疫苗种类有哪些?一篇科普全搞懂

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疫苗种类有哪些?一篇科普全搞懂菲利普医生,外科/射箭/185/尺八/笛子/猫奴

新冠肺炎在全球范围内摧城拔寨,很多国家的医疗系统被击穿。而且许多专家都认为新冠肺炎很有可能像甲型流感病毒一样每隔几年就降临人类社会引发疫情,成为长期威胁人类健康安全的达摩克利斯之剑。所以,疫苗在疫情期间逐渐成为一个热词。

疫苗最早可以追溯到东晋葛洪《肘后备急方》记述的一种治疗狂犬咬伤的方法,即“治卒有猘犬凡所咬毒方”有云:“仍杀所咬犬,取脑傅之,后不复发。”也就是说,将咬人的狂犬杀死,将其脑捣碎成浆,敷于患处可以治疗狂犬病。当然这种近似于神秘主义的方法在后来的实践中鲜有奏效,但其做法却无意中契合了疫苗的原理:

狂犬病毒是一种典型的嗜神经病毒,即专门侵害神经系统。人或犬被咬伤后,病毒经由周围神经上行至中枢神经系统,最终在大脑中扩增繁殖,引起脑功能的严重受损,表现出狂犬病的典型症状,如恐水、对光照、风吹等刺激过度敏感,引起惊恐和躁狂。而受损的大脑中存在狂犬病毒的特异性抗体,所以将病犬脑浆敷在患处能够将伤口内的病毒结合一部分。但脑浆中也同样存在大量病毒,所以这个方法在实践中少有成功案例。

但是在明末清初,中国很多医生为儿童接种人痘。分为两种方法,其一是将天花病人穿过的衣服给儿童穿,其二是将天花病人的痘痂风干研成粉末,用小管吹入儿童鼻孔。用现代医学的角度分析,这是有一定科学根据的。天花病人穿过的衣服或痘痂粉末中含有失活的天花病毒,有可能诱导产生特异性免疫应答。这两项技术也被记录到预防天花的专著《种痘新书》中。

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但因为现代科学并未能打开古老的中国大门,所以中国疫苗接种的起点虽然很早,但却在近代大大落后于西方。

本文将从疫苗发展史的角度回顾疫苗技术的迭代,分析各种疫苗的优缺点:

1,第一代疫苗

包括减毒活疫苗和灭活疫苗。

减毒活疫苗可以这么理解,就是当某种高传染性高致病性病毒出现以后,我们在自然界中发现了与其高度同源且致病力极低甚至不致病的病毒株;或者通过实验室不断扩增病毒并选育出那些因为自身突变导致致病力显著下降的毒株,从而制成减毒活疫苗。例如爱德华·詹纳发现牛奶厂挤奶女工手部感染了牛痘,从而获得了对天花的免疫力。进而将牛痘提取物(包含活的牛痘病毒)接种给儿童,成功使其获得了对天花的免疫力,这其实就是一种减毒活疫苗。另外我国长期使用的脊髓灰质炎糖丸疫苗也是一种减毒活疫苗。

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减毒活疫苗的优点:由于是活疫苗,所以接种后能持续刺激机体产生体液免疫和细胞免疫应答,免疫效果较好,而且作用时间长。另外因为是活的病毒 / 细菌,所以可以直接诱导产生免疫应答,不需要佐剂,也不需要对抗原蛋白进行提纯。所以总结起来就是效果好、工艺简单

减毒活疫苗的缺点:毒力减弱的病原体体可能通过变异又恢复了强大的致病力,即“毒力返祖”现象。例如脊髓灰质炎减毒活疫苗就曾经出现过多次零星发生的毒力返祖现象,造成接受接种的儿童患病。另外还有保存条件要求比较高,需要全程冷链运输保存。也正是因此,许多国家逐步放弃了减毒活疫苗。

灭活疫苗可以理解为将病毒的尸体。将其注射到人体,这些病毒尸体不具有遗传物质,或者遗传物质已被破坏,所以无法造成人体的感染。但病毒的蛋白质外壳可以诱导人体产生特异性免疫应答,从而让人产生相应的疾病免疫力。例如我国曾长期使用的乙肝疫苗、流感裂解疫苗就是一种灭活疫苗。

