคมาฆาดวยความรอน หรือสารเคม ีแลวนํ ามาใชเปนวัคซีน

เมื่อใหวัคซีนชนิดน้ีเขาไปในรางกาย killed vaccine จะทํ าหนาท่ีเปนแอนติเจนชนิด exogenousantigen ดังน้ันวัคซีนชนิดน้ีสามารถกระตุนระบบภูมิคุมกันชนิด humoral mediated immunity คือกระตุนการสรางแอนติบอดีได และสามารถกระตุนภูมิคุมกันชนิด cell-mediated immunity ไดเฉพาะในสวนของ CD4+ lymphocytes คือสามารถกระตุน CD4+ lymphocytes ใหทํ างานได แต killedvaccine ไมสามารถกระตุน CD8+ lymphocytes หรือ cytotoxic T cells (CTL) responses ไดเนื่องจาก CTL responses เปนภูมิคุมกันท่ีมีบทบาทส ําคัญในการกํ าจัดเช้ือโรคจํ าพวก intracellularmicroorganism โดยเฉพาะไวรัส ดังน้ัน killed vaccine จึงใชไมไดผลในการปองกัน virus infectionหลายชนิด นอกจากน้ีความรอนหรือสารเคมีท่ีใชในการฆาเช้ือโรคเพ่ือเตรียมเปนวัคซีน อาจทํ าลายantigenic determinant บางชนิดของตัวเชื้อ ทํ าใหเสียคุณสมบัติของการเปน immunogen ในการกระตุนระบบภูมิคุมกัน killed vaccine ยังอาจจะไมปลอดภัย หากระบบการฆาเช้ือโรคกอนนํ าไปใชเปนวัคซีนไมสมบูรณ

2. Sub-unit vaccineเปนวัคซีนท่ีไดจากการแยก (purified sub-unit vaccine) หรือสังเคราะหสวนประกอบบางชนิด

ของเช้ือโรคโดยอาศัยวิธทีาง molecular biology techniques (recombinant vaccine) แลวนํ ามาใชเปนวัคซีน นอกจากน้ี sub-unit vaccine อาจเปน toxin ท่ีเชื้อโรคสราง แลวนํ ามาทํ าใหหมดฤทธ์ิดวยสารเคมี เชน hydrogen peroxide หรือ formaldehyde เรียก toxin ท่ีหมดความเปนพิษน้ีวาtoxoid แลวใชเปนวัคซีน เชนเดียวกับ killed vaccine วัคซีนชนิด sub-unit vaccine น้ีจดัเปนexogenous antigen จะกระตุนระบบภูมิคุมกันชนิด humoral mediated immunity และ CD4+lymphocytes แตไมสามารถกระตุน CTL response ได Sub-unit vaccine มักมีคุณสมบัติในการ

15-6

กระตุนระบบภูมิคุมกันไดไมดี (low immunogenicity) และกระตุนระบบภูมิคุมกันไดในระยะส้ัน ดังน้ันการใชวัคซีนชนิดน้ี จึงมักตองมีการกระตุนซ้ํ า (booster) หลายครั้ง เพ่ือใหการกระตุนระบบภูมิคุมกันเกิดไดดีย่ิงข้ึน

3. Live attenuated vaccine เปนวัคซีนท่ีไดจากการนํ าเชื้อโรคมาเลี้ยงในสภาวะที่ท ําใหเช้ือโรคน้ันออนแอลง และไมทํ าให

เกิดโรค (non-pathogenic) (รูปท่ี 15-5 แสดงข้ันตอนการเตรียม live attenuated virus) วัคซีนชนิดนี้เปนตัวเช้ือท่ียังมีชีวิต สามารถกระตุนระบบภูมิคุมกันไดทุกระบบ ท้ัง humoral mediated immunity,CD4+ lymphocytes และ CTL responses แตวัคซีนชนิดน้ีมีขอดอยคืออาจทํ าใหเกิดโรคกับผูรับวัคซีนได โดยเฉพาะกับผูท่ีมีการทํ างานของระบบภูมิคุมกันบกพรอง live attenuated vaccine อาจกลายพันธุกลับสูสภาพท่ีกอโรคได (virulent form)

