人类文明史中不可避免地有了与疾病抗争的历史。古代,中西方都会将疾病与“神意”相连。到了近现代,我们发现原来疾病是可以利用疫苗(vaccine)进行预防的。
在我国疫苗研究史上,最初研究的对象是预防天花的种痘。随后,流感疫苗、乙肝疫苗、甲肝疫苗也相继诞生。
各种疫苗的应用,有效控制甚至消灭了天花、骨髓灰质炎、麻疹、百日咳等重大疾病。在疫苗研究史上,基因疫苗的出现是一个重大的突破。1995年,国产基因工程乙肝疫苗问世,是中国正式批准投放市场的第一种高技术疫苗,已经代替了传统的血源乙肝疫苗,并于2002年开始列入免费的国家免疫计划。
继乙肝疫苗之后,中国又研制成功了痢疾、霍乱等数种基因工程疫苗,并经国家批准进入临床试验。现在中国生产的用于预防传染病的疫苗已达20余种。
而SARS疫苗研制成功,则展现了中国在研究疫苗方面的实力。在一些专家看来,经历了SARS疫苗、禽流感疫苗的研究,中国的疫苗研究能力基本上与世界水平齐肩。
隔离病毒的“防火墙”——疫苗,尽管是随着现代医学的发展而渐入我们的视野。然而在古人防御疾病的思维里,也有疫苗的影子。
我国是疫苗研究“先驱”
中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所的研究员杭长寿长期从事病毒疫苗研制。他回忆早在4世纪初,东晋葛洪所著《肘后方》中,就有关于防治狂犬病的记载。此外,中国古人还创造了预防天花的人痘接种法。当时,古代中国人以接种天花病患的脓液来预防自然发生的严重天花疾病。据记载,在明代隆庆年间(1567-1572),人痘已经广泛使用,并先后传到俄国、日本、朝鲜以及英国等国家。
“种痘最早就是由中国发明的。这种方法在十八世纪初期引进欧洲。在欧洲疫苗研制史上值得称道的是英国医生金纳(Edward Jenner)”,杭长寿介绍,当年金纳偶然发现一位感染了牛痘的年轻挤奶农妇,她从自己手上挑取了痘苗接种到一名8岁男孩的手臂上。经过几个月的严密观察,金纳发现小男孩获得了免疫保护,一直没有感染天花。
这一思路与中国种人痘的相仿。只是,人痘中天花病毒的毒力并未减低,因而接种人痘的危险性较大,健康人反而会因为接种了人痘而患上天花,甚至死亡。
1796年,金纳进行了第一个预防天花人体实验的科学研究,临床研究证明预先接种牛痘病毒,再以具毒性之病毒攻击确实可以预防天花。而另一位被称为“疫苗之父”的巴斯德更是史无前例地用物理、化学和微生物传代等方法有目的地来处理病原微生物,使其失去毒力或减低毒力,并用此作为疫苗给人接种而达到预防目的。
由此,疫苗学与免疫学也载入现代科学行列。
第一个SARS疫苗诞生
解放前后我国的研究人员行进在乙脑流行疫苗的研制中。随后,出血热、狂犬病,中国在疫苗研究上攻克了一个个难关。2003年SARS袭来时,中国的疫苗研究专家又转战到SARS疫苗研制上。国家紧急成立非典灭活疫苗攻关组。
杭长寿指出研制SARS疫苗的方法基本上与其他疫苗研制相同。SARS恢复期病人血清可以作为被动免疫的治疗制剂,临床上很有效。这表明只要使机体获得体液免疫中和抗体,就有可能使其免受SARS病毒的侵袭。进而,SARS病毒在离体细胞中很易培养繁殖,其毒力滴度很高,制成的疫苗较易产生中和抗体,免疫效果会很好。
北京科兴生物公司疫苗研究专家尹卫东“领命”成为非典灭活疫苗攻关组课题负责人。此前,尹卫东有着甲肝疫苗研制的经历。他是国内第一个分离出甲肝毒株TZ84、第一个开发出甲肝诊断试剂、第一个自主研发出甲肝灭活疫苗的人。
