Vaccine Types
科学研究已经开发出多种类型的疫苗，这些疫苗能够安全地引发针对感染的免疫反应，研究人员继续研究新的疫苗策略，以预防现有的和新出现的传染病。近几十年来，在理解致病微生物与其人类宿主之间的复杂相互作用方面取得了重大进展。这些见解以及实验室技术和工艺的进步有助于新型疫苗的开发。
全病原体疫苗
传统疫苗由被杀死或弱化的完整病原体组成，因此它们不会致病。这种全病原体疫苗可以引发强烈的保护性免疫反应。今天临床使用的许多疫苗都属于这一类。然而，全病原体疫苗并不能有效针对每一种致病微生物。
科学家在19世纪首次描述了灭活或杀死的微生物诱导免疫的能力泰国(Thailand)世纪。这导致了灭活疫苗是通过用化学物质、热或辐射杀死病原体而产生的。一个当代的例子是Havrix，这是一种由NIAID and partners开发的甲型肝炎病毒灭活疫苗，于1995年在美国获得许可。
20世纪50年代组织培养技术的进步使得减毒活疫苗，其中含有一种在实验室中被弱化的活微生物。麻疹、腮腺炎和风疹疫苗就是一个例子。这些疫苗引发强烈的免疫反应，只需注射一两次就能获得终身免疫。针对某些病毒的减毒活疫苗相对容易制造，但针对细菌和寄生虫等更复杂的病原体却很难制造。
现代基因工程技术使得嵌合病毒的创造成为可能，嵌合病毒包含来自不同亲本病毒的遗传信息，并显示不同亲本病毒的生物学特性。一种NIAID开发的减毒活疫苗嵌合疫苗由带有寨卡病毒表面蛋白的登革热病毒骨架组成，正在进行人类早期测试。
亚单位疫苗
亚单位疫苗不包括整个病原体，只包括最能刺激免疫系统的成分或抗原。虽然这种设计可以使疫苗更安全和更容易生产，但它通常需要结合辅助者因为抗原本身不足以诱导足够的长期免疫。
如新一代百日咳疫苗的开发所示，在疫苗中仅包含必需抗原可以将副作用降至最低。20世纪40年代引入的第一批百日咳疫苗包含灭活的百日咳博德特氏菌细菌。尽管有效，全细胞百日咳疫苗经常引起轻微的不良反应，如注射部位的发热和肿胀。这导致许多人避免接种疫苗，到20世纪70年代，疫苗接种率下降导致新感染病例增加。NIAID和其他地方的基础研究，以及NIAID支持的临床工作导致了无细胞(不含细胞)百日咳疫苗的发展，该疫苗是基于个体的、纯化的B.百日咳组件。这些疫苗与全细胞疫苗同样有效，但不太可能引起不良反应。
一些预防细菌感染的疫苗是基于多糖或糖，它们形成了许多细菌的外壳。首个获得许可的疫苗流感嗜血杆菌B型(Hib)由NIH的国家儿童健康和人类发展研究所发明，并由NIAID支持的研究人员进一步开发，是一种多糖疫苗。然而，它的用途有限，因为它没有在婴儿中引起强烈的免疫反应，而婴儿是Hib疾病发病率最高的年龄组。NIH研究人员接下来开发了一个所谓的结合疫苗其中Hib多糖附着或“缀合”到蛋白质抗原上以提供改善的保护。这种配方大大提高了幼儿免疫系统识别多糖和发展免疫力的能力。今天，结合疫苗可用于预防Hib、肺炎球菌和脑膜炎球菌感染。
其他针对细菌性疾病的疫苗，如白喉和破伤风疫苗，旨在引发针对细菌分泌的致病蛋白质或毒素的免疫反应。这些所谓的抗原类毒素疫苗是化学灭活的毒素，称为类毒素。
在二十世纪七十年代实验室技术的进步开创了基因工程的时代。十年后，重组DNA技术——使来自两个或更多来源的DNA结合起来——被用来开发第一个重组蛋白疫苗乙肝疫苗。疫苗抗原是由酵母细胞产生的乙型肝炎病毒蛋白，其中已经插入了病毒蛋白的遗传密码。
