如何研发新型冠状病毒疫苗?
2020-02-11 09:33

如何研发新型冠状病毒疫苗?

文章来自微信公众号:科学大院(ID:kexuedayuan)


虽然大家都知道,疫苗研发不会那么快成功(戳:新型冠状病毒疫苗:会很快来吗?)但是疫苗仍然是防控传染病最有效的手段。


目前多个国家已经成功分离了新型冠状病毒(以下简称新冠病毒)毒株,并开始了疫苗的研发。虽然还在科研攻关的阶段,但是大家都认为疫苗是“全村的希望”。那么,疫苗是怎么研发的?是否真的可以帮助我们控制甚至消灭新冠病毒呢?


让我们先从疫苗说起。


图片来源:veer图库


为什么要接种疫苗?


传染病具体指的是由各种病原体引起的能在人与人之间相互传播的一类疾病,所以传染病的传播需要具有三大要素:传染源、传播途径与易感人群,控制住任意一项都可以阻断传染病的传播。疫苗的作用就是保护易感人群。


天花是人们用疫苗消除的第一种传染病,它是由天花病毒感染人引起的一种烈性传染病,传染性强,死亡率极高。在人类消灭天花的过程当中,人们经过多年的探索和研究最终发明了牛痘疫苗。1976年,全球开始推行牛痘疫苗接种,实现了对所有易感人群的保护,天花病毒的感染被大大遏制,死亡率也有了明显的降低,进而成功阻断了天花的传播。1980年,世界卫生组织宣布根除天花。


发现接种牛痘能对抗天花的英国医生爱德华·金纳(图片来源:维基百科)


那么疫苗到底是如何帮助我们抵抗疾病的呢?


形象的说来,我们身体就像一座城池,外有皮肤、粘膜这样的城墙和护城河的保护,内有免疫细胞这样的警察巡逻、站岗,而警察手里的武器、信号弹等就是由免疫细胞所分泌的免疫因子。


当有细菌、病毒这样的不法分子偷偷进入城内以后,就会被巡逻的警察发现并歼灭,同时他们还会记录这个不法分子的特征,把通缉令张贴全城,以保证相同的敌人再次来犯时,能够在第一时间消灭敌人。


接种疫苗的过程就像是我们人为地塞几个不法分子(当然不是年轻力壮、破坏力十足的那些,下文会有进一步介绍)进城,让警察抓住、认识、消灭他们,从而帮助我们的机体建立针对某种疾病长期的防御力,来实现主动免疫。


新冠疫苗如何研发?


疫苗的种类很多,它们分别是怎么起作用的?又有哪些局限性?


下面我们以新冠病毒为例,介绍几种比较常用的疫苗类型:


1. 最经典的疫苗——减毒活疫苗


目前,科学家们已经成功抓获了那些名为新冠病毒的不法分子(种子毒株的分离),但是并没有立刻消灭他们,而是将他们圈养在实验室创造的适宜环境中,让他们不停地繁衍子孙,创造后代(病毒在体外连续传代)


然后,科学家们从后代中精心挑选出那些老弱病残、缺胳膊少腿的,他们和最初的坏人长相基本相同,但是因为体力不支或者身体残缺,没法像别人那样在城里杀人放火、为所欲为(毒力下降)。这些老弱病残的坏人联盟便是减毒活疫苗。


减毒活疫苗是最经典的疫苗制备方法,最早的减毒活疫苗是法国微生物学家路易斯·巴斯德发明的狂犬疫苗,其制备方法沿用至今。减毒活疫苗使用毒力降低的毒株制备,抗原性高。其在体内能够增值,长时间和机体细胞发生作用,诱导较强的免疫力,激发起机体良好的免疫反应,保护效果好。但是减毒毒株的筛选比较困难、耗时,并且减毒毒株在体内有回复毒力的风险。


2. 最粗暴的疫苗——灭活疫苗


觉得挑选老弱病残太慢、太麻烦了?好嘛,逮到的不法分子统统枪毙(病毒灭活),把尸体丢进城里给那些巡逻的警察做通缉令去吧!这些不法分子的乱坟岗上插着牌牌,上书:灭活疫苗。


用甲醛处理等合适的手段对病毒进行灭活就能得到灭活疫苗,又称为死疫苗,制备方法简单、快速,且因毒力的丧失所以安全性很高。但是,死疫苗失去了治病、扩增的能力,进入人体以后不能生长繁殖,对人体刺激时间短,产生的免疫力不高,想要得到高且持久的免疫力,必须多次重复接种。


