疫苗如何改寫人類壽命曲線？

1796年5月14日，英國醫(yī)生愛德華·詹納從擠奶女工手臂的牛痘膿皰中取出液體，接種到8歲男孩詹姆斯·菲普斯的手臂。這個看似魯莽的實驗，不僅讓男孩免于死于天花，更開創(chuàng)了免疫學的新紀元。兩個世紀后的今天，世界衛(wèi)生組織（WHO）數(shù)據(jù)顯示，疫苗每年挽救200-300萬生命，并將全球活產(chǎn)嬰兒的存活率大幅提高。

疫苗的神奇之處在于它能"欺騙"免疫系統(tǒng)，使其在不引發(fā)疾病的情況下建立防御機制。當病原體入侵時，免疫系統(tǒng)通過識別"非己"抗原啟動防御，而疫苗則提供了這些抗原的"安全版本"?，F(xiàn)代疫苗學已從經(jīng)驗探索進入精準設計時代，mRNA技術的突破更讓我們看到定制免疫系統(tǒng)的可能。本文將帶你讀懂疫苗背后的科學原理，以及它們?nèi)绾嗡茉煳覀兊慕】滴磥怼?/p>

疫苗如何訓練免疫系統(tǒng)？

想象免疫系統(tǒng)是一個國家的防御體系：先天免疫是邊境巡邏隊，能快速識別常見入侵者；適應性免疫則是訓練有素的特種部隊，需要時間準備但能精準打擊特定目標。疫苗的作用就是為這支特種部隊提供"敵軍畫像"，使其在真正遭遇敵人時能迅速響應。

抗原：免疫系統(tǒng)的"通緝令"

疫苗的核心成分是抗原——來自病原體的蛋白質(zhì)或多糖片段，相當于免疫系統(tǒng)的"通緝令照片"。當疫苗注入體內(nèi)，抗原呈遞細胞會吞噬這些抗原并將其碎片呈遞給T細胞，啟動免疫應答。

傳統(tǒng)疫苗使用完整病原體（減毒或滅活）提供抗原，而現(xiàn)代疫苗則可精準提取關鍵抗原。例如：

?乙肝疫苗僅含病毒表面抗原（HBsAg）

?HPV疫苗使用病毒樣顆粒（VLP）——空心蛋白外殼，不含遺傳物質(zhì)

?mRNA疫苗則提供編碼抗原的遺傳指令，讓人體細胞自行生產(chǎn)抗原

抗體與T細胞：免疫系統(tǒng)的"雙重防線"

疫苗誘導的免疫保護主要通過兩種機制實現(xiàn)：

?體液免疫：B細胞產(chǎn)生抗體，像"分子手銬"一樣綁定病原體，阻止其入侵細胞或標記其被吞噬。

?細胞免疫：T細胞分為輔助T細胞（協(xié)調(diào)免疫反應）和細胞毒性T細胞（清除被感染細胞）。

大多數(shù)疫苗通過誘導抗體提供保護，如破傷風疫苗誘導的抗毒素能中和毒素。而BCG疫苗等則主要通過T細胞免疫預防嚴重疾病。有趣的是，免疫記憶使這道防線能持續(xù)數(shù)年甚至終身——當再次遇到相同病原體時，記憶B細胞和T細胞能迅速活化，產(chǎn)生更強更快的反應。

疫苗技術進化史

疫苗技術的發(fā)展歷程，是人類對免疫系統(tǒng)認知不斷深化的過程。這條技術進化樹可分為五個關鍵階段：

第一代疫苗：減毒與滅活（1796-1950s）

?減毒活疫苗：通過培養(yǎng)讓病原體失去致病性但保留免疫原性，如牛痘、脊髓灰質(zhì)炎糖丸（OPV）。優(yōu)點是免疫效果持久，通常一劑即可；缺點是存在突變恢復毒力的風險。

?滅活疫苗：用甲醛等化學物質(zhì)殺死病原體，如流感滅活疫苗、狂犬病疫苗。安全性更高，但免疫原性較弱，通常需要多次接種。

第二代疫苗：亞單位與結(jié)合技術（1980s-1990s）

?亞單位疫苗：僅提取病原體的關鍵抗原，如乙肝疫苗（HBsAg）、無細胞百日咳疫苗（aP）。副作用更小，但需要佐劑增強免疫反應。

?多糖結(jié)合疫苗：將細菌多糖與蛋白質(zhì)載體結(jié)合，解決嬰幼兒對純多糖抗原的無反應性。例如Hib疫苗（b型流感嗜血桿菌），通過將多糖與破傷風類毒素結(jié)合，使嬰兒也能產(chǎn)生有效免疫。