รูปท่ี 15-4 แสดง Vaccines ชนิดตางๆ เพื่อใชใน active immunization

15-7

รูปท่ี 15-5 แสดง การเตรียม live attenuated virus เพื่อใชเปนวัคซีน

เมื่อพิจารณาถึง active immunization โดยรวม จะเห็นไดวาเปนการใหแอนติเจนของเช้ือโรคไปกระตุนระบบภูมิคุมกันในรางกาย ดังน้ันการกระตุนภูมิตานทานโรคโดยวิธีน้ีจึงตองใชเวลา และเมื่อภูมิตานทานโรคเกิดขึ้นแลวจะอยูไดนานกวา passive immunization

ตัวอยาง active immunization ที่ใชอยูในปจจุบัน ดังแสดงในตารางที่ 15-2 และ 15-3

ขอดีของวิธ ีactive immunization1. เปนการกระตุนระบบภูมิตานใหเกิดข้ึนในผูรับวัคซีนเอง ภูมิตานทานโรคจึงอยูไดนาน2. สามารถกระตุนระบบภูมิคุมกันใหเกิดข้ึนเฉพาะท่ี (local immunity) ได โดยเลือกทางให

(route) วัคซีนที่เหมาะสม

ขอดอยของวิธ ีactive immunization1. ผูไดรับวัคซีนโดยทั่วไปมักเกิดอาการขางเคียง เชนมีไข คร่ันเน้ือคร่ันตัว หรือปวดบริเวณท่ี

ฉีดวัคซีน บางชนิดอาจมีอาการจํ าเพาะ เชน วัคซีนหัดเยอรมัน ทํ าใหเกิดอาการปวดขอ หรือขออักเสบเปนตน

2. วัคซีนบางชนิดอาจทํ าใหเกิดอาการแพไดในบางคน ซึ่งโดยทั่วไป มักเปนการแพสารท่ีปนเปอนในวัคซีน เชนแพโปรตีนของไขที่ใชเลี้ยงเชื้อไวรัสท่ีใชทํ าวัคซีน

3. ผูท่ีมีภูมิคุมกันบกพรอง หากไดรับวัคซีนชนิด live attenuated vaccine อาจเกิดโรคจากการใหวัคซีนได

4. ในสตรีท่ีกํ าลังตั้งครรภ ไมควรไดรับ live attenuated vaccine เพราะเช้ือท่ีเปนวัคซีนอาจเปนอันตรายตอทารกในครรภได

15-8

ตารางท่ี 15-2 แสดง active immunization ในการปองกันและรักษาโรคตางๆโรค วคัซีนท่ีใชBacterial diseases

AnthraxTuberculosisCholeraDiphtheriaHemophilusMeningococcusWhooping coughPlaguePneumococcusTetanusTyphoid

Viral diseaseMaeslesMumpsRubellaPoliomyelitisInfluenzaHepatitis BRabiesYellow fever

Purified proteinsModified live (BCG)Killed organismsToxoidCapsular polysaccharideCapsullar polysaccharideKilled organism or purified proteinsKilled organismsCapsular polysaccharideToxoidKilled or modified live organism

Modified live organismsModified live organismsModified live organismsKilled or modified live organismsKilled organismsRecombinant antigenKilled organismsModified live organisms

15-9

ตารางท่ี 15-3 ตารางการฉีดวัคซีนในเด็กอายุ ชนิดของวัคซีนแรกเกิด วัคซีนปองกันวัณโรค (BCG)

วัคซีนปองกันตับอักเสบ บี คร้ังท่ี 11 เดือน วัคซีนปองกันตับอักเสบ บี คร้ังท่ี 22 เดือน วัคซีนรวมปองกันคอตีบ ไอกรน บาดทะยัก (DTP) ครั้งที ่1

วัคซีนปองกันโปลิโอ (OPV) คร้ังท่ี 14 เดือน วัคซีนรวมปองกันคอตีบ ไอกรน บาดทะยัก (DTP) ครั้งที ่2

วัคซีนปองกันโปลิโอ (OPV) คร้ังท่ี 26 เดือน วัคซีนรวมปองกันคอตีบ ไอกรน บาดทะยัก (DTP) ครั้งที ่3

วัคซีนปองกันโปลิโอ (OPV) คร้ังท่ี 3วัคซีนปองกันตับอักเสบ บี คร้ังท่ี 3

9-12 เดือน วัคซีนปองกันหัด คางทูม หัดเยอรมัน (MMR) คร้ังท่ี 118 เดือน วัคซีนรวมปองกันคอตีบ ไอกรน บาดทะยัก (DTP) ครั้งที ่4

