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新冠揭秘進行時③爭分奪秒研制疫苗

2020-09-16 06:37杜仲
大科技·百科新說 2020年7期
關(guān)鍵詞:入侵者病原體核酸

杜仲

隨著新冠病毒在全球的大流行,越來越多的人意識到,要想徹底撲滅這場瘟疫,非借助疫苗不可。

可是傳統(tǒng)上,研制疫苗是一個漫長的過程。從疫苗的研發(fā)到測試和生產(chǎn),通常需要10年或更長時間。迄今研制時間最短的是埃博拉疫苗,但這也花費了5年多。

為了加快速度,科學(xué)家們正向新技術(shù)求救,并重新思考疫苗設(shè)計、評估和生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)。如果奏效,我們或許能破紀錄地在12-18個月內(nèi)研制出新冠病毒疫苗,在這次疫情還在持續(xù)的時候就能投入使用。

無疑,挑戰(zhàn)是巨大的,但一個喜訊已經(jīng)傳來:就在新冠病毒基因公布后不到3小時,一款可供初步測試的疫苗原型(疫苗原型的設(shè)計是疫苗研制的第一步,過去通常要花數(shù)年的時間)已被研制出來。

四種傳統(tǒng)的疫苗研制辦法

所有疫苗都是通過欺騙身體,讓它相信自己接觸了真實病原體而起作用的。這使得免疫系統(tǒng)加班加點制造抗體和T細胞,以便殺死“入侵者”。這種對病原體量身定制的抗體,在我們的血液中原本是沒有的,本來需要通過身體接觸真實病原體才能產(chǎn)生,但現(xiàn)在呢,身體通過接觸模擬的“入侵者”——疫苗,就可以產(chǎn)生了。等“入侵者”清除后,一些抗體仍會留在血液中循環(huán),隨時準備對付真實病原體的入侵。這時就可以說,你的免疫系統(tǒng)啟動了。打個比喻,接種疫苗好比真槍實彈的演習(xí),通過演習(xí),讓身體對真實入侵做好準備,避免真危險來臨時手忙腳亂。

既然是“演習(xí)”,當然是越逼真越好。所以疫苗要盡量模仿真實的病原體,但另一方面又要保證其安全性,不至于讓疫苗對身體造成嚴重的誤傷。我們目前有四個主要策略來實現(xiàn)這一目標。

首先,是活的減毒疫苗。這種策略使用實際的病毒或細菌,不過這些病毒或細菌在某些方面已經(jīng)被改變,毒性大為降低,雖能引起免疫反應(yīng),比如可自愈的低燒等,但不會對身體產(chǎn)生嚴重副作用。

其次,是滅活疫苗。該疫苗是通過培養(yǎng)大量病原體,然后用高溫加熱等方法殺死它們而制成。這些病原體雖被殺死,但依然能在我們身上引起免疫反應(yīng)。以上兩種策略都用于生產(chǎn)流感疫苗。

第三種是類毒素疫苗。通過產(chǎn)生一種毒素,這種毒素可以讓身體對所有不同種類的入侵者做出免疫反應(yīng),就好比以不變應(yīng)萬變。破傷風(fēng)、白喉和肉毒桿菌疫苗就屬此類。你或許會問,既然這類疫苗能對付所有的入侵者,單單采用這一種疫苗不就完事了嗎?何必花那么多的心血研制其他疫苗呢?就如我們?nèi)タ床。杭偃缬袃晌会t(yī)生,一位據(jù)說對內(nèi)外科都很精通,另一位據(jù)說只精通外科,尤其擅長治療骨折?,F(xiàn)在你骨折了,你會選擇看哪位呢?我想,后一位應(yīng)該是你的首選吧。疫苗的選擇也是同樣的道理。

最后,是亞單位疫苗。這種疫苗只選擇病原體的一小部分來模仿。這一小部分也許在病毒入侵中起到重要作用。免疫系統(tǒng)若能識別出來,對病毒定點攻擊,就能阻斷其感染。這一小部分叫“亞單位”。亞單位可以是多糖,可以是蛋白。亞單位疫苗通常是通過培養(yǎng)基因改造后的細菌,讓它生產(chǎn)合適的糖和蛋白質(zhì),然后提純制成。

