سازمان جهانی بهداشت برنامه ایمن سازی اولیه^[۱۰۷] در برابر سیاه‌سرفه را در سن ۶، ۱۰ و ۱۴ هفتگی توصیه می‌کند. در ارزیابی مجدد برنامه‌های واکسیناسیون علیه سیاه‌سرفه برگشت مجدد بیماری سیاه‌سرفه در کودکان و افراد بالاتر از ۱۰ سال در اولویت قرار گرفته است. کارشناسان خبره^[۱۰۸] GPIدر سال ۲۰۰۱ هفت استراتژی بالقوه برای واکسیناسیون برعلیه سیاه‌سرفه تدوین کردند (۴۸و۴۳).

این برنامه‌ها که مستقل از یکدیگر می‌باشند شامل:
واکسیناسیون جهانی بالغین و بزرگسالان؛
محافظت غیرمستقیم نوزادان از طریق واکسیناسیون والدین و سایر افراد در تماس با نوزاد نظیر پدربزرگ، مادربزرگ و مراقبین بهداشتی؛
واکسیناسیون نوزاد از بدو تولد تا یک ماهگی؛
و واکسیناسیون مادران باردار می‌باشد.
۱-۱۳-۱-۱٫ واکسیناسیون بالغین و سالمندان
کاهش حاملین بیماری در بزرگسالان و سالمندان با تجویز یک دوز یادآور واکسن غیرسلولی امکان‌پذیر می‌باشد. واکسیناسیون هماهنگ برای سالمندان در چندین کشور توصیه می‌شود، که در جدول ۱-۴ آورده شده است.
۱-۱۳-۱-۲٫ حفاظت غیرمستقیم نوزادان از طریق واکسیناسیون والدین
شواهد خوبی وجود دارد که بیشترین منبع عفونت برای نوزادان خود والدین نوزاد هستند و واکسن یادآور غیرسلولی dTap که به والدین داده می شود، می تواند در پیشگیری یا کاهش میزان عفونت در بزرگسالان مؤثر باشد. در استرالیا، فرانسه، آلمان، ایالات متحده آمریکا و اتریش توصیه می شود که همه ی والدین نوزادان یک دوز یادآور واکسن dTap را در مدت کوتاهی پس از تولد کودک خود دریافت نمایند. یک مدل از ایمن‌سازی نشان داده که ترکیبی از واکسیناسیون بزرگسالان هر ۱۰ سال یک بار که از سن ۲۰ سالگی شروع شده و واکسیناسیون افرادی از خانواده که در تماس نزدیک با نوزاد هستند باعث کاهش قابل توجهی در بروز بیماری سیاه‌سرفه در نوزادان شده است (۱۵).
۱-۱۳-۱-۳٫ ایمن سازی نوزادان و کودکان
اخیراً تلاش‌هایی صورت گرفته است مبنی بر اینکه آیا می‌توان واکسن غیرسلولی سیاه‌سرفه را نیز در نوزادان با سن کمتر از ۸-۶ هفته می توان تجویز نمود. سه مطالعه در مورد واکسیناسیون انسان انجام شده است که تنها دو مورد از آنها منتشر شده و حاکی از تأثیر واکسن غیرسلولی در هنگام تولد می‌باشد.
یک پژوهش در ایتالیا نشان می دهد که تزریق یک دوز از واکسن غیر سلولی در هنگام تولد به همراه بوسترهایی از همان واکسن در سنین ۳، ۵ و ۱۱ ماهگی در مقایسه با واکسیناسیون کودک براساس برنامه‌های استاندارد واکسیناسیون کشور ایتالیا که تنها در سنین ۳، ۵ و ۱۱ ماهگی صورت می گیرد، منجر به پاسخ‌های آنتی‌بادی سریعتر و زودتر می‌شود (۷).