第三代疫苗：基因工程革命（2000s）

?病毒載體疫苗：用無害病毒攜帶目標抗原基因，如埃博拉疫苗Ervebo（使用水皰性口炎病毒載體）。能同時誘導體液和細胞免疫。

? DNA疫苗：直接注入編碼抗原的DNA，如某些獸醫(yī)疫苗。人體臨床試驗仍在探索中。

第四代疫苗：mRNA技術（2020s）

mRNA疫苗代表了平臺革命——不再需要培養(yǎng)病原體，只需知道抗原基因序列即可快速設計。其工作原理是：

1. 將編碼抗原的mRNA包裹在脂質(zhì)納米顆粒（LNP）中

2. 注入肌肉后，細胞吸收mRNA并合成抗原蛋白

3. 免疫系統(tǒng)識別這些"外來"蛋白并啟動免疫應答

Moderna和Pfizer/BioNTech的COVID-19疫苗證明了這項技術的威力——從基因序列公布到臨床試驗啟動僅用63天，傳統(tǒng)疫苗通常需要數(shù)年。mRNA技術還具有快速迭代優(yōu)勢，可迅速針對變異株更新疫苗。

為什么疫苗需要打加強針？

許多人疑惑：為什么有些疫苗打一次終身有效，而有些需要定期加強？這與免疫記憶的維持機制密切相關。

免疫記憶的兩種形式

? 短期保護：由效應B細胞產(chǎn)生的抗體提供，水平在接種后數(shù)周達到高峰，隨后逐漸下降

? 長期保護：依賴記憶B細胞和T細胞，當再次暴露時能迅速活化并產(chǎn)生新的抗體

疫苗保護持續(xù)時間取決于多種因素：

? 疫苗類型：活疫苗通常誘導更持久的免疫（如黃熱病疫苗可提供終身保護）

? 抗原性質(zhì)：蛋白質(zhì)抗原比多糖抗原更易誘導記憶反應

? 接種年齡：嬰兒免疫系統(tǒng)尚未成熟，記憶維持時間較短

? 佐劑使用：添加佐劑可延長免疫記憶（如AS04佐劑使HPV疫苗保護至少持續(xù)9.4年）

常見疫苗的保護期限

疫苗類型

保護期限

加強針建議

麻疹減毒活疫苗

終身

通常2劑即可

破傷風類毒素

10年

每10年加強一次

流感滅活疫苗

6-12個月

每年接種

HPV疫苗

≥9年（觀察中）

目前不建議常規(guī)加強

乙肝疫苗

20年以上

免疫功能低下者需檢測抗體水平

加強針的科學原理是通過再次刺激免疫系統(tǒng)，增加記憶細胞數(shù)量和抗體親和力。例如，百日咳疫苗在兒童期接種后，保護力會隨時間下降，因此許多國家建議青少年和成人接種Tdap加強針。

