全球都在等新冠疫苗,疫苗是如何做出来的?
发布时间:2020-06-02
出品:科普中国
制作:胡桃夹子工作室、中国科普博览
监制:中国科学院计算机网络信息中心
 

    新冠病毒在全球肆虐,已经造成了数百万人感染,数十万人死亡。目前,世界各国都在探索各类治疗方案,而疫苗则被寄予彻底终结疫情的厚望。

  疫苗究竟是如何研制的?

  要搞懂这个问题,我们就先得了解,疫苗在人体内是如何发挥作用的。

  

  人体自身的后天免疫系统记忆力好,战斗力强,但弱点是反应比较慢,所以人类发明了“疫苗”,来提前刺激人体的免疫系统发挥作用。

  具体来说,就是将处理过的病毒、细菌或者其抗原部分等物质注射到人体内,让人体的免疫系统先对它们产生反应,进行一次“演习”,借此产生记忆免疫细胞。这样一来,当真正的病菌入侵人体时,这些记忆免疫细胞就会迅速反应,快速将病菌杀灭。

  针对新冠病毒,目前正在研发的疫苗有灭活疫苗、基因工程重组亚单位疫苗、载体疫苗和核酸疫苗这四种。

  

  灭活疫苗,顾名思义,是一种让病原体失去活性后,由它们制成的疫苗。灭活疫苗丧失毒力,但仍能激起人体免疫反应,这样既可以造成免疫,又避免毒性太大使人患病。

  要想研制灭活疫苗,首先要获取病毒样本,在实验室进行培养,获得稳定性的病毒,然后再经过相应的物理或者化学手段杀死病毒,最后加上佐剂后给人注射。因为灭活疫苗来源本身是天然的病原体,所以免疫效果也非常的好。

  这种疫苗安全有效,但生产起来难度高,不仅要选择有代表性的样本来进行培养,对实验室环境要求也很高,产能十分有限。而且因为所使用的病菌已经没有毒性灭活,无法在体内繁殖,灭活疫苗对人体的刺激时间较短,要想活得长久的免疫力,通常需要加入佐剂,还要多次、大剂量注射。

  借着灭活疫苗的思路,科学家们想到,只要找出病菌上能够刺激免疫系统产生抗体的部分,再将它们以某种方式送入人体,也能达到相同的功效。对新冠病毒来说,真正能够引发人体免疫反应的,其实是病毒表面的那些凸起,也就是S蛋白。于是,研究疫苗的思路就扩展成了“怎样把S蛋白送入人体”。

  基因工程重组亚单位疫苗就是其中一种方案。这种疫苗的原理是,把新冠病毒上负责“生产”S蛋白的那部分基因找到,把微生物当做“培养皿”,“生产”出我们需要的S蛋白,然后做成疫苗。

  腺病毒载体疫苗则是把“生产”S蛋白的地点放到了人体内,将能够“生产”S蛋白的基因整合到腺病毒或减毒流感病毒中,让人体感染这些病毒腺病毒之后,在体内直接合成S蛋白,借此刺激免疫系统,产生抗体。减毒流感病毒载体疫苗也是一样,让减毒的流感病毒在感染人体的同时“生产”S蛋白,达到免疫效果。而把腺病毒和减毒流感病毒作为S蛋白基因的载体,只是为了让免疫系统发挥作用,并不会让人体真的患病。

  核酸疫苗则更加简单直接,不需要活病毒等生物载体不借助生物载体,直接把新冠病毒上能“生产”S蛋白的相关基因片段注导入人体,利用人体内的“蛋白合成工厂”,直接在人体内生成S蛋白,刺激免疫系统,产生抗体。

  不论是基因工程重组亚单位疫苗、腺病毒载体疫苗、减毒流感病毒疫苗,还是核酸疫苗,相比灭活疫苗来说,对实验室环境要求都更低,更便于量产,

  但由于只使用了病毒的基因片段,免疫效果可能一般甚至无效,还有可能存着一定的风险。

  在用以上几种方法完成疫苗初步制备之后,还需要进行实验室研究和临床研究,用以确保疫苗的有效性和安全性。

  实验室研究主要进行的是动物实验,需要将制成的疫苗现在豚鼠、猕猴等实验动物身上进行测试,然后再进入人体的临床试验。

  

  疫苗的临床试验共有四期,需要在大量样本中测试疫苗是否安全有效,有何不良反应,临床是否有耐受性,等等。在经过这一切之后,疫苗才能够正式投入市场。

  总之,疫苗这样的给健康人群使用的特殊药品,发周期十分漫长。任何一步进行得不顺利,都会拖慢整个研发过程。但是,在现代医学的帮助之下,相信我们彻底战胜新冠病毒的那天,已经不会太遥远了。

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