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          疫苗——历史,机理和类别

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          【摘要】:

          疫苗——历史,机理和类别

           

            本文作者:马越(中国科学院微生物研究所)
           

            疫苗的首次出现,至今被认为是在1796514日这一天,英国医生Jenner在一个小男孩的手臂上接种牛痘用来预防天花。 

              

            事实上这位Jenner医生把接种疫苗这一过程称之为vaccination(来源于拉丁语vacca,意为牛),这个单词就是我们现在所说的预防接种。 

              

            在这之后法国的微生物学家巴斯德,研究出了可以预防鸡霍乱的疫苗。这两位先驱对疫苗的研究,导致了现代免疫学的诞生[1] 

              

            疫苗研究的成功在于其背后有着这样一套机理:宿主会产生一些细胞,在相同病原体再次感染时,这些上次感染中负责杀死这些病原体的细胞会再次大量活化,迅速消灭这些遇到过的敌人。 

              

            简单的来说,得过天花的人,不会再得天花。 

            
           

            天花症状(图片来源:百度图库)

              

            然而这并不是人们第一次观察到这样的现象,其实早在2000多年前的伯罗奔尼撒战争中(公元前431年至公元前404年),曾经有两次瘟疫袭击过雅典,当时的雅典历史学家Thucydides发现在第一次瘟疫中感染后幸存下来的人,在第二次瘟疫中不会被感染。 

              

            如今看来,这算是人类第一次观察到免疫这一现象,然而受限于当时的认知和医疗水准,没有人能知道那些在第一次瘟疫中活下来的人为什么会在第二次的瘟疫中毫发无伤。 

              

            其实这也是一个巧合,只有两次袭击雅典的瘟疫是由同一种病原体(未突变过)引起的,才会出现这种现象。 

              

            接下来我们将主要介绍什么是疫苗,以及疫苗是怎么来的。 

            
           

            1、首先我们从上述描述中也已经有所提及,疫苗是预防性的措施,是保证宿主不受某种病原体感染生病的预防措施。这里需要注意到疫苗并不能治疗疾病。疫苗是防御性的,它只能让你不生这个病。 

              

            在了解什么是疫苗之前。我们得先学一点点免疫学的知识。 

            
           

            

            相信我,就一点点。(图片来源网络) 

              

            2、其实你的免疫系统中主要负责干脏活的(也就是杀死病原的那个)叫做T细胞。 

              

            T细胞在遇见病原体之前是一个单纯的少年(na?ve T cell)。遇见病原体后这些单纯的少年们经历了必要的成长(活化),成为了效应T细胞,效应T细胞负责杀死病原体。 

              

            在这些病原体死后,一部分的效应T细胞衰老死亡,另一小部分的效应T细胞留下来成为记忆T细胞(图一)——他们会把刚刚杀死病原体的特征以及致死方式记录在案,用于防备下次再遇到同样的病原体。 
           

            

            图一:记忆T细胞的产生,之前认为记忆T细胞是直接从na?ve T 细胞和效应T细胞同时活化得到的,如图1a部分;然而现在的证据证实,其真正的来源应该是像图一b那样来源于效应T细胞[2-3] 

              

            免疫系统从发现病原体,到记忆T细胞的产生其实是一个漫长的过程,这中间如果让这些入侵的病原体快速增殖,躲避追杀,那么宿主便会处于生病的状态。 

              

            为了保护我方宿主不会受到相同病原体的二次伤害,我们的免疫系统进化出了记忆T细胞,专门用于处理之前就感染过的病原体。 

              

            当旧的病原体入侵之后,记忆T细胞会瞬间活化将之前杀死这个病原体的记忆簿调出,迅速产生相对应的解决方案,能够在较短的时间内将该病原体消灭殆尽。 

              

            记忆T细胞的这一能力,就是我们之所以能够研发疫苗的最主要原因。 

              

            注意:由于我们体内的免疫系统存在一个发育成熟的过程,所以对于新出生的婴儿,其免疫系统还处于脆弱的阶段,不能让他/她自己去感染相应的疾病来获得相应的免疫能力。所以当婴儿刚出生一直到6岁大的时候,这期间均有相应的疫苗需要接种,如:乙肝疫苗、卡介苗、百白破疫苗、麻风疫苗、乙脑疫苗等[4] 

