病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

我們已經講了兩期疫苗了,從天然疫苗、到減毒疫苗、滅活疫苗、再到亞單位疫苗、核酸疫苗,疫苗技術的不斷升級,究其原因只有一個,那就是為了讓身體產生出真正有效的中和抗體。

病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

天花病毒的傳播力和致死率都那麼高,它的演化策略是速戰速決,在身體還來不及產生足夠的中和抗體時,就打敗免疫系統。也因此,天花病毒沒有再演化出其他狡猾的戰術。當人類用減毒的疫苗給予了免疫系統充足的時間之後,天花病毒就只能繳械投降了。

但是,自然界中還有許多病毒,走的並不是天花病毒速戰速決的路子,而是做好了和免疫系統打持久戰,陣地戰的準備。這些病毒並不急於攻破免疫系統,也不著急大量複製自己,而是慢慢的、潛伏著蠶食你,運用很多狡猾的戰術和免疫系統打游擊戰。我舉兩個例子,一個是RSV病毒,一個是HIV病毒。

病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

RSV就是呼吸道合胞病毒,它是感染嬰幼兒,導致支氣管炎和肺炎的元兇之一。順便提一下,抗病毒藥物利巴韋林就是針對它的。但是,利巴韋林也僅僅只是針對RSV病毒的藥物,如果是普通感冒病毒,是絕對不要用利巴韋林的,因為這藥副作用也相當大。說回RSV病毒,它是人類嬰幼兒時期非常常見的一種感染病毒,絕大多數孩子都會被感染,傳播性和致病性都挺高。所以科學家也一直想開發針對RSV病毒的疫苗,但是直到去年,這種疫苗才成功剛剛研製出來。難點在哪呢?就在於RSV病毒侵入細胞的關鍵結構,是可以變形的。它侵入細胞前,是一種打開的結構狀態,而一旦接觸了細胞,開始入侵,就立即變成了另外一個鎖閉的結構。因此,人體中會有兩種關鍵結構的RSV病毒,而鎖閉結構反而更多。所以,免疫系統根據病毒結構所演化出來的抗體,就很難演化出針對打開結構的中和抗體,往往更多的演化成了針對鎖閉結構的抗體。而這種抗體,是沒什麼用的。所以,我們用常規手段製造的減毒滅活疫苗,就算給免疫系統再多的時間,也產生不了真正有用的中和抗體。

病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

這時候,就只能用基於結構設計的亞單位疫苗了。亞單位疫苗我們上期講了,只要把病毒入侵細胞的關鍵結構做出來就行了,用這個關鍵結構來訓練免疫系統。但是,RSV病毒的關鍵結構會變形。所以我們就必須按照它變形前的結構來設計,而且還必須鎖住這種結構,讓它不能再變形。這樣,免疫系統才可以按照此抗原,大量生產中和抗體。只不過這其中的有許多需要攻克的技術難題,一直到去年才基本解決完。

接下來,HIV病毒。這個算是人類疫苗設計的終極挑戰。至今為止,所有HIV疫苗的開發全部失敗,不過,在攻克這最難病毒疫苗的同時,我們的疫苗開發水平也在不斷提升,順手解決了很多其他疫苗開發的難題。

病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

那麼,HIV疫苗難在哪呢?難在,被艾滋病毒感染的人,從來就沒有一個是可以自愈的。換句話說,艾滋病毒成功演化成了一個能打垮我們免疫系統的病毒,從游擊戰,到陣地戰,到最後徹底打垮免疫系統。而疫苗最最基礎的原理是什麼呢?就是利用我們的免疫系統,給予免疫系統充足的時間,訓練免疫系統戰勝病毒。但是,艾滋病毒本來就不是急性病毒,它的潛伏期超長,幾年甚至幾十年,本來就給足了免疫系統時間,但免疫系統不是越戰越勇,而是越戰越疲憊,所以時間不是問題,問題在於戰法。

免疫系統對抗絕大多數病毒的最有效戰法就是中和抗體,難道中和抗體對艾滋病毒不起作用了?不完全是,但一般的中和抗體確實是不行了。首先,艾滋病毒的表面結構太豐富了,抗體很容易和其他部位結合,感染細胞的關鍵部位隱藏其中,導致抗體很難結合到。其次,感染細胞的關鍵結構也極盡所能的偽裝。它和周圍部位千變萬化,抗體在這個病毒上結合了,可是換一個病毒就又無法結合。再次,在這些結構之上,艾滋病毒還利用糖基化進行了大量修飾,進一步增加抗體的結合難度。打個比方,一個犯人本來都有無數張不停變換的面孔,每一張面孔還極盡所能的化妝和易容,讓你在人群中找到這個犯人,真的太難了。

病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

那該怎麼辦呢,中和抗體還能用嗎?讓我們理一理,艾滋病毒當然也有感染細胞的關鍵部位,這個部位如果能被抗體完全鎖住,自然也就會失去感染能力。因此並不是中和抗體本身不行,而是在免疫系統生產中和抗體這一步上出了問題。每一個艾滋病毒都有太多種偽裝了,而病毒還在不停的變異,變異表現是擁有新的偽裝,因此你體內無數的艾滋病毒,每一個的偽裝還都不相同,所以適合一個病毒的中和抗體可能又難以適應其他病毒。那麼,難道沒有一個可以適用所有病毒的中和抗體嗎?縱然艾滋病毒千變萬化,有千萬種偽裝,但那個感染細胞的關鍵部位卻是不能變的,藏得再深也還是那個樣子。難道我們的身體就不可以進化出剛好可以識別出這個關鍵結構,而不被其他偽裝所迷惑的抗體嗎?

這種我們期待的中和抗體,就被稱為廣譜中和抗體。針對許多也很容易變異病毒,只要免疫系統有足夠的時間,的確可以訓練出廣譜中和抗體。但是對於狡猾的艾滋病毒,感染了數十年的人的身體裡,抗體也在不停的試錯和調整,可能曾經產生過廣譜中和抗體,但是,數量太少,少到微不足道,沒有什麼用。

病毒的故事——(31)疫苗的終極挑戰

也因此,HIV疫苗的開發都以失敗告終,傳統疫苗“以時間換效果”的思路是不可能走通了,但希望的路,並沒有徹底封死。如果,可以提取出那些存活了數十年艾滋病人偶爾產生的廣譜中和抗體,然後在體外複製這些抗體,再注射回給病人,那不是也能起到保護作用嗎?沒錯,的確應該可以。這也正是如今熱門的單克隆抗體的開發思路,只不過這種方法制備比較難,成本也很高,即便開發成功,也很難廣泛推廣。

那麼,有沒有什麼辦法能讓自身的免疫系統,學會製作這些廣譜中和抗體呢?只有這樣,才能真正生產出廣泛可用的疫苗。但具體該如何幫助免疫系統呢,如何影響抗體的進化方向呢?這可能是疫苗再次升級的最關鍵一步。但這一步,科學家們還沒邁過去。期待有志之士,早日攻克這個難題,加油吧!



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