疫苗研发生产的基本原理及方法

2020-03-08 03:23:39版本:1/1

人体的免疫系统要清除入侵的病毒主要有两种方式

第一种是无差别杀毒。对入侵人体的外来大分子物质,免疫细胞会第一时间把它们吞噬消化掉,这个过程在生物学里叫「非特异性免疫」。只要不属于人体本身的大分子物质,都有可能受到清除。但是这种清除属于日常操作,因为缺乏针对性所以效率并不高,当一次性入侵的病毒数量较多时,就会有一些躲过免疫系统入侵到健康细胞里面去大量复制。

这也是医务人员感染风险最高的原因,医疗操作不可避免地近距离接触,甚至插管、开胸,接触最高浓度的病毒。当病毒量超出了「非特异性免疫」的处理能力,人体就宣告被感染了。

▼新冠病毒(2019-nCoV 或 SARS-CoV-2)正在侵染人体细胞(电镜图):

第二种是针对性的杀毒。病毒第一次进入人体后,有一些担当「侦察兵」的免疫细胞会发现这种病毒并记住它们的特征,针对性地开发出能够杀灭这种病毒的抗体武器,在生物学里这叫「特异性免疫」。等到第二次这种病毒再入侵时,人体免疫系统就能马上识别出来,安排免疫细胞大量产生针对这种病毒的抗体,快速剿灭入侵病毒。这也是康复者血浆有一定治疗作用的原因之一,因为其中含有针对病毒的抗体(但是量不大)。

▼免疫细胞吞噬外来病原体的示意图:


疫苗研发生产的原理及方法

给健康人接种疫苗的基本原理就是基于特异性免疫:

让人体通过疫苗记住病毒特征,等真正接触病毒时能够第一时间激发免疫系统的最大威力,避免感染。

然而,为了让免疫系统记住新冠病毒的特征,我们不能直接把新冠病毒打到身体里去,那样直接就感染了,事与愿违。那怎么办呢?

通常有两类办法:

一类是把病毒手脚打残了再丢进去人体做疫苗。这样人体免疫系统可以通过病毒的脸(关键结构特征)记住它的样子,等真的接触病毒时已经建成了抗体大军不用怕仓促应战。这在医学上叫「减毒活疫苗」,即疫苗里有活病毒,但致病性已经大打折扣。

还有一类是把病毒打死了再丢进去人体做疫苗。这样的「灭活疫苗」安全性很高,不会让人体染病,但是如果病毒死得面目全非(关键结构特征消失),免疫系统又记不住病毒的样子,不能生成对应的抗体,起不到疫苗的效果。所以说把握尺度很关键,既要干死病毒,又要保留结构特征不能「一脚踩扁」。

以上就是开发病毒疫苗的两类基本原理,嘴上说说很容易的样子。然而我们要知道,病毒几乎是尺寸最小的微生物了,直径通常在 50 纳米左右,要对病毒进行精细操作何其之难!这么说大家没概念,那就换个说法:

新型冠状病毒(2019-nCoV 或 SARS-CoV-2)需要经过电子显微镜放大 15 万倍才能被人眼看到,就这还只是一个模糊的身影,根本看不清细微结构。

▼电子显微镜下新冠病毒(2019-nCoV 或 SARS-CoV-2)的真容(经着色):

所以,对病毒的操作是不可能拿一把想象中微小的手术刀或者镊子去修理它们的,只能通过传代培养让病毒变异,或者用基因编辑等十八般复杂操作去改变病毒毒力,同时,最关键的是保持其结构特征。

对于一种新病毒来说,由于人类对其感染机理了解有限,我们还根本不知道病毒身上哪里是可供识别特征的「脸」,哪里是会危害人体健康的「手脚」,开发疫苗的难度和精细程度可想而知。

当然,最新的疫苗开发技术还有重整疫苗技术、mRNA 疫苗技术、多肽疫苗技术等,但疫苗起作用的本质都是通过病毒的某种特征结构诱导人体产生免疫反应。无论哪种开发路线,最重要的都是确保疫苗有效性与安全性。

假以时日我们相信以现有的生物技术水平一定能够做到,但中间经过多少坎坷才能实现,就要靠 100 分的努力 + 900 分的运气了。

而且,就算技术好加运气好,开发出了很有希望的疫苗,还得经过临床试验才能确定真的有激发免疫反应的效果,真的不会导致人体感染。这个时间怎么也快不起来,也绝不是通过某位勇敢献身的科学家自己试一下就能得出可靠结论的。

▼科幻电影《传染病》截图:

疫苗临床试验,必须有足够大的样本量,设置对照试验,才能排除各种干扰因素,才能真正给人类带来安全而有效的疫苗。


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