COVID-19(又称新冠肺炎)肆虐一年,全球超过8,万人感染,被认为将是「流感化」的疾病。由美国辉瑞药厂(Pifzr)与德国生技公司BioNTch合作、及莫德纳生技公司(Modrna)开发的疫苗,都属mRNA(mssngrRNA,信使核糖核酸)新冠疫苗,以有史以来最快的速度上巿,英美已开始接种。疫苗被视为扼阻疫情的最佳武器。但是,回望流感疫苗已上巿70年,流感仍年年流行。
究竟,疫苗成功的关键在哪里?无法克服的盲点又是什么?疫苗为何能产制得越来越快?越高价的疫苗,就越有效吗?COVID-19疫苗才上巿,就传出变异的病*株开始扩散,疫苗能有保护力吗?面对疫苗,打或不打,该考量什么?
Q1:疫苗为什么能保护我们?
疫苗可以让人体获得人造抗体,对病原体产生保护力
疫苗是一种制剂,可模仿病*感染诱发免疫反应,让人在未患病时,就打入细菌、病*的整体或片段,以诱发「人造抗体」,下一次病原再入侵,体内细胞就有经验辨识坏病*,可用抗体中和掉;另外,疫苗还有机会诱发有效的杀手T细胞,杀死已受感染的细胞,避免病*持续复制扩散。
现代疫苗发展的基础可追溯到年,被誉为「微生物学之父」的法国科学家路易.巴斯德(LouisPastur)发明了「狂犬病减*疫苗」,之后的一个世纪是疫苗发展的*金时期:年代,白喉、破伤风、结核病等疫苗已有所发展;年代,实验室培养病*的技术,催生小儿麻痹、麻疹、腮腺炎等疫苗问世;如今,随着基因工程技术成熟,科学家不仅可以基于病*的序列精准合成抗原,更发展出RNA疫苗、DNA疫苗等新技术。
流感病*是一种RNA病*,具有容易变异、容易传播的特性,是当今威胁最大的呼吸道传染病之一。年的西班牙流感,全球有约三分之一人口、约5亿人感染,随后两年间有约5千万人死亡;年的「亚洲流感」、年的「香港流感」,也分别造成约万、万人死亡。如今,流感每年在全球约造成万至万例重症个案、29万至65万人死亡,疫苗被认为可有效预防减害、减少流感并发重症机率,保护小孩、老人等高风险族群;此外,年起,亦有抗流感药物上市,多一个对抗武器。
新兴传染病COVID-19,短短一年造成超过8,万人感染,死亡数超过万人,致死率约2.2%,是当今人类最大威胁。由于COVID-19尚无有效的抗病*药物,要扼阻疫情灾害,疫苗研发更被寄予厚望。
Q2:疫苗怎么制造?
鸡蛋是制作流感疫苗的重要材料;对抗COVID-19,世界第一支mRNA疫苗诞生
年,西班牙流感发生的15年后,英国科学家威尔逊.史密斯(WilsonSmith)等人从患者身上首度分离出会感染人类的A型流感病*(H1N1);年,澳洲病*学家麦克.伯内特(FrankMacfarlanBurnt)进一步发现,流感病*可在鸡胚胎蛋中大量繁殖,带来制造疫苗的曙光。
年时,美国科学家小托马斯.法兰西斯(ThomasFrancisJr.)和约纳斯.沙克(JonasSalk)和*方合研发出第一支单价、针对A型流感的去活化疫苗,即采用鸡胚胎蛋作为宿主,大量复制病*,将病*去活化、纯化出抗原而成。以鸡胚胎蛋产制疫苗,至今日仍广泛使用。
不过流感病*型别很多、又是容易变异的RNA病*,每年流行的病*都略有差异,进而影响疫苗保护力;此外,疫苗涵盖的病*型别也有限,若感染的病*不在疫苗涵盖的范围内,打了疫苗也没有保护效果。WHO每年会透过全球流感监测网络资料,预测当年度流行的株别,作为疫苗配置的成分建议。以北半球为例,WHO在每年2月会完成选株,接着全球厂商便会依据该建议产制,让各国约在10月左右开始施打,因应冬天流感季的到来。
随着分子生物学及基因工程、材料工程发展,COVID-19疫苗制造和生产,甚至不需要如流感大量培养病*,只要取得病*DNA或蛋白质片段,即可以做出疫苗,如次单位/合成胜肽疫苗、重组病*/类病*,以及已率先上巿由辉瑞药厂(Pfizr)与德国BioNTch合作的疫苗,及美国国家卫生研究院(NIH)莫德纳(Modrna)疫苗,则为一种全新的mRNA疫苗。
mRNA疫苗是核酸疫苗,是将mRNA打进人体细胞膜,直接在人体中转译出蛋白质,因此只要知道基因序列就能制作,制备速度较其他疫苗快。
但要打多少mRNA才能产生足够蛋白、进而出现免疫反应,这方面需要纯熟技术;另一考验是,mRNA疫苗过去从未使用在人体上,因此没有相关的验证与研究,疫苗施打后人体的免疫力、抗体多少都有待观察。此外,RNA容易被酵素破坏,保存不易,辉瑞与莫德纳分别需要在零下70度、零下20度的环境下保存,未来若要全球施打,也考验各国的冷链设备,是否可以存放疫苗。
Q3:采用不同制作方法的疫苗,品质有差别吗?
