最后更新于 2022 年 4 月 18 日
第一种针对病毒的人类疫苗是基于使用较弱或减毒的病毒来产生免疫力,同时不会给疫苗的接受者带来全面的疾病,或者最好是根本没有任何症状。例如,天花疫苗使用牛痘,一种与天花相似的痘病毒,可以预防它,但通常不会引起严重的疾病。狂犬病是第一种在实验室中减毒的病毒,用于制造人类疫苗。
疫苗是使用多种工艺制造的。它们可能含有已减毒(减弱或改变以不引起疾病)的活病毒;灭活或杀死的生物体或病毒;灭活毒素(用于细菌疾病,其中细菌产生的毒素而不是细菌本身引起疾病);或仅是病原体的片段(包括亚单位疫苗和结合疫苗)。目前推荐作为美国儿童免疫计划的一部分的减毒活疫苗包括针对麻疹、腮腺炎和风疹(通过联合 MMR 疫苗)、水痘(水痘)和流感(在季节性流感疫苗的鼻喷版本中)的减毒活疫苗。除了减毒活疫苗外,免疫计划还包括各种主要类型的疫苗。
不同的疫苗类型需要不同的开发技术。以下每一节都介绍了其中一种疫苗类型。
减毒活疫苗
减毒疫苗可以通过多种方式制成。一些最常见的方法涉及通过一系列细胞培养物或动物胚胎(通常是雏鸡胚胎)传递致病病毒。以雏鸡胚胎为例,该病毒在一系列的不同胚胎中生长。随着每一次传代,病毒在雏鸡细胞中的复制能力变得更好,但失去了在人类细胞中复制的能力。靶向用于疫苗的病毒可以通过“传代”超过200种不同的胚胎或细胞培养物生长。最终,减毒病毒不会在人体细胞中很好地复制(或根本无法复制),并且可以用于疫苗。所有涉及通过非人类宿主传播病毒的方法都会产生一种病毒,该病毒仍然可以被人类免疫系统识别,但不能在人类宿主中很好地复制。
当由此产生的疫苗病毒被给予人类时,它不会复制到足以引起疾病的程度,但仍会引起免疫反应,可以防止未来的感染。
必须考虑的一个问题是疫苗病毒恢复到能够引起疾病的形式的可能性。当疫苗病毒在体内复制时可能发生的突变可能会导致毒性更强的毒株。这不太可能,因为疫苗病毒的复制能力有限。然而,在开发减毒疫苗时,会考虑可能的突变。值得注意的是,口服脊髓灰质炎疫苗(OPV)的突变在某种程度上很常见,这是一种摄入而不是注射的活疫苗。疫苗病毒可以变异成毒性形式,并导致罕见的麻痹性脊髓灰质炎病例。出于这个原因,口服脊髓灰质炎疫苗在美国不再使用,在推荐的儿童免疫计划中已被灭活脊髓灰质炎疫苗(IPV)取代。
减毒活疫苗的保护作用通常比灭活或灭活疫苗的保护作用持久。
灭活或灭活疫苗
减毒疫苗的一种替代方法是灭活或灭活疫苗。这种类型的疫苗是通过灭活病原体制成的,通常使用热量或化学物质,如甲醛或福尔马林。这破坏了病原体的复制能力,但保持其“完整”,以便免疫系统仍然可以识别它。(通常使用“灭活”而不是“灭活”来指代这种类型的病毒疫苗,因为病毒通常不被认为是活的。
由于被杀死或灭活的病原体根本无法复制,因此它们无法恢复到能够引起疾病的毒性更强的形式(如上所述,减毒活疫苗)。然而,它们往往比活疫苗提供更短的保护,并且更有可能需要加强剂来产生长期免疫力。美国推荐的儿童免疫计划中的灭活或灭活疫苗包括灭活脊髓灰质炎疫苗和季节性流感疫苗(注射)。
类毒素
一些细菌性疾病不是由细菌直接引起的,而是由细菌产生的毒素引起的。一个例子是破伤风:破伤风梭菌不会引起其症状,它产生的神经毒素(破伤风痉挛素)会引起症状。可以通过灭活引起疾病症状的毒素来对这种病原体进行免疫接种。与灭活或灭活疫苗中使用的生物体或病毒一样,这可以通过用化学物质(如福尔马林)处理或使用加热或其他方法来完成。
使用灭活毒素产生的免疫接种称为类毒素。类毒素实际上可以被认为是灭活或灭活的疫苗,但有时被赋予自己的类别,以强调它们含有灭活毒素,而不是灭活形式的细菌。
亚单位疫苗和结合疫苗
