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* 本文内容仅代表《疫苗竞赛:人类对抗疾病的代价》作者与撰稿人个人观点,不代表辉瑞公司立场。
 
你好,欢迎收听由辉瑞和看理想联合推出的《生命书单》节目,今天我们要来聊的话题是疫苗。

《疫苗竞赛》:补一节迟到的“疫苗课”

近几年因为新冠疫情的原因,疫苗的存在感格外地强。但即便没有新冠,我们每个人也几乎都接种了10种以上的疫苗,特别是在儿童时期。
疫苗和我们上一集提到的药物一样,也是人类对抗疾病的最常见的方式之一。根据《国家免疫规划疫苗儿童免疫程序及说明(2021年版)》规定,我们国家的儿童,出生后要接种的疫苗为13种——像出生一天内,就必须接种一剂乙肝疫苗;一年内就要接种乙脑减毒/灭活疫苗、百白破疫苗、脊灰疫苗等等。
不知道大家有没有印象,小的时候去医院打针,有时护士小姐会发一颗圆圆的“牛奶糖”。现在我们肯定知道,那不是真的糖果,而是一种疫苗,确切来说,它叫“脊髓灰质炎减毒活疫苗糖丸”。虽然吃起来有很浓的奶香味,但本质上还是疫苗,目的是为了预防脊髓灰质炎,也就是人们常说的“小儿麻痹症”。
对小朋友来说,这种疫苗是一定要接种的,而吃“糖丸”肯定比打针更容易被接受。
脊髓灰质炎减毒活疫苗糖丸
疫苗给全人类带来的福音是显而易见的,这也是为什么政府和医疗人员,会想方设法让人们从小就养成接种疫苗的习惯。
自从1796年第一剂人类疫苗诞生之后,由于注射疫苗,很多疾病的发生率、死亡率、身体缺陷率都有了很大程度的降低。通过接种疫苗,我们已经消灭了天花,也基本上快要消灭小儿麻痹了。全球接种的麻疹、百日咳、白喉、破伤风和流感疫苗,大约每年减少了350万-500万人的死亡。
也因为这样,自疫苗诞生后,人类需要接种的疫苗种类也越来越多。当然,科研人员的疫苗开发能力也越来越强,同一类疾病现在都有多种疫苗来预防或治疗,像新冠,根据世界卫生组织2020年8月的数据,当时正在研发的相关疫苗多达165种。
每当遇到大规模爆发的疾病,人们总是会将疫苗的研发、接种作为应对疾病的重中之重,但强大的预防效果之下,疫苗的安全性,也就是它的副作用,也一直是人们关注的焦点。
正因为疫苗在今天如此重要,更有现实性了,我们决定临时“加餐”,用两集来讲疫苗的故事。那在今天这集节目里,我们会先以《疫苗竞赛》这本书为通道来认识疫苗,而在下一集中,再集中探讨疫苗研发过程中碰到的各种问题。
[美] 梅雷迪丝·瓦德曼. 疫苗竞赛: 人类对抗疾病的代价. 译林出版社, 2020.8.
《疫苗竞赛》这本书的作者是梅雷迪丝·瓦德曼,她有医学和新闻学双重的学习背景,在美国做了近二十年的生物医学报道工作,不仅是世界权威学术期刊 Science 的记者,同时还是知名科学杂志 Nature 的供稿作家。
Science 杂志对梅雷迪丝·瓦德曼的评价是“研究细致、写作严谨”,同时认为《疫苗竞赛》这本书“全面描绘并探讨了疫苗研发竞赛中的许多关键问题”,虽然是一部有500多页的大书,但就算是没有什么医学背景的普通读者,也是可以很流畅地读下去的。

