為什麼疫苗的研發這麼難?

為什麼疫苗的研發這麼難?

新冠疫苗什麼時候能研發出來、投入使用?這可能是眼下全世界人民最關心的同一個問題。

目前,中國和美國已經分別有一種疫苗進入了臨床實驗階段,從確認新病毒到進入臨床階段,短短兩個多月的時間,已經稱得上神速了。但後續的流程如果完全順利的話,也得花個一年左右的時間。

上一次全世界都在關心研發進度的疫苗,是2009年的甲型H1N1流感,當時疫苗的研製也非常順利,但最後,人們對疫苗的期望,其實並沒有得到期待的回報。

為什麼疫苗的研發這麼難?

4月,發現新病毒,確認為甲型H1N1;5月,確定季節性流感疫苗和大流行流感疫苗的生產策略;6月,第一批用於臨床研究的甲型H1N1流感疫苗出廠;11月,第一批規模化生產的疫苗株發貨。

從研發到使用,只有短短7個月的時間。所有環節的進展都順風順水,但是,疫苗還是等到流感病毒第一波大流行之後才上市,已經過了感染高峰期。

雖然疫苗是人類對抗病毒中,最有效的手段。但疫苗的研發,確實是個苦功夫。

回頭去看人類研發疫苗的整個歷史,就像病毒學專家讓-弗朗索瓦·薩呂佐所說的,堪稱一部人類面對病毒節節敗退後、奮起反擊的史詩。

這幾乎就是個不斷打怪通關的過程。


01 第一支疫苗的故事

想知道怎麼通關,得從疫苗歷史上最高光的時刻說起。

那是1979年,世界衛生組織宣告天花被根除。在這之後出生的孩子,就不再接種針對天花的牛痘疫苗,也就是所謂的“種痘”。

一直到今天,天花仍是人類成功消滅的唯一一種傳染性疾病。而針對天花的疫苗,也是人類的第一支疫苗。這個研發過程,道理說起來簡單,具體操作就困難重重了。

最早是在1796年,英國醫生愛德華·詹納發現,人在被患有牛痘的牛感染後,可以獲得了對天花的免疫力。於是,他將正在出牛痘的年輕農婦皮膚上的水泡中的液體,接種到一個8歲健康男孩身上,這堪稱醫學史上最為冒險的一次實驗,世界上第一支疫苗由此誕生,詹納也被稱為“疫苗之父”。

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詹納給孩子接種疫苗

所以,疫苗的原理很簡單,就是通過在人體中注射降低了致病性和毒性的病毒,觸發人體的免疫力,讓身體產生抗體。

但是,在簡單的道理後,仔細一想這個過程,要面臨的問題就多了:毒株要怎麼安全提取?怎麼處理毒株才不會對人體造成傷害,劑量是多少?怎麼做到量產?


02 疫苗近兩百年的歷史中,人們都克服了什麼

第一關需要攻克的,就是如何安全提取毒株。

還是要從天花疫苗講起。前面我們講到,詹納將牛痘導致的水泡中的液體,作為疫苗接種到人身上,人就產生對天花的免疫力了。而當時,採用的方式是接力接種,也就是一名兒童接種後,手臂上會長出膿包,再提取出膿包皰液,注射給下一個。

但是,這種接力接種有一個很大的風險:除了天花病毒,供體也可能攜帶其他的病毒,比如結核病或者梅毒等。所以這種接種方式,很容易造成了其他傳染病的肆虐。比如,1861年在意大利皮埃蒙特大區,就有46名孩子進行了接力接種,但很快,其中的39個都感染了梅毒。

為了解決這個問題,有科學家就想到,可以把動物作為供體。於是,他們就讓小牛的肋部感染牛痘,然後提取出皰液,經過減毒處理之後,同樣能讓人對天花免疫。

這樣一來,疫苗的供體問題就暫時解決了。從人體到動物,疫苗變得更加安全,產量也開始變得可控和穩定。

第二個要攻克的關卡,就是劑量的問題。

多少劑量對人體是合適的呢?這確實很難把控,如果疫苗中的病原體劑量小了,就起不到免疫作用,而劑量大了,就會對人體產生傷害。

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法國化學家巴斯德,微生物學的奠基人發明了狂犬病疫苗和巴氏消毒法


結果,發明了狂犬疫苗的巴斯德,解決了這個問題。

巴斯德把從患狂犬病死亡的兔子身上取出一小段脊髓,然後用化學乾燥劑進行乾燥,研成粉末,用蒸餾水稀釋後,就成了疫苗。然後,他把疫苗注射到狗的大腦中,發現接種疫苗後的狗,不僅沒有發病,還產生了對狂犬病毒的免疫力。

這裡,巴斯德操作的一個關鍵環節,就是降低病毒的毒性,經過乾燥後的脊髓,已經沒有那麼致命了,而且乾燥時間越長,毒性越低。

但這個時候,巴斯德知道自己研製的這種減毒型狂犬疫苗,還是不夠安全和有效。所以經過努力,他又找到一套新的人工培育疫苗的方法。

這次不再是減弱病原體的毒性,而是用適當的手段處理病原,讓病原失去會導致人發病的毒性,但因為還保留著標誌著自己病毒身份的特殊分子結構,也就是抗原,所以免疫系統還是能識別出來,不僅不會讓人感染疾病,還能產生相應的免疫力。

