疫苗有助于预防致命的传染病疫情——埃博拉和寨卡等疫情发生后,全球需要加强协作,共同研发、生产和分发疫苗,这一点已变得格外明显。
但疫苗究竟是什么?本文将解释疫苗如何发挥作用、由什么制成,以及如何接种。
1. 什么是疫苗?
疫苗让我们在可控条件下首次接触某种疾病,从而训练免疫系统,以便将来遇到这种疾病时能够应对。
免疫系统通过区分哪些东西属于身体、哪些不属于身体来抵御疾病,并摧毁后者。免疫系统会通过外来物质表面的标记识别不需要的物质,这些标记称为抗原。
疫苗通过让免疫系统接触病原体的抗原来发挥作用。病原体是会导致疾病的物质,例如病毒或细菌。当免疫细胞遇到这些抗原时,就会开始产生抗体,直接攻击外来物质;同时还会产生寿命较长的白细胞,称为记忆T细胞和记忆B细胞。
如果免疫系统再次遇到相同的抗原,记忆细胞就能确保迅速、大量地产生针对性抗体,让你患病的可能性大大降低。
为什么我们没有针对所有疾病的疫苗?对于某些疾病,科学家尚无法通过标准疫苗设计诱发足够强的免疫反应。对于其他疾病,虽然可能已有几种有希望的疫苗,但严格的安全性和有效性测试意味着疫苗上市可能需要数年时间。也可能是因为还需要更多资金。

2. 疫苗里有什么?
疫苗含有病原体的抗原,用来诱发免疫反应并刺激抗体生成。不过,疫苗有不同类型,递送抗原的方式也各不相同。
减毒活疫苗: 有些疫苗含有完整病原体的活体版本,例如可预防结核病的卡介苗(BCG,卡介苗)。不过,为降低感染风险,这类病原体在接种前会被削弱(减毒),使其毒力降低。麻疹、腮腺炎和风疹(MMR)疫苗也使用减毒活病毒。
灭活疫苗:有些疫苗含有失去活性的病原体,也就是已被杀死的病原体,例如通过加热或使用甲醛将其灭活。免疫系统仍能识别并对病原体作出反应,但病原体无法繁殖,因此不会造成感染风险。霍乱、甲型肝炎和狂犬病疫苗都含有灭活病原体。
类毒素疫苗:有些疾病的症状由细菌产生的有害物质引起,这些物质称为毒素。针对这类疾病(例如破伤风)的疫苗使用灭活毒素(称为类毒素)来刺激免疫反应。
亚单位疫苗:其他疫苗只含有病原体中最能刺激免疫反应的抗原,称为亚单位疫苗。由于只包含必要抗原,而不含完整病原体,这类疫苗引发不良反应的可能性低得多,也没有感染风险。不过,与减毒活疫苗相比,亚单位疫苗诱发的免疫反应往往较弱。
结合疫苗: 最后,有些病原体很难被免疫系统识别,因此需要一种特殊类型的疫苗。表面包覆糖分子(称为多糖)的细菌能够遮蔽其表面的抗原物质,使免疫系统难以识别它们并产生反应(儿童尤其如此)。为应对这一问题,人们制成了结合疫苗:先将细菌的糖包膜分离为亚单位,再通过化学方式与较大、较易识别的载体蛋白连接。这些新的结构容易被识别,能够刺激免疫反应,产生的抗体今后也能识别并对抗这类带有包膜的细菌。
其他成分: 除这些活性成分外,疫苗还含有:
液体,例如无菌水、生理盐水或含蛋白质的液体,用于悬浮疫苗内容物
稳定剂,例如白蛋白、明胶或糖类,帮助活性成分在遭遇不利条件时保持稳定,例如极端温度或光照、湿度、酸度变化
防腐剂,例如酚类或抗生素,用于防止疫苗中有害细菌和真菌滋生。
有些疫苗还含有佐剂,例如铝化合物等可增强疫苗抗原所引发免疫反应的物质。亚单位疫苗通常会使用佐剂。
疫苗还可能含有制造过程中使用物质的微量残留:例如,有些疫苗利用受精鸡蛋培养,因此可能含有微量蛋白质;灭活疫苗也可能含有极少量甲醛。
3. 为什么疫苗需要冷藏?