3. 别出心裁的疫苗——mRNA疫苗


科学家们对逮到的不法分子严刑拷打,好不容易得到了该不法组织内部机密文档一份(通过全基因测序技术,得到病毒的全长基因序列)。这是一份“坏人速成指南”,详细记录了该组织成员的穿着打扮、行为方式、接头暗号等诸多事宜(mRNA作为翻译的模板,决定了氨基酸的序列,进而决定了病毒形态与功能),不法分子带着这份指南混进城里以后,就可以在城内特定的工厂里利用城里的资源培养更多同伙(病毒进入细胞后,利用细胞内的酶、原料等进行自我复制,产生更多病毒)


事态紧急,科学家赶紧将这份机密文档用信封(脂质纳米粒)封好送进城,让城里的相关机构,依照指南内容制造出和坏人相似的假人模特(病毒的mRNA进入宿主细胞后表达出特定的病毒蛋白,作为免疫细胞识别的关键),再送去警察局里画出通缉令。这份用信封包装好的坏人速成指南就是mRNA疫苗。


因为不含有病毒的任何蛋白成分,此种疫苗安全性很高。但是,为什么又很少听说有mRNA疫苗问世呢?原来,mRNA并不稳定,在递送至细胞的过程中很容易降解,递送方法有待优化;mRNA本身也具有免疫原性,能够引起机体的免疫应答(是机体针对mRNA这个物质的免疫应答,而不是我们所希望的机体针对病毒的免疫应答)


(图片来源:MIT NEWS)


如果疫苗成功问世,我们是否能像消灭天花一样消灭新冠?


我们从传染病传播的三个要素的角度来分析一下新冠病毒导致的疫情,就能得到回答:仅仅靠疫苗,还不够!


1. 传染源


目前多篇论文的结果证明,新冠病毒最初来源于蝙蝠体内,经过某种尚且未知的中间宿主传染给人类。随着在人群体中的传播,感染了病毒的患者成为了新的传染源,也需要即使的接受隔离治疗,避免传染给更多的人。


从控制传染源这个角度来时,疫苗的作用是不大的,我们无法给野生动物注射疫苗,也没法限制野生动物的活动区域。最好的方法是从我们自己做起,不买卖、食用野味、减少与野生动物的接触,减少被病毒感染的机会。


2. 传播途径


新冠病毒可经飞沫传播、密切接触传播、触摸污染物体表面后触摸嘴巴、鼻子或眼睛传播。从此方面来看,养成良好的习惯,做好个人防护至关重要,戴口罩、戴手套、勤通风、勤消毒这些措施都快可以有效的保护我们自己,降低感染病毒的风险。


一堂以“口罩使用和处理方法”为主题的课程(图片来源:广州日报全媒体记者 李波 摄)


3. 易感人群


现实生活中很多传染病的控制,都是通过为易感人群接种相应疫苗来实现的,那么如果未来新冠病毒疫苗上市了,我们是否就可以彻底消灭该病毒了呢?


个人观点认为,想法是可行的,但是实现起来比较困难。一方面,相比于天花病毒这一类基因组稳定的DNA病毒而言,新冠病毒由于是RNA病毒,更容易发生基因突变,这很有可能会让病毒本身的性质发生改变,也造成疫苗效果大打折扣;另一方面,即使我们成功消灭了人群间的新冠病毒,请不要忘记病毒依然附着于其天然宿主——蝙蝠身上。如果人类自己还不能吸取教训,不改变食用野味的恶习,或者不加保护的向野生动物栖居地开拓疆土,类似的潘多拉魔盒还会被人们不停打开。


结语


总之,疫苗的研发,需要时间以及科学家们的努力,不同种类的疫苗也因其原理、效果、安全性、制备工艺等方面的不同而各有利弊。


在疫苗尚未面世前,大家能做的便是注意多休息、注意营养均衡、适度运动,少去人口密集的公众场所。一方面提高自身免疫力,一方面降低传染可能,双管齐下,保护自己,同时也保护了他人。


理性敬畏、正面面对,向所有奋斗在抗击疫情一线的人们表示敬意!


文章来自微信公众号:科学大院(ID:kexuedayuan)

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