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疫苗——歷史,機理和類別

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【摘要】:

疫苗——歷史,機理和類別

 

  本文作者:馬越(中國科學院微生物研究所)
 

  疫苗的首次出現,至今被認為是在1796514日這一天,英國醫生Jenner在一個小男孩的手臂上接種牛痘用來預防天花。 

    

  事實上這位Jenner醫生把接種疫苗這一過程稱之為vaccination(來源于拉丁語vacca,意為牛),這個單詞就是我們現在所說的預防接種。 

    

  在這之后法國的微生物學家巴斯德,研究出了可以預防雞霍亂的疫苗。這兩位先驅對疫苗的研究,導致了現代免疫學的誕生[1] 

    

  疫苗研究的成功在于其背后有著這樣一套機理:宿主會產生一些細胞,在相同病原體再次感染時,這些上次感染中負責殺死這些病原體的細胞會再次大量活化,迅速消滅這些遇到過的敵人。 

    

  簡單的來說,得過天花的人,不會再得天花。 

  
 

  天花癥狀(圖片來源:百度圖庫)

    

  然而這并不是人們第一次觀察到這樣的現象,其實早在2000多年前的伯羅奔尼撒戰爭中(公元前431年至公元前404年),曾經有兩次瘟疫襲擊過雅典,當時的雅典歷史學家Thucydides發現在第一次瘟疫中感染后幸存下來的人,在第二次瘟疫中不會被感染。 

    

  如今看來,這算是人類第一次觀察到免疫這一現象,然而受限于當時的認知和醫療水準,沒有人能知道那些在第一次瘟疫中活下來的人為什么會在第二次的瘟疫中毫發無傷。 

    

  其實這也是一個巧合,只有兩次襲擊雅典的瘟疫是由同一種病原體(未突變過)引起的,才會出現這種現象。 

    

  接下來我們將主要介紹什么是疫苗,以及疫苗是怎么來的。 

  
 

  1、首先我們從上述描述中也已經有所提及,疫苗是預防性的措施,是保證宿主不受某種病原體感染生病的預防措施。這里需要注意到疫苗并不能治療疾病。疫苗是防御性的,它只能讓你不生這個病。 

    

  在了解什么是疫苗之前。我們得先學一點點免疫學的知識。 

  
 

  

  相信我,就一點點。(圖片來源網絡) 

    

  2、其實你的免疫系統中主要負責干臟活的(也就是殺死病原的那個)叫做T細胞。 

    

  T細胞在遇見病原體之前是一個單純的少年(na?ve T cell)。遇見病原體后這些單純的少年們經歷了必要的成長(活化),成為了效應T細胞,效應T細胞負責殺死病原體。 

    

  在這些病原體死后,一部分的效應T細胞衰老死亡,另一小部分的效應T細胞留下來成為記憶T細胞(圖一)——他們會把剛剛殺死病原體的特征以及致死方式記錄在案,用于防備下次再遇到同樣的病原體。 
 

  

  圖一:記憶T細胞的產生,之前認為記憶T細胞是直接從na?ve T 細胞和效應T細胞同時活化得到的,如圖1a部分;然而現在的證據證實,其真正的來源應該是像圖一b那樣來源于效應T細胞[2-3] 

    

  免疫系統從發現病原體,到記憶T細胞的產生其實是一個漫長的過程,這中間如果讓這些入侵的病原體快速增殖,躲避追殺,那么宿主便會處于生病的狀態。 

    

  為了保護我方宿主不會受到相同病原體的二次傷害,我們的免疫系統進化出了記憶T細胞,專門用于處理之前就感染過的病原體。 

    

  當舊的病原體入侵之后,記憶T細胞會瞬間活化將之前殺死這個病原體的記憶簿調出,迅速產生相對應的解決方案,能夠在較短的時間內將該病原體消滅殆盡。 

    

  記憶T細胞的這一能力,就是我們之所以能夠研發疫苗的最主要原因。 

    