预防人类乳头瘤病毒(人乳头瘤病毒)感染的疫苗也是基于重组蛋白抗原。20世纪90年代初，美国国立卫生研究院美国国家癌症研究所的科学家发现，来自人乳头瘤病毒外壳的蛋白质可以形成与病毒非常相似的颗粒。这些病毒样颗粒引发类似于天然病毒引发的免疫反应，但VLP是非传染性的，因为它们不含病毒在细胞内复制所需的遗传物质。NIAID的科学家设计了一种实验性的VLP疫苗来预防基孔肯雅热，这种疫苗在早期临床试验中引发了强烈的免疫反应。
NIAID和其他机构的科学家也在开发新的策略，将蛋白质亚单位抗原呈现给免疫系统。作为开发一个通用流感疫苗，NIAID的科学家设计了一种以铁蛋白为特征的实验性疫苗，这种蛋白质可以自我组装成称为纳米粒子展示一种蛋白质抗原。一种基于纳米粒子的实验性流感疫苗正在人类的早期试验中进行评估。这种基于纳米颗粒的技术还被评估为开发抗MERS冠状病毒、呼吸道合胞病毒(RSV)和EB病毒疫苗的平台。
实验室技术的其他相对较新的进展，如解决蛋白质原子结构的能力，也有助于亚单位疫苗开发的进展。例如，通过解析与抗体结合的RSV表面上的蛋白质的三维结构，NIAID科学家确定了蛋白质中对中和抗体高度敏感的关键区域。然后他们能够修饰RSV蛋白以稳定其显示中和敏感位点的结构形式。
虽然大多数亚单位疫苗专注于特定的病原体，但科学家们也在开发可以针对各种疾病提供广泛保护的疫苗。NIAID研究人员在2017年启动了一项早期临床试验预防蚊媒疾病的疫苗如疟疾、寨卡病毒、基孔肯雅病毒和登革热。这种实验性疫苗旨在引发对蚊子唾液的免疫反应，而不是特定的病毒或寄生虫，它包含四种来自蚊子唾液腺的重组蛋白。
核酸疫苗
另一种疫苗接种的研究方法包括引入编码抗原的遗传物质，以寻求针对该抗原的免疫反应。然后身体自身的细胞利用这种遗传物质产生抗原。这种方法的潜在优势包括刺激广泛的长期免疫反应、优异的疫苗稳定性和相对容易的大规模疫苗生产。许多这样的疫苗正在研究中，尽管目前还没有一种被批准用于人类。
DNA质粒疫苗包括称为质粒的小环状DNA片段，其携带编码来自感兴趣的病原体的蛋白质的基因。DNA质粒疫苗的生产工艺已经成熟，可以快速开发实验性疫苗，以应对新出现或再次出现的传染病。NIAID的疫苗研究中心开发了候选DNA疫苗，以应对爆发期间的几种病毒疾病威胁，包括2003年的SARS冠状病毒(SARS-CoV)、2005年的H5N1禽流感、2009年的H1N1疫情流感和2016年的寨卡病毒。从选择包含在疫苗中的病毒基因到开始人类临床研究的时间从SARS-CoV的20个月缩短到寨卡病毒的3个多月。
基于信使RNA (mRNA)的疫苗也正在开发中，信使RNA是DNA和蛋白质之间的媒介。最近的技术进步在很大程度上克服了mRNA的不稳定性和将其输送到细胞中的困难，并且一些mRNA疫苗已经显示出令人鼓舞的初步结果。例如，NIAID支持的研究人员开发了一种实验性的mRNA疫苗，该疫苗可以在单剂注射后保护小鼠和猴子免受寨卡病毒感染。
一些疫苗不是将DNA或mRNA直接传递给细胞，而是使用无害的病毒或细菌作为载体，将遗传物质引入细胞。几个这样的重组载体疫苗被批准用于保护动物免受传染病，包括狂犬病和犬瘟热。许多兽医疫苗都是基于NIAID研究人员在20世纪80年代开发的一项技术，该技术使用痘病毒的弱化版本来传递病原体的遗传物质。如今，NIAID支持的科学家正在开发和评估重组载体疫苗，以保护人类免受艾滋病毒、寨卡病毒和埃博拉病毒等病毒的感染。