为什么疫苗的研发这么难?

为什么疫苗的研发这么难?

新冠疫苗什么时候能研发出来、投入使用?这可能是眼下全世界人民最关心的同一个问题。

目前,中国和美国已经分别有一种疫苗进入了临床实验阶段,从确认新病毒到进入临床阶段,短短两个多月的时间,已经称得上神速了。但后续的流程如果完全顺利的话,也得花个一年左右的时间。

上一次全世界都在关心研发进度的疫苗,是2009年的甲型H1N1流感,当时疫苗的研制也非常顺利,但最后,人们对疫苗的期望,其实并没有得到期待的回报。

为什么疫苗的研发这么难?

4月,发现新病毒,确认为甲型H1N1;5月,确定季节性流感疫苗和大流行流感疫苗的生产策略;6月,第一批用于临床研究的甲型H1N1流感疫苗出厂;11月,第一批规模化生产的疫苗株发货。

从研发到使用,只有短短7个月的时间。所有环节的进展都顺风顺水,但是,疫苗还是等到流感病毒第一波大流行之后才上市,已经过了感染高峰期。

虽然疫苗是人类对抗病毒中,最有效的手段。但疫苗的研发,确实是个苦功夫。

回头去看人类研发疫苗的整个历史,就像病毒学专家让-弗朗索瓦·萨吕佐所说的,堪称一部人类面对病毒节节败退后、奋起反击的史诗。

这几乎就是个不断打怪通关的过程。


01 第一支疫苗的故事

想知道怎么通关,得从疫苗历史上最高光的时刻说起。

那是1979年,世界卫生组织宣告天花被根除。在这之后出生的孩子,就不再接种针对天花的牛痘疫苗,也就是所谓的“种痘”。

一直到今天,天花仍是人类成功消灭的唯一一种传染性疾病。而针对天花的疫苗,也是人类的第一支疫苗。这个研发过程,道理说起来简单,具体操作就困难重重了。

最早是在1796年,英国医生爱德华·詹纳发现,人在被患有牛痘的牛感染后,可以获得了对天花的免疫力。于是,他将正在出牛痘的年轻农妇皮肤上的水泡中的液体,接种到一个8岁健康男孩身上,这堪称医学史上最为冒险的一次实验,世界上第一支疫苗由此诞生,詹纳也被称为“疫苗之父”。

为什么疫苗的研发这么难?

詹纳给孩子接种疫苗

所以,疫苗的原理很简单,就是通过在人体中注射降低了致病性和毒性的病毒,触发人体的免疫力,让身体产生抗体。

但是,在简单的道理后,仔细一想这个过程,要面临的问题就多了:毒株要怎么安全提取?怎么处理毒株才不会对人体造成伤害,剂量是多少?怎么做到量产?


02 疫苗近两百年的历史中,人们都克服了什么

第一关需要攻克的,就是如何安全提取毒株。

还是要从天花疫苗讲起。前面我们讲到,詹纳将牛痘导致的水泡中的液体,作为疫苗接种到人身上,人就产生对天花的免疫力了。而当时,采用的方式是接力接种,也就是一名儿童接种后,手臂上会长出脓包,再提取出脓包疱液,注射给下一个。

但是,这种接力接种有一个很大的风险:除了天花病毒,供体也可能携带其他的病毒,比如结核病或者梅毒等。所以这种接种方式,很容易造成了其他传染病的肆虐。比如,1861年在意大利皮埃蒙特大区,就有46名孩子进行了接力接种,但很快,其中的39个都感染了梅毒。

为了解决这个问题,有科学家就想到,可以把动物作为供体。于是,他们就让小牛的肋部感染牛痘,然后提取出疱液,经过减毒处理之后,同样能让人对天花免疫。

这样一来,疫苗的供体问题就暂时解决了。从人体到动物,疫苗变得更加安全,产量也开始变得可控和稳定。

第二个要攻克的关卡,就是剂量的问题。

多少剂量对人体是合适的呢?这确实很难把控,如果疫苗中的病原体剂量小了,就起不到免疫作用,而剂量大了,就会对人体产生伤害。

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法国化学家巴斯德,微生物学的奠基人发明了狂犬病疫苗和巴氏消毒法


结果,发明了狂犬疫苗的巴斯德,解决了这个问题。

巴斯德把从患狂犬病死亡的兔子身上取出一小段脊髓,然后用化学干燥剂进行干燥,研成粉末,用蒸馏水稀释后,就成了疫苗。然后,他把疫苗注射到狗的大脑中,发现接种疫苗后的狗,不仅没有发病,还产生了对狂犬病毒的免疫力。

这里,巴斯德操作的一个关键环节,就是降低病毒的毒性,经过干燥后的脊髓,已经没有那么致命了,而且干燥时间越长,毒性越低。

但这个时候,巴斯德知道自己研制的这种减毒型狂犬疫苗,还是不够安全和有效。所以经过努力,他又找到一套新的人工培育疫苗的方法。

这次不再是减弱病原体的毒性,而是用适当的手段处理病原,让病原失去会导致人发病的毒性,但因为还保留着标志着自己病毒身份的特殊分子结构,也就是抗原,所以免疫系统还是能识别出来,不仅不会让人感染疾病,还能产生相应的免疫力。