در تحقیق دیگری در ایالات متحده، تزریق واکسن غیرسلولی در هنگام تولد در ۵۰ نوزاد به همراه برنامه واکسیناسیون استاندارد سیاه‌سرفه در مقایسه با گروه دوم که صرفاً واکسیناسیون استاندارد را تجربه کرده‌اند، نشانگر این است که میزان آنتی‌بادی در هر دو گروه تا سن ۶ ماهگی مشابه بهم بوده است، اما در سن ۷ ماهگی آنتی‌بادی در گروهی که در بدو تولد واکسن دریافت نموده است به میزان قابل توجهی کمتر از گروه استاندارد بوده، که این امر می‌تواند ناشی از این باشد که واکسیناسیون در بدو تولد ممکن است منجر به از دست دادن آنتی‌بادی‌های قبلی شود، از اینرو دوزهای یادآور پس از ۶ ماهگی ممکن است مورد نیاز باشد (۲۶).
مطالعه دیگری در آلمان نشان می دهد که تزریق واکسن غیرسلولی در بدو تولد منجر به پاسخ بالاتر به آنتی ژن‌های سیاه‌سرفه در سن ۳ ماهگی در مقایسه با گروه کنترل می شود، اما تفاوتی در ۷ ماهگی مشاهده نگردید (۳۵).
در هر سه تحقیق فوق‌الذکر عوارض جانبی مهمی به دنبال واکسیناسیون غیر سلولی نوزادان گزارش نشده است، با این حال واکسیناسیون نوزادان ممکن است با تغییر پتانسیل در پاسخ ایمنی به آنتی ژن واکسن‌های دیگر نظیر دیفتری، کزاز، هپاتیت B که با واکسن غیرسلولی همراه هستند، منجر شود (۴۸).
۱-۱۳-۱-۴٫ واکسیناسیون مادر در دوران بارداری
واکسیناسیون مادران در پیشگیری از بیماری کزاز نوزادان در جوامع در حال توسعه به میزان چشم‌گیری موفق بوده است. واکسیناسیون سیاه‌سرفه مادران یک استراتژی ممکن برای پیشگیری از عفونت نوزادان می‌باشد، زیرا انتقال فعال آنتی‌بادی‌های اختصاصی سیاه‌سرفه از طریق جفت فعال اخیراً مورد مطالعه قرار گرفته است. هنوز هیچ‌گونه مطالعه‌ای در ارتباط با ارزیابی پاسخ آنتی‌بادی و یا حفاظت به دنبال واکسیناسیون مادر با واکسن‌های سیاه‌سرفه غیرسلولی در دوران بارداری در دسترس نمی‌باشد (۴۲).
۱-۱۴٫ استراتژی‌های واکسن
واکسن سیاه‌سرفه با بهره گرفتن از باکتری کشته شده سیاه‌سرفه (wP) برای اولین بار در دهه ۱۹۳۰ متشکل از سه سروتیپ مختلف باکتری سیاه‌سرفه همراه با توکسوئیدهای دیفتری و کزاز در برنامه‌های ایمن‌سازی مورد استفاده قرار گرفت. هم اکنون از دو نوع واکسن سیاه سرفه سلولی و سیاه سرفه غیر سلولی به منظور پیشگیری از این بیماری استفاده می گردد (۱۸و ۴۸).
۱-۱۴-۱٫ واکسن غیر سلولی سیاه سرفه
واکسن غیر سلولی سیاه سرفه یک واکسن ساب یونیت است که حاوی اجزای تصفیه شده و خالص باکتری سیاه سرفه^[۱۰۹] می باشد. در حال حاضر در بسیاری از کشورهای صنعتی واکسن سیاه‌سرفه غیر سلولی (aP) متشکل از پنج آنتی ژن PT، FHA، PRN و دو پروتئین فیمبریه مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. تقریباً تمام تولیدکنندگان واکسن غیرسلولی دو آنتی ژن PT و PRN و نه FHA را به عنوان ساب یونیت در واکسن‌های خود که تحت بررسی توانمندی واکسن قرار گرفته‌اند، به کار برده‌اند. لذا می‌توان نتیجه گرفت که آنتی‌بادی IgG علیه PT و PRN در حال حاضر بهترین آنتی‌بادی‌های حفاظتی در مقابل بیماری هستند (۵۹).