亚单位疫苗和结合疫苗都只含有它们所保护的病原体片段。
亚单位疫苗仅使用目标病原体的一部分来引起免疫系统的反应。这可以通过从病原体中分离出特定蛋白质并将其单独呈递为抗原来完成。无细胞百日咳疫苗和流感疫苗(注射形式)是亚单位疫苗的例子。
另一种类型的亚单位疫苗可以通过基因工程制造。编码疫苗蛋白的基因入到另一种病毒中,或插入培养物中的生产细胞中。当载体病毒繁殖或生产细胞代谢时,疫苗蛋白也会被产生。这种方法的最终结果是重组疫苗:免疫系统将识别表达的蛋白质,并为未来的目标病毒提供保护。美国目前使用的乙型肝炎疫苗是一种重组疫苗。
另一种使用基因工程制造的疫苗是人瘤病毒(HPV)疫苗。有两种类型的HPV疫苗可用 – 一种提供针对两种HPV毒株的保护,另外四种 – 但两者都以相同的方式制造:对于每种毒株,分离出一种病毒蛋白。当这些蛋白质表达时,会产生病毒样颗粒 (VLP)。这些VLP不含来自病毒的遗传物质,不会引起疾病,但会引发免疫反应,从而为HPV提供未来的保护。
结合疫苗与重组疫苗有些相似:它们由两种不同的成分制成。然而,结合疫苗是用细菌外壳上的碎片制成的。这些外壳与载体蛋白化学连接,该组合用作疫苗。结合疫苗用于产生更强大的联合免疫反应:通常,呈现的细菌“片段”本身不会产生强烈的免疫反应,而载体蛋白会。这种细菌不会引起疾病,但与载体蛋白结合,它可以产生对未来感染的免疫力。目前用于儿童肺炎球菌细菌感染的疫苗就是使用这种技术制成的。
mRNA疫苗
2020 年,随着 COVID-19 大流行的顺利进行,美国和世界其他国家竞相研制一种针对 SARS CoV-2 病毒的疫苗,这种病毒会导致大流行。在美国,“曲速行动”为众多制药公司提供了数十亿美元的资金,以开发成功的疫苗并将其推向市场。在正常情况下,疫苗试验会随后进行(即第一阶段、第二阶段、第三阶段等)。由于突发公共卫生事件,疫苗试验连续进行(第一阶段、第二阶段和第三阶段同时进行)。
截至2020年底,美国已批准两种疫苗紧急使用,均基于mRNA技术。(第三种疫苗将于2021年初获得授权,基于病毒载体,将在下一节中讨论。该技术使用包裹在脂质(脂肪)球体中的mRNA。然后将疫苗引入体内,身体的免疫细胞吸收疫苗颗粒并揭示 mRNA。mRNA为细胞提供“代码”,以产生类似于冠状病毒表面“刺突”蛋白的蛋白质。然后,免疫细胞将该蛋白质释放给其他免疫细胞,触发免疫反应,包括抗体产生和激活专门细胞,以发现并杀死携带该刺突蛋白的冠状病毒和任何感染的宿主细胞。
病毒载体
2021 年初,第三种针对 COVID-19 大流行的疫苗获准在美国使用。该疫苗使用了一种基本上被掏空的猿猴腺病毒,并将用于编码冠状病毒刺突蛋白的mRNA放入其中。与 mRNA 疫苗一样,病毒载体中的 mRNA 在免疫细胞识别为病原体后吸收猿猴腺病毒后被引入免疫细胞。然后,免疫细胞产生刺突蛋白并触发随后的免疫反应。
更多信息
研究人员继续开发新的疫苗类型并改进当前的方法。有关实验性疫苗和递送技术的更多信息,请参阅我们的文章免疫接种的未来.
来源
- 普洛特金,SA,莫蒂默,E.疫苗。纽约:Harper Perennial;1988.
- Plotkin, S.A., Orenstein, W.A., Offit, P.A., 编辑疫苗。 第六。费城:爱思唯尔;2013.
- 了解 mRNA COVID-19 疫苗。美国疾病控制与预防中心。可在以下位置购买:https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/vaccines/different-vaccines/mrna.html