认识疫苗:疫苗的原理、分类与副作用

假如新冠这几年下来,你都还没有弄懂疫苗的原理的话,这里我们再借用梅雷迪丝的话快速介绍一下,那就是,疫苗其实是充分地利用了我们人体的免疫功能——
一个人注射或者吞服特别少量的某种病毒——可以是灭活的病毒,也可以是减毒的活病毒——就会产生相应的抗体。他以后接触到野生的、具有致病性的这种病毒,抗体就会攻击入侵细胞的病毒,阻止它们致病。
短短的两句话,你应该就已经知道现存的两种主流疫苗类型——减毒疫苗和灭活疫苗是怎么回事了吧?
或者更为科学地说,目前疫苗可以简单地分为在体内“可以复制”的和“不可以复制”的这两大类。
前者模拟的是自然感染后,病原体在人体内的复制过程,只是毒力减弱不会致病,但还可以刺激免疫系统产生免疫应答。
而不可以复制的疫苗,在体内不复制,因此免疫应答的能力弱一些。这些疫苗往往需要接种几次才可能产生充分的免疫应答,所以我们在接种新冠疫苗的过程中,有时需要打两针、三针,这样可以刺激抗体进一步增加,同时刺激抗体进一步提升质量,从而更有效地消灭相应病原。
不过原理看似简单,真正要制作一支有效的疫苗却是相当困难的。
当一种疾病有了制作疫苗的需求时,基本上是已经有了大规模的流行或感染范围,这就要求疫苗必须快速制备到位。但疫苗,必须要通过很多轮的实验对比来验证有效性,找到最优的方案,才能这么大范围地为公众普及接种,否则,无异于“投毒”。
虽然人体具有“形成抗体、产生记忆”这种神奇的自我保护功能,但就像我们之前的节目提过的,免疫系统除了发挥保护作用,有时控制不好,也可能会伤害人体。
而疫苗起效的过程,也是一个引发炎症和先天免疫、适应性免疫的过程,所以难免会引起一些副作用。不管是什么疫苗,包括现在的各种新冠疫苗,当出现发烧、局部红肿痛等炎症反应的时候,其实大概率就是疫苗正在刺激免疫系统工作。
和人体的免疫系统一样,现代医学技术也还没有办法既消除疫苗的副作用而同时维持其保护效果。所以说,如果出现副作用时,表明疫苗已经刺激身体产生了炎症反应、先天免疫反应。
如果并不严重,大可以放心;但个别极其敏感的人,也可能会出现副作用很严重的情况,这时候就需要马上去看医生了。
做父母的应该都知道,小朋友每次打疫苗之前,家长都要签知情同意书,看着还挺吓人的,这背后的道理就是疫苗的副作用很难完全避免。
不过,出现副作用,可能也不完全是免疫系统的问题,毕竟,一支疫苗的制备环节还是很复杂的,任何一个环节都不能出现纰漏。
要了解疫苗在诞生过程中会遭遇哪些问题,最好的例子莫过于 WI-38细胞系的建立。

制备疫苗,先找细胞

WI-38这个名字比较拗口,你也不必一下子记住,但是我们要知道,假如没有这种细胞系,今天我们所有疫苗的有效性,可能就得打一个大大的折扣了。
为什么研究疫苗会和细胞系有关系呢?简单来说,是因为病毒疫苗的制作需要细胞。
可能大家中学生物课也都学过,“病毒,是由环形或线状的遗传物质——DNA,或它的化学表亲RNA,以及蛋白质外壳构成的”。疫苗的研发需要大量的病毒,每支疫苗里都有降低了毒性或失去了毒力的病毒,而病毒其实并不好获取或保存。
这几年的新冠疫情,相信大家也接受了很多科普的洗礼,比如说,病毒增殖的方式,是要侵入细胞。虽然它们在没有生命的比如快递盒、货车车厢内壁的表面可以存活几小时、几天不等,但是“只有在活细胞内,(病毒的)潜力才会释放出来
病毒疫苗的研发需要病毒,而病毒需要依附细胞,因此只有先把细胞的问题都搞定了,才能顺利地开发疫苗。
当然,也不是什么细胞都可以。用来制作疫苗的细胞,最好是同时满足“易感染”“够纯净”“好繁殖”这几项要求。
首先是“易感染”,比如说,我们要研究A病毒的疫苗,那用来作为病毒宿主的细胞必须要能够被这种病毒感染吧,这样才能产生抗体、刺激人体的免疫反应。
然后是“够纯净”,就是这种细胞本身需要足够干净,你要它感染A病毒,那感染后,它最好就只携带A病毒;如果它在被A病毒感染前身上还潜藏着B病毒,那这种“买一送一”的后果很可能不堪设想。
最后,就是“好繁殖”,因为疫苗需要的病毒量往往很大,如果有一种细胞,它有很强的分裂繁殖能力,我们就不用总去找新的细胞了。
所以,讲疫苗的诞生,细胞是极其关键的一环。