اخیراً در بسیاری ازکشورها، آنتی‌ژن‌های سیاه‌سرفه در فرمولاسیون واکسن‌های چندگانه همراه با سایر آنتی‌ژن‌ها نظیر دیفتری،کزاز، هپاتیت B، هموفیلوس آنفولانزا تیپ B و ویروس کشته شده فلج اطفال بکار می‌رود. در سال‌های اخیر واکسن سیاه‌سرفه غیرسلولی به همراه دیفتری وکزاز، با میزان آنتی‌ژن‌های کمتر تحت عنوان (dTap) فرمول شده برای بزرگسالان مجوز مصرف گرفته و در چندین کشور از جمله ایالات متحده آمریکا، استرالیا، کانادا، فرانسه، آلمان و سوئیس برای استفاده در بزرگسالان و نوجوانان توصیه می‌شود. اطلاعات حاصل از یک آزمون بالینی بزرگ به منظور ارزیابی توانمندی واکسن در ایالات متحده آمریکا ^[۱۱۰](APERT)، تخمین می‌زند که این واکسن در ۹۲٪ از موارد بیماری سیاه‌سرفه Symptomatic که با PCR، بیماری در آنها محرز گردیده، منجر به حفاظت آنها شده است. همچنین واکسیناسیون با این واکسن در بیمارانی با سرفه‌هایی با حدت کمتر منجر به ایجاد ۶۰-۵۰% حفاظت شده است (۵۲).
۱-۱۴-۲٫ واکسن سلولی سیاه سرفه
واکسن سلولی سیاه‌سرفه از یک سوسپانسیون غیرفعال شده سلول‌های باکتری سیاه‌سرفه تشکیل شده است. این واکسن در سال ۱۹۳۰ تولید شد و سپس در اواسط دهه ۴۰ میلادی بطور گسترده‌ای در کلینیک مورد استفاده قرار گرفت (۴۰). بر اساس نتایج حاصل از آزمایش‌های متعدد^[۱۱۱]توانمندی این واکسن در دهه ۴۰ میلادی تعیین شد که تعداد ۴ دوز متوالی از واکسن سلولی سیاه‌سرفه می‌تواند تا ۹۰٪-۷۰٪ از بروز بیماری سیاه‌سرفه ممانعت نماید. با گذشت زمان ایمنی برعلیه بیماری کاهش می‌یابد، به نحوی که ۵ تا ۱۰ سال بعد از تزریق اولین دوز واکسن سطح ایمنی به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. واکنش‌های موضعی نظیر قرمزی، تورم و درد در محل تزریق پس از واکسیناسیون مشاهده می‌شود. تب و سایر عوارض خفیف سیستمیک نیز بطور معمول دیده می‌شود. نگرانی در مورد ایمنی، منجر به تولید واکسن غیر سلولی سیاه‌سرفه شده که عوارض جانبی آن به میزان قابل توجهی کمتر از واکسن سلولی است.
واکسن غیر سلولی سیاه‌سرفه در آمریکا و بسیاری از کشورهای اروپایی و ژاپن جایگزین واکسن سلولی سیاه‌سرفه شده است. این در حالی است که هنوز در بسیاری از کشورهای دنیا از دانش واکسن سلولی سیاه‌سرفه به منظور پیشگیری از بیماری سیاه‌سرفه استفاده می‌شود(۴۸).
در مؤسسه واکسن و سرم سازی رازی تهیه واکسن سیاه سرفه از سال ۱۳۲۸ شمسی با کشت باکتری روی محیط آگار بورده-ژانگو شروع شد. سپس محیط های مایع کوهن-ویلر و محیطB₂ جایگزین محیط جامد برای کشت باکتری گردید. از آن به بعد ترسیب با اسید کلریدریک، غیر فعال سازی با گرما در دمای ۵۶ درجه سانتیگراد متعاقب با ۱۲-۹ ماه سمیت زدایی با تیومرسال در درجه حرارت ۸-۴ درجه سانتیگراد مراحل مختلف تولید واکسن بودند. از آنجا که سمیت زدایی با تیومرسال در دمای ۸-۴ درجه سانتیگراد نیازمند انکوباسیون فرآورده به مدت طولانی بوده و از سوی دیگر پاره ای از تحقیقات نشانگر نارسایی این روش برای غیر فعال سازی توکسین های سیاه سرفه می باشد. پس بر آن شدیم تا از فرمالین و تیومرسال به عنوان دو عامل شیمیایی رایج، در سمیت زدایی سوسپانسیون سلولی سیاه سرفه استفاده نموده و اثرات این دو ماده را بر توکسیسیتی و توانمندی^[۱۱۲] محصول بررسی و مقایسه نمائیم.
