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【十万个为什么】 病毒是如何被“驯化”成疫苗的?

 汐钰文艺范 2018-05-05

        病毒如何直接转化为活疫苗?《十万个为什么》节目邀请专家(中科院上海巴斯德研究所博士后王祥)讲述有毒的病毒是如何转变成无毒的疫苗?


疫苗的发现,意义重大

  人类繁衍生息的历史就是人类不断同疾病和自然灾害斗争的历史,控制传染性疾病最主要的手段就是预防,而接种疫苗就是最行之有效的措施,所以,疫苗的发现是人类发展史上具有里程碑意义的事件。

疫苗的原理

  疫苗是把病原微生物(如细菌、立克次氏体、病毒等)和它的代谢产物,经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法,制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。

  疫苗保留了病原菌刺激人体或者动物体免疫系统的特性。当人体或者动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后,免疫系统便会产生一定的保护物质,如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等;当人体或者动物体再次接触到这种病原菌时,体内的免疫系统便会依循其原有的记忆,制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。


将病毒“驯化”成疫苗

  将病毒直接转化成疫苗是疫苗学领域长期以来的禁忌。这项研究则打破了这个传统的疫苗研发理念在病毒基因组中引入UAG终止突变,剔除了病毒在人体内的复制能力,保留了病毒完整的天然结构,将野生型病毒直接转化成了疫苗。

  与传统的疫苗相比,使用这项技术制备出来的疫苗相对于减毒疫苗,更安全;相对于灭活疫苗,更有效。更为重要的是,这项技术非常简单,在即使不完全了解病毒生物学知识的情况下,只需要在病毒体内引入UAG终止突变就可以将病毒直接转化成疫苗;由于其简单性,这项技术适用于几乎任何病毒疫苗的研发。


不仅是疫苗,还是药物

  北京大学的研究者开发出一种新型疫苗研发技术,通过在天然病毒株遗传序列中引入过早终止密码子,使得改造后的病毒在普通细胞中丧失复制增殖能力,但却保留完全的感染活性。研究者利用这种完全活性的病毒制作疫苗,能够有效诱发强大的体液、粘膜以及免疫T细胞介导免疫反应应对抗原性病毒,甚至能中和已受感染者体内存在的病毒株。这种疫苗技术有望成为一种应对几乎所有病毒的普适性方法,特别是全球众多致命性病毒。

  这项突破能够大幅简化疫苗生产流程、提高研发效率,有望使科学家在病毒爆发数周内迅速研发出针对多种病毒(如禽流感、埃博拉、艾滋病等病毒)的有效疫苗、甚至能够彻底治愈。


  通常,医用保留完全感染性的活体病毒作为疫苗是传统疫苗研发的一大禁忌,因为病毒的增殖速度十分惊人。当前市场上广泛售卖和使用的疫苗都是灭活或者较弱感染性的病毒。

  通常,批准临床使用的疫苗都会通过改造病毒结构降低其感染性,但同时也降低疫苗的有效性。此外,目前对于全球多种致命性病毒甚至还未研发出任何有效的疫苗。


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天花疫苗的发现

  爱德华·琴纳以研究及推广牛痘疫苗,防止天花而闻名,被称为免疫学之父。


  1749年5月17日,爱德华·琴纳出生于英国格洛斯特郡伯克利。琴纳青少年时期,天花这个可怕的瘟疫正在整个欧洲蔓延着。尤其在这时,他本人也感染上了这种病毒,经过一段时间的隔离后,终于康复。这一次的经历给年少的琴纳留下了心理阴影。

  在英国几乎每个人都会传染上这种病,在成年人的脸上或身上会留下难看的疤痕。成千上万的人由于病情严重而变成瞎子或疯子,每年死去的人更多。琴纳目睹这种给人类带来的灾难,从13岁开始就立下了将来当个医生能根治这种疾病的愿望。


  18世纪的欧洲是天花十分盛行的年代。当时的英国有接种天花的习惯,办法是把天花病患者身上的脓,以小刀拭在受种者的皮肤之下。受种者因为不是透过空气在肺部染病,因此多数只会出现轻微的天花症状。但这种天花接种有严重缺点:因为受接种的人是得到了真正的天花病,故此还是有死亡的可能。而且受种者在完全产生抵抗力之前,会把天花传染给身旁,未有抵抗力的家人,所以必须被隔离。

  在医疗实践中,琴纳从牧场挤奶女工在患牛痘的母牛上感染牛痘后,而不会染上天花这一发现上得到启发。经过20多年的探索、研究,于1796年5月的一天早晨,他用清洁的柳叶刀在一个叫杰米的8岁孩子的两条胳膊上划破几道,接种上牛痘浆。事实证明,这是预防生天花正确而有效的途径,牛痘疫苗从此产生了。

  牛痘接种的成功,为免疫学开创了广阔的领域,在国际上,琴纳赢得了极大的赞誉。1799年夏,人们称誉他为伟大的科学发明家人生命拯救者。


  所有现代接种法实际上都是来源于琴纳的第一次伟大发现。1829年1月26日,伟大的医生琴纳在伯克利寓所停止了心脏跳动,终年七十四岁。终生没有得到大学教授的头衔,但是,一个医生所能得到的一切荣誉,他都得到了。


编辑:陈雯

监制:袁林辉、龙敏


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