mRNA革命與未來疫苗

mRNA技術不僅加速了COVID-19疫苗的開發(fā)，更開啟了疫苗學的新紀元。這種平臺技術的優(yōu)勢正在多個領域顯現(xiàn)：

快速響應突發(fā)疫情

傳統(tǒng)疫苗開發(fā)通常需要5-10年，而mRNA疫苗展現(xiàn)了驚人的速度：

? SARS-CoV-2：從基因序列公布到緊急使用授權(quán)僅用11個月。

? 猴痘：2022年疫情中，mRNA疫苗在數(shù)周內(nèi)完成臨床前測試。

? 流感：可針對流行株快速調(diào)整，有望解決傳統(tǒng)疫苗生產(chǎn)周期長的問題。

突破傳統(tǒng)疫苗開發(fā)瓶頸

mRNA技術使針對傳統(tǒng)難題的疫苗開發(fā)成為可能：

? 腫瘤疫苗：個性化mRNA疫苗可編碼患者腫瘤特異性突變蛋白。

? 傳染病：如HIV、瘧疾等復雜病原體，可同時表達多個抗原。

? 過敏治療：通過調(diào)節(jié)免疫反應，誘導對過敏原的耐受性。

下一代疫苗技術展望

研究人員正在探索更前沿的疫苗技術：

? 通用疫苗：如通用流感疫苗，靶向病毒保守區(qū)域，有望一勞永逸預防所有亞型。

? 多聯(lián)疫苗：一次接種預防多種疾病，如正在開發(fā)的RSV/流感/新冠三聯(lián)疫苗。

? 自我擴增mRNA：只需更低劑量即可誘導強免疫反應。

? 微針貼片：無痛、無需冷鏈、可自行接種的遞送系統(tǒng)。

疫苗常見誤解與科學真相

盡管疫苗被證實是最安全的醫(yī)療干預措施之一，公眾仍存在一些誤解?？茖W證據(jù)能幫助我們區(qū)分事實與謠言：

誤解1：疫苗會使免疫系統(tǒng)負荷

事實：嬰兒出生時每天接觸數(shù)千種抗原（灰塵、食物、微生物），而疫苗僅含幾十種。研究顯示，同時接種多種疫苗不會削弱免疫功能——相反，疫苗抗原數(shù)量從1960年代的3200種降至今天的320種，因為現(xiàn)代疫苗已不再使用全病原體。

誤解2：疫苗中的"毒素"對健康有害

真相：疫苗中的硫柳汞（防腐劑）、甲醛（滅活劑）等成分劑量極低，遠低于有害水平。例如：

? 硫柳汞：疫苗中含量約25μg/劑，而嬰兒每日攝入量安全上限為100μg。

? 甲醛：一劑疫苗中含量<0.1mg，而一個蘋果中天然含有約5mg甲醛。

誤解3：自然感染比疫苗更有效

風險：自然感染可能導致嚴重并發(fā)癥甚至死亡。例如，麻疹感染后有1/1000概率發(fā)生腦炎，而疫苗導致嚴重反應的概率約為1/100萬。疫苗提供的保護與自然感染相當，但風險極低。

疫苗不良事件的真實風險

常見副作用（如注射部位疼痛、低熱）是免疫系統(tǒng)激活的正常反應。嚴重不良反應極其罕見：

? 過敏性休克：約1/100萬劑

? 麻疹疫苗腦病：約1/100萬劑

? 脊灰減毒疫苗相關麻痹：約1/250萬劑

相比之下，未接種疫苗的風險要高得多——在麻疹爆發(fā)地區(qū)，未接種者患病風險是接種者的15倍。

疫苗如何塑造我們的未來？

從詹納的牛痘實驗到mRNA疫苗的誕生，疫苗學的發(fā)展歷程展示了科學思維如何改變?nèi)祟惷\。今天，我們正站在新的轉(zhuǎn)折點：結(jié)構(gòu)生物學讓我們能設計更精準的抗原，系統(tǒng)免疫學幫助我們預測免疫反應，納米技術優(yōu)化抗原遞送。

未來的疫苗不僅能預防感染，還可能治療癌癥、自身免疫病和過敏；不僅能保護個體，還能通過群體免疫保護整個社區(qū)。但這需要我們持續(xù)克服科學挑戰(zhàn)——如何應對免疫衰老、如何開發(fā)通用疫苗、如何確保全球公平獲取。

正如諾貝爾獎得主彼得·杜赫提所說："疫苗是現(xiàn)代醫(yī)學最偉大的成就之一。"在這個傳染病仍構(gòu)成重大威脅的時代，理解疫苗背后的科學，不僅是對自己健康的負責，更是對公共衛(wèi)生的貢獻。當我們卷起袖子接種疫苗時，我們不僅在保護自己，也在為構(gòu)建更安全的世界添磚加瓦。

來源：苗董

參考資料：Pollard AJ, Bijker EM. A guide to vaccinology: from basic principles to new developments. Nat Rev Immunol. 2021 Feb;21(2):83-100. doi: 10.1038/s41577-020-00479-7.

* 此文僅用于向醫(yī)學人士提供科學信息，不代表本平臺觀點

本文僅作為科普傳播素材，文中涉及藥物、技術、產(chǎn)品等只做表達所需，不具任何治療建議，具體治療方式請前往正規(guī)醫(yī)院接受專業(yè)檢查及治療。部分圖片素材來自網(wǎng)絡，非商業(yè)用途，若有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除，謝謝！