ความก้าวหน้าในกลยุทธ์วัคซีน: การรักษาสมดุลระหว่างความปลอดภัยและภูมิต้านทาน

• เนื่องจากเยื่อเมือกในช่องปากและทางเดินหายใจเป็นเส้นทางการติดเชื้อที่พบได้บ่อยใน Salmonella รุ่นถัดไปของวัคซีน Salmonella จะต้องให้การป้องกันที่มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะในพื้นผิวเยื่อเมือก
• นอกจากนี้ วัคซีน Salmonella ที่เหมาะสมต้องสามารถป้องกันการติดเชื้อทางระบบ, ต้องมีการลดการปนเปื้อนอย่างถาวรสำหรับมนุษย์และสัตว์, ต้องมีประสิทธิภาพสูงในการลดการขับถ่ายอุจจาระและการติดเชื้อในไข่, ต้องสามารถใช้ร่วมกับมาตรการควบคุม Salmonella อื่นๆ ได้ และต้องให้การควบคุมแบคทีเรียที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
• เพื่อให้วัคซีนบรรลุเป้าหมายในการป้องกันโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันจำเป็นต้องสามารถทำปฏิกิริยากับระบบภูมิคุ้มกันของไก่ได้อย่างครบถ้วน ทั้งในด้านภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันที่พัฒนาขึ้น โดยต้องกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่มีความแข็งแกร่ง มีความเฉพาะเจาะจง และเป็นระบบหลายชั้น รวมทั้งต้องมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน โดยไม่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพหรือประสิทธิภาพการผลิตของฝูงไก่
• เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ วัคซีนป้องกันเชื้อ Salmonella ในสัตว์ปีกส่วนใหญ่ได้ถูกพัฒนาขึ้นด้วยการใช้เซลล์แบคทีเรียทั้งหมด ซึ่งอาจจะเป็นแบบถูกทำให้เป็นอ่อนแอ (live-attenuated) หรือแบบถูกทำให้ตาย (killed)
• แม้ว่าจะมีการพยายามผลิตวัคซีนที่เป็นแบบย่อย (subunit vaccines) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ดีในหลายรูปแบบ ทั้งในด้านเยื่อเมือก เซลล์ และภูมิคุ้มกันประเภทน้ำเหลือง (humoral immune responses) รวมถึงความสามารถในการป้องกันการติดเชื้อจากเชื้อ Salmonella Enteritidis (SE) และ Salmonella Typhimurium (ST)
• นอกจากนี้ วัคซีนแบบ ghost ซึ่งเป็นนวัตกรรมใหม่ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทั้งในด้านน้ำเหลืองและเซลล์ รวมถึงความสามารถในการกำจัดการติดเชื้อทางระบบจากสายพันธุ์ SE และ ST ที่เป็นไวลด์ไทป์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัคซีน Salmonella แบบถูกทำให้เป็นอ่อนแอ (Live-Attenuated) และวัคซีนซัลโมเนลลาแบบถูกทำให้ตาย (Inactivated, Killed)

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 มีการพิสูจน์แล้วว่าการทำให้แบคทีเรียถูกแพร่เชื้อซ้ำหลายครั้งสามารถลดความสามารถในการก่อโรคของแบคทีเรียผ่านกระบวนการกลายพันธุ์สะสม ซึ่งบางครั้งส่งผลให้การแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับความรุนแรงของแบคทีเรียลดลง

หลังจากการค้นพบนี้ เทคนิคต่างๆ ได้ถูกพัฒนาเพื่อสร้างสายพันธุ์ Salmonella ที่ถูกทำให้เป็นอ่อนแอ โดยการกลายพันธุ์ยีนในสายพันธุ์หลักที่เกี่ยวข้องกับการอยู่รอดในโฮสต์ การเผาผลาญ และปัจจัยที่ทำให้เกิดความรุนแรง สายพันธุ์เหล่านี้จึงถูกพัฒนาขึ้นเป็นผู้สมัครสำหรับวัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้เป็นอ่อนแอ

ในทางกลับกัน การพัฒนาวัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้ตายเริ่มต้นขึ้นโดย ดร.สมิธ ในช่วงกลางทศวรรษที่ 50 โดยมีการดำเนินการทำให้เซลล์จุลชีพตายด้วยสารเคมีต่างๆ เช่น ฟอร์มาลดีไฮด์, กลูตาราลดีไฮด์, อะเซโทน รวมถึง β-Propiolactone และยังมีวิธีทางกายภาพ เช่น การใช้ความร้อนในการทำลายเซลล์จุลชีพเหล่านั้นอีกด้วย

