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人类与病毒斗争的秘密武器——疫苗,是如何研发出来的?-其他-智连星医

国庆期间,人们探亲访友,出门旅游,然而突如其来的新一轮疫情,让人们再度陷入紧张气氛当中。自10月17日以来,国内疫情已经波及17个省份,累计报告感染者超过500例,疫情防控依旧严峻。


分析全球疫情,最近一段时间,全球新冠每日新增病例从8月下旬开始逐渐回落,从8月19日最高峰每日新增74万例,回落到现在每日新增41万例(11月2日),降幅超过40%。尽管病毒一直在突变,但得益于种种防疫措施,总体来说,新冠疫情正在得到控制,这是一件好事。


新冠疫情的控制得益于两个重要的措施,第一,接种疫苗,全球已经有接近50%的人注射一剂新冠疫苗,这对于疫情的控制有着重要的意义;第二,非药物干预措施,例如戴口罩、勤洗手、保持社交距离等,新冠病毒已经肆意传播了将近2年时间了,大多数人已经习惯戴口罩,保持社交距离,这无疑能够很好的控制疫情的传播。今天一起了解下疫苗。


什么是疫苗?


疫苗是针对疾病的致病原或其相关的蛋白(多肽、肽)、多糖或核酸,以一种或多种成分,直接或通过载体经免疫接种进入机体后,能诱导产生特异的体液和/或细胞免疫,从而使机体获得预防该病的免疫力。当前疫苗的应用已从预防疾病发展到治疗疾病,有预防性疫苗和治疗性疫苗。


疫苗的性质


疫苗要具备良好的免疫原性、安全性和稳定性,如表1所示。理想的疫苗可诱导产生可靠的保护性免疫,且无致病性和接种后异常反应,同时易于接种、保存和运输,价格低廉,能够承受

表1-疫苗的性质


疫苗的发展


“疫”:流行性传染病,免疫即免于发生传染病。尽管近代才出现“免疫”这个词,但是人们在远古时代就已认识了免疫现象。公元前5世纪希借半岛的战史中,描述了在传染病流行时,由患过该病的人来护理病人和埋葬尸体的事例。公元384年,晋朝葛洪在《肘后备急方》中记载“疗狂犬咬人方,乃杀所咬犬,取脑傅之,后不复发”。我国是世界上最早采用人工免疫的方法预防天花的国家。公元10世纪,唐、宋时代已有接种人痘的记载。当时,有痘衣法、痘浆法、旱苗法、水苗法4种。采用痘痂直接放在健康人鼻子内,或把痂皮先行烘干,研成粉来再吹进鼻内,也有把天花病人的衣服或涂有天花疤浆的衣服给小儿穿。


随着科学技术的发展,疫苗也在不断发展进步,图1汇总了疫苗发展情况。

图1 疫苗发展历史【1】


几百年来,疫苗的进化过程经历了一、二、三代的升级演化:


第一代疫苗是使用完整的病原体作为疫苗,简单说,就是直接使用病毒,将病毒活性杀死或者降低其毒性,促使疫苗进入体内的时候,人体产生抗体,实现免疫的目的,例如灭活、减毒或无毒的完整病原体(整株疫苗)。

第二代疫苗将抗原精简为病原体的蛋白或多糖,可以通过基因重组技术来实现抗原设计,并在体外表达、提纯。相比第一代苗,第二代苗更安全,毒副作用更低。例如亚单位苗和基因工程苗等。

第三代疫苗则是将抗原简化成顶层的核酸物质,接种后借用人体细胞实现一步到位的胞内抗原表达。目前,第三代疫苗在研发速度、产业化、以及疫苗的免疫原性上优势明显,应用前景良好。例如核酸疫苗(DNA疫苗、mRNA疫苗等基因疫苗)。


疫苗的种类


疫苗有不同的分类方式,主要有以下几种:

表2-疫苗的分类


最常见的分类方式是第一种按照性质划分,表3比较了几种常用疫苗的优势和局限性。

表3-常见疫苗的优势与局限性


疫苗的作用机理


当人体接种疫苗后会引起免疫反应,产生记忆T细胞和记忆B细胞;当人体再次接触同种抗原时,这两种细胞迅速增殖分化产生效应T细胞和效应B细胞(浆细胞)迅速清除抗原,浆细胞产生抗体,抗体和抗原结合;效应T细胞和靶细胞密切接触,使靶细胞裂解死亡,达到清除病毒的作用。疫苗最大的作用就是,在不让机体生病的前提下,让机体产生抗病能力。


疫苗的研发


疫苗的研发经历漫长的过程,一般用时为5~10年,从研发到使用主要可以分为五大阶段:研发阶段、注册阶段、生产阶段、流通阶段、使用阶段。由于新冠疫情的突发和严重性,目前上市疫苗的研发周期都在1年左右,属于紧急使用疫苗。

图2-疫苗研发流程

表4-疫苗研发阶段


疫苗不同于一般的化学药品,药理、毒理的实验要求具有特殊性,因此,该制品的药理学试验主要包括发生作用的原理、生物效价与剂量的关系、免疫程序和接种途径与效果的关系等;在毒理学方面主要考虑接种部位和全身的病理反应、以及机体对该疫苗的非期望的免疫应答反应和这种反应的持续时间。由于以上各方面是互相关联的,因此,应综合考虑药理、毒理和免疫原性或生物效价的因素。


应建立适当的试验及检测方法来评价疫苗的免疫原性或生物效价,如果有动物模型或可建立动物模型的,可以采用动物模型直接评价疫苗的生物效价,如:对一些有动物模型的感染性疾病,可以采用病原体的攻击实验来评价该疫苗的保护效果。而且要建立剂量与生物效价的关系,通过实验优化免疫程序和接种途径。若无法建立动物模型,应建立能验证该疫苗有效性的体外实验进行评价。


效力试验(生物效价):由于用于预防的疫苗是通过机体的免疫应答反应发生作用的,因此应评价其体液免疫和细胞免疫的生物效价。


体液免疫:在评价体液免疫效价时,应选择实验动物的品系,建立检测动物血清抗体的诊断试剂,并对该类试剂进行验证,可以计算小鼠ED50;以及抗体产生的滴度,如有必要和可行,还应当建立评价抗体质量的方法,对抗体的性质进行评价,如亚型测定及抗原中和位点分析等。


细胞免疫:在评价细胞免疫效价时,应当建立检测评价细胞免疫的方法,也可通过对细胞因子的定量检测评价其细胞免疫情况,如属于常规检定项目,该类方法应稳定、重复性好、可操作性强,并制定相应的质量标准。若有动物模型,可进行动物保护性实验。


疫苗在上市前要经过临床前和临床研究,充分证明其安全性和有效性,才能获批使用。

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