              

            好了,我们已经了解了疫苗之所以能成立的机制,那么下面我们就去看看疫苗都有哪些种类。 

              

            3、我们根据制作得到疫苗的方法的不同,可以大致将疫苗分为两种类型:减毒活疫苗和灭活疫苗(还有其他种类,为了科普简易起见,就说这两类)。 

              

            首先是减毒活疫苗,顾名思义减毒活疫苗就是在原有病原体的身上通过不断的变异变异再变异,从而产生出一个结构基本不变,但毒力作用显著降低,甚至是无毒的毒株。 

              

            这样的毒株我们就可以将其作为疫苗,直接注射到人体,在人体不产生病理反应的情况下帮助我们产生相应的记忆T细胞。从而产生免疫效应,达到预防的效果。其一般过程如图二: 

            
           

            

            图二,第一步需要将相应的活病毒从感染者中获取,然后用人源的细胞进行培养;接着将培养过后的病毒接种到猴子(主要用于实验)的细胞中;第三步我们得到在猴子细胞中培养后的各种突变细胞,直到有一种突变病毒可以和猴子的细胞共存(即毒力减弱或丧失毒力);最后我们将这种突变的减毒病毒放入人源的细胞中,观察其无法自由生长,并在一定期限内死亡,这样我们就得了可以用的减毒活疫苗[1] 

              

            第二种疫苗就是灭活疫苗,灭活疫苗的制备过程和上面的很类似,只是我们不需要将种疫苗的毒株进行多次培养,我们只需要将它们进行一次培养,然后找到可以彻底杀死它们又同时保留了重要毒株特征的手段。 

              

            这一方法主要应用于一些不容易突变,但容易被杀死且还保留原始毒株特征的病原体,或某种有可能恢复其毒力的减毒活病原体。 

              

            到这我们就真正地了解到了,为什么在疫情爆发的时候,拿到活毒株体是这么的重要。而且由于病原体的突变率不同,比较从各个不同病人中分离得到的活毒株也是一件非常重要的事。 

              

            但就算我们现在就有可用的疫苗毒株了,从研发得到,到可以注射防疫还是有一段时间的。 

              

            这段时间有多久?不同的国家有不同的流程和期限。我们可以简单参考下电影《传染病》里的这段对话: 

            
           

            电影《传染病》剧照
           

              

            电影里的时间粗略估算下大约要6个月到1年,而且还伴随着新的感染和死亡。 

              

            但这只是电影里的,现实生活中,在没有疫情爆发的情况下,我们从拿到一个实验室可用的疫苗开始,一直到能够商用,这将是一个远大于一年的漫长的过程。 

              

            在我们国家,在疫情爆发的时候(正如当下),流程期限将会大大地缩短,甚至会有“绿色通道”,一切以防控疫情为主。 

              

            但是我们还是需要时间,科研人员争分夺秒,日夜奋战,就是在抢夺这些时间。 

              

            所以,在家待着不管有没有感染,主动自我隔离,这是对我们自己的保护,也是在为奋斗在一线的科研人员争取时间。 

              

            奉劝一句: 

            
           

            (图片来源网络) 

              

            最后,正如电影中找到了那个感染了病毒突变体,但却没有生病的猴子(相当于找到了减毒活疫苗),我们也希望能尽快的找到我们自己的这只猴子。 

            

            电影《传染病》剧照 
           

            参考文献: 

            1Murphy, Ken, and Casey Weaver. Janeway's immunobiology. Garland Science,2016. 

            2Youngblood, Ben, et al. "Effector CD8 T cells dedifferentiate intolong-lived memory cells." Nature 552.7685 (2017):404-409. 

            3Akondy, Rama S., et al. "Origin and differentiation of human memoryCD8 T cells after vaccination." Nature 552.7685 (2017):362-367. 

            4http://www.chinacdc.cn/jkzt/ymyjz/zswd_10960/201904/t20190426_201664.html 

           

          信息来源:中国科学院微生物研究所

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