流感疫苗在2005年至2014年間估計挽救了40,000美國人的生命，但它們還不夠好。例如，2016-17流感季期間使用的疫苗對主要的甲型H3N2流感病毒株的有效率僅為43%，並且在其他年份保護率也幾乎同樣低。現在的兩項研究表明，問題出現了一個新的原因：疫苗株在生產過程中發生變異，導致與實際流行的流感病毒株不匹配。
研究人員早就知道流感疫苗存在缺陷。由於病毒進化速度非常快，因此在流感季節前幾個月設計的疫苗通常與最終感染公眾的病毒不同。現在看來，其他重要的不匹配是由在雞胚中培養疫苗引起的。“我們必須擺脫雞胚，”明尼蘇達大學傳染病研究與政策中心主任邁克爾·奧斯特霍爾姆說，他沒有參與這項研究。但他承認，“但這並不容易做到，而且成本很高——非常昂貴。”
去年的流感疫苗本應效果良好。美國食品和藥物管理局為季節性疫苗選擇的毒株確實與使人生病的病毒非常匹配。因此，當其有效性被證明令人失望時，賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的微生物學家斯科特·亨斯利和他的同事開始進行調查。流感疫苗是滅活或高度減毒的病毒，當注射到體內時，會提醒免疫系統對抗真病毒。70年來，大多數流感疫苗株都是在受精雞卵中培養的，因為雞蛋生長會產生極好的產量。但長期以來人們都知道，病毒也會在這些雞蛋宿主中進化。它們會發生基因變化，幫助它們在雞蛋環境中生長。亨斯利和他的同事發現，這種變化可能會給最終產品帶來問題。
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在今天線上發表在美國國家科學院院刊上的一篇論文中，亨斯利的團隊重點關注了一種新的分子，H3N2病毒從2014年開始在其一種表面蛋白上佩戴這種分子。這種分子是一種糖，它化學粘附在病毒表面上的一個位置附近，人類抗體（免疫系統看門狗）附著在該位置以將病毒標記為危險的入侵者。這種糖使抗體難以附著，因此有助於病毒避免免疫破壞。當流感研究人員在2014年瞭解到這種新的糖裝飾的H3N2病毒時，他們確保將該毒株納入2016-17季節性流感疫苗中，以便接種疫苗的個體能夠對其產生免疫反應。
但是，當亨斯利和他的同事研究最終進入美國疫苗的毒株時，他們發現，奇怪的是，糖分子消失了。這種損失對疫苗不利：在一系列實驗中，亨斯利和他的同事表明，來自人類和雪貂（流感A研究的良好動物模型）的抗體，這些抗體已暴露於雞胚培養的疫苗，無法有效殺死迴圈的糖裝飾病毒。另一方面，由未在雞蛋中培養的類似疫苗引起的抗體效果非常好。（兩種美國流感疫苗不使用雞蛋適應性毒株。一種FLUCELVAX，在犬腎細胞中培養，第二種Flublok，在昆蟲細胞中培養。）
新的糖分子阻礙了病毒在雞蛋中生長的能力——因此一旦疫苗株被放入雞蛋中，它們就會拋棄它。“最初在人類中分離出來的病毒只是在適應其環境中的新細胞，”芝加哥大學的生態學家和進化生物學家莎拉·科比說，她是該論文的合著者之一。但亨斯利補充說，透過消除糖分子，新的突變也影響了“病毒中一個關鍵區域，該區域是免疫系統的靶標”，從而降低了疫苗的有效性。
基於雞蛋的生產也會以其他重要方式改變流感病毒。在10月23日發表在PLOS病原體上的另一項研究中，一個研究小組（包括亨斯利）表明，在雞胚中培養的疫苗病毒株也會獲得一種突變，這種突變會改變對人類抗體結合重要的同一區域的結構。基本上，“在獲得該突變的過程中，疫苗看起來像三角形，但正在迴圈的病毒看起來像圓形，”亨斯利說。“因此，如果你對抗三角形產生反應，它們就不會很好地與圓形結合。”亨斯利和他的團隊報告了這種雞蛋誘導的突變，它存在於2016-17美國季節性流感疫苗中，它降低了某些抗體附著和破壞流感病毒的能力——降低了驚人的三個數量級。
這些基於雞蛋的變化預示著現實世界的糟糕情況。一項2014年的研究使用流行病學資料表明，基於雞蛋的突變與人群中疫苗有效性低有關。加拿大在2012-13流感季期間使用的疫苗效果不佳，儘管事實上，在選擇疫苗株後，流行的流感病毒似乎沒有發生太大變化。經過進一步調查，不列顛哥倫比亞疾病控制中心的流感和新發病原體首席流行病學家丹努塔·斯科夫龍斯基和她的同事在PLOS One中報告說，雞蛋生產過程在疫苗病毒株的免疫學重要位點誘導了三個突變，這些突變與疫苗保護率低有關。
來自美國疾病控制與預防中心的最新資料表明，本季的疫苗可能存在類似的問題。自2017年5月21日以來，該機構分析了在美國和國際上流行的H3N2病毒。只有33%的病毒被接種了雞胚培養毒株的雪貂的抗體中和，而97%的病毒被接種了非雞胚培養疫苗的雪貂的抗體抑制。最近一項來自澳大利亞的研究表明，澳大利亞剛剛結束流感季，並使用了美國現在正在使用的疫苗株，表明本季疫苗的H3N2組分僅有10%的有效性。這種無效性並不令人驚訝，因為這種雞胚培養的疫苗仍然包含新論文中描述的兩個突變。
但亨斯利說，儘管放棄基於雞蛋的疫苗是顯而易見的解決方案，但這一舉動並不容易。“在雞蛋中生產這些疫苗方面存在大量基礎設施，因為一直以來都是這樣做的，”他指出。將大部分流感疫苗生產從雞胚轉移到細胞等其他生物工廠可能需要數年甚至數十年的時間。與此同時，美國疾病控制中心正在努力改進這一過程。它正在使用下一代基因測序來研究雞蛋誘導的突變，希望找出一些可以提高而不是降低疫苗有效性的突變。然後，該機構將選擇這些病毒株，並將它們用於未來的疫苗。
亨斯利強調，即使目前的疫苗確實存在侷限性，人們仍然應該每年接種流感疫苗。疫苗降低了感染風險——它對乙型流感非常有效——並且還可以最大限度地降低嚴重感染的風險。接種疫苗的個體還可以保護易感人群，例如那些患有免疫系統疾病和嚴重過敏症而無法接種疫苗的人。這些新研究的目標不是貶低流感疫苗；它們“只是試圖讓事情變得更好，”亨斯利說。科學家們必須承認有改進的空間才能取得進展。
編者注：第一段已於2017年11月6日澄清，以將低保護率與43%的資料進行比較。