วัคซีนปองกันโปลิโอ (OPV) คร้ังท่ี 4วัคซีนปองกันโรคไขสมองอักเสบ (JEV) ครั้งที ่1 และ 2 โดยใหหางกัน 1-2สัปดาห (เฉพาะในทองที่ที่มีโรคชุกชุม)

2 ปคร่ึง วัคซีนปองกันโรคไขสมองอักเสบ (JEV) ครั้งที ่3 (เฉพาะในทองท่ีท่ีมีโรคชุกชุม)4-6 ป วัคซีนรวมปองกันคอตีบ ไอกรน บาดทะยัก (DTP) ครั้งที ่5

วัคซีนปองกันโปลิโอ (OPV) คร้ังท่ี 5

15-10

ดังน้ันเมื่อพิจารณาถึงตรงนี้จะเห็นไดวาวัคซีนที่มีใชในปจจุบันยังไมใชวัคซีนที่ดีที่สุด ซึ่งวัคซีนท่ีดีท่ีสุดน้ี ควรจะเปนวัคซีนท่ีกระตุนระบบภูมิคุมกันไดท้ังชนิด humoral mediated immunity และcell-mediated immunity ท้ังการกระตุน CD4+ lymphocytes และ CTL responses และตองไมใชตัวเชื้อโรคท่ียังมีชีวิตเปนวัคซีน จากแนวคิดดังกลาวทํ าใหนักวิจัยทางวิทยาศาสตรการแพทยไดศึกษาอยางจริงจังเพื่อพัฒนาวัคซีนและวิธีการใหวัคซีนที่มีประสิทธิภาพมากกวาเดิม และโดยอาศัยความรูทาง molecular biology และ immunology จนในท่ีสุดก็ไดพบวิธีการหรือเทคนิคใหมๆ ท่ีเรียกวา DNAvaccination ท่ีนาจะเปนวิธีการท่ีจะบรรลุวัตถุประสงคดังกลาว

DNA vaccineหลักการของ DNA vaccination (ดูรูปท่ี 15-6 ประกอบ)

DNA vaccination หรือ DNA immunization เปนเทคนิคท่ีอาศัยหลักการคือ เม่ือนํ ายีนท่ีกํ าหนดการสรางโปรตีนใดๆ ท่ีสนใจไปเช่ือมตอใน eukaryotic expression plasmid vector ซึ่งภายใตสภาวะที่เหมาะสม ยีนที่เชื่อมตอใน plasmid vector นั้นจะสรางเปน encoded protein ออกมา ซึ่งถาการแสดงออกของยีนดังกลาวเกิดข้ึนในรางกายของส่ิงมีชีวิต และถา encoded protein น้ันๆ มีคุณสมบัติเปน antigenic protein ก็จะไปกระตุนระบบภูมิคุมกันของรางกายและทํ าใหรางกายเกิดภูมิคุมกันตอบสนองตอโปรตีนน้ันๆ ขึ้น โดยพบวาระบบภูมิคุมกันท่ีถูกกระตุนใหเกิดข้ึนโดยวิธีน้ีมีท้ังhumoral mediated immunity, cell-mediated immunity ท้ังกระตุน CD4+ lymphocytes และ CTLresponse

รูปท่ี 15-6 แสดงหลักการของวิธี DNA vaccination เพื่อปองกัน Influenza virus

15-11

กลไกการกระตุนระบบภูมิคุมกันโดย DNA vaccineกลไกการกระตุนระบบภูมิคุมกันโดยวิธี DNA vaccination ยังไมทราบแนชัด อยางไรก็ตาม

เชื่อวานาจะมีกลไกดังนี้คือ เมื่อฉีด DNA ท่ีกํ าหนดการสรางโปรตีนท่ีสนใจและเช่ือมตออยูใน plasmidvector ที่เหมาะสมเขาสูรางกาย plasmid DNA จะเขาสูเซลลเปาหมายซึ่งอาจเปนเซลลกลามเนื้อหรือเซลลใตผิวหนัง ทั้งนี้ขึ้นกับ route และวิธีการฉีด โดยอาศัย transcription และ translationmechanism ของเซลล ยีนท่ีแทรกอยูใน plasmid vector จะถูกสรางเปน antigenic protein เมื่อพิจารณาถึงตรงนี้จะเห็นวา antigenic protein ที่ถูกสรางขึ้นมานี้จะถูกสรางภายในเซลล ดังนั้นจึงถูกprocess และกระตุนระบบภูมิคุมกันคลายกับ endogenous antigen ท่ัวๆ ไป กลาวคือ antigenicprotein จะถูก process เปน peptide antigen ขนาดเล็กภายใน cytoplasm และสงไปจับกับ majorhistocompatibility complex (MHC) class I molecule จากน้ันจะถูกสงไปบนผิวเซลลเพื่อกระตุนCD8+ lymphocytes เกิดเปน cytotoxic T lymphocytes ซึ่งสามารถทํ าลาย infected cells ได(เรียกระบบภูมิคุมกันแบบน้ีวา CTL response)