那时摆在所有SARS疫苗研制者面前的首要问题是,必须确定是哪种病毒引起的。正如杭长寿所指的“确定是否因病毒引起的,这几乎是任何疫苗研制过程的第一步。”
研究人员根据三个方面的原理希望能尽快确定病毒原因。“从病原学考虑,要研究它的理化性、遗传性、大小、形态等等。从临床学上来讲,要确定感染途径、潜伏期、发病的表现,比如SARS的表现就包括发烧、肺部水肿,还有愈后的情况。从流行病学来看,要了解传播流行的规律,传染源,易感人群,易感的时间、地区。但在SARS疫苗研制过程中,所有这些都没办法确定。”尹卫东摆出了当时他们所面临的重重科研难关。
最终第一个SARS灭活疫苗研制成功了,2004年3月,在“SARS疫苗研究与开发国际研讨会”上,世界卫生组织专家对我国在SARS疫苗研究与开发方面的进展给予高度评价。
不过,尽管SARS灭活疫苗研制成功了,但这场战役并未结束。在灭活疫苗后,中山大学疫苗研究所还在做基因疫苗。目前,中山大学疫苗研究所的SARS基因疫苗已通过了对猴子和果子狸等高等动物的试验,正准备向药监部门申请临床试验。这有可能是世界上第一个SARS的基因疫苗。
疫苗研究也要更新换代
疫苗研制最关键的是安全性和有效性。“疫苗要真正有利于我们的健康必须经有关方面上百项的考核,以确保其安全性和有效性,”杭长寿指出一般来说一种疫苗要经过三代的检测。只是,疫苗研制出来了,并不意味着就可以一劳永逸。
类似出血热疫苗,杭长寿研制的已经是第三代了,现在正等着国家有关方面最后批准。“更新的原因有很多种,类似同一疾病也可能会因不同的病毒引起,病毒的变异也是疫苗研究中必须要考虑的问题。”
同时,除灭活疫苗外,一些研究组也在从事基因疫苗的研制工作。杭长寿此前于上世纪90年代便开始了基因工程的研制,后虽转到灭活疫苗的研制上,但他却认为基因疫苗是国际上疫苗研制的一个主流,类似禽流感等的疫苗研究都在寻求从这一突破口突破。
“通过DNA手段研制,是疫苗研制中一个新的途径。毕竟基因组合的方式是不同的,探清病毒的这些状况,就可以研制出有效的疫苗。”杭长寿指出目前我们的疫苗研究已从传统疫苗发展更新到新型疫苗。灭活疫苗、减毒活疫苗属于前者,基因疫苗则归入新型疫苗的队伍中。
科普走廊
疫苗析疑Q&A
Q:注射疫苗可以一劳永逸吗?
A:疫苗的种类不同,注射要求也不同,有些疫苗注射是一劳永逸的,一生只要注射一次就可终生抵抗对应病毒的侵袭,但是有些疫苗却要隔几年注射一次。不过如果某些人得过某种疾病,便不需注射疫苗同样对病毒有抵抗能力。例如患过风疹的人就不再需要注射风疹疫苗,这是因为他们的身体中已经有了对抗这种病毒的抗体。
Q:疫苗是怎样工作的?
A:上述的抗体来自何处呢?原来我们人体中含有一种B细胞,能够辨认特殊的入侵病毒,进而转变成血浆细胞,不断克隆自己并产生大量的抗体,将病毒杀死。此后B细胞继续克隆自己只是不再产生抗体,这些细胞继续留在人体中,一旦同样病毒第二次入侵,会立刻被消灭掉,不产生丝毫病变。所以一旦某人患过此种疾病自然便有了相应抗体,无需注射疫苗。但人体的这种自发抵抗作用只能发生在受过一次侵袭后,而世间的病毒种类如此繁多,而且严重程度也有很大差别,如何才能使人体在第一次受侵袭时就能分泌这种抗体呢?只能求助于疫苗,一定意义上,疫苗也是一种病毒,只是经过处理,没有那么强的病变效应。用它来激发B细胞的复制,抵抗真正的同类病毒的袭击。
Q:所有的病毒都有对应的疫苗吗?