فصل دوم
مروری بر متون گذشته
۲-۱٫ تاریخچه تولید واکسن سیاه سرفه
اولین تلاش موفقیت آمیز برای تهیه واکسن توسط Madsen (1933) صورت گرفت. هیچ روش مناسبی برای تأیید توانمندی واکسن غیر از مشاهده ی اثر حفاظتی آن در فیلد وجود نداشت، تا اینکه در سال ۱۹۴۷ کندریک و همکاران، تست حفاظتی موش^[۱۱۳] به منظور ارزیابی حفاظت این واکسن را معرفی نمودند. در این آزمایش گروهی از موش های ایمن شده با واکسن مورد آزمایش را در مقایسه با گروه دیگری که با یک واکسن استاندارد ایمن شده اند را با دوز کشنده باکتری سیاه سرفه حادchallenge Strain نموده و نتایج را ارزیابی می کردند. آزمون های بالینی انجام شده در انگلستان (۱۹۵۹؛۱۹۵۶) رابطه بین تست توانمندی^[۱۱۴] در موش را بر اساس Iou/human dose با قدرت ایمنی واکسن در کودکان اثبات نمود. آزمایش سه تا چهار هفته طول می کشد و حتی با بهترین اقدامات احتیاطی و با بهره گرفتن از حداقل۶۰ موش در هر آزمون، نتایجی را با ۹۵% (Confidence limit) و میانگین معادل ۵/۲-۴/۰ ارائه می دهد. علاوه بر ارزیابی توانمندی با بهره گرفتن از تست حفاظتی موش، سازمان جهانی بهداشت یک آزمایش سمیت که به طور رایج تست افزایش وزن موش^[۱۱۵] (MWGT) نامیده می شود بعنوان الزام برای کنترل واکسن ضروری کرد. در این تست، افزایش وزن و مرگ احتمالی موش ها پس از هفت روز ارزیابی می گردد. سوسپانسیون سلولی سیاه سرفه بطور طبیعی حاوی سم ناپایدار در مقابل حرارت^[۱۱۶] است، که توسط روش استاندارد حرارت در ۵۶ درجه سانتیگراد به مدت ۱۰ دقیقه غیر فعال می شود. علاوه بر کنترل واکسن برای عدم حضور توکسین های ناپایدار در مقابل حرارت، سوسپانسیون باکتری باید در مورد توکسین های مقاوم به حرارت که بطور عمده در سوپرنتانت کشت موجود می باشند و باید سمیت زدایی شوند، مورد کنترل و ارزیابی نیز قرار گیرد (۶۴).
قدیمی ترین روش کشت بوردتلا پرتوسیس استفاده از آگار بورده ژانگو^[۱۱۷] (حاوی خون گوسفند) در شیشه­های رو^[۱۱۸] بوده است. واضح است که این روش به تولید انبوه منجر نشد.
Hornibrook، (۱۹۴۰-۱۹۳۹) برای اولین بار از یک محیط مایع استفاده کرد. پیشرفت های دیگری توسط Cohenو Wheeler(1946) و Verwey و همکاران (۱۹۴۹؛ ۱۹۴۵) انجام شد. همچنین کار Rowatt (1957) همراه با سایر محققین توانست نقش Inhibitor های موجود در محیط کشت کوهن ویلر را ارزیابی نماید (۶۴).
Proom (1955) نشان داد که سیستئین موجود در محیط کشت در اثر اتوکلاو به ترکیبات کلوئیدال سولفوری و سولفیدی تبدیل می گردد که از رشد باکتری سیاه سرفه ممانعت می نماید.
) Woiwod1954) توانست این مشکل را با استریلیزاسیون سیستئین توسط فیلتر بجای اتوکلاو کردن آن برطرف نماید. اثرات مهارکنندگی رشد باکتری ناشی از حضور اسیدهای چرب غیر اشباع را نیز می توان با افزودن نشاسته یا charcoal برطرف نمود.