巴斯德研製的這兩種類型的疫苗,就是現代疫苗最重要的兩種類型:一種叫減活疫苗,另一種叫滅活疫苗。

過了這個關卡,人類面對的第三道關,就是如何安全、高效地生產疫苗。

病毒只能在活細胞中繁殖,所以通常把動物作為供體,像是狗、老鼠、兔子、牛,都曾用來作為疫苗的提供者,但可以想象的是,人類需要的疫苗數目那麼大,要犧牲那麼多的動物,實在不太可行。

這個時候,人們就發現了用雞蛋培養疫苗特別合適,其實準確的說,是雞蛋中雞的胚胎。作為大個頭獨立的受精卵,觀察研究起來非常直觀,也比較好操作,因此,用雞胚作為疫苗的培養單元,就成為了世界通用的流感疫苗製備技術。

當然,用來製備疫苗的雞蛋,可不是普通的蛋。生產雞胚的雞,不僅有專門的飼養區,還要接受預防接種,定期接受血清檢測。這種雞蛋的產量十分有限,價格還是很高昂。

然後到了20世紀中葉,人們發現還可以在人體外培養細胞,用來生產疫苗。科研人員找到了一種具有超強繁殖能力的細胞,叫做猴腎細胞,這種猴腎細胞很適合用來繁殖病毒。而且和雞胚比起來,細胞培養的成本大大降低了。於是,細胞培養登上歷史舞臺,抗病毒疫苗開始進入高潮。

現在,細胞培植技術還在不斷更新迭代,雞胚培養也仍然還在使用,相較於以前,安全性已經得到了保障。


03 疫苗的生產需要國際合作

可以說,疫苗不斷迭代的歷史,也是全人類與病毒鬥爭的歷史。

但剛剛這些關卡,還僅僅是在科研層面的困難,而一個新疫苗的研發和生產,從來都不只是一個簡單的科學問題。

為什麼疫苗的研發這麼難?

疫苗的研製週期


疫苗的研發,不僅路途漫長,需要大量經費的投入,還要做好竹籃打水一場空的心理準備。

所以,疫苗生產被看作一項人道主義色彩濃厚的公益性工作,幾乎沒有私營企業能夠承擔起這麼高的經濟風險,很多國家都設有單獨的公立疫苗生產機構供應全國。最近有新聞報道說,北京大興推出政策,新冠疫苗研發企業可獲最高百萬元支持。就是由政府來做支持。

不過,我們還要意識到一件事,那就是即使投入很多,還是有一直攻克不了的病毒,比如說艾滋病病毒。儘管人類發現艾滋病病毒已近40年,截止到2017年4月3日,全世界已經有43個艾滋病候選疫苗進入到了臨床試驗階段,但迄今還沒有一種針對艾滋病的疫苗,能離開實驗室並大量應用。

艾滋病疫苗的失敗也引發了科學家的反思,我們是不是在疫苗的臨床評估上投入太多,但是卻忽視了人體免疫等基礎研究,對病毒的研究,人類可能才完成了“萬里長征第一步”。

當然,這並不意味著人類要放緩疫苗的研發和投入。疫苗的研發永遠都有必要。人類真正消滅的傳染病只有天花,而多數傳染病病毒,學會了與人類共存。而疫苗,就成為了我們人類唯一的常備武器,我們必須要在和病毒的這場鬥爭中,把主動權握在自己的手中。

任何一種新型病毒的出現,對未來疫苗的研究,都是有價值的。例如,SARS冠狀病毒和中東呼吸綜合徵(MERS)冠狀病毒的研究,都為解碼和應對新的冠狀病毒,提供了重要依據。

而且,只有繼續開展研究,才能充實我們的彈藥庫,研製出能“以一敵多”的廣譜抗病毒疫苗。例如廣譜流感疫苗,就是基於所有已知的流感病毒的研究之上,開發出的預防各種流感的“萬能”疫苗。

病毒不分國籍,尤其是當下,環球同此涼熱,疫苗的研發也是如此,尤其需要全世界的合作。

為什麼疫苗的研發這麼難?

新冠疫苗研製情況(圖源:丁香醫生)

就拿流感疫苗的研發為例,世界衛生組織建立了一套體系,要求各國的疾控中心,要負責跟蹤各國近半個多世紀以來,各種變異性強的流感病毒,監測它們的變化和流行軌跡。然後,把收集到的毒株送到世界衛生組織研究合作中心。這樣一來,每一年新的流感病毒的毒株就會被篩選出來,及時提供給疫苗生產商,好提前應對季節性的流感。

另外,包括世界衛生組織和一些基金會,都在支持鼓勵發展中國家、尤其是有著流行病高風險的地區,發展疫苗產業。

因為我們的身體不僅屬於自己,只有保證世界範圍內的大規模接種,才能讓全世界的人,普遍形成對一種病毒的免疫。這是更安全、犧牲更少的一種群體免疫。


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