疫苗开发中的人类细胞株

自 1800 年代后期建立疫苗农场以从小牛身上收获牛痘病毒以来，动物已被用于人类疫苗的工业化生产。从那时起，直到20世纪上半叶，大多数疫苗将继续使用动物进行开发，要么在活体动物中培养病原体，要么使用动物细胞。

尽管许多疫苗和抗毒素产品都是以这种方式成功开发的，但在疫苗开发中使用动物——尤其是活体动物——并不理想。研究动物成本高昂，需要广泛监测，既要保持它们的健康，又要确保研究的持续可行性。它们可能携带其他可能污染最终疫苗的细菌或病毒，例如20世纪中叶的脊髓灰质炎疫苗，这些疫苗是用猴子细胞制成的，最终发现含有一种名为SV40或猿猴病毒40的猴子病毒。（幸运的是，没有发现该病毒对人类有害。此外，一些病原体，如水痘病毒，在动物细胞中根本生长不良。

即使使用动物产品而不是活体动物进行疫苗开发（例如在鸡蛋中培养流感疫苗病毒），如果动物产品的可用性下降，开发也会受到阻碍甚至停止。例如，如果疾病袭击产蛋鸡，它们可能产蛋太少，无法用于开发季节性流感疫苗，从而导致严重的疫苗短缺。（一个常见的误解是，与使用胚胎鸡蛋相比，如果在细胞培养物中生长，流感疫苗可以更快地生产。事实上，在细胞培养物中培养疫苗病毒需要大约相同的时间。然而，细胞培养物没有与鸡蛋相同的潜在可用性问题。

由于这些和其他原因，使用细胞培养技术在人类细胞株中生产疫苗病毒是疫苗开发的重大进步。

细胞培养的工作原理

细胞培养涉及在培养容器中生长细胞。原代细胞培养物由直接取自活组织且从未传代培养的细胞组成，可能包含多种类型的细胞，例如成纤维细胞、上皮细胞和内皮细胞。

细胞株是一种细胞培养物，仅包含一种类型的细胞，其中细胞是正常的，并且具有有限的复制能力。细胞菌株可以通过从原始的原代培养物中提取传代培养物来制备，直到只剩下一种类型。可以用许多不同的方式操纵原代培养物，以分离单一类型的细胞;例如，在离心机中旋转培养物可以将大细胞与小细胞分离。永生化细胞系是可以无限期繁殖的单一类型细胞的细胞培养物。通常，细胞受到Hayflick极限的约束，这是以细胞生物学家Leonard Hayflick博士命名的规则。然而，培养中的一些细胞发生了突变，或者它们在实验室中纵，因此它们可以无限期地繁殖。永生化细胞系的一个例子是所谓的HeLa细胞系，它始于1950年代从一位名叫Henrietta Lacks的女人身上采集的宫颈癌细胞。细胞系不用于生产疫苗病毒。

研究人员可以在细胞株中培养人类病原体，如病毒，以减弱它们，即削弱它们。病毒适应疫苗使用的一种方式是改变它们，使它们不再能够在人体内生长良好。例如，这可以通过在保持低于正常体温的人体细胞株中反复生长病毒来完成。为了继续复制，病毒适应在较低温度下生长得更好，从而失去了原有的生长能力，在正常体温下引起疾病。后来，当它被用于疫苗并在常温下注射到活人体内时，它仍然会引起免疫反应，但不能复制到足以引起疾病的程度。

使用人类细胞株开发的疫苗

第一种使用人类细胞株制成的许可疫苗是 1960 年代后期军方使用的腺病毒疫苗。后来，在人类细胞株中开发了其他疫苗，最著名的是由费城Wistar研究所的医学博士Stanley Plotkin开发的风疹疫苗。

1941年，澳大利亚眼科医生诺曼·格雷格（Norman Gregg）首次意识到婴儿先天性白内障是他们的母亲在怀孕期间感染风疹的结果。除了白内障，最终确定先天性风疹综合征 （CRS） 还可能导致耳聋、心脏病、脑炎、智力低下和肺炎等许多疾病。在 1960 年代中期始于欧洲并蔓延到美国的风疹流行的高峰期，普洛特金计算出费城总医院所有新生儿中有 1% 受到先天性风疹综合征的影响。在某些情况下，由于CRS的严重风险，在怀孕期间感染风疹的妇女终止了妊娠。

在一次这样的堕胎之后，胎儿被送到普洛特金致力于风疹研究的实验室。通过测试胎儿的肾脏，普洛特金发现并分离出风疹病毒。另外，Leonard Hayflick（当时也在Wistar研究所工作）使用流产胎儿的肺细胞开发了一种名为WI-38的细胞株。Hayflick发现，包括风疹在内的许多病毒在WI-38中生长良好，他表明它被证明是无污染物的，可以安全地用于人类疫苗。

普洛特金在保持在86°F（30°C）的WI-38细胞中培养了风疹病毒，因此它最终在正常体温下生长得非常差。（根据之前减毒脊髓灰质炎病毒的经验，他选择了低温方法。在病毒在较低温度下通过细胞生长25次后，它不再能够复制到足以在活人中引起疾病的程度，但仍然能够引起保护性免疫反应。用WI-38开发的风疹疫苗今天仍在世界大部分地区使用，作为MMR（麻疹、腮腺炎和风疹）联合疫苗的一部分。

