我們真的能開發出安全有效的新冠病毒疫苗嗎?

我們不能確定,但如果我們能做到,那可能不會容易、廉價或快速

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


在任何傳染病爆發時,我們的思緒都會轉向疫苗——這是有充分理由的。它們是安全的、相對昂貴的,並且對包括天花、脊髓灰質炎、黃熱病以及最近的埃博拉等疾病都非常有效。

新型冠狀病毒的疫苗也會來得如此容易嗎?答案是也許是,也許不是。“也許是”來自於動物研究的觀察,冠狀病毒會刺激強烈的免疫反應,這似乎能夠擊退病毒。從 COVID-19 中康復可能很大程度上歸功於有效的免疫反應。“也許不是”來自於同樣有力的證據,至少對於早期的 SARS 和 MERS 病毒而言,對這些病毒的自然免疫是短暫的。事實上,一些動物可能會再次感染最初導致感染的同一種毒株。

這提出了更多關鍵問題,答案同樣模稜兩可。如果疫苗確實被證明有效,它會長期有效嗎?在這一點上,我們不能確定。首先,開發疫苗需要多長時間?我們可以希望,但我們不能確定它會很快被開發出來。


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為了更好地理解這一點,重要的是要了解身體如何保護自己免受入侵生物的侵害。

您的身體如何保護您免受疾病侵害

某些物理和化學屏障——皮膚、粘液、胃酸——全天候保護身體免受感染。第一道防線是先天免疫,這是一種對我們每天每時每刻遇到的無數外來病毒和細菌或病原體的即時且非特異性的免疫反應。這包括防禦素,即古老的抗菌蛋白,可在對抗病原體時調動細胞通路,以及巨噬細胞,即吞噬和吞噬所有外來物的白細胞。先天免疫反應的最終目標是廣泛有效。在這方面,它通常會成功,但並非總是如此。

第二道防線是適應性免疫,即身體針對以前見過的東西產生持久的保護性反應。它將免疫系統的兩個分支武器化:產生抗體的 B 細胞,以及攻擊和殺死入侵微生物或受這些微生物影響的細胞的 T 細胞。在許多情況下,對疾病的適應性免疫是長期的——有時持續一生,通常持續 10 年或更長時間。有時免疫反應是短暫的,這似乎是新型冠狀病毒早期實驗的情況。

並非每個人都能忍受適應性免疫完成階段所需的兩到八週時間——這就是疫苗接種的用武之地。疫苗透過模擬感染來預防疾病,教會免疫系統在實際感染髮生之前識別、記住和對抗給定的病原體。疫苗不是將強毒性生物釋放到體內,而是使用抗原建立免疫力,抗原是存在於病原體表面的幾乎無害的分子。抗原足夠外來以觸發抗體產生,但不足以引起疾病。感謝疫苗接種,身體通常會以痛苦的代價意外地艱難地學到的東西,可以在相對容易的受控條件下吸收。

疫苗型別

有很多方法可以開發出成功阻止傳染病的疫苗。第一個被髮明的疫苗,天花疫苗,使用了一種活的牛痘病毒——一種與原始傳染源非常相似,但不完全相同的病毒。與導致約 3 億人死亡的致病性病毒不同,牛痘病毒僅在健康患者中引起輕微症狀。可以透過識別一種“相似”的病毒來複制這種方法,該病毒可以觸發所需的免疫反應,而實際上不會引起疾病。

減毒病毒株,用於開發黃熱病疫苗,是另一種選擇。由於病毒仍然存活,儘管已減弱,但它使身體對如何中和它有了持久的教育。由此產生的保護性免疫力可能持續數十年。這種疫苗的主要問題是,並非每個人的免疫系統都足夠健康以應對活病毒,無論它變得多麼虛弱。

在像脊髓灰質炎疫苗這樣的滅活疫苗中,病毒已被滅活,因此無法自我複製,這意味著通常必須隨著時間的推移多次給藥。

亞單位疫苗,例如可用於乙型肝炎和人乳頭瘤病毒 (HPV) 的疫苗,將病毒的特定部分注射到肌肉中。它們通常與佐劑一起給藥,佐劑是透過引起炎症策略性地將免疫細胞淹沒注射部位的加強針。與其他疫苗型別不同,其他疫苗型別可能會在患有慢性免疫缺陷或其他合併症的人中引起併發症甚至死亡,幾乎每個人都可以承受亞單位疫苗引發的免疫反應。

為了安全地傳遞構成亞單位疫苗的病毒片段,科學家們純化蛋白質化合物並將它們插入一種無害的病毒中,這種病毒註定無法在人體內的危險旅程中倖存下來。這些被稱為病毒載體,用於製造埃博拉疫苗。例如,對於新型冠狀病毒,腺病毒載體將是一個合適的選擇。

多年來,生物技術公司一直試圖開發基因疫苗,但未獲成功,基因疫苗使用基因程式碼代替實際病毒或其各個部分。

一種突出的 COVID-19 候選疫苗基於 RNA,病毒使用 RNA 作為其基因程式碼;但尚未被證實。由於我們處於未知領域,我們不知道哪種疫苗型別會起作用——最好的策略是嘗試所有型別,開展一項大規模的努力,幸運的是,這項努力已經在進行中。

為什麼疫苗開發需要這麼長時間

為什麼安東尼·福奇說,生產一種安全、功能齊全的疫苗可能需要 18 個月?困難在於找到一種疫苗,一方面可以對抗非常特殊的疾病,另一方面可以為全人類服務。這就是為什麼與其他藥品相比,疫苗開發通常以緩慢的速度進行——不是因為缺乏嘗試或創新,而是因為必須毫無疑問地證明安全性。

治療藥物通常在需要時開給病人;疫苗通常大規模地給健康人接種。科學家們只需幾天時間就可以確定給住院冠狀病毒患者施用實驗性療法的安全性和有效性;對於那些將疫苗注射到尚未受影響的受試者體內的人來說,可能需要數年時間。再加上在動盪的全球市場中製造和分銷包裝商品的複雜挑戰,考慮到估計數億美元的費用,瞧——您就會明白為什麼許多專家懷疑我們會在今年秋天之前擁有 COVID-19 疫苗。

我們知道,一些抗體反應實際上會使疾病惡化。最近在菲律賓的登革熱病毒中證明了這一點,並且有一些跡象表明,這類問題將隨著新型冠狀病毒的出現而出現。如果要向相當一部分人口施用疫苗,我們就有責任極其謹慎地進行。我們仍然必須盡我們所能、儘可能多地投入資源,但我們必須謹慎行事——否則就有可能加劇當前大流行的蔓延。

我們需要嚴格測試正在進行的數十種候選疫苗,以找到一種有效的疫苗,這將需要一些認真的資金。平均而言,讓一種疫苗透過臨床試驗,每位參與者可能花費 25,000 美元或更多。可能還需要數萬名參與者來確保候選疫苗有效且安全。這意味著僅招募一名候選疫苗的人員就將花費超過 2.5 億美元。將 2.5 億美元乘以 10——在我看來,至少有 10 種疫苗必須達到這個階段——再加上研究成本和開發製造工藝的成本,總額可能在 100 億美元左右。

即使是 100 億美元對於開發一種阻止正在癱瘓世界各地經濟的大流行的方法來說,也是一個低廉的價格。無論開發一種可行的疫苗需要多少錢,它都是值得的。我們不能不這樣做。

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