疫苗界传奇:WI-38细胞系的诞生与海弗利克的“翻身”记

我们再讲回到这个拗口的名字,WI-38细胞系。这种细胞系,是由美国科学家伦纳德·海弗利克所建立的,是一组专门用于制作人类疫苗的细胞系。细胞后面跟着的这个“系”字,指的是初代细胞首次传代成功后所繁殖的所有细胞群体,你可以简单理解为我们人类中的“家族”。
伦纳德·海弗利克(Leonard Hayflick):美国微生物学家、美国国家老龄化研究所(NIA)理事会创始成员
到今天,用 WI-38细胞系来制备的疫苗已经接种给了超过3亿人。我们都很熟悉的很多传染性疾病,像风疹、狂犬病、水痘、麻疹等,它们的疫苗研发都与海弗利克研发的这种细胞系有关。所以从各方面来说,WI-38细胞系在疫苗史上都具有重要的意义。
接下来,我们就先来了解下 WI-38细胞系诞生的故事。
海弗利克最早是在维斯塔研究所参与病毒研究的工作,不过按照世俗的标准,他算不上是一个一流的科学家,而只是一个不入流的、类似于科研助理的小角色,因为他的工作就是培养细胞,然后将细胞提供给其他研究者作为研究材料。
书中说,研究所的所长科普罗夫斯基在聘请海弗利克时,就只是把他当作病毒学家们的配角,而且纤瘦、严肃、操着费城口音的海弗利克也缺少像欧洲人那种世故、潇洒的气质,科普罗夫斯基很看不上他。
希拉里·科普罗夫斯基(Hilary Koprowski):波兰裔犹太人,美国病毒学家、研发脊髓灰质炎疫苗的先驱科学家
同事们对海弗利克的评价则是“缺乏想象力、顽强和能吃苦”。“顽强、能吃苦”,确实是的,但说他“缺乏想象力”,就真的是同行们的无知和傲慢了。
从这里其实就可以看到,一个伟大的科学家,往往对于自身的处境和能力有着独立而清醒的判断,而他们后来能取得举世瞩目的成就,往往也是基于对这种判断的自信和坚持
虽然做着当时看似微不足道的工作,但是海弗利克觉得,在维斯塔这个大平台上,哪怕是借助基础的细胞培养工作,他也是可以在科研上大展宏图的。
1959年4月,海弗利克“开始探究一个令当时的科学界激动、也让他十分着迷的问题——病毒能对人类致癌吗?
比起实验室里的所谓“主角”科学家们,海弗利克认为自己在这个项目的研究中更有优势,因为他本来就是生物学专业出身的,对这个领域的知识十分了解;同时在研究所里的工作也让他出色地掌握了细胞培养技术,这样他就懂得如何培养、保存非癌细胞和癌细胞,从而获得丰富的实验数据。
但要研究病毒是否是癌症的病因,其中一个关键,是要有足够量的“正常细胞”,或者说“非癌细胞”。因为当实验室获得了一定量的癌细胞液体,只有将它和正常的细胞放置在一起,才能得到有效的结论。
这和我们前面提到的,用来制作病毒疫苗的细胞需要纯净是一个道理。因为一旦用被污染过的细胞来做实验,就很难验证癌变到底是细胞里原来就有的病毒导致的,还是液体里的病毒导致的。
在当时,大部分用来实验的所谓“正常的细胞”,都是用一些成人的人体组织,比如患者的废弃组织,或者志愿者的捐献。但海弗利克认为,人只要是在地球上生存了,就很难避免受到病毒的污染。
所以,为了得到绝对纯净的非癌细胞,海弗利克把眼光投向了人类胚胎,因为胎儿在母亲体内的时候,能受到母亲和自身两重免疫系统的保护,因此是培养出“正常人类细胞”的最佳选择。
那胎儿从哪儿来呢?答案是,医院的流产胎儿。
正是利用这些流产胎儿的细胞,海弗利克培养出了 WIHL 细胞系,而后著名的 WI-38细胞系便是在此基础上发展起来的。
虽然这个细胞系原本是为了研究癌症和病毒的关联而出现的,但却在疫苗领域发挥了不可估量的巨大作用。
在当时的实验条件下,科学家研制疫苗时,会遇到几大难点:
一是制备疫苗的细胞安全性问题。当时实验室培养的、用来制备疫苗的细胞,大多来自动物,而动物细胞里含有多少原生病毒,其实科研人员们并没有那么清楚,或者是对它的危害没有那么清楚。而 WI-38细胞系来自人胎,可以说是既适用于人类,同时也是非常纯净的细胞,在安全性上是胜过动物细胞的。
另外,制备疫苗的细胞还需要具有的特性是易感染。只有容易被某种特定病毒感染,才有可能唤起人体的免疫应答,而 WI-38细胞被证明,它能够被相当多的病毒感染。
再者,则是细胞数量的问题,这也被海弗利克解决了。他发现,正常的人体细胞在进行细胞培养后,最多可以分裂50次左右,而且可以将其冷冻起来,等需要时再取出一定量的细胞,让它从上次暂停的节点,继续分裂。虽然不能说永生,但这个可预期的分裂数量也相当惊人了。

结语

听到这里,你可能已经非常想要为海弗利克鼓掌了吧?的确,海弗利克创建的 WI-38细胞系极大地推动、帮助了医学、生物学的相关研究,我们今天之所以能够通过疫苗挽救无数生命,并且降低疫苗带来的副作用,海弗利克可以说是功不可没的。
但是,如果你听到我刚刚讲的例如“动物实验”“流产婴儿”这些词,或许已经很敏感地觉察出了一丝问题;而海弗利克和 WI-38细胞系的命运也没有一帆风顺,随着疫苗产业的成熟,又牵扯出了巨大的商业利益、政府审批博弈等更为复杂的故事。
这些内容,我们会放在下一集集中去讲。感谢收听,我们下次再见。
 
撰稿人:杨俊峰、张家宁、周季栋(按姓氏字母排序)
本集编辑:dy、小觉
2022.10.19

精选评论

共 6 条
  • A
    August
    2022-10-20 23:54:20

    感谢分享~

  • 麦子
    2022-10-20 19:18:09

    西方发达国家的婴幼儿出生后,也要打十三种左右的疫苗吗?

    helen :是的甚至更多

    Lidada :是的,去上学,校医都会看你免疫手册之类的单子,然后建议补注射什么。有公立的专门进行疫苗注射的地方,是免费的。 但是自愿不注射,也不会强制什么。

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  • 小新老师
    2022-12-18 08:56:39

    真理有的时候是掌握在少数人手中