什么是佐剂?关于疫苗幕后功臣的一切须知

Bottles of adjuvants for use with the Pandemrix H1N1 flu vaccine are seen lined up during a vaccination programme
The concept emerged in 1925.Image: REUTERS/Jerry Lampen/Files
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  • 佐剂被添加到疫苗中,有助于诱导更强的免疫反应以应对疾病,使疫苗更加有效。

  • 铝盐是一种广泛使用的佐剂,被添加到许多已获许可的疫苗中,例如白喉、破伤风、肝炎等疫苗。

  • 牛津大学的Anita Milicic解释了它们的作用原理,以及为何面对现有和新型病原体时,我们需要提高公众对它们的认识。

疫苗从模糊的熟悉感走入聚光灯下,成为走出大流行的唯一途径,已成为日常谈论的话题。我们大多数人现在都理解了接种疫苗的原理:我们的免疫系统接触病原体的一部分,并被指示对其产生持久的免疫反应,从而保护我们免受未来的感染。但很少有人了解能够诱导强效免疫反应的疫苗成分:佐剂。

“佐剂”一词源自拉丁语“adiuvare”,意为“帮助”,几十年来,佐剂一直为疫苗学家提供帮助。然而,由于人们对其作用原理缺乏清晰的理解,佐剂的声誉受到了损害,招致了“炼金术”等称谓,“免疫学家不愿言说的秘密”。

这一概念诞生于1925年,当时Gaston Ramon,一位法国兽医发现,接种白喉疫苗的马匹如果在注射部位出现炎症,其免疫反应会更强。随后,Ramon着手测试一系列常见材料和食品,考察它们作为疫苗添加剂引起刺激和炎症的能力。

人们认为,只要食用安全,注射也就安全,从面包屑、油到琼脂和肥皂等各种物质,都被证明能够增强接种动物的抗体反应。也许令人惊讶的是,如今的一些佐剂仍基于相关物质,只是采用了更可控、更规范的方法生产。

一年后,类似的偶然发现接踵而至,当时Alexander Glenny,一位英国免疫学家,使用铝盐纯化白喉蛋白。与以往的白喉疫苗相比,这种制剂还带来了更优的抗体反应,并为铝盐成为迄今应用最广泛的佐剂铺平了道路。

在接下来的60年里,铝盐被添加到许多已获许可的蛋白质类疫苗中,包括白喉、破伤风、百日咳、肝炎、肺炎球菌和脑膜炎球菌疾病的疫苗。

臭名昭著

然而,名声显赫的同时也伴随着恶名。20世纪70年代,出现了一些不实说法,称儿科疫苗中的铝盐会导致金属铝在大脑中积聚,从而造成危害。随后开展了多项大型研究,但并未发现此类影响。尽管我们仍未完全理解它们的作用原理,偶尔仍会有副作用的报告出现,但铝盐依然是值得信赖且被广泛使用的佐剂。事实上,中国国药集团的新冠疫苗含有灭活新冠病毒与铝盐的组合。

部分由于这些争议,但更主要是因为铝盐无法有效刺激免疫系统的细胞免疫分支——T细胞,科学家们继续致力于研发新型佐剂,力求在副作用最小的情况下实现高效力。在过去几十年中,基于新旧物质的多种新配方正在研发之中,包括油和脂肪、皂苷(植物源性化合物)、聚合物,以及活性成分的组合,并以我们对免疫系统日益深入的理解为指导。

一类新型佐剂已经出现,其基于病毒和细菌中常见的分子,能够刺激我们的先天免疫系统——即免疫系统的第一道防线。免疫细胞上仅有少数几种受体,就能识别大量病原体的共同特征,从表面分子到RNA或DNA均可识别。这种识别会激活防御系统的第二部分,即适应性免疫,从而识别并中和特定的入侵病原体。模拟多种病原体共有分子的佐剂,可用于启动我们对疫苗的免疫反应。

在过去几十年里,监管机构除铝盐外仅批准了少数佐剂。诺华公司的MF59——一种含有天然存在的角鲨烯油和水的乳剂——已被获准用于季节性流感疫苗。葛兰素史克(GSK)的三种佐剂系统也已获批用于带状疱疹、大流行性流感和人乳头瘤病毒(HPV)疫苗。

另一种强效且安全的佐剂是一种名为免疫刺激复合物(Iscom)的化合物。当皂苷与两类脂肪混合时,会形成笼状纳米球体,即Iscom。Matrix M就是一个例子,它被纳入美国生物技术公司Novavax生产的新冠疫苗中。

已获授权的、由辉瑞和莫德纳生产的新冠mRNA疫苗同样含有一种佐剂。信使RNA(mRNA)是一组遗传指令,指导我们的细胞制造刺突蛋白,该蛋白存在于冠状病毒表面。mRNA疫苗中的佐剂是基于脂质或聚合物的纳米颗粒,可保护并稳定脆弱的mRNA,并促进其被我们的免疫细胞摄取。

全球已接种超过5.5亿剂新冠疫苗。Image: Our World in Data

不止一招

佐剂用途广泛。它们可以使疫苗在某些年龄组中更加有效,例如婴儿或老年人,这些人群较难诱导出强烈的免疫反应。一个显著的例子是葛兰素史克的Shingrix疫苗,该疫苗含有一种佐剂组合AS01。Shingrix对带状疱疹表现出极好的效力,而带状疱疹通常发生于老年人群中——由于老年时免疫力减退,该人群的防护问题历来十分棘手。

佐剂还可以调节并拓宽免疫反应。对于需要免疫系统多个环节共同作用才能战胜的病原体,这一点可能至关重要,例如新冠肺炎以及疟疾等复杂疾病,又或是流感和艾滋病毒等容易发生大量变异的病原体。佐剂甚至可以实现减半剂量接种疫苗——在大流行期间,需要在短时间内生产并接种大量剂量,这是一项重要的考量。

面对现有和新出现的病原体,以及对高度保护性和安全疫苗的需求,疫苗学家将需要一切可能的帮助。我们或许终于能够消除对佐剂的任何残存疑虑,佐剂如今正成为疫苗研发中的主流工具。

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