Antigenic protein สวนหน่ึงจะถูกปลอยออกนอกเซลล ซ่ึงอาจเกิดจาก antigenic proteinน้ันมีคุณสมบัติเปน secreted protein หรือเกิดจากการท่ีเซลลถูกทํ าลาย ซึ่ง antigenic protein ท่ีออกมานอกเซลลเหลานี้จะถูก process และกระตุนระบบภูมิคุมกันเชนเดียวกัน exogenous antigenคือถูก uptake โดย antigen presenting cells จากน้ันจะถูกตัดเปน peptide ทอนส้ันๆ แลวสงออกมาบนผิวเซลลรวมกับ MHC class II molecule และสงไปกระตุน CD4+ cells ใหหลั่ง lymphokinesออกมา ซึ่ง lymphokines เหลาน้ีสามารถกระตุนใหเซลลตางๆ ในระบบภูมิคุมกันเชน monocytes,macrophages, neutrophils, B lymphocytes, CD4+ lymphocytes, CD8+ lymphocytes และNK cells ใหทํ างานไดดีย่ิงข้ึน การทํ างานของเซลลเหลาน้ีกอใหเกิดการทํ างานของระบบภูมิคุมกันท่ีเรียกวา cell-mediated immunity

antigenic protein สวนหน่ึงสามารถกระตุน B lymphocytes และโดยความชวยเหลือของlymphokines ท่ีปลอยมาจาก activated CD4+ lymphocytes ทํ าให B lymphocytes ท่ีถูกกระตุนแลวน้ีกลายเปน plasma cells สรางแอนติบอดีออกมา แอนติบอดีท่ีสรางออกมาน้ีสามารถจับและทํ าลายเชื้อโรคได เกิดเปนการตอบสนองทาง humoral mediated immunity ขึ้น

15-12

Plasmid vector ที่ใชใน DNA vaccineดังไดกลาวมาแลววาในงาน DNA vaccination จํ าเปนตองมีการเช่ือมตอยีนท่ีสนใจเขากับ

plasmid vector ท่ีเหมาะสมเพ่ือควบคุมการแสดงออกของยีน โดยท่ัวไป plasmid vector ที่ใชในงานDNA immunization ควรประกอบดวยสวนตางๆ คือ

1. Transcriptional promoter ตองเปน promoter ท่ีสามารถทํ างานไดใน eukaryotic cellsทํ าหนาท่ีควบคุมให gene ท่ีสอดใสหลัง promoter น้ีเกิดการ transcription

2. Enhancer element ทํ าหนาท่ีเพ่ิมกระบวนการ gene expression สวนนี้อาจจะมีหรือไมมีก็ได

3. สวนของยีนท่ีกํ าหนดการสราง antigenic protein ท่ีสนใจ โดยแทรกเขาไปใน vector ในตํ าแหนงหลัง eukaryotic promoter

4. RNA-processing elements ไดแก polyadenylation signal และ intron element ทํ าหนาท่ีชวยเพ่ิมกระบวนการ transcription และทํ าให RNA ท่ีสรางออกมามีความคงตัวย่ิงข้ึน

นอกจากน้ี plasmid vector ยังตองประกอบดวย bacterium-specific genetic sequences2 ชนิด ไดแก antibiotic selectable marker และ bacterium origin of replication โดยท้ัง 2 สวนนี้มีประโยชนในการเตรียม DNA ใหไดปริมาณมากๆ ในแบคทีเรีย จากคุณสมบัติของ plasmid DNAดังกลาวน้ีทํ าใหเม่ือฉีดเขาไปในรางกาย ยีนท่ีแทรกอยูใน vector จะแสดงออกโดยสรางเปนโปรตีนโดยอาศัย transcription และ translation mechanisms ปกติของรางกาย

