在日益复杂且成本高昂的新药研发探索中，免疫系统凭借其预防、治愈和致病的独特能力，值得更多关注。疫苗通过促使免疫系统产生抗体发挥作用，自1796年爱德华·詹纳（Edward Jenner）发现疫苗以来，已挽救了数百万人的生命。世界卫生组织（WHO）将其誉为仅次于安全饮用水的最有效卫生干预措施，这一评价实至名归。然而，传统疫苗只让我们窥见了免疫系统惊人力量的一斑。当免疫系统失衡时，它会破坏健康细胞，引发1型糖尿病或多发性硬化症等严重自身免疫性疾病；当免疫系统衰竭时，癌症和慢性感染便可能趁虚而入。免疫系统在这些疾病以及许多其他疾病中都发挥着核心作用。
从免疫学的进展来看，我们即将迎来一个转变：从詹纳最初的预防性疫苗，迈入下一代疫苗能够协调人体防御机制、治愈并消除疾病的新时代。
得益于 拉尔夫·斯坦曼教授（2011年诺贝尔奖得主）的研究，我们现在明白，树突状细胞这类特定的免疫系统细胞能够指挥其他细胞，要么抵抗疾病，要么对机体自身可能被错误攻击的蛋白质产生耐受。许多其他科学家也补充了相关知识，使疫苗的作用远超预防感染。事实上，目前有527种疫苗处于临床开发阶段，涵盖49种传染病、28种癌症类型、10种自身免疫性疾病或过敏症以及17种其他疾病。
有四项新兴的下一代疫苗技术因其释放免疫系统力量的潜力而脱颖而出：DNA疫苗；计算抗原发现；增强免疫反应的佐剂；以及纳米颗粒。
DNA疫苗
在癌症治疗中， DNA疫苗 携带遗传指令，以促使肿瘤细胞特有的蛋白质得以生成。接种后，靶细胞开始大量生成这些蛋白质。疫苗诱导产生的蛋白质（抗原）是免疫系统的危险信号，可引发更有效、更强烈的免疫攻击，以对抗肿瘤。尽管DNA疫苗的原理已在人体试验中得到证实，但要安全有效地实现该方法的商业化，必须将DNA疫苗选择性递送至靶细胞。
抗体的力量
对于许多疾病，患者血液中可以找到有效的抗体。然而，这些抗体的浓度水平往往过低，不足以预防疾病。为帮助免疫系统产生更多此类抗体，需要一个警报信号（抗原）。研究人员，例如 威廉·希夫教授（任职于The Scripps Research Institute），正在开发识别这些未知抗原的方法。他们对感染患者血液中的抗体进行可视化分析，并利用计算生物学识别能有效结合这些抗体的抗原序列。这一方法及类似方法为HIV、丙型肝炎或结核病等尚未解决的传染病开辟了预防策略。主要挑战在于，已发现的抗原分子太小，免疫系统无法识别，因此需要更大的载体将这些抗原呈递给免疫细胞。
免疫增强分子
我们现在明白，树突状细胞通过名为 Toll样受体（TLR）的特定蛋白质来调节免疫系统反应的强度。刺激这些TLR可显著增强免疫反应。新型癌症疫苗候选物可利用TLR靶向分子的增强作用，并结合其他免疫调节策略来加强针对癌症的免疫反应。然而，这些强效免疫增强分子若未直接靶向树突状细胞进行递送，可能会产生严重副作用。
纳米颗粒疫苗
纳米颗粒疫苗有望汇集迄今所讨论技术的全部优势。其尺寸与病毒等天然病原体相似，这有利于树突状细胞优先吸收。麻省理工学院罗伯特·朗格教授实验室开发的新型制造方法，能够设计纳米颗粒的表面结构、载荷和释放特性，以诱导所需的免疫反应。例如，新型抗原可展示在颗粒的外壳上，而免疫增强佐剂则包裹在内部。抗原和增强剂这两种成分同时到达免疫细胞，并诱导强烈的抗体免疫反应。疫苗和免疫疗法开发者还可利用颗粒设计“耐受性”疫苗，以阻止错误的免疫攻击。在这种情况下，传递耐受信号的分子会与良性抗原（例如过敏原）一同被包裹。纳米颗粒将耐受指令递送至靶细胞内部，使免疫系统停止对过敏原的过度反应，从而有效减轻过敏症状。
在临床和临床前实验中，纳米颗粒疫苗已显示出其在调节针对流感病毒、肺炎球菌、癌症相关抗原、尼古丁、屋尘螨以及引发多发性硬化症症状的抗原的免疫反应方面的潜力。
未来几十年，我们对疫苗的认识将发生根本性转变。新型治疗性疫苗和耐受性疫苗将加入改良的预防性疫苗之列。它们将共同安全地利用此前被低估的人体自身防御力量。
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作者：Peter Keller，担任首席商务官，任职于 Selecta Biosciences，该公司是世界经济论坛 技术先锋 企业
图片：2013年1月10日，一名护士在马萨诸塞州波士顿的马萨诸塞州综合医院为患者准备流感疫苗注射。路透社/Brian Snyder