病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

我们已经讲了两期疫苗了,从天然疫苗、到减毒疫苗、灭活疫苗、再到亚单位疫苗、核酸疫苗,疫苗技术的不断升级,究其原因只有一个,那就是为了让身体产生出真正有效的中和抗体。

病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

天花病毒的传播力和致死率都那么高,它的演化策略是速战速决,在身体还来不及产生足够的中和抗体时,就打败免疫系统。也因此,天花病毒没有再演化出其他狡猾的战术。当人类用减毒的疫苗给予了免疫系统充足的时间之后,天花病毒就只能缴械投降了。

但是,自然界中还有许多病毒,走的并不是天花病毒速战速决的路子,而是做好了和免疫系统打持久战,阵地战的准备。这些病毒并不急于攻破免疫系统,也不着急大量复制自己,而是慢慢的、潜伏着蚕食你,运用很多狡猾的战术和免疫系统打游击战。我举两个例子,一个是RSV病毒,一个是HIV病毒。

病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

RSV就是呼吸道合胞病毒,它是感染婴幼儿,导致支气管炎和肺炎的元凶之一。顺便提一下,抗病毒药物利巴韦林就是针对它的。但是,利巴韦林也仅仅只是针对RSV病毒的药物,如果是普通感冒病毒,是绝对不要用利巴韦林的,因为这药副作用也相当大。说回RSV病毒,它是人类婴幼儿时期非常常见的一种感染病毒,绝大多数孩子都会被感染,传播性和致病性都挺高。所以科学家也一直想开发针对RSV病毒的疫苗,但是直到去年,这种疫苗才成功刚刚研制出来。难点在哪呢?就在于RSV病毒侵入细胞的关键结构,是可以变形的。它侵入细胞前,是一种打开的结构状态,而一旦接触了细胞,开始入侵,就立即变成了另外一个锁闭的结构。因此,人体中会有两种关键结构的RSV病毒,而锁闭结构反而更多。所以,免疫系统根据病毒结构所演化出来的抗体,就很难演化出针对打开结构的中和抗体,往往更多的演化成了针对锁闭结构的抗体。而这种抗体,是没什么用的。所以,我们用常规手段制造的减毒灭活疫苗,就算给免疫系统再多的时间,也产生不了真正有用的中和抗体。

病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

这时候,就只能用基于结构设计的亚单位疫苗了。亚单位疫苗我们上期讲了,只要把病毒入侵细胞的关键结构做出来就行了,用这个关键结构来训练免疫系统。但是,RSV病毒的关键结构会变形。所以我们就必须按照它变形前的结构来设计,而且还必须锁住这种结构,让它不能再变形。这样,免疫系统才可以按照此抗原,大量生产中和抗体。只不过这其中的有许多需要攻克的技术难题,一直到去年才基本解决完。

接下来,HIV病毒。这个算是人类疫苗设计的终极挑战。至今为止,所有HIV疫苗的开发全部失败,不过,在攻克这最难病毒疫苗的同时,我们的疫苗开发水平也在不断提升,顺手解决了很多其他疫苗开发的难题。

病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

那么,HIV疫苗难在哪呢?难在,被艾滋病毒感染的人,从来就没有一个是可以自愈的。换句话说,艾滋病毒成功演化成了一个能打垮我们免疫系统的病毒,从游击战,到阵地战,到最后彻底打垮免疫系统。而疫苗最最基础的原理是什么呢?就是利用我们的免疫系统,给予免疫系统充足的时间,训练免疫系统战胜病毒。但是,艾滋病毒本来就不是急性病毒,它的潜伏期超长,几年甚至几十年,本来就给足了免疫系统时间,但免疫系统不是越战越勇,而是越战越疲惫,所以时间不是问题,问题在于战法。

免疫系统对抗绝大多数病毒的最有效战法就是中和抗体,难道中和抗体对艾滋病毒不起作用了?不完全是,但一般的中和抗体确实是不行了。首先,艾滋病毒的表面结构太丰富了,抗体很容易和其他部位结合,感染细胞的关键部位隐藏其中,导致抗体很难结合到。其次,感染细胞的关键结构也极尽所能的伪装。它和周围部位千变万化,抗体在这个病毒上结合了,可是换一个病毒就又无法结合。再次,在这些结构之上,艾滋病毒还利用糖基化进行了大量修饰,进一步增加抗体的结合难度。打个比方,一个犯人本来都有无数张不停变换的面孔,每一张面孔还极尽所能的化妆和易容,让你在人群中找到这个犯人,真的太难了。

病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

那该怎么办呢,中和抗体还能用吗?让我们理一理,艾滋病毒当然也有感染细胞的关键部位,这个部位如果能被抗体完全锁住,自然也就会失去感染能力。因此并不是中和抗体本身不行,而是在免疫系统生产中和抗体这一步上出了问题。每一个艾滋病毒都有太多种伪装了,而病毒还在不停的变异,变异表现是拥有新的伪装,因此你体内无数的艾滋病毒,每一个的伪装还都不相同,所以适合一个病毒的中和抗体可能又难以适应其他病毒。那么,难道没有一个可以适用所有病毒的中和抗体吗?纵然艾滋病毒千变万化,有千万种伪装,但那个感染细胞的关键部位却是不能变的,藏得再深也还是那个样子。难道我们的身体就不可以进化出刚好可以识别出这个关键结构,而不被其他伪装所迷惑的抗体吗?

这种我们期待的中和抗体,就被称为广谱中和抗体。针对许多也很容易变异病毒,只要免疫系统有足够的时间,的确可以训练出广谱中和抗体。但是对于狡猾的艾滋病毒,感染了数十年的人的身体里,抗体也在不停的试错和调整,可能曾经产生过广谱中和抗体,但是,数量太少,少到微不足道,没有什么用。

病毒的故事——(31)疫苗的终极挑战

也因此,HIV疫苗的开发都以失败告终,传统疫苗“以时间换效果”的思路是不可能走通了,但希望的路,并没有彻底封死。如果,可以提取出那些存活了数十年艾滋病人偶尔产生的广谱中和抗体,然后在体外复制这些抗体,再注射回给病人,那不是也能起到保护作用吗?没错,的确应该可以。这也正是如今热门的单克隆抗体的开发思路,只不过这种方法制备比较难,成本也很高,即便开发成功,也很难广泛推广。

那么,有没有什么办法能让自身的免疫系统,学会制作这些广谱中和抗体呢?只有这样,才能真正生产出广泛可用的疫苗。但具体该如何帮助免疫系统呢,如何影响抗体的进化方向呢?这可能是疫苗再次升级的最关键一步。但这一步,科学家们还没迈过去。期待有志之士,早日攻克这个难题,加油吧!



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