• เมื่อไม่นานมานี้ เทคโนโลยีต่างๆ เช่น การใช้ลำแสงอิเล็กตรอนและการฉายรังสีแกมมา ได้รับการศึกษาเพื่อใช้ในการฆ่าแบคทีเรีย
• โดยเทคโนโลยีเหล่านี้มีความสามารถในการทำลายดีเอ็นเอทั้งสายคู่และสายเดี่ยวภายในเซลล์แบคทีเรียได้อย่างรวดเร็ว
• ซึ่งแตกต่างจากการใช้สารเคมีในการฆ่าแบคทีเรีย เพราะเทคโนโลยีนี้สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโปรตีนผิวแอนติเจนในระหว่างกระบวนการฆ่าแบคทีเรีย ทำให้สามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ทั้งในรูปแบบฮิวโมรัล (humoral) และเซลล์ (cellular) ได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นในสัตว์ปีกที่ได้รับการฉีดวัคซีน
• ตัวอย่างที่ชัดเจนคือ การศึกษาของ Ji และคณะในปี 2021 ซึ่งพบว่าเชื้อ Salmonella Gallinarum (SG) ที่ถูกทำให้ตายด้วยรังสีแกมมา สามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบฮิวโมรัลได้สูงกว่าการใช้วัคซีน SG 9r ที่ถูกทำให้เป็นอ่อนแอ และยังสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบเซลล์ได้ดีกว่าวัคซีนที่ถูกทำให้ตายด้วยฟอร์มาลินอีกด้วย

การพัฒนาสายพันธุ์วัคซีนแบคทีเรียที่ถูกทำให้อ่อนแอนั้น ได้รับการสนับสนุนจากเทคนิคทางชีววิทยาโมเลกุลใหม่ ๆ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถเข้าใจปัจจัยที่ทำให้เกิดความรุนแรงในการติดเชื้อ Salmonella ได้อย่างลึกซึ้งในระดับยีน ด้วยความสามารถในการยับยั้ง ลบ หรือย้ายยีนที่เกี่ยวข้องกับความรุนแรงอย่างเลือกสรร

นักวิจัยจึงสามารถออกแบบและสร้างสายพันธุ์ Salmonella ที่มีการปรับแก้ทางพันธุกรรมอย่างเฉพาะเจาะจง โดยไม่ทิ้งรอยแผล ซึ่งเหมาะสมสำหรับการพัฒนาวัคซีน เนื่องจากมีคุณสมบัติด้านแอนติเจนซิตี้ ภูมิคุ้มกัน และความปลอดภัยที่ดี นอกจากนี้ การสร้างสายพันธุ์ Salmonella ที่ถูกทำให้อ่อนแอนี้ ยังสามารถนำมาใช้เป็นแพลตฟอร์มในการแสดงแอพิโทปโปรตีน ที่สามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันสำหรับการออกแบบวัคซีนซับยูนิตรีคอมบิแนนท์ heterologous ได้อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม วัคซีน Salmonella ทั้งแบบที่ถูกทำให้อ่อนแอและแบบที่ถูกทำให้ตาย ควรมีการกระตุ้นที่เหมาะสมกับระบบภูมิคุ้มกันทั้งสองประเภท (innate และ adaptive) ของwไก่ เพื่อให้เกิดภูมิคุ้มกันที่มีประสิทธิภาพและมีอายุยืนยาว

• วัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้อ่อนแอ (live-attenuated) ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทั้งในระดับเซลล์และฮิวโมรัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• อย่างไรก็ตาม ลักษณะและขอบเขตของการตอบสนองเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น สายพันธุ์ที่ใช้, วิธีการให้วัคซีน และการใช้ตัวกระตุ้นภูมิคุ้มกัน
• เมื่อวัคซีนสายพันธุ์ Salmonella ที่ถูกทำให้อ่อนแอถูกให้ทางช่องปาก จะช่วยให้เกิดการโต้ตอบระหว่างเชื้อโรคและโฮสต์ในเส้นทางธรรมชาติ ซึ่งเลียนแบบการติดเชื้อแบบคลาสสิก นับเป็นคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์ของวัคซีนในรูปแบบนี้
• วัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้อ่อนแอสามารถให้ทางการฉีดได้เช่นกัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองทางฮิวโมรัลและเซลล์ในระดับที่ดี
• อย่างไรก็ตาม จากมุมมองที่แตกต่างกัน สายพันธุ์ Salmonella ที่ถูกทำให้อ่อนแอยังคงมีความเสี่ยงที่จะกลับไปเป็นเชื้อที่มีความรุนแรงและทำให้เกิดโรคได้ แม้ว่านักวิจัยจะพยายามทำให้การลดความรุนแรงของเชือนี้เป็นไปอย่างถาวรด้วยวิธีการต่างๆ ที่ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน
• ด้วยเหตุนี้ อุตสาหกรรมการผลิตไก่จึงหันมาใช้วัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้ตาย (inactivated) แทน และนักวิจัยกำลังพัฒนาวัคซีนที่ถูกทำให้ตายรุ่นใหม่ ๆ เพื่อเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าวัคซีนที่ถูกทำให้อ่อนแอ

