Why Do Some Vaccines Work Better Than Others？
如果有人接种了麻疹病毒疫苗，他们可能不会患上麻疹。
如果有人接种了SARS-CoV-2疫苗，他们仍然很有可能感染COVID-19，甚至可能多次感染。
快速浏览一下上面的例子，人们可能会认为麻疹疫苗“有效”，而 COVID-19 疫苗则不然——“有效”意味着完全预防疾病。但是，疫苗有效意味着什么？这取决于病毒。
以及它传播了多少。
以及疫苗的类型。以及疫苗刺激的免疫反应。
简而言之，这很复杂。
显而易见的是，这与疫苗的好坏无关（注意：原则上它们非常好），而更多地是关于定义我们应该对它们的期望。
我接种了疫苗，为什么会生病？
疫苗帮助身体将病原体识别为外来实体，并迅速对它们发动攻击。通常，人们认为这意味着疫苗旨在预防感染，或促进病原体在宿主定植之前消除病原体（称为“灭菌免疫”）。这导致了一种误解——部分原因是科学家和媒体的信息不明确——如果有人感染了他们接种过疫苗的病原体，疫苗就失败了。虽然对免疫力进行消毒将是一个理想的结果，但目前还无法实现。相反，疫苗主要是为了预防疾病（即感染的结果），这也有助于最大限度地减少病毒的传播。
考虑到这一点，一些疫苗在预防疾病方面做得非常出色，尽管没有疫苗可以 100% 做到这一点。许多疫苗只是预防严重疾病——它们可能不会，也从来都不是完全阻止疾病的。然而，它们可以防止疾病比没有接种疫苗时更糟。疫苗还可以遏制住院治疗，这不仅对接种疫苗的人有好处，而且减轻了医疗保健系统的负担。此外，疫苗比通过自然感染获得的免疫力更安全，自然感染可能导致慢性病（例如，长期 COVID、长期流感等）。
疫苗提供的保护类型，以及对它的期望，是由科学家根据临床试验和分析疫苗在“现实世界”中的表现来确定的。它植根于与病毒、疫苗类型、接种时间和频率等相关的一系列相互作用因素。
为了了解这些因素如何影响疫苗反应，让我们看几个例子。
COVID-19疫苗：预防重症
病毒
SARS-CoV-2 是导致 COVID-19 的病毒，是一种单链 RNA 病毒。这些病毒是出了名的草率复制者。它们在人群中复制时容易发生随机突变，这意味着 SARS-CoV-2 突变经常发生，其严重程度取决于它们在基因组中的位置。如果这些突变有助于病原体逃避免疫并在宿主之间传播，其中一些突变就会变得“固定”。对于 SARS-CoV-2，病毒用来感染宿主细胞的刺突蛋白突变和 COVID-19 疫苗旨在靶向刺突蛋白，可导致规避疫苗诱导免疫的变异。
疫苗
大多数 COVID-19 疫苗是 mRNA 疫苗。这些疫苗以肌肉注射的形式给药，并含有 SARS-CoV-2 刺突蛋白的遗传密码 （mRNA）。宿主细胞使用此代码产生病毒蛋白的副本，免疫细胞会记住这些副本，如果它们将来暴露于病毒蛋白，它们会做出反应。最终，COVID-19 mRNA 疫苗会引发强大的抗体反应，并在几个月内显着减弱。
接种
针对主要SARS-CoV-2变异株的新疫苗配方会定期发布，疫苗接种计划也反映了这一点。根据美国疾病控制与预防中心 （CDC） 的说法，每个人都应至少接种 1 剂最新的 COVID-19 疫苗（基于 XBB.1.5 变体），并根据以前的疫苗接种状态、年龄等而有所不同。
期望