灭活疫苗的优点:使用上比减毒疫苗安全,没有毒力返祖的风险。

灭活疫苗的缺点:它只诱导体液免疫应答,但是负责合成抗体的细胞只能对这种病原体保持一定时间的“记忆”,“忘记”以后免疫力就衰竭了。由于免疫效果弱所以需要多次接种(基础 + 强化),并且产生抗体保护时间短,一般 3-5 年后需要再次接种。如乙肝疫苗在新生儿出生时基础免疫一次,一个月和六个月的时候分别强化免疫各一次。而成年后还需要根据乙肝五项结果适时强化注射,才能在体内维持足够的抗体滴度,形成对乙肝病毒的有效防御力。

所以综上所述,第一代疫苗虽然远离、制造工艺都比较简单,但是有效性和风险很难做到有效的平衡,属于正在被淘汰的技术。

2,第二代疫苗

主要代表就是亚单位疫苗和重组基因疫苗。

亚单位疫苗:通过鸡胚或者工具细胞大量扩增病毒,然后利用化学分解或有控制性的蛋白质水解方法,提取病原体的特殊蛋白质结构,筛选出的具有免疫活性的片段制成的疫苗。这里要注意和前一代灭活疫苗中的裂解疫苗做区分,裂解疫苗仍然是蛋白质,而亚单位疫苗则是蛋白质进一步水解产生的可以诱导免疫应答的多肽片段。亚单位疫苗是将致病菌主要的保护性免疫原存在的组分制成的疫苗,所以也叫组分疫苗。

重组基因疫苗:无论是裂解病原体产生的蛋白质,还是进一步分解产生的亚单位,这些能够诱导免疫应答的蛋白质或蛋白质水解产物都是由核酸引导合成的。所以科学家就开始尝试把引导合成蛋白质的基因片段植入到工具细胞中(基因重组技术),让这些工具细胞海量生产相应的蛋白质。然后再收集、纯华这些蛋白质,也就得到重组基因疫苗。常用的工具细胞包括大肠杆菌、酵母菌等等,通过简单、高效的发酵工业可以快速批量生产,成本比亚单位疫苗更低。

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这两种疫苗虽然效果也不错,但原理上依旧是利用蛋白质 / 蛋白质水解产物诱导体液免疫,仍然具有类似于灭活疫苗的缺点——免疫时间有限,需要多次注射。而且这些蛋白质 / 蛋白质片段毕竟不是活病毒,要想成功诱导特异性免疫应答离不开高效的佐剂。而佐剂又有很多种,这都需要不断试错。所以两种疫苗的研发周期一点也不比第一代疫苗研发周期更短

3,第三代疫苗

主要包括重组病毒载体疫苗和核酸疫苗

重组病毒载体疫苗:将病毒负责诱导和成免疫原性蛋白质 / 亚单位的基因片段找出来,然后嫁接到某种我们熟知的、没有致病性或者致病性极微弱的病毒(例如腺病毒)上。探后利用载体病毒带着基因片段进入人体细胞,大量合成可以诱导免疫应答的蛋白质 / 亚单位。这就等于综合了减毒活疫苗和亚单位疫苗的优势,又避免了各自的短板。

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重组病毒载体疫苗虽好,但毕竟还是活病毒,所以运输储存有一定要求,对经济欠发达地区可能还不太友好。例如我国独立研发、具有完全自主知识产权的重组埃博拉病毒病疫苗,虽然已经获批上市,但埃博拉病毒疫情主要还是在非洲。但非洲电力供应不方便,很多部落地理距离遥远,长途冷链运输确实有一定难度。

核酸疫苗:包括 DNA 疫苗和 mRNA 疫苗两种。就是将编码某种抗原蛋白的病毒基因片段(DNA 或 RNA ) 直接导入动物体细胞内, 并通过宿主细胞的蛋白质合成系统产生抗原蛋白, 诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答, 以达到预防和治疗疾病的目的。两者的区别在于 DNA 是先转录成 mRNA 再合成蛋白质,mRNA 则直接合成。

所以核酸疫苗具备了重组病毒载体疫苗的优点,但又不是活病毒,没那么娇贵。

但是说到这里大家也不难发现,疫苗技术在进步,但工艺越来越复杂,周期也相对比较长。

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