วัคซีนที่ถูกทำให้ตาย (inactivated vaccine) สายพันธุ์ Salmonella มีลักษณะตรงกันข้ามกับวัคซีนที่ทำให้อ่อนแอ (live-attenuated vaccine) เพราะวัคซีนที่ถูกทำให้ตายไม่มีความสามารถในการทำให้เกิดการติดเชื้อ ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่ง

ดังนั้น จึงจำเป็นต้องฉีดวัคซีนนี้เข้าสู่ร่างกาย (parenterally) และควรใช้ร่วมกับสารกระตุ้นภูมิคุ้มกัน (adjuvant) ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถกระตุ้นและรักษาการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันทั้งสองระบบ ได้แก่ ระบบภูมิคุ้มกันที่เป็นธรรมชาติ (innate) และระบบที่เฉพาะเจาะจง (adaptive) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ด้วยความสำคัญของสารกระตุ้นภูมิคุ้มกันในการฉีดวัคซีนที่ถูกทำให้ตาย การวิจัยในด้านนี้จึงยังคงดำเนินต่อไปอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาประสิทธิภาพของวัคซีน

• ผลลัพธ์ทางภูมิคุ้มกันจากการฉีดวัคซีนที่ถูกทำให้ตายจะแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับวัคซีนที่ถูกทำให้เป็นอ่อนแอซึ่งสามารถให้ทางปาก (oral route) และเลียนแบบกระบวนการติดเชื้อ Salmonella ได้
• แม้ว่าวัคซีนที่ถูกทำให้ตายจะสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบฮิวโมรัล (humoral) ทั่วร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็พบว่ามันไม่สามารถกระตุ้นการผลิต IgA ได้อย่างเข้มข้น
• ซึ่งทำให้วัคซีนเหล่านี้ไม่สามารถป้องกันการลุกลามของ Salmonella ในลำไส้และเยื่อบุผิวได้
• ในทำนองเดียวกัน การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบเซลล์จำเพาะ (memory cell-mediated immune responses) ก็ไม่ถูกกระตุ้นจากการให้วัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้ตาย ส่งผลให้ประสิทธิภาพของวัคซีนลดน้อยลง
• การพัฒนาวัคซีน Salmonella ที่ถูกทำให้ตายเพื่อใช้ในการให้ทางปากนั้นถือเป็นก้าวสำคัญในการป้องกันการติดเชื้อ Salmonella โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการเลี้ยงไก่เนื้อ
• การใช้สารกระตุ้นภูมิคุ้มกันใหม่ ๆ เช่น อนุภาคไคโตซาน (chitosan nanoparticles) นั้นมีศักยภาพในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทั้งแบบฮิวโมรัลและเยื่อบุผิว ซึ่งเป็นการตอบสนองที่สำคัญในการป้องกันการติดเชื้อในระบบทางเดินอาหาร
• นอกจากนี้ การใช้เทคโนโลยีใหม่ เช่น DNA aptamers ของ CD40 agonists ก็แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกระตุ้นการผลิต IgA ในลำไส้และการตอบสนองของเซลล์ T และ B-cell ที่มีประสิทธิภาพ สิ่งนี้ทำให้วัคซีนมีศักยภาพในการลดภาระของเชื้อ Salmonella ในระบบทางเดินอาหาร ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการติดเชื้อในไก่เนื้อและอาจส่งผลดีต่อความปลอดภัยในการบริโภคไก่เนื้อโดยรวม 
• การวิจัยเหล่านี้ยังคงอยู่ในขั้นตอนการทดลอง แต่มีแนวโน้มที่จะนำไปสู่การพัฒนาวัคซีน Salmonella ที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยมากขึ้นในอนาคต ทั้งนี้ การพัฒนาวัคซีนที่สามารถให้ทางปากได้จะช่วยอำนวยความสะดวกในการฉีดวัคซีนในปริมาณมากและลดค่าใช้จ่ายในการผลิตวัคซีนในระยะยาวได้อีกด้วย