当 COVID-19 疫苗首次问世时，临床试验表明它们在预防疾病方面非常有效。然而，随着疫苗的广泛部署（这是第一次使用mRNA疫苗），以及病毒继续变异，这些期望被修改了。进一步的研究表明，疫苗在接种疫苗后的前 6 个月内最有效，2023 年的一项荟萃分析表明，初次接种疫苗后 6 个月，COVID-19 mRNA 疫苗的有效率低于 20%。今天，疫苗的主要目的——以及它们长期做得更好的东西——是预防可能导致住院和死亡的严重 COVID-19。
人乳头瘤病毒（HPV）疫苗：预防癌症
病毒
人乳头瘤病毒（HPV）是一种小的DNA病毒。大多数HPV类型是通过性传播的，有些会导致癌症，即宫颈癌。值得注意的是，疫苗诱导的针对HPV的免疫力相对稳定。这在一定程度上是因为病毒用于复制的宿主DNA聚合酶不能像RNA聚合酶（ssRNA病毒使用）那样容忍错误。因此，随机突变很少变得固定。
疫苗
HPV疫苗由病毒样颗粒（VLP）组成。这些 VLP 由来自 2、4 或 9 种不同 HPV 类型的衣壳蛋白组成，这些 HPV 类型会导致癌症，具体取决于疫苗。这些蛋白质自组装成模仿病毒大小和形状的颗粒，但不具有传染性或复制性。这种与“真实”病毒的结构相似性意味着VLP诱导持久和持久的免疫反应，具有针对疫苗HPV类型的高水平中和抗体。
接种
HPV疫苗接种始于青春期早期;目标是在接触病毒之前保护人们免受病毒侵害。该疫苗通过肌肉注射给药。人们接受 2-3 剂，具体取决于他们接受第一剂的年龄。这是为了确保强大的免疫反应，因为年龄较小（9-12岁）与对疫苗的较高抗体反应有关。不需要加强剂量。
期望
根据疾病预防控制中心的数据，HPV疫苗可以预防90%以上由HPV引起的癌症。这些疫苗还可以最大限度地减少两种最普遍的高危HPV类型（HPV-16和HPV-18）的感染。这可能是因为HPV生命周期的开始缓慢，需要很少的中和抗体来对抗病毒。虽然人们可以期待对HPV疫苗类型的高保护，但感染仍然是可能的。采取其他预防措施（例如，定期进行宫颈癌筛查）也很重要。
流感疫苗：将疾病从“野生到温和”
病毒
与 SARS-CoV-2 一样，引起流感的流感病毒是一种 ssRNA 病毒。随着它的传播，它用来感染细胞的表面蛋白（血凝素和神经氨酸酶）获得随机突变。流感疫苗靶向这些表面蛋白中的一种或多种;当新的变种出现时，它们可能与疫苗训练的免疫细胞识别的相匹配，也可能不匹配。一些引起疾病的流感病毒（如H3N2）比其他病毒（如H1N1）更频繁地发生基因变化，这会进一步影响疫苗的有效性。
疫苗
有不同类型的流感疫苗，所有这些疫苗都同样有效。一些疫苗含有已被化学破坏（灭活）的流感病毒，因此它们无法复制。其他疫苗，称为亚单位疫苗，仅含有纯化的病毒抗原（引起免疫反应的蛋白质）。由于后一种类型仅包含部分病毒，因此它们可能不会像整个病毒那样引发强烈的免疫反应。有些疫苗制剂含有较多的抗原或佐剂（一种增强免疫反应的化合物）来解决这个问题。
接种
鉴于流感病毒的多变性和免疫力的减弱，建议所有 6 个月及以上的人每年在流感季节开始前（即 10 月底之前）接种 1 剂流感疫苗，但有一些例外。
期望
在开发流感疫苗时，科学家调查了在人群中传播的流感变种，并选择了他们认为在流感季节将占主导地位的4种。有时，他们有根据的猜测比其他人更好，这意味着有人可能会在一年内患流感，但下一年不会。如果流感疫苗与传播的流感病毒之间有很好的匹配，疫苗在预防流感方面的有效性约为40-60%。然而，如果接种疫苗的人感染了流感，这种疾病可能不如没有接种疫苗时那么严重——即疾病从“野生到轻微”。
