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我们需要什么?好的疫苗设计!我们什么时候需要它?现在!

来源:Pixabay。

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不断攻击我们身体的感染因子多种多样。就在几十年前,天花和伤寒等疾病每年造成数百万人死亡,有些仍然如此。值得庆幸的是,至少对于某些疾病,这种情况已经改变,而疫苗的开发在这一成就中发挥了不容忽视的作用。在疫苗的帮助下,一些疾病甚至被根除了天花而且牛瘟(至少在自然界是这样)。

那么,什么是疫苗?


疫苗被定义为一种生物制剂,类似于一种特定的致病微生物,接种时可提供对由该微生物引起的疾病的获得性免疫。丹麦哥本哈根大学兽医和动物科学系的兽医临床微生物学教授Anders Mikki Bojesen评论说:“在全球范围内,疫苗是有史以来最成功和最具成本效益的卫生、医疗和兽医干预措施之一。”“对抗菌素耐药性的适当关注激发了新的生命,并为旨在预防感染的科学提供了资金,而不是在感染出现时使用抗生素进行处理”。


但是,当我们试图用疫苗策略来对付病原体时,该从哪里开始呢?这似乎是显而易见的,但开发有效疫苗的关键促进因素是全面了解病原体,了解病原体如何与宿主的免疫系统相互作用并逃避宿主的免疫系统,然后导致疾病。虽然这在原则上听起来很简单,但实际上往往是一项复杂得多的工作。“虽然疫苗几十年来已经成功地控制了一些与毒素相关的疾病,如破伤风和天花等病毒,但细菌和寄生虫等较大的生物体在抗原性上要复杂得多,因此更难通过疫苗来控制。由于对这些生物体的发病机制有了更深入的了解,结合了识别通用抗原(疫苗靶标)的新方法和关于有效免疫反应的新知识,我们现在正处于一个新时代的边缘,在这个时代,细菌感染也可以以经济有效的方式预防。”Bojesen教授继续说道。


选择一种疫苗


一旦你了解了你选择的病原体(或至少认为你有一个模糊的概念),你就必须决定哪种疫苗最适合提供最高水平的保护。有许多方法可以修改一种有毒微生物,使其既能安全用作疫苗,又能保持诱导保护性免疫反应的能力。没有一种方法一定比其他方法“更好”,不同的方法可能对同一病原体同样有效。然而,设计和制造的难易程度将最终决定疫苗的成本和实际使用程度。那么,在这个不断发展的科学领域有哪些选择呢?


1.灭/-以某种方式(如化学或热处理)灭活的有毒生物。例如小儿麻痹症和甲型肝炎。


2.类毒素-一种导致疾病的净化有毒成分,通常通过化学方法或使用热来灭活。破伤风和肉毒杆菌疫苗就是很好的例子。


3.减毒活疫苗-在某些庄园中失去活性的活生物体(通过基因突变或缺失-无论是自然通过传代还是通过遗传/化学工程),使它们没有致病性,例如黄热病、结核病(TB)、MMR和伤寒沙门氏菌


4.蛋白质亚基-微生物的纯化蛋白质用于产生有效的免疫反应,例如某些流感疫苗。重组表达的新型疫苗大肠杆菌目前在开发中


5.DNA-将能够表达感染性微生物的一种成分并诱导有效免疫反应的DNA插入接种疫苗的个体。


6.共轭碳水化合物-通常含有在微生物表面表达的碳水化合物,用于产生免疫力,与霍乱毒素等佐剂有关。例如预防感染的疫苗链球菌引起的肺炎


请注意,短暂的不良反应,如发热和注射部位不适并不一定是不好的。事实上,他们认为接种者的免疫系统正在对疫苗做出反应,并很可能产生保护性反应,从而在未来预防疾病。有人记得学校的结核病疫苗吗?你想要什么,是你最好的伴侣为了好玩而打你的疼痛的手臂,还是因为一种几乎无法治愈的多重抗药性感染而慢慢地、久久地死去结核分枝杆菌?我知道我会毫不犹豫地选择哪一个。


除了实际的保护性成分外,佐剂还可添加到疫苗制剂中,以帮助刺激被接种者的适当免疫反应。氢氧化铝是一种简单的佐剂,可用于大多数类型的疫苗。然而,佐剂技术背后的科学和疫苗设计一样快速发展,有大量的佐剂可以以不同的方式刺激免疫系统,以产生有效的免疫反应。


无论你选择哪一种,目前疫苗学中最重要的考虑因素之一是区分接种疫苗的个体与自然感染的个体的能力,即所谓的DIVA能力。这个概念最初是由J.T. van Oirschotet al。在荷兰预防猪伪狂犬病。一般来说,这一概念是指可用来诊断疾病的诊断测试不受现有疫苗的影响,以便在存在致命病原体的情况下使用疫苗而不妨碍消灭病原体。


你应该在疫苗靶标中寻找什么?


在选择疫苗靶点时,在选择一个或多个候选疫苗时必须考虑多个方面,包括覆盖率、效力、可行性和正在开发的疫苗类型。它需要在大多数菌株中保持保守,以覆盖尽可能多的病原体种群(或至少是引起问题的菌株),具有免疫原性,这样你就可以对它做出反应,在种群中稳定,这样细菌就不会因为宿主种群的免疫反应而失去它,当它在病原体中处于原生形态时,就会被免疫系统看到。


最后一个考虑因素是选择接种途径,即鼻内接种、皮下接种、肌肉注射接种、口服接种。如果发现粘膜免疫反应可提高保护,则可在粘膜(如嘴唇)内接种疫苗。然而,值得注意的不仅是哪种途径最有效,而且还应考虑到疫苗是为哪些年龄组或物种设计的,以确定哪种途径是可行的给药途径。


这就结束了吗?


所以你有了疫苗,开香槟就能拯救成千上万的生命。就某些生物制剂而言,这似乎是正确的。一个这样的例子是为预防黄热病病毒感染而研制的17D疫苗这似乎提供了对所有已知的流行病毒株的保护,并可能提供终身保护。然而,在许多宿主物种中,流感并非如此。“尽管存在针对马流感的疫苗,但它们需要定期更新,因为流感病毒会发生抗原漂移(漂移vs漂移文章超链接)。这是由血凝素(HA)蛋白突变的逐渐积累引起的,这种突变改变了病毒的外观,从而帮助病毒避免从以前的感染或疫苗接种中获得的免疫。需要监测这些变化及其影响,以便及时更新疫苗品系建议。人类流感疫苗也是如此,”英国纽马克特动物卫生信托基金会马流感监测小组的博士后科学家Adam Rash博士说。


最后的想法


这是一个昂贵且耗时的过程,但必须有人投入工作。Bojesen教授总结说:“政府应该在更大范围内推动预防感染,因为市场驱动的方法可能会被越来越多具有毁灭性潜力的耐药细菌所取代。”

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卡尔·罗宾逊博士
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