流感疫苗保护力平均约3到8成,施打两剂或增加佐剂可增强效果
流感疫苗长年以鸡胚胎蛋作为制造材料,不过近年科学家发现,感染人类的「H3N2型」流感病*,在适应鸡胚胎蛋的过程中,抗原可能发生胺基酸变异,进而导致疫苗保护力下降。
科学家们尝试改以哺乳类动物细胞来制作疫苗,例如使用猴肾细胞(Vrocll)或犬肾细胞(MDCKcll)来量产病*,这样的制作方法,也被认为与野生的病*株较接近。虽然成本比鸡蛋来得高,但当禽流感爆发、可能出现缺蛋危机,或出现鸡蛋过敏疑虑时,可作为备案使用。
COVID-19疫苗则是今年世界各国疫苗厂商战争。传统减*/灭活疫苗采用打进整个病原菌的制作方式,制程必须严谨、耗时相对长,一旦出现失误,就等于是将病*打进健康人体内,风险极高,目前仅中国、印度以此方式研发。
已上巿的mRNA疫苗,目前初步看来效果不错,保护力超过9成。新的研究也指出,莫德纳疫苗的抗体至少能保护4个月,随着英美上市施打,抗体保护力能持续多久仍要观察。
另外由牛津大学和阿斯特捷利康公司(AstraZnca)研发的重组病*疫苗,可望成为第3支上巿的新冠疫苗。该疫苗是将弱感染性的腺病*当作载体,放入COVID-19抗原基因打进人体。这类做法复制速度快,容易在短期内大量施打;但缺点是,腺病*也是病*,人体本来就容易感染腺病*,许多人身体里早有抗体,疫苗就容易被原本体内的抗体中和掉,因此免疫反应不如mRNA。AZ公司日前发表研究结果,疫苗免疫力效果约在7成左右。不过,以腺病*做疫苗研发,过去使用在其他病*预防上,皆未成功。
台湾是采用次单位的棘蛋白疫苗,选择病*的片段来引起免疫反应,免疫反应通常较弱,这类疫苗通常会再加上增强免疫效果的佐剂。目前都仅在第一期临床试验,效果仍待观察。
Q4:为何流感疫苗保护效果时好时坏?
病*容易变异、病*预测的精准度,都会影响疫苗效果
流感病*是一种RNA病*,约每百万次复制就会出错一次,因此十分容易变异。
流感病*可以区分为A、B、C、D四型,其中A、B型会引发季节性流行,A型病*则可跨物种传播,一旦发生基因重组,可能引爆全球大流行。流感病*最容易发生变异的地方是外套膜上的HA、NA两种醣蛋白,HA、NA也是引发人体免疫反应的抗原,一旦发生胺基酸变异,就可能使得疫苗保护力打折。
「容易变异」的特性,使得流感疫苗多年来无法「打一剂保终生」,而是必须不断改良,更要预测未来流行的病*株、每年抽换疫苗成分。过去疫苗技术只能涵盖「2A1B」、即2种A型流感病*秼和1种B型流感病*种的三价疫苗,因此疫苗效果得靠运气「今年有没有猜中病*株」。
年代,B型流感病*演化出「维多利亚株」、「山形株」两种分支,维多利亚株原本只在东亚地区被发现,2到2年却开始在北美、欧洲出现并扩散全球。这代表:全球同时会有2种A型(H1N1、H3N2)、2种B型流感病*(维多利亚株、山形株)在流行。不过当时只有三价流感疫苗,万一各地流行的B型病*株与WHO预测不一致,疫苗保护力便大打折扣。
8年,多位诺贝尔奖得主及全球顶尖科学家签署协议、成立「全球共享流感数据倡议组织」(GISAID),开放各国共享流感病*的资讯和数据,希望提高疫苗预测精准度。今年COVID-19大流行,该平台也扩大开放新冠病*的资讯共享,各国都把境内COVID-19确诊病例的新型冠状病*基因序列丢上去,结果也发现,新冠病*持续演化、变异,且已可分成6大类。
目前看来,尽管新冠病*同样属于RNA病*,变异度较流感病*稍低,只是小规模的胺基酸变异、抗原没有显着变异,尚未如流感病*演化出不同亚型。然而,疫情爆发至今仅仅一年,未来新冠病*是否出现显着抗原变异,仍待时间观察。
Q5:越「高价」的疫苗,越有效吗?
高价数疫苗虽然涵盖病*型别范围较广,但保护力可能有落差
疫苗「价数」指的是,涵盖多少种抗原成分,单价就是一种、二价就是二种??,通常制造疫苗会取主要流行的病*型别。但以流感来说,全球同时流行病*株已达四种,三价疫苗自然无法涵盖,因而,美国食品药物管理局(FDA)的「疫苗和相关生物产品谘询委员会」(VRBPAC)7年开始讨论在季节流感疫苗新增一价B型病*、制造四价疫苗的可能性。
年,美国FDA核准了由阿斯特捷利康(AZ)子公司MdImmun研发的减*活性疫苗FluMist,成为史上第一支四价流感疫苗。同年12月,葛兰素史克(GSK)研发同为四价的裂解病*疫苗「Fluarix」也获FDA核准。
近年,各国都陆续采用施打涵盖较广的四价流感疫苗。
不过科学家也开始