การประยุกตใช DNA vaccineจากหลักการของวิธี DNA vaccination ดังกลาวทํ าใหนักวิทยาศาสตรเช่ือวาวิธีน้ีนาจะ

สามารถนํ ามาแทนวัคซีนท่ีมีใชกันในปจจุบัน จึงไดมีการศึกษากันอยางกวางขวางในสัตวทดลองชนิดตาง ๆ ในโรคตาง ๆ มากมาย เชน Hepatitis B, Hepatitis C, Influenza, Malaria, Tuberculosis,Leishmaniasis, AIDS หรือแมแตมะเร็ง และพบวา DNA vaccine ใชไดผลดีมาก นอกจากการนํ าวิธ ี DNA vaccination มาใชในแงของการปองกันโรคแลว ยังไดมีการน ําวิธ ี DNA vaccination น้ีมาประยุกตใชในการผลิตแอนติบอดีตอโปรตีนท่ีสนใจเพ่ือใชงานอีกดวย

15-13

ขอดีของ DNA vaccineจากการศึกษาท่ีผานมาพบวาวิธี DNA vaccination มีขอดีหลายประการเมื่อเทียบกับวัคซีนท่ี

ใชอยูในปจจุบัน คือ1. DNA vaccine สามารถกระตุนระบบภูมิคุมกันท้ังชนิด humoral mediated immunity และ

cell-mediated immunity ท้ังการกระตุน CD4+ lymphocytes และ CTL response2. การเตรียม DNA ทํ าไดงายและ DNA ท่ีเตรียมไดมีความคงตัวสูง3. สามารถเตรียมเปน recombinant vaccine โดยการแทรกยีนท่ีกํ าหนดการสรางโปรตีนของ

เชื้อโรคหลายชนิดเขาไปใน vector อันเดียวกัน ทํ าใหการฉีดวัคซีนเพียงคร้ังเดียวไดผลกับโรคหลายชนิด

ขอดอยของ DNA vaccineอยางไรก็ตามปญหาท่ียังเปนท่ีกังวลกันอยูในปจจุบันในการนํ า DNA vaccine ไปใชคือความ

ปลอดภัย มีคํ าถามตางๆ มากมายตอการนํ า DNA vaccine ไปใช เชน1. DNA ที่ใหเขาไป อาจไปแทรกอยูในโครโมโซมของผูรับ ทํ าใหเกิดการเปล่ียนแปลงของ

พันธุกรรมและมีผลตอการเกิดมะเร็ง2. Viral promoter และ mammalian หรือ viral terminator และ polyadenylation signals

ท่ีใชควบคุม gene expression ใน vector จะมีผลตอยีนในโครโมโซมของผูรับหรือไม3. Antibiotic resistant genes ที่ใชใน vector จะมีผลอยางไรกับผูรับ4. Plasmid DNA กระตุนใหรางกายสราง anti-DNA antibodies หรือไม

5. สารเคมีตางๆ ท่ีใชเตรียม DNA เปนพิษตอผูรับหรือไมคํ าถามตางๆ เหลาน้ีกํ าลังอยูในระหวางการศึกษาอยางเรงรีบ เพื่อหวังวา DNA vaccination

นาจะเปนหนทางหนึ่งที่จะน ํามาใชตอสูกับโรครายตางๆ ในอนาคต

AdjuvantsAdjuvants คือสารใดๆ ท่ีเม่ือผสมกับแอนติเจนแลว ทํ าใหคุณสมบัติในการกระตุนระบบ

ภูมิคุมกันของแอนติเจนนั้นๆ ดีข้ึน โดยท่ัวไป การฉีดโปรตีนแอนติเจนชนิดสารน้ํ า (soluble proteinantigen) เขาสูรางกายมักกระตุนระบบภูมิคุมกันไดไมคอยดี แตถานํ าโปรตีนแอนติเจนน้ันมาผสมกับadjuvant กอนแลวจึงฉีดเขาสูรางกายจะท ําใหการกระตุนภูมิคุมกันเกิดข้ึนไดดีย่ิงข้ึน

กลไกการชวยกระตุนระบบภูมิคุมกันของ adjuvant แบงไดเปน 2 กลไก คือ

15-14

1. Adjuvant เปลี่ยนสภาพของแอนติเจนจากที่เปน soluble form ไปเปน particulate formซ่ึงแอนติเจนชนิด particulate form จะถูกจับและ process โดย antigen presenting cells ไดดีกวาแอนติเจนชนิด soluble form