麻疹 （MMR） 疫苗：在预防疾病方面几乎 100% 有效
病毒
麻疹病毒是一种传染性极强的呼吸道病毒，目前在美国、英国和世界其他国家传播。与其他一些病毒相比，麻疹有一个显着的属性：它不太可能逃避疫苗诱导的免疫力。这并不是说麻疹不会变异——就像其他ssRNA病毒一样，它确实如此。相反，麻疹感染细胞所需的表面蛋白（以及免疫细胞用来检测病原体）不耐受突变，也就是说，突变使蛋白质无效，这不利于病毒感染宿主细胞的能力。因此，宿主免疫系统仍然可以识别传染性病毒。
疫苗
麻疹疫苗（即麻疹、腮腺炎和风疹疫苗，或MMR疫苗）是一种减毒活疫苗。与mRNA或亚单位疫苗相比，它含有完整的活麻疹病毒，这些病毒已被削弱，不能在宿主体内很好地复制。在疫苗接种期间，给予足够的病毒来刺激免疫反应。由于疫苗接种与自然感染非常相似，因此减毒活疫苗在诱导强大、持久的免疫力方面非常出色。
接种
MMR 疫苗通常在儿童期通过 2 剂方案给药（再次通过肌肉注射），从 12-15 个月大开始。没有免疫力证据的成年人也可以接种疫苗。与其他类型的疫苗不同，加强剂量通常不是必需的——免疫力被认为是终生的。
期望
麻疹病毒的稳定性，加上疫苗类型，构成了一个恒星组合。两剂MMR疫苗在预防麻疹方面有97%的有效性（尽管在极少数情况下可能会发生突破性感染）。当麻疹疫情发生时，病例主要集中在未接种疫苗的人群中。
归根结底，疫苗的“保护”意味着什么取决于病毒的变异程度（以及这些突变发生在基因组中的哪个位置）、疫苗与自然感染的相似程度（从而引发强大、持久的免疫力）、疫苗配方以及接种频率。
病毒传播的意义
但有一件事适用于所有疫苗：病毒的传播程度也会影响疫苗的“效果”。这有点直观。如果病毒在人群中猖獗，可能会有更多的人生病。疫苗可能会有所帮助，但传播的规模以及病毒的免疫逃避程度只会为感染创造更多机会。
病毒的流行率会随着时间而变化。例如，流感有季节性的高峰和低谷。这并不意味着流感病毒在流感季节之外不存在。这意味着，即使有疫苗，病毒在寒冷的月份传播得更多，以至于更多的人将不可避免地生病。同样的想法也适用于疫苗诱导的高度保护的疾病，如麻疹。在疫情暴发的情况下，即使只有少数接种疫苗的人感染麻疹（每100名接种2剂MMR疫苗的人中约有3人在接触病毒后会患上麻疹），这也可能是大量病例的原因。
根据病毒的不同，病毒感染的宿主越多，免疫逃避变异出现和传播的机会就越大。这也有助于决定现有疫苗在多大程度上训练免疫系统来应对病毒。
人也很重要
科学家研究疫苗在人口和社区规模上的有效性，但在个人规模上，结果可能会有所不同。事实上，有许多因素会影响一个人对疫苗的反应，包括年龄、遗传、肠道微生物群、压力、运动频率、睡眠模式等等。患有某些合并症（例如，影响肾脏、心脏和肺部的合并症）也会有所作为。值得注意的是，免疫力会随着时间的推移而自然下降，这也是老年人更容易感染疾病的原因之一。再加上其他因素（病毒类型和传播、疫苗配方等），某些疫苗的这种情况发生得比其他疫苗更快。
如何看待疫苗
如果每种疫苗都能防止一个人生病，那就太好了。现实情况，也是大多数人已经亲身了解的一点是，大多数疫苗都不是这样起作用的。但这并不意味着它们根本不起作用。底线：所有疫苗都具有保护作用。关键是要理解——对科学家来说，要沟通——保护在每种疫苗的背景下意味着什么，并相应地形成期望。
