Dlaczego szczepionki muszą być przechowywane w niskiej temperaturze?

Każdego roku niemal połowa wyprodukowanych szczepionek jest marnowana ze względu na przechowywanie w niewłaściwych warunkach. Szczepionki są produktem biologicznym, a zachowanie ich stabilności jest priorytetem. Jeśli temperatura jest za wysoka lub za niska, niektóre składniki aktywne mogą ulec degradacji i działać mniej skutecznie. 

Łańcuch chłodniczy

Łańcuchem chłodniczym nazywa się całokształt działań, wszystkie etapy produkcji, dystrybucji i transportu, obejmujący ścisłe przestrzeganie wytycznych, które dotyczą przechowywania szczepionki w określonym środowisku. 

Niedawno opracowana szczepionka mRNA przeciwko COVID-19 firmy Pfizer wymaga zapewnienia -80 °C, a dla porównania, szczepionka przeciw grypie sezonowej 4 °C. Producent deklaruje, że preparat można przechowywać w temperaturze 2-8ºC, jednak nie dłużej niż 5 dni.

Przechowywanie szczepionek w nieprzerwanym łańcuchu chłodniczym dostarcza wielu wyzwań związanych z organizacją odpowiednich powierzchni magazynowych, przestrzegania ścisłych zasad składowania czy czasu dystrybucji. Jeśli ciągłość zostanie przerwana, istnieje ryzyko, że działanie preparatu będzie ograniczone lub okaże się on zupełnie nieskuteczny. Białka obecne w szczepionce mogą zostać bezpośrednio uszkodzone, gdy zostanie ona wystawiona na wahania temperatury.

Właściwości szczepionek a temperatura

Jak zachowują się szczepionki w określonych temperaturach?

Szczepionki a niska temperatura

Z tego powodu większość preparatów musi być przechowywana w lodówce, w warunkach ściśle określonych przez producenta, aby zapobiec degradacji leku. Aby zapewnić szczepionkom odpowiednie środowisko, stosuje się specjalnie zaprojektowany sprzęt – lodówki laboratoryjne, które charakteryzują minimalne wahania temperatur. Czasem używa się pojemników z tzw. suchym lodem.

Mrożenie szczepionek

Wiele żywych szczepionek toleruje zamrażanie (zwykle odbywa się to w temperaturze od -15 do -50°C), jednak większość preparatów musi być przechowywana we wspomnianej temperaturze od 2 do 8°C. Szkody spowodowane bardzo niską temperaturą są często bardziej znaczące niż gdy szczepionka będzie pozostawiona w temperaturze pokojowej. Podczas szybkiego zamrażania tworzą się małe kryształki lodu, narażone na kontakt z ich stosunkowo dużą powierzchnią białka, są podatne na uszkodzenia i częściowe rozwinięcie. Z kolei podczas rozmrażania, proces rekrystalizacji powoduje naprężenie struktury białka, rozciąganie, a nawet ścinanie.

Szczepionki a wysoka temperatura

W szczepionce mogą być obecne inne substancje chemiczne, takie jak stabilizatory (np. sorbitol) i regulatory kwasowości (np. histydyna), na które wysokie temperatury mogą oddziaływać. 

Czym są adiuwanty?

Adiuwanty, np. sole glinu, mają za zadanie stworzyć wiązanie jonowe z antygenem będącym przedmiotem szczepionki. Poprawiają jej stabilność i siłę działania. Dowiedziono, że adiuwanty podawane wraz ze szczepionką pomagają w promowaniu wzmocnionej odpowiedzi immunologicznej. Prace badawcze potwierdziły, że bez niego inaktywowane antygeny szczepionkowe nie byłyby zdolne do wydłużenia czasu odpowiedzi przeciwciał. Dzięki zastosowaniu adiuwanta skuteczne uodpornienie jest wywoływane przy mniejszej liczbie dawek.

Nowy sposób stabilizacji szczepionek

Inżynierowie chemicy z Michigan Tech i University of Massachusetts Amherst stworzyli nową formę konserwacji szczepionek. Naukowcy opracowali sposób imitowania środowiska organizmu przy użyciu procesu złożonej koacerwacji, czyli w praktyce zjawiska gromadzenia się wirusów bez otoczki białkowej (np. polio, zapalenie wątroby typu A, rinowirus). Wewnątrz ciała wirusy są ściśnięte i trzymają się razem nawet w cieplejszym środowisku.

Użyte przez badaczy syntetyczne polipeptydy, naładowane dodatnio lub ujemnie, kiedy zostaną wprowadzone do roztworu „sklejają się”. Powstaje oddzielna faza płynna, cząsteczki cieczy otulają kapsydy wirusów. W rezultacie powstaje struktura przypominająca „płynną tortillę”, która pomaga utrzymać stabilność szczepionki bez konieczności utrzymywania niskiej temperatury wokół.