2. Adjuvant บางชนิดม ีbacteria หรือ bacterial product ผสมอยู ซ่ึงมีคุณสมบัติไปกระตุนเซลล macrophages ใหกลายเปน activated macrophages และหลั่ง cytokines ออกมาหลายชนิดcytokines เหลาน้ีสามารถกระตุนให lymphocytes ทํ างาน นอกจากน้ี activated macrophages ยังมีความสามารถในการเปน antigen presenting cells ท่ีดี

Adjuvants ท่ีนิยมใชในปจจุบันและกลไกการกระตุนระบบภูมิคุมกัน ดังแสดงในตารางที่ 15-4

ตารางท่ี 15-4 แสดง adjuvants ที่ใชทั่วไป และการใชงานชนิดของ adjuvant สวนประกอบ กลไกการออกฤทธIncomplete Freund’s adjuvantComplete Freund’s adjuvant

Freund’s adjuvant with MDP

Alum (Aluminum hydroxide)Alum plus Bordetella pertussis

Immune stimulatorycomplxes (ISCOMs)

Oil-in water emulsion

Oil-in water emulsion withdead mycobacteria

Oil-in water emulsion withmuramyldipeptide (MDP),a constituent ofmycobacteriumAluminum hydroxide gel

Aluminum hydroxide gelwith killed B. pertussisMatrix of Quil Acontaining viral protein

Delayed release of antigen; enhanced uptakeby macrophagesDelayed release of antigen; enhanced uptakeby macrophages; induction of co-stimulatorsin macrophagesSimilar to complete Freund’s adjuvant

Delayed release of antigen; enhanced uptakeby macrophagesDelayed release of antigen; enhanced uptakeby macrophages; induction of co-stimulatorsDelivers antigen to cytosol; allows induction ofcytotoxic T cells

15-15

ภูมิคุมกันบ ําบัด (Immunotherapy)ภูมิคุมกันบํ าบัด เปนการนํ าเอาวิธีการทางภูมิคุมกันมาใชรักษาโรคตางๆ เชน โรคภูมิคุมกัน

บกพรอง (immunodeficiency diseases) โรคติดเช้ือชนิดตางๆ (infectious diseases) โรคภูมิตาน-ทานตนเอง (autoimmune diseases) และโรคมะเร็ง (cancer) โดยการนํ าสารตางๆ มากระตุนการทํ างานของระบบภูมิคุมกัน

วิธีภูมิคุมกันบ ําบัด อาจแบงไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คือ nonspecific immunotherapy และantigen-specific immunotherapy

Nonspecific immunotherapyเปนภูมิคุมกันบ ําบัด เพือ่หวังผลการกระตุนภูมิคุมกันท่ัวไปของผูปวย โดยการใหสารตางๆ

ไดแก1. Bacillus Calmette-Guerin (BCG) BCG เปน live attenuated strain ของเชื้อ Mycobacterium bovis การให BCG มีผล

กระตุนเซลล macropahges ใหหลั่ง interleukin 1 (IL-1) ซึ่งสาร IL-1 น้ีสามารถกระตุนการทํ างานของ T lymphocytes ได จากการศึกษาในสัตวทดลองพบวา BCG สามารถใชรักษามะเร็งที่มีสาเหตุจากสารเคมีและเชื้อไวรัสบางชนิดได BCG สามารถกระตุน natural killer cell (NK cells) ซึ่งมีคุณสมบัติในการทํ าลายเซลลมะเร็งได BCG ใชไดผลดีมากในการรักษาโรคมะเร็ง melanoma และbladder cancer อยางไรก็ตามการฉีด BCG มักทํ าใหเกิดแผลและอาจเกิด hypersensitivityreaction ในบางคน

2. Muramyl dipeptide (MDP) การใช BCG ในภูมิคุมกันบํ าบัด บางคร้ังทํ าใหเกิดอาการขางเคียงท่ีรุนแรง จึงมีความ

พยายามแยกสวนของ BCG แลวนํ ามาใชในงานภูมิคุมกันบํ าบัดแทนการใช BCG เพื่อลดอาการขางเคียง