สรุปและข้อสรุป

• การควบคุมเชื้อ Salmonella ที่มีความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับโฮสต์ (host-adapted) และไม่สามารถปรับตัวได้ (non-adapted) ในไก่ยังคงเป็นเรื่องสำคัญทั้งด้านสุขภาพของประชาชนและเศรษฐกิจแบบสำคัญ
• วัคซีนในรูปแบบดั้งเดิม เช่น วัคซีนที่ทำให้เชื้ออ่อนกำลัง (live-attenuated) และวัคซีนที่ทำให้เชื้อตาย (inactivated) มีบทบาทสำคัญในการลดความเสี่ยงเหล่านี้
• วัคซีนที่ทำให้เชื้ออ่อนกำลังสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่แข็งแรงและครอบคลุมโดยการจำลองเส้นทางการติดเชื้อทางธรรมชาติ แต่มีความเสี่ยงในการกลับสู่ความรุนแรง
• ในขณะที่วัคซีนที่ทำให้เชื้อตายมีความปลอดภัยมากกว่า แต่จะกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบฮิวโมรัล (humoral) เป็นหลัก และมักจะขาดภูมิคุ้มกันในระดับเยื่อบุผิวและเซลล์ (mucosal and cellular immunity) ที่แข็งแรง ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการติดเชื้อ Salmonella ในลำไส้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านชีววิทยาโมเลกุลและภูมิคุ้มกันวิทยา (immunology) กำลังเปลี่ยนแปลงการพัฒนาวัคซีนเพื่อควบคุม Salmonella เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้สามารถออกแบบเชื้อ Salmonella ที่ถูกทำให้มีความเสถียรทางพันธุกรรมและมีความสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันได้ดี โดยมีความเสี่ยงของการกลับสู่ความรุนแรงที่น้อยลง ซึ่งทำให้เป็นแนวทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนาวัคซีนที่ทำให้เชื้ออ่อนกำลังที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

ในขณะเดียวกัน การพัฒนานวัตกรรมด้านตัวกระตุ้นภูมิคุ้มกัน (adjuvants) และระบบการส่งวัคซีน เช่น นาโนพาร์ติเคิล (nanoparticles) และ DNA aptamers ที่กระตุ้น CD40 กำลังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของวัคซีนที่ทำให้เชื้อตายได้ การพัฒนาเหล่านี้ทำให้ภูมิคุ้มกันในเยื่อบุผิวและการตอบสนองทางเซลล์แข็งแกร่งขึ้น ส่งผลให้วัคซีนที่ทำให้เชื้อตายมีความสามารถมากขึ้นในการป้องกันการติดเชื้อ รวมถึงการปลดปล่อยเชื้อ Salmonella

ในการสร้างวัคซีนที่มีประสิทธิภาพและโปรแกรมการฉีดวัคซีนที่มีผลดี การเข้าใจการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่เกิดจากวัคซีน Salmonella เป็นเรื่องสำคัญ

• การศึกษากลไกที่วัคซีนใช้ในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันทั้งในเยื่อบุผิวและในระบบต่าง ๆ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันได้
• การผสมผสานวัคซีนที่ทำให้เชื้ออ่อนกำลังกับวัคซีนที่ทำให้เชื้อตาย โดยอิงจากความเข้าใจดังกล่าว จะช่วยเสริมสร้างการป้องกันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยใช้ประโยชน์จากการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่กว้างขวางจากวัคซีนที่ทำให้เชื้ออ่อนกำลัง ร่วมกับภูมิคุ้มกันที่ปลอดภัยและเฉพาะเจาะจงจากวัคซีนที่ทำให้เชื้อตาย

ด้วยการนำแนวทางใหม่เหล่านี้มาใช้ อุตสาหกรรมการเลี้ยงไก่ (poultry) กำลังเดินหน้าไปสู่การพัฒนาวัคซีน Salmonella รุ่นถัดไป และโปรแกรมการฉีดวัคซีนที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อเพิ่มความปลอดภัยและกระตุ้นภูมิคุ้มกันอย่างมีประสิทธิภาพ

การวิจัยและการพัฒนาในด้านนี้อย่างต่อเนื่องจะช่วยสร้างกลยุทธ์ที่สามารถปกป้องสุขภาพไก่และการผลิต รวมถึงลดความเสี่ยงในการแพร่เชื้อ Salmonella ไปยังมนุษย์ ซึ่งจะส่งเสริมสุขภาพสาธารณะและความปลอดภัยทางอาหารทั่วโลกได้อย่างยั่งยืน