根據發表在《兒科學》雜誌上的一項新研究，與20世紀90年代之前使用的舊版本疫苗相比，目前使用的疫苗對百日咳的保護作用似乎不夠強。在2010-11年加州爆發的百日咳疫情期間，接種過四劑現行疫苗的青少年感染百日咳的可能性，幾乎是接種過四劑舊疫苗的青少年的六倍。
這項研究提供了更精確的證據，表明早期的百日咳疫苗優於現在的疫苗，此前的研究已經表明，新的疫苗的有效性比預期的減弱得更快。該研究的主要作者、加州奧克蘭Kaiser Permanente疫苗研究中心聯合主任Nicola Klein表示，新配方的有效性降低很可能是近期百日咳疫情爆發的原因。在美國，在30多年裡，每年的百日咳病例從未超過10,000例（通常少於3,000例），但病例數量在20世紀90年代末開始迅速攀升。2010年的27,550例是自1959年以來的最高記錄，而2012年的初步資料為41,880例，是自1955年以來的最高記錄。
然而，費城兒童醫院疫苗教育中心主任保羅·奧菲特表示，目前疫苗提供的保護水平較低，並不意味著它無效。“如果你接種了無細胞疫苗，感染百日咳的可能性仍然比沒有接種疫苗低八倍，”他說。“這是一種不完美的疫苗，但這是我們擁有的最好的疫苗。”
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淘汰舊疫苗
百日咳是一種肺部細菌感染，會導致無法控制的劇烈咳嗽。這種情況對幼兒可能是致命的。目前的疫苗是無細胞的，這意味著它含有百日咳博德特氏菌的蛋白質片段，與破傷風和白喉疫苗結合，以DTaP配方給六歲以下的嬰幼兒使用。青少年和成人加強針是類似的化合物，稱為Tdap。舊疫苗DTP使用百日咳細菌的整個細胞，但副作用更明顯，通常會引起高燒，有時還會引起發燒引起的癲癇發作。
儘管沒有證據表明癲癇發作造成任何長期損害，但它們令人恐懼，促使科學家開發了無細胞版本。無細胞疫苗於20世紀90年代在美國各地逐步推廣，並在美國疾病控制中心的兒童免疫計劃中於1997年正式採用。在進行這項研究的Kaiser Permanente Northern California，第一次使用新的DTaP是在1991年疫苗的第五次加強針中，隨後在第二年用於第四次加強針。DTaP的三劑初始系列疫苗於1997年開始；到1999年，10歲以下兒童的所有五劑疫苗都使用了DTaP。
這項研究的重點是在疫苗過渡時期接種了五劑疫苗的兒童。研究人員檢查了1994年至1999年間出生的所有兒童的醫療記錄，這些兒童接種了全部五劑疫苗——前四劑在兩歲之前接種，第五劑在七歲之前接種——並且在2010年1月至2011年12月的百日咳疫情期間在Kaiser Permanente系統內。
將138名百日咳檢測呈陽性的兒童與兩個對照組進行比較。其中一個對照組包括54,339名與百日咳兒童性別、種族/民族和醫療診所相匹配的兒童。另一個對照組包括899名使用PCR測試百日咳檢測呈陰性的兒童。PCR，即聚合酶鏈式反應，是三種百日咳檢測方法之一，在感染後的前四周內最有效。
在確診百日咳的兒童中，前四劑均為無細胞疫苗的兒童感染百日咳的風險，是前四劑均為全細胞疫苗的兒童的5.6倍。接種了無細胞和全細胞混合疫苗的兒童感染百日咳的風險幾乎高出四倍（3.77倍）。研究人員計算得出，兒童每接種一劑DTaP疫苗而不是全細胞DTP疫苗，感染百日咳的風險就會增加40%。儘管這種觀察性研究無法證明無細胞疫苗效力減弱和全細胞疫苗停用導致了近期百日咳的爆發，但這些發現為這一理論增加了更多的佐證。
“好的一面是，這種疫苗更安全，但你付出的代價是用療效換取了安全，”奧菲特說。“令人驚訝的是這種交換幅度有多大，我認為沒有人預料到。”由於舊疫苗是由整個細菌有機體制造的，它含有2000到3000種抗原——免疫反應可以潛在地針對並記住這些成分，以防止以後的感染。無細胞疫苗含有三到五種抗原。
控制百日咳爆發
不過，除了抗原的差異外，科學家們仍然不確定是什麼讓全細胞疫苗如此有效。“即使有了新的免疫學研究，我們也無法判斷全細胞疫苗有什麼特別之處使其更好，”範德比爾特大學醫學院疫苗研究中心主任凱瑟琳·愛德華茲說。“這很不幸，因為如果我們知道差異是什麼，我們或許可以將這些新增到無細胞疫苗中。”
愛德華茲和奧菲特表示，由於安全方面的擔憂，不太可能恢復使用全細胞疫苗，但愛德華茲建議可以修改一種反應性較弱的新型全細胞疫苗，或者在無細胞疫苗中新增抗原。奧菲特說，另一種可能性是在無細胞疫苗中新增一種增強化合物（稱為佐劑），以加強身體對該配方的免疫反應。
研究作者得出結論，用Tdap加強青少年是最佳選擇。奧菲特、愛德華茲和埃默裡大學疫苗中心副教授薩阿德·奧默對此表示贊同。“在政策層面上，這增加了越來越多的證據，可能會導致探索其他控制百日咳的策略，並且可能需要調整兒童疫苗接種時間表，以確保沒有保護方面的漏洞，”奧默說。
美國疾病預防控制中心的免疫實踐諮詢委員會已採取一些措施來解決全國百日咳病例增加的問題，他們在2012年10月建議孕婦在懷孕27至36周之間接種Tdap加強針，即使她們之前已經接種過Tdap。“我們的想法是這樣的：似乎有更多的兒童死亡，所以第一步，讓我們防止死亡，”奧菲特說。在2012年的18例百日咳死亡病例中（pdf），13例年齡在三個月以下。希望孕婦能將她們的一些免疫力傳遞給新生兒，以便在嬰兒兩個月大第一次接種DTaP疫苗之前提供額外的保護。另一種保護最年幼嬰兒的方法是“蠶繭化”，即用Tdap加強針為嬰兒周圍的所有人接種疫苗。
“這項研究的含義是，接種疫苗，包括Tdap加強針，真的非常重要，因為這些疫苗在短期內確實有效，”克萊因說。“未來的方向是研製出既能提供持久免疫力，又具有強大安全性的新疫苗。”