Muramyl dipeptide (MDP) เปน substituted monosaccharide (N-acetyl-muramyl-L-alanyl-D-isoglutamine) ท่ีสกัดจาก cell wall ของ mycobacterium และนํ ามาใชแทน BCG MDPน้ีมีคุณสมบัติเปน immunoadjuvant ท่ีแรงมาก และมีผลกระตุนการท ํางานของ macrophages และantigen presenting cells

15-16

3. Corynebacterium parvum C. parvum เปนแบคทีเรียชนิดกรัมลบ ใชรักษาโรคโดยใหกินหรือฉีดในหรือรอบๆ กอน

มะเร็ง C. parvum สามารถยับย้ังการเจริญของกอนมะเร็ง และยับยั้งการแพรกระจายของเซลลมะเร็งได พบวา C. parvum ออกฤทธ์ิโดยการกระตุน macrophages มีการทดลองใช C. parvum รักษาโรคมะเร็งในคนหลายชนิด เชน malignant melanoma, lung cancer และ breast cancer โดยใชรวมกับการรักษาดวยยารักษามะเร็งอ่ืน

4. Thymic hormones Epithelium ของตอมไธมัสสามารถสรางสารหลายชนิด ซ่ึงออกฤทธ์ิคลายฮอรโมน และมี

บทบาทในการควบคุมพัฒนาการของ T cells สารดังกลาวไดแก thymosin, facteur thymiqueserique (FTS) และ thymoprotein สารดังกลาวถูกนํ ามาใชรักษาผูปวยท่ีมีความผิดปกติของT lymphocytes เชน Nezelof’s syndrome, Wiskott-Aldrich syndrome, ataxia-telangiectaxiaและ immunodeficiency ที่มี enzyme deficiency โดยใหในรูป thymus extract

5. Levamisole ยาตัวน้ีเปนอนุพันธของ tetramisole ใชเปนยารักษาพยาธิในสัตว พบวา levamisole

ชวยเพ่ิมความตานทานตอเซลลมะเร็ง สวนในคนพบวายาตัวน้ีชวยแกไขและเพ่ิม delayed skinhypersensitivity ตอแอนติเจนชนิดตางๆ ในผูท่ีมีการตอบสนองต่ํ าหรือผูปวยโรคมะเร็ง levamisoleยังชวยใหผูปวยท่ีติดเช้ือตางๆ เชน herpes labialis, herpes genitalis, หูด และ chronicstaphylococcal infection และผูปวย gastric cancer ระยะท่ี III มีอาการดีขึ้น แต levamisole มักทํ าใหผูปวยเกิดอาการขางเคียงได เชน เกิดคล่ืนไส คร่ันเน้ือคร่ันตัว มีผื่น และท ําใหเม็ดเลือดขาวลดต่ํ า(granulocytopenia) อาการดังกลาวจะหายไปเมื่อหยุดยา

6. Cytokine therapy มีการน ําสาร cytokines หลายชนิดมาใชในงานภูมิคุมกันบํ าบัด เชน interferon, tumor

necrosis factor (TNF), IL-2 หรือ IL-4 โดยอาศัยหลักการวาสาร cytokines เหลาน้ีมีคุณสมบัติในการกระตุนการทํ างานของเซลลเม็ดเลือดขาวชนิดตางๆ Cytokine therapy มีหลายชนิด เชน การใหinterferon เพื่อรักษาการติดเช้ือไวรัส และรักษาโรคมะเร็งอีกหลายชนิด เชน osteosarcoma,Hodgkin’s disease, multiple myeloma, cervical cancer, basal cell caracinoma, breastcancer non-Hodgkin’s disease และ neuroblastoma และพบวาการรักษามะเร็งจะใหผลดียิ่งขึ้นเมื่อให interferon รวมกับ TNF การให interleukin 2 ในผูปวยมะเร็งเชื่อวา IL-2 จะกระตุน specifictumor-reactive T cells ได โดยพบวา IL-2 สามารถรักษาผูปวย melanoma ไดผลประมาณ 25-40%

15-17

7. LAK therapy NK cells และ T lymphocytes บางชนิด เมื่อกระตุนดวย IL-2 เปนเวลา 4 วัน จะกลาย

เปนเซลลท่ีมีความสามารถในการทํ าลายเซลลมะเร็งไดสูงมาก เรียกวา lymphokine-activated killercells หรือ LAK cells ดังน้ันจึงมีการนํ า LAK cells มาใชในการรักษามะเร็งบางชนิด โดยนํ าเซลลของผูปวยเองมากระตุนดวย IL-2 นอกรางกาย จากน้ันนํ าเซลลท่ีถูกกระตุนใหเปน LAK cells แลวน้ีฉีดกลับเขาไปในรางกายอีกครั้ง เพื่อทํ าลายเซลลมะเร็งในรางกายผูปวยเอง (รูปท่ี 15-7)

