浅谈疫苗-人类背后强大的免疫机制03

疫苗主要利用人體免疫進行辨識,治療疾病。此圖為核酸疫苗。

上几篇文章介绍了人类的免疫系统,今天想来跟大家谈谈另一个主题–疫苗。之前也跟大家介绍过,第一个疫苗是1796由英国的爱德华.金钠 (Edward Jenner)医生所发明。金钠观察发现,挤牛奶的女工不会感染天花,而将牛痘 (cowpox) 的脓疱液接种于儿童身上使接种者对天花免疫。因此金钠医生对免疫学具有重要贡献,也奠定现代疫苗的雏型。另外,路易.巴斯德也是对疫苗发展有所贡献的重要人物。巴斯德提出了预防接种措施,于1885年以减毒的方式研究出减毒狂犬病疫苗,为疫苗发展重要里程碑。

疫苗分类

疫苗一般来说可以依照功能粗分为两大类: 治疗性疫苗预防型疫苗

治疗性疫苗

治疗性疫苗是利用抗体阻断疾病的感染,接种对象为已感染该疾病的病患。此种疫苗多为在病人受感染时的紧急状况立即使用。经注射后,能在体内发挥对抗病原体的作用。因此,该种疫苗是一种「被动免疫」,亦即利用注入抗体的方式抵御外来病原体。另一种治疗性疫苗为「癌症疫苗」,是用以增强患者的免疫系统帮助对抗已存在的癌症,但这个主题会留到下一篇在说明。

预防型疫苗

预防性疫苗顾名思义是利用注入抗原的方式,使人类免疫细胞辨识并自行制造抗体以达到对抗疾病的目标。预防性疫苗对人类医学有极大贡献,最主要能提高群体免疫力并降低传染病的扩散。如今的新冠肺炎疫苗就是属于此种。想要更了解新冠肺炎疫苗的朋友可以持续关注我们的的网站,会在之后放上新冠肺炎疫苗介绍的文章。在了解粗略的分类后,我们又可以在做更进一步的介绍。

疫苗的种类:包含一、组成病毒
1.蛋白质子单元
2.类病毒颗粒(VLP)
3.核酸疫苗(DNA、RNA)
4.非复制性病毒载体
5.复制性病毒载体
二、全病毒疫苗
1.灭活疫苗
2.活性减毒
SARS-CoV-2是引起COVID-19的病毒。 SARS-CoV-2表面的尖峰蛋白是抗原的一个例子。
疫苗是训练我们的免疫系统识别病毒或称为抗原的病毒片段的最佳方式。我们的免疫系统会产生抗体和其他防御措施来保护我们。
当接种疫苗的人接触到SARS-CoV-2时,他们的免疫系统会识别病毒抗原,并迅速采取行动以保持他们的健康。有许多不同类型的疫苗,如本图所示。
疫苗种类,取自https://covid19.trackvaccines.org/types-of-vaccines/

预防型疫苗底下可以在细分为:

1. 活毒疫苗

活毒疫苗是经过减毒之后的病原体,再培养制造而成,目的是降低病原体活性,又可以再分成毒性减弱的活菌疫苗减毒的活菌疫苗(Attenuated living virus vaccine)。虽然听起来有些复杂,不过活毒疫苗最大的重点就是利用活着的病原体来制造而成的疫苗。常见的活毒疫苗包含卡介苗(Bacillus Camette-Guerin, BCG)、小儿麻痹的沙宾口服疫苗(Sabin vaccine)、 麻疹腮腺炎德国麻疹混合疫苗(Measles, Mumps and Rubella, MMR)、水痘疫苗(Varicella vaccine)等。在这里要特别提醒大家,小儿麻痹还有另外一种注射的疫苗叫作沙克疫苗(Salk vaccine),不过沙克疫苗是不活化的病毒疫苗跟沙宾疫苗的制法是不一样的。

2. 死毒疫苗

死毒疫苗中包含死菌性疫苗不活化病毒疫苗。简而言之,死毒疫苗是利用加热或化学药剂(Ex:甲醛、乙醇)将病原体杀死而制成的疫苗。人体透过辨识病原体上的特殊蛋白或抗原片段进行免疫。常见死菌性疫苗包含:霍乱疫苗(Cholera vaccine)、伤寒疫苗(Typhoid vaccine)、鼠疫疫苗(Yersinia pestis vaccine)等。常见不活化病毒包含: 日本脑炎疫苗(Japanese Encephalitis vaccine)、狂犬病疫苗(Rabies vaccine)、流感疫苗(Influenza vaccine)等。

3. 类毒素疫苗

类毒素疫苗是利用病原体培养过程中所产生之毒素,以化学药剂处理过,使之毒性减弱但仍具有抗原性的疫苗。包含破伤风类毒素(Tetanus toxoid vaccine)、白喉类毒素(Diphtheria toxoid vaccine)。

下面4-7项乃是利用基因重组技术合成制成的疫苗:

4. 结合疫苗

结合疫苗是利用病原体表面的多糖结构进行结构修饰,也就是在多糖上面加上其他的官能基,例如:蛋白质或者是毒素,以增进免疫系统的辨识力。这种基因重组方式已经成功地用在B型流感嗜血杆菌疫苗(Haemophilus influenza type b, Hib)当中。

5. 重组载体疫苗

重组载体疫苗是以微生物载体为基础,将目标基因转殖入微生物载体,再将此载体送进入人进行免疫的方式。载体在人类体内会进行转录、转译制造出相关抗原,使身体的免疫细胞辨识之后产生免疫。常见载体为腺病毒载体(Adenovirus)。其中,AstraZeneca 的COVID-19疫苗就是利用此种方式制成。

6. 核酸疫苗

核酸疫苗可以分为 DNA 与 RNA 两种平台,做法是直接注入病毒的DNA或者是RNA让它在体内产生出相对的蛋白质,刺激身体产生抗体。其中 DNA 疫苗相较RNA疫苗稳定,然而最主要挑战是如何进行有效率的抗原表达。核酸疫苗是理想的疫苗平台,优点包括容易设计和生产,适用于快速且大规模的生产。 Moderna COVID-19疫苗则是属于此类的mRNA疫苗

7. 次单位抗原疫苗

次单位抗原疫苗是利用病原体体内的某些成分来代替整个病原体制成的疫苗,常见的成分为蛋白质。国产高端疫苗美国Novavax疫苗就是利用这种技术,制作出病毒表面的棘蛋白(Spike protein),在送入人体让免疫系统产生反应。这种做法的优点是安全性比较高,缺点是免疫性较低需要佐剂来增加抗原免疫性。

最后再放上比较表格给大家参考。

病毒种类与组成及其优缺点
包含活毒疫苗、死毒疫苗、类毒素、结合疫苗、载体疫苗、核酸疫苗、次单位疫苗之优缺点及其组成
病毒种类与组成及其优缺点

结论

有赐于疫苗的发展,许多传染病得以根治。当然背后也仰赖人类强大的免疫机制。然而疫苗背后的隐忧也是我们需要注意的,不论是疫苗造成的副作用,还是基因上的影响,后果都是非常可观的。期待医学的进步能够使未来的疫苗更有效率且安全性也增高,提升人类福祉。想更了解人类免疫系统的朋友欢迎点阅下面文章:

参考资料:

  1. 疫苗种类Types of vaccine 🔗
  2. 疫苗历史History of vaccine 🔗
  3. Francis MJ. Recent Advances in Vaccine Technologies. Vet Clin North Am Small Anim Pract. 2018;48(2):231-241. doi:10.1016/j.cvsm.2017.10.002 🔗
  4. 图片取自Pixabay 🔗

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