A:不是的。流感病毒就是最好的例子,它不但繁殖速度高,变体数目更是多的惊人,将所有变体的疫苗全部注射一次是不可能的,所以每次你感冒都是感染了新的流感病毒。
制备疫苗三途径
疫苗保留了病毒的抗原性却去除了其致命的毒性。制备疫苗有几种方法:
灭活疫苗
将病毒杀死,使其无传染能力,但它的外形与结构仍能让机体激发起抗病毒的免疫反应,以杀灭活病毒。
减毒活疫苗
病毒是活的,但已无毒力,进入人体后像轻型的自然感染一样,激发体液与细胞免疫。
基因重组抗原疫苗
基因工程可以将病毒核酸进行任意切割,切下关键性的基因片断加以修饰改造成抗原疫苗。
图解灭活疫苗
研制过程
1.研究灭活疫苗首先要鉴定病原,找到病毒,并在实验室里培养出大量的病毒。
2.提纯后再通过化学方法灭活,也就是“杀死”它们,做成灭活疫苗。
3.然后将灭活疫苗(死的病毒)输入动物体内做免疫实验,判断疫苗的安全性;
4.如果安全性没有问题,还得做效力实验,即把活的病毒输入已注射疫苗的动物体内,如果动物没有生病或死亡,则说明产生了抗体并起到了作用。
5.动物实验还包括各种毒副作用实验,实验成功后才能考虑在临床上使用。
人物访谈
尹卫东,是当年奋战在非典灭活疫苗攻关组中的课题负责人。而今,他又转战研制禽流感疫苗。尹卫东指出,当前疫苗研究有四大趋势,而这四大趋势恰恰反映出疫苗研究已步入下一发展阶段。
疫苗研制具有放大社会效益
对话非典灭活疫苗攻关组课题负责人、北京科兴生物公司疫苗研究专家尹卫东
社会效益远大于科研价值
记者:你有20多年的疫苗研究经验,你认为疫苗研究的意义是什么?
尹卫东:天花、小儿麻痹、麻疹这些病,都曾经很流行。天花,在当时很严重,但是研制出疫苗之后,人们只要种痘就不会得天花了。小儿麻痹,那时的发病率很高,但是现在呢?几乎没有小儿麻痹症患者了。为什么?就是因为疫苗研制出来了。
对于非典的最佳控制手段也是疫苗。当疫苗研制的消息发出后,人们就会想:国家在研制疫苗呢,不用恐慌了,这个传染病可以控制了。
还有,当非典发生时,人的机能、社会的机能都处于丧失的边缘,这很危险。而当疫苗研制出来或是疾病得到控制以后,人的机能、社会的机能就会得到恢复。这种放大的社会效益要远大于科研价值。
最大难关是确保人员安全
记者:作为SARS疫苗课题负责人,你带着你的团队研制出了灭活疫苗,哪些前人的工作为你们做了铺垫呢?
尹卫东:当然很多了。当时国内已经有灭活疫苗制造的丰富经验和成熟的工艺流程,这些都为我们研制SARS疫苗做了铺垫。另外,我们国家很早就开始的863、973工程中就有许多疫苗研制的成功先例,像乙肝疫苗、甲肝疫苗的成功研制。
在我们研制SARS疫苗的时候,测序这道工序是由中国农业大学的李宁教授做的,李宁教授是克隆专家,主要克隆牛。以前对于序列只是做基本的序列分析,但是我们在做SARS疫苗的时候,做了全氨基酸的序列分析。这个分析是由沈岩院士的学生来做的。通过这个序列分析可以确定它是不是病毒,它的有形成分是什么。
记者:那当时研制SARS疫苗的最大难关是什么?
尹卫东:研制SARS疫苗必须有P3实验室,这是为了保证操作人员和外环境人员的安全。而这就是最大的难关了,但我们在研制的时候都是在P3实验室里进行的。
国家应加大疫苗研制投入
记者:在疫苗研究方面,国际上有什么最新的趋势吗?
尹卫东:要说趋势,我觉得第一就是对疫苗的品质要求更严格了,这应该算是最重要的一个趋势。
第二就是要能研制可以同时预防几种传染病的联合疫苗,这种疫苗要既可以预防甲肝、又可以预防乙肝、还可以预防其他传染病。
第三就是非传染病疫苗研制得比较多,比如癌症疫苗的研制。另外就是新发疫苗比较多,像SARS疫苗、禽流感疫苗就都是新发疫苗。
记者:那么,您觉得我们国家在疫苗研制方面有什么瓶颈?或者说还有哪些方面需要突破?
尹卫东:这个呢,要我说就是国家应该加大对疫苗研制的投入。据我所知,当非典流行的时候,美国给了两个公司很多拨款,一个是800万美元,一个是700万美元。而且在欧美的发达国家,每年都要拨出很多钱给小孩子打疫苗。预防疾病,保护小孩子的健康。