巴斯德研制的这两种类型的疫苗,就是现代疫苗最重要的两种类型:一种叫减活疫苗,另一种叫灭活疫苗。

过了这个关卡,人类面对的第三道关,就是如何安全、高效地生产疫苗。

病毒只能在活细胞中繁殖,所以通常把动物作为供体,像是狗、老鼠、兔子、牛,都曾用来作为疫苗的提供者,但可以想象的是,人类需要的疫苗数目那么大,要牺牲那么多的动物,实在不太可行。

这个时候,人们就发现了用鸡蛋培养疫苗特别合适,其实准确的说,是鸡蛋中鸡的胚胎。作为大个头独立的受精卵,观察研究起来非常直观,也比较好操作,因此,用鸡胚作为疫苗的培养单元,就成为了世界通用的流感疫苗制备技术。

当然,用来制备疫苗的鸡蛋,可不是普通的蛋。生产鸡胚的鸡,不仅有专门的饲养区,还要接受预防接种,定期接受血清检测。这种鸡蛋的产量十分有限,价格还是很高昂。

然后到了20世纪中叶,人们发现还可以在人体外培养细胞,用来生产疫苗。科研人员找到了一种具有超强繁殖能力的细胞,叫做猴肾细胞,这种猴肾细胞很适合用来繁殖病毒。而且和鸡胚比起来,细胞培养的成本大大降低了。于是,细胞培养登上历史舞台,抗病毒疫苗开始进入高潮。

现在,细胞培植技术还在不断更新迭代,鸡胚培养也仍然还在使用,相较于以前,安全性已经得到了保障。


03 疫苗的生产需要国际合作

可以说,疫苗不断迭代的历史,也是全人类与病毒斗争的历史。

但刚刚这些关卡,还仅仅是在科研层面的困难,而一个新疫苗的研发和生产,从来都不只是一个简单的科学问题。

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疫苗的研制周期


疫苗的研发,不仅路途漫长,需要大量经费的投入,还要做好竹篮打水一场空的心理准备。

所以,疫苗生产被看作一项人道主义色彩浓厚的公益性工作,几乎没有私营企业能够承担起这么高的经济风险,很多国家都设有单独的公立疫苗生产机构供应全国。最近有新闻报道说,北京大兴推出政策,新冠疫苗研发企业可获最高百万元支持。就是由政府来做支持。

不过,我们还要意识到一件事,那就是即使投入很多,还是有一直攻克不了的病毒,比如说艾滋病病毒。尽管人类发现艾滋病病毒已近40年,截止到2017年4月3日,全世界已经有43个艾滋病候选疫苗进入到了临床试验阶段,但迄今还没有一种针对艾滋病的疫苗,能离开实验室并大量应用。

艾滋病疫苗的失败也引发了科学家的反思,我们是不是在疫苗的临床评估上投入太多,但是却忽视了人体免疫等基础研究,对病毒的研究,人类可能才完成了“万里长征第一步”。

当然,这并不意味着人类要放缓疫苗的研发和投入。疫苗的研发永远都有必要。人类真正消灭的传染病只有天花,而多数传染病病毒,学会了与人类共存。而疫苗,就成为了我们人类唯一的常备武器,我们必须要在和病毒的这场斗争中,把主动权握在自己的手中。

任何一种新型病毒的出现,对未来疫苗的研究,都是有价值的。例如,SARS冠状病毒和中东呼吸综合征(MERS)冠状病毒的研究,都为解码和应对新的冠状病毒,提供了重要依据。

而且,只有继续开展研究,才能充实我们的弹药库,研制出能“以一敌多”的广谱抗病毒疫苗。例如广谱流感疫苗,就是基于所有已知的流感病毒的研究之上,开发出的预防各种流感的“万能”疫苗。

病毒不分国籍,尤其是当下,环球同此凉热,疫苗的研发也是如此,尤其需要全世界的合作。

为什么疫苗的研发这么难?

新冠疫苗研制情况(图源:丁香医生)

就拿流感疫苗的研发为例,世界卫生组织建立了一套体系,要求各国的疾控中心,要负责跟踪各国近半个多世纪以来,各种变异性强的流感病毒,监测它们的变化和流行轨迹。然后,把收集到的毒株送到世界卫生组织研究合作中心。这样一来,每一年新的流感病毒的毒株就会被筛选出来,及时提供给疫苗生产商,好提前应对季节性的流感。

另外,包括世界卫生组织和一些基金会,都在支持鼓励发展中国家、尤其是有着流行病高风险的地区,发展疫苗产业。

因为我们的身体不仅属于自己,只有保证世界范围内的大规模接种,才能让全世界的人,普遍形成对一种病毒的免疫。这是更安全、牺牲更少的一种群体免疫。


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