這些策略已經(jīng)沿用了幾十年,并有著可靠的安全保障,但遺憾的是,研制過程一般都很漫長。

一種新型疫苗

目前,有科學(xué)家致力于開發(fā)一種新型疫苗。在這種疫苗中使用了RNA或DNA等核酸物質(zhì)。核酸本身是不能在我們的身體里直接產(chǎn)生免疫反應(yīng)的,但它們進入人體后,會利用我們自身的細胞制造病毒蛋白。免疫系統(tǒng)識別出這些病毒蛋白后,會誤以為真實病原體入侵,從而引發(fā)免疫反應(yīng),產(chǎn)生T細胞和抗體。

簡單地說,傳統(tǒng)的疫苗是先從疫苗工廠里生產(chǎn)病毒蛋白,用于注射,產(chǎn)生抗體;而這種疫苗是注射核酸(RNA或DNA),讓你自身的細胞按照注射的核酸復(fù)制并制造病毒蛋白,從而產(chǎn)生抗體。

研制這種新型疫苗的一個主要困難是,如何將注射到血液里的RNA或DNA導(dǎo)入細胞,因為我們的血液中充滿了酶,可以在幾秒鐘內(nèi)就將這些核酸物質(zhì)切碎。

在這方面,各家疫苗公司各顯神通。有的是把核酸包在一個囊中,進入細胞后再釋放出來。有的在注射部位施加一個微小電流,在電流刺激下,核酸物質(zhì)會更快地進入注射部位附近的細胞,避免了被切碎的命運。

這種疫苗的研制速度大大快于傳統(tǒng)疫苗,但安全性和有效性如何,尚不清楚。針對新冠病毒的這種疫苗已經(jīng)開發(fā)出來,目前正在進行早期臨床試驗。

漫長的測試過程

對于任何一款新疫苗,不論它是以何種方法研制出來的,人們最擔(dān)心的是“免疫增強”。所謂“免疫增強”,是指疫苗接種之后不但不起保護作用,反而“引狼入室”,促進病毒的自我復(fù)制,使你更容易受病毒感染。在SARS疫苗的早期動物試驗中,就曾發(fā)現(xiàn)過免疫增強現(xiàn)象。所以,在疫苗投入大規(guī)模生產(chǎn)和使用之前,進行嚴格的測試是十分必要的。只是很遺憾,測試是非常耗時的。

測試分為動物試驗和人體測試。動物試驗主要是為了證明疫苗的安全性以及測試疫苗產(chǎn)生的免疫反應(yīng)。

人體測試又分三個階段。第一階段通常涉及20到80個人,用于證明疫苗的安全性,確保任何副作用都不會太嚴重。第二階段人體試驗,需要更大的人群,用于測試療效。有些疫苗在急需時可以跳過這一步,因為經(jīng)過第一階段測試,其安全性已經(jīng)有了保障。第三階段人體測驗,新疫苗將在成百上千的人身上進行試驗,并收集需要的數(shù)據(jù),以明確評估其有效性。

這些測試都通過后,經(jīng)監(jiān)管部門的批準,疫苗就可以投入大規(guī)模生產(chǎn)和接種了。

耽擱疫苗推出時間的一個因素是,很多時候疫苗剛研制出來,還沒投入測試,疫情就結(jié)束了,以至于研究人員找不到足夠的病例來收集監(jiān)管部門批準所需的數(shù)據(jù),于是疫苗就被耽擱下來,得等到下一次疫情爆發(fā)才能將后續(xù)的測試補足。所以疫情持續(xù)時間長的話,可以讓一款新疫苗一口氣走完全部的程序,縮短疫苗的推出時間。

當然,萬一疫情十分危急,監(jiān)管部門還可以放寬對疫苗安全性和有效性的要求,這樣一來,也可以縮短新疫苗推出的時間。

那么,新冠病毒疫苗能否在12-18個月后如期推出呢?這還不好說。不過有一點可以肯定:目前世界上很多科學(xué)家正在全力以赴,爭分奪秒地研制疫苗。

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