Rowatt (1957) حضور مهارکننده ی سومی را در محیط کشت مطرح کرد که با افزودن خون به محیط کشت می توان اثرات آنرا خنثی کرد. با اینکه رشد باکتری در حضور خون تسریع می گردد با اینحال می توان رشد مناسبی از باکتری را بدون حضور خون در محیط کشت شاهد بود که خود دلیلی است دال بر اینکه نتوان حضور مهارکننده سوم را ثابت نمود. بهترین دانش در ارتباط با نیازهای رشد باکتری سیاه سرفه توسط Stainer ارائه شد (۶۴).
۲-۱-۱٫ تعریف تست کنترل سمیت زدایی (MWGT)
این تست در واقع یک تستIn vivo برای کنترل عدم وجود توکسین در سوسپانسیون باکتری سیاه سرفه است. در این تست از دو گروه ۱۰ تایی موش NIH سالم با جنس مشابه و وزنg 16-14 استفاده شد. به یکی از گروه های ۱۰ تایی تحت عنوان گروه آزمایش ۵/۰ میلی لیتر نمونه سوسپانسیون آماده شده برای تولید واکسن سیاه سرفه معادل Iou 8 و به گروه دیگر تحت عنوان گروه کنترل به مقدار ۵/۰ میلی لیتر سرم فیزیولوژی به صورت داخل صفاقی تزریق شده، وزن حیوان ها قبل از تزریق، ۳ و ۷ روز بعد از تزریق اندازه گیری شده بعد از ۷۲ ساعت میانگین وزن گروه آزمایش نباید کمتر از وزن روز تزریق باشد و حداقل باید برابر با آن باشد و بعد از ۷ روز میانگین وزن موش ها در گروه آزمایش نباید کمتر از ۶۰% افزایش وزن موش­ها در گروه کنترل باشد. همچنین میزان مرگ و میر حیوان ها در گروه آزمایش باید کمتر از ۵% باشد (۶۰ و ۶۴).
۲-۱-۲٫ تعریف تست حفاظتی داخل مغزی موش(تست توانمندی Potency test)
این تست سنجش رسمی توانمندی برای واکسن سلولی و حتی واکسن غیرسلولی سیاه سرفه است و هنوز تنها تستی است که با حفاظت کودکان ارتباط دارد. دو گروه موش که با رقت سازی از واکسن استاندارد و واکسن مورد آزمایش ایمن شده اند ۱۴روز بعد از ایمنی با بهره گرفتن از سوش حاد سیاه سرفه (سویه ۱۸۳۲۳) که ۲۴-۲۰ ساعت در محیط کشت بورده ژانگو رشد کرده مورد تزریق داخل مغزی قرار گرفتند. سپس موش­های چلنج شده به مدت ۱۴ روز به صورت روزانه برای مشاهده هرگونه مرگ و میر و یا علائم ناشی از بیماری شامل فلجی، تورم سر و ازدیاد حساسیت به محرک های خارجی مورد بررسی قرار گرفتند. پس از ثبت میزان مرگ در هر گروه میزان نسبی توانمندی با بهره گرفتن از نرم افزار Combistat محاسبه گردید که میزان نسبی توانمندی مورد قبول برای واکسن باید مساوی یا بیشتر از Iou/ml 8 یا Iou/dose 4 واکسن انسانی باشد (۶۰ و ۶۴).
۲-۱-۳٫ابداع روش کشت^[۱۱۹]
اولین محیط کشت مایع مورد استفاده برای رشد باکتری سیاه سرفه، محیط ​​کوهن ویلر (۱۹۴۶) است که بعدها در مؤسسهLister بهینه سازی گردید. ترکیبات اصلی این محیط هیدرولیز اسیدی کازئین، سیستئین، گلوتامیک اسید، عصاره مخمر و برخی املاح می باشد. بهینه سازی و تطابق بیشتر این محیط کشت با شرایط رشد باکتری منجر به ارائه محیط B₂ گردید(۶۴).
جدول۲-۱٫ترکیب محیط لیستر و B₂ بر اساس گرم در لیتر