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为什么有些病毒比较难做疫苗?

一些常见的病毒性疾病的病原体都有生产疫苗。

但许多非常严重或非常常见的病毒都没有疫苗,尽管从经济上讲,即使从流行性和严重性上讲,它们的流行性和严重性都是值得的,例如HIV,甚至鼻病毒(普通感冒),这也是很多人失去工作的原因。

答案 (1)

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2018-04-22 12:36:38 +0000

这是一个非常广泛的问题。如果要解决所有的问题,可能会导致答案太长。所以只能看一些例子。

既然前提是以水痘疫苗作为成功疫苗的例子开始,那么这个答案就从一个更成功的疫苗开始:

天花是最可怕的传染病,尤其是在18世纪的时候,天花的病毒似乎特别厉害。天花痘病毒作为病毒,其规模非常大,也很复杂,有许多相关的病毒感染动物,或多或少的类似于天花,其症状的特点是爆发性的丘疹、水疱和脓疱。天花痘病毒本身可分为两种不同的类型,一种是正常毒力的病毒(Variola major),另一种是减弱型的病毒(Variola minor)。最后一点很重要,因为它至少部分地解释了多年来天花病毒和疫苗(疫苗或牛痘病毒)之间的明显混淆,当时只是根据患者的临床症状或物种之间的传播尝试来区分;例如,人和牛之间的天花病毒。在当时,天花的 “病菌 "被认为是人与生俱来的,或者说几乎是这样,通过它从人的机体中 "疏散 "出来,表现为所谓的危机。 摘自赫尔维-巴金:《消灭天花的过程》。Edward Jenner and the First and the Only Eradication of a Human Infectious Disease”, Academic Press:

这段关于天花疫苗的历史,说明了研制疫苗所需的一些要点。我们需要了解病毒原体,了解人类的免疫反应,我们需要找到一种 “病毒原体的形式",以引起可靠但相对温和的免疫反应,从而导致后来的免疫。

有不同的方法来达成这样的疫苗:

减毒活体(天花)–杀死的整个生物体(霍乱)–纯化的生物体蛋白或多糖(破伤风)–再配体(流感,活的和杀死的)–基因工程(乙型肝炎重组体)。"History of Vaccine Development",Springer:

并不是所有这些方法都适用于所有病毒。有些病毒难以减弱,有些病毒难以在培养中生长,有些病毒的变化太快了,以至于成功的免疫反应确实导致了免疫力,但只对所使用的药剂,而对后来遇到的药剂不适用,几乎使获得的结果无效。

天花不仅规模大,而且随着时间的推移和宿主之间的变化相当稳定,因此人类的免疫系统可以获得免疫力,即使以非常相似且容易获得的牛痘为源头,也能获得所需的抗原—-四种变异型的正型病毒都赋予了交叉免疫力。

看 "不成功 "的一面,犀牛病毒

目前约有160种公认的人类犀牛病毒,它们根据其表面蛋白(血清型)的不同而不同。它们的性质是有细胞性的,是最小的病毒之一,直径约30纳米。….] 由于血清型之间几乎没有交叉保护,目前还没有针对这些病毒的疫苗。至少99种影响人类的人类鼻病毒的血清型已经被测序…..

意味着,如果对一种类型的病毒产生免疫力,理论上至少有160种以上的感染,而一个人的菜单上至少还有160种感染。另外,与clas-sical genetics不同的是,我们必须区分病毒适性的两个贡献:一个是与HIV在靶细胞中生长的能力有关,与任何免疫反应无关,另一个是反映免疫压力。 [………]

也许关于HIV在体内的最引人注目的事实是它非凡的复制率。与某些病毒(如水痘或疱疹)不同,HIV从不进入休眠或 "潜伏 "阶段,而是在感染的整个时间过程中不断地在体内繁殖。慢性期的PIT数量在1000万-1亿之间,周转时间为2-4天。HIV的变异率也很显著:它的变异率至少比含有DNA的真核生物至少高出5个数量级。20世纪90年代初,人们在试管中测量了这一比率,HIV在不朽的T细胞系中繁殖(同样,生物学家们更喜欢用拉丁文,把观察结果称为 "体外",字面意思是在玻璃中),得出的平均数字是:每个基因组每个复制周期约有0.3个变化。

W. David Wick & Otto O. Yang: "身体里的战争:"身体里的战争"。HIV与人类免疫系统之间的进化竞赛及对疫苗的影响》,Springer.New York: Heidelberg, 2013:

这是一个非常快的目标! 但他的前景并不像上述数字所暗示的那样严峻:

我们相信,每一种主要疾病最终都会有它的疫苗。然而,如果我们考虑到主要的传染病,如人类免疫缺陷病毒(HIV)、丙型肝炎病毒(HCV)和疟疾,尽管经过多年的努力,花费了数十亿美元,牺牲了无数动物的生命,但仍然没有疫苗可以预防这些传染病。是什么阻碍了我们的胜利?

  1. 目标病原体的遗传多样性。(在HIV和HCV等RNA病毒中,容易出错的RNA依赖性聚合酶产生准种群。此外,由于抗原漂移,流感疫苗需要每年重新配制一次)
  2. 免疫原性和保护性之间的差异(许多HIV候选疫苗在临床前和阶段性试验中诱导出强烈的T细胞和B细胞反应,这些反应迄今未能与大规模试验中的保护性相关联)
  3. 病媒还是免疫原,哪个重要?(虽然有效的疫苗可能需要是多价的,由多个等位基因组成的给定的多态抗原和/或来自保守区域的抗原,但递送载体至少和免疫原本身一样重要。该载体可调节先天性和适应性免疫,希望能使疫苗抗原引起正确的反应。)
  4. 局部反应和全身反应之间的差异。(….在HIV疫苗设计中使用的载体中,具有粘膜倾向性的病毒载体,如腺病毒和流感病毒等,鉴于生殖器直肠粘膜是HIV传播的第一接触部位,因此特别有趣。大多数全身性疫苗不能引起粘膜反应,而粘膜递送抗原是否能诱导全身性免疫尚不确定) 5.婴儿接种疫苗,我们知道多少?(先天性免疫系统在十几岁时才达到完全的免疫能力,由于新生儿的适应性免疫在本质上向Th2型倾斜,因此,新生儿和婴儿对许多疫苗的免疫反应是次优的)
  5. 免疫颠覆和免疫抑制。(疟原虫感染的红细胞在共培养的自体T细胞上具有惊人的诱导FOXP3+表达的能力,FOXP3+是高度抑制性调节性T细胞(Treg)的标志物,表明在体内广泛诱导不需要直接接触寄生虫)

李硕,Magdalena Plebanski等人。"Why the vaccines to HIV, HCV and Malaria have so far failed - challenges to develop vaccines against immunoregulating pathogens”, Frontiers in Microbiolog and Frontiers in Immunology, 2016, DOI:10.3389/fmicb.2015.01318