รูปท่ี 15-7 แสดง LAK therapy

Antigen-specific immunotherapyเปนวิธีภูมิคุมกันบ ําบัดท่ีจํ าเพาะตอแอนติเจนท่ีสนใจ มีหลายวิธ ีไดแก1. Specific active immunotherapyเปนวิธีการแยกแอนติเจนจากเซลลมะเร็ง แลวนํ ามาใชเปนวัคซีนเพ่ือฉีดใหผูปวยโรค

มะเร็ง เพื่อกระตุนใหเกิด humoral immune response และ cell-mediated immune response ตอเซลลมะเร็ง แอนติเจนท่ีใชน้ีอาจไดมาจากการนํ าเอาเซลลมะเร็งมาแตก แลวเอาไปฉีด (lysed wholetumor cells) หรือแยกเอาเฉพาะแอนติเจนจํ าเพาะจากเซลลมะเร็ง เชนการแยกเอา gangliosides

15-18

จาก melanomas หรือ mucins จาก carcinomas เปนตน หรือนํ าเซลลมะเร็งมายอยดวยเอนไซมneuraminidase เพื่อหวังผลในการเพิ่ม immunogenicity ของเซลลมะเร็ง แลวใหกลับเขาในผูปวย

2. Magic bullet therapyเปนวิธีท่ีนํ ายารักษามะเร็ง หรือสารพิษ หรือสารกัมมันตรังสีมาติดฉลากเขากับแอนติบอดี

ท่ีจํ าเพาะตอเซลลมะเร็งแลวใหแกผูปวย แอนติบอดีน้ีจะไปจับกับเซลลมะเร็งทํ าใหสารพิษ หรือยาหรือสารรังสี ไปมีผลกับเซลลมะเร็งโดยตรง (รูปท่ี 15-8)

รูปท่ี 15-8 แสดง การใชแอนติบอดีรวมในการรักษามะเร็งแบบ magic bullet therapy

3. DNA vaccine วิธีน้ีคลายกับวิธี specific active immunotherapy แตแทนที่จะฉีดแอนติเจนของเซลล

มะเร็งเขาไป กลับนํ ายีนท่ีกํ าหนดการสรางโปรตีนท่ีจํ าเพาะกับเซลลมะเร็งมาตอกับ plasmid vector ท่ีเหมาะสม (เชนเดียวกับท่ีใชในงาน DNA vaccination ที่กลาวมาแลว) แลวฉีดเขาในผูปวยมะเร็ง โดยยีนที่ใหเขาไปจะไปสรางเปน tumor antigen ในผูปวย และกระตุนระบบภูมิคุมกันในที่สุด

15-19

เอกสารอานประกอบ1. Abbas AK, Lichtman AH, Peter JS. Cellular and Molecular Immunology. 2nd ed. London:

W.B. Saunders, 1994.2. Janeway CA, Travers P, Walport M, Capra JD. Immunobiology. 4th ed. New York:

Garland Publishing, 1999.3. Kasinrerk W, Tokrasinwit N, Piluk Y. Production of mouse anti-CD4 antibodies by DNA-

based immunization. Asian Pacific J Allerg Immun 1996; 14:99-105.

4. Kasinrerk W, Tokrasinwit N, Changtumroung K. Production of anti-CD4 antibodies in

rabbits by DNA Immunization. Asia Pacific J. Mol Biol Biotech 1997; 5:123-129.

5. Kasinrerk W, Tokrasinwit N. Inhibition of PHA-induced cell proliferation by polyclonal

CD4 antibodies generated by DNA immunization. Immunol letters 1999; 67: 237-242.

6. Male D, Champion B, Cook A, Owen M. Advanced Immunology. London: GrowerMedical Publishing, 1991.

7. Roitt I, Brostoff J, Male D. Immunology. 2nd ed. London: Grower Medical Publishing,1989.

8. Tizard IR. Immunology : An Introduction. 4th ed. London: Saunders CollegePublishing. 1995.