人类细胞培养的伦理问题

虽然它现在已经在美国使用了30多年，但普洛特金的风疹疫苗最初被美国食品和药物管理局忽视，转而支持使用鸭胚细胞和狗肾细胞开发的风疹疫苗。在 1960 年代后期，该国担心使用人类细胞开发的疫苗可能被其他病原体污染，尽管这种担忧没有得到书面证据的支持。鉴于本世纪初发现使用原代猴肾细胞开发的脊髓灰质炎疫苗被猿猴病毒污染，这很有趣：这是研究人员首先开始使用正常人类细胞株WI-38的原因之一。然而，根据 Hayflick 的说法，使用 WI-38 的主要原因是它可以储存在液氮中，重新配制，并在用于污染病毒之前进行彻底测试。（在WI-38中从未发现过。原代猴子肾细胞不能冷冻然后重组进行测试，因为这将违反原代细胞的概念 – 原代细胞最初是FDA允许生产人类病毒疫苗的唯一一类细胞。

经过测试，普洛特金的疫苗于1970年首次在欧洲获得许可，并在那里广泛使用，具有很强的安全性和高效性。鉴于这些数据，以及其他两种风疹疫苗的副作用更大，它于1979年在美国获得许可，并取代了以前用于默克公司的MMR（麻疹，腮腺炎，风疹）联合疫苗的风疹疫苗成分。2005年，美国疾病预防控制中心宣布风疹已从美国消除，但输入病例的威胁仍然存在。世界卫生组织于2015年宣布美洲没有风疹。

多年来，反对堕胎的团体对普洛特金的风疹疫苗（以及用类似的人类细胞株开发的其他疫苗）提出了伦理问题。

由于其对堕胎的立场，天主教会的一些成员要求其就使用使用从人类胎儿细胞开始的细胞株开发的疫苗提供道德指导。这包括针对风疹的疫苗以及针对水痘和甲型肝炎的疫苗，以及其他一些疫苗。根据国家天主教生物伦理学中心的官方立场是，在可能的情况下，个人应该使用不是使用这些人类细胞株开发的疫苗。然而，在使用这种方法开发针对特定疾病的唯一可用疫苗的情况下，NCBC指出：

一个人在道德上可以自由地使用疫苗，无论它与堕胎的历史联系如何。原因是，如果选择不接种疫苗，对公共卫生的风险超过了对疫苗来源的合理担忧。这对父母来说尤其重要，他们有道德义务保护孩子和周围人的生命和健康。

NCBC确实指出，天主教徒应该鼓励制药公司在不使用这些细胞株的情况下开发未来的疫苗。然而，为了解决对胎儿细胞仍作为疫苗实际成分的担忧，他们特别指出，胎儿细胞仅用于开始用于制备疫苗病毒的细胞株：

后代细胞是制备这些疫苗的培养基。正在考虑的细胞系是使用从近40年前流产的一个或多个胎儿中提取的细胞开始的。从那时起，细胞系就独立生长了。需要注意的是，后代细胞不是流产儿童的细胞。他们自己从未构成受害者身体的一部分。

总共只有两个胎儿，都是从母亲选择的堕胎中获得的，产生了用于疫苗开发的人类细胞株。这两次堕胎都不是为了疫苗开发而进行的。

目前使用人类细胞株开发的疫苗

两种主要的人类细胞株已被用于开发目前可用的疫苗，每种疫苗都使用1960年代获得的原始胎儿细胞。WI-38 细胞株于 1962 年在美国开发，MRC-5 细胞株（也从胎儿肺细胞开始）于 1970 年在英国医学研究中心使用 Hayflick 的技术开发。应该指出的是，Hayflick的方法涉及建立一个庞大的WI-38和MRC-5细胞库，虽然不能像永生细胞系那样无限复制，但将在未来几十年内满足疫苗生产需求。

以下疫苗是使用 WI-38 或 MRC-5 细胞株开发的。

• 甲型肝炎疫苗 [VAQTA/默克、Havrix/葛兰素史克和部分 Twinrix/葛兰素史克]

• 风疹疫苗 [MERUVAX II/默克、MMR II/默克的一部分和 ProQuad/默克]

• 水痘（水痘）疫苗 [Varivax/Merck 和 ProQuad/Merck 的一部分]

• 带状疱疹疫苗 [Zostavax/Merck]

• 4 型和 7 型腺病毒口服疫苗 [Barr Labs] *

• 狂犬病疫苗 [IMOVAX/赛诺菲巴斯德] *

* 不常规接种疫苗

研究人员估计，用WI-38及其衍生物制造的疫苗已经预防了近1100万人死亡，并预防（或治疗了狂犬病）45亿例疾病。

目前在美国可用的几种疫苗是使用动物细胞株开发的，主要使用来自非洲绿猴的细胞。这些疫苗包括针对日本脑炎、轮状病毒、脊髓灰质炎和天花的疫苗。其中，只有轮状病毒和脊髓灰质炎疫苗是常规接种的。

来源

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