  注意:由于我們體內的免疫系統存在一個發育成熟的過程,所以對于新出生的嬰兒,其免疫系統還處于脆弱的階段,不能讓他/她自己去感染相應的疾病來獲得相應的免疫能力。所以當嬰兒剛出生一直到6歲大的時候,這期間均有相應的疫苗需要接種,如:乙肝疫苗、卡介苗、百白破疫苗、麻風疫苗、乙腦疫苗等[4] 

    

  好了,我們已經了解了疫苗之所以能成立的機制,那么下面我們就去看看疫苗都有哪些種類。 

    

  3、我們根據制作得到疫苗的方法的不同,可以大致將疫苗分為兩種類型:減毒活疫苗和滅活疫苗(還有其他種類,為了科普簡易起見,就說這兩類)。 

    

  首先是減毒活疫苗,顧名思義減毒活疫苗就是在原有病原體的身上通過不斷的變異變異再變異,從而產生出一個結構基本不變,但毒力作用顯著降低,甚至是無毒的毒株。 

    

  這樣的毒株我們就可以將其作為疫苗,直接注射到人體,在人體不產生病理反應的情況下幫助我們產生相應的記憶T細胞。從而產生免疫效應,達到預防的效果。其一般過程如圖二: 

  
 

  

  圖二,第一步需要將相應的活病毒從感染者中獲取,然后用人源的細胞進行培養;接著將培養過后的病毒接種到猴子(主要用于實驗)的細胞中;第三步我們得到在猴子細胞中培養后的各種突變細胞,直到有一種突變病毒可以和猴子的細胞共存(即毒力減弱或喪失毒力);最后我們將這種突變的減毒病毒放入人源的細胞中,觀察其無法自由生長,并在一定期限內死亡,這樣我們就得了可以用的減毒活疫苗[1] 

    

  第二種疫苗就是滅活疫苗,滅活疫苗的制備過程和上面的很類似,只是我們不需要將種疫苗的毒株進行多次培養,我們只需要將它們進行一次培養,然后找到可以徹底殺死它們又同時保留了重要毒株特征的手段。 

    

  這一方法主要應用于一些不容易突變,但容易被殺死且還保留原始毒株特征的病原體,或某種有可能恢復其毒力的減毒活病原體。 

    

  到這我們就真正地了解到了,為什么在疫情爆發的時候,拿到活毒株體是這么的重要。而且由于病原體的突變率不同,比較從各個不同病人中分離得到的活毒株也是一件非常重要的事。 

    

  但就算我們現在就有可用的疫苗毒株了,從研發得到,到可以注射防疫還是有一段時間的。 

    

  這段時間有多久?不同的國家有不同的流程和期限。我們可以簡單參考下電影《傳染病》里的這段對話: 

  
 

  電影《傳染病》劇照
 

    

  電影里的時間粗略估算下大約要6個月到1年,而且還伴隨著新的感染和死亡。 

    

  但這只是電影里的,現實生活中,在沒有疫情爆發的情況下,我們從拿到一個實驗室可用的疫苗開始,一直到能夠商用,這將是一個遠大于一年的漫長的過程。 

    

  在我們國家,在疫情爆發的時候(正如當下),流程期限將會大大地縮短,甚至會有“綠色通道”,一切以防控疫情為主。 

    

  但是我們還是需要時間,科研人員爭分奪秒,日夜奮戰,就是在搶奪這些時間。 

    

  所以,在家待著不管有沒有感染,主動自我隔離,這是對我們自己的保護,也是在為奮斗在一線的科研人員爭取時間。 

    

  奉勸一句: 

  
 

  (圖片來源網絡) 

    

  最后,正如電影中找到了那個感染了病毒突變體,但卻沒有生病的猴子(相當于找到了減毒活疫苗),我們也希望能盡快的找到我們自己的這只猴子。 

  

  電影《傳染病》劇照 
 

  參考文獻: 

  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 

 

信息來源:中國科學院微生物研究所

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