疫苗中的抗原属于生物物质,遇到高温会分解,从而降低甚至完全破坏疫苗的效力。生物分子也会随时间自然降解,降低温度可以减缓降解速度。不过,含铝佐剂的疫苗不能冷冻,因为零下温度会破坏佐剂的结构,使其失去效用。
因此,世界卫生组织(WHO)建议将大多数疫苗保存在2°C至8°C之间,但也有例外。例如,口服脊髓灰质炎疫苗非常不稳定,因此WHO建议在分发供接种前将其保存在–25°C至
–15°C之间。
疫苗在接种前始终保持低温(即“维持冷链”),是低收入国家面临的一大挑战。许多这类国家气候炎热,电力供应有限且时断时续,因此难以持续冷藏。值得庆幸的是,已有多种解决方案。
一种方法是使用被动冷却箱——装有冰的大型真空保温容器,可使疫苗保持低温长达一个月。其他选择还包括电池供电和太阳能冰箱。
目前正在探索的终极解决方案,是研发新型热稳定疫苗,使其能够在多种不同温度下储存和运输而不损失效力。
4. 疫苗如何接种?
疫苗能使全身产生免疫力,也能在特定身体部位诱发特定的免疫反应。因此,疫苗采用何种递送方式十分重要。
如果疫苗能在病原体可能侵入并伤害身体的部位(例如黏膜)促使抗体生成,其效果就会最好。因此,为确保作用靶向适当,疫苗的递送途径往往会模仿病原体的侵入途径。
例如,口服脊髓灰质炎疫苗通过吞服接种,以促使肠道内壁产生抗体。脊髓灰质炎病毒经受污染的食物和水进入人体后,最终会到达肠道并在那里繁殖。

鼻内接种(经鼻接种)也能达到同样效果,但作用部位是鼻腔黏膜。这种递送方式用于预防需要突破鼻腔黏液屏障才能感染人体的疾病,例如流感。
不过,有时也需要采用特定递送途径,以尽量减少疫苗对身体造成不良影响的可能性。含铝佐剂的疫苗如果不注射到肌肉组织,往往会引发炎症(肉芽肿);而预防结核病的卡介苗则注射到皮肤最外层,这一过程称为皮内注射,以避免损伤血管和神经。
有些疫苗(例如黄热病和MMR疫苗)缓慢释放到体内时效果最佳。因此,这些疫苗会注射到皮肤与肌肉之间的脂肪层。该部位血流有限,可防止疫苗过快扩散至全身。这种方法称为皮下注射。
5. 疫苗有多有效?
疫苗能有效帮助个人获得针对某些疾病的免疫力,但并非在百分之百的情况下都能产生免疫力。每个人的免疫系统都不相同:有些人不会对疫苗抗原产生抗体,因此无法获得免疫力。
活疫苗通常最能诱发免疫反应,但活病原体发生变异、变成具有传染性的形式的风险虽小,却确实存在。例如,据估计,口服脊髓灰质炎疫苗中的活病毒可能导致瘫痪,发生率约为每250万剂疫苗中1例。
不同疫苗的有效率也各不相同:灭活脊髓灰质炎疫苗接种三剂后有效率为99%,而伤寒疫苗的有效率仅约为70%。
另一个复杂之处在于,有些疫苗的效果会随时间减弱。两剂MMR疫苗通常可提供20年的麻疹保护,但伤寒疫苗的效果一般会在三年后减退。科学家目前正在研究这种情况发生的原因。这就是我们需要接种加强针的原因——“提醒”免疫系统如何识别某些病原体,并增强免疫力。
在人群层面,疫苗非常有效。疫苗已彻底消灭了一些疾病,例如天花,该病于1980年被宣布根除。
在其他情况下,疫苗可以阻止疾病传播。这是通过群体免疫实现的。没有任何疫苗的有效率达到百分之百,而且人群中并非人人都会接种疫苗;不过,如果大多数人接种疫苗并对某种疾病产生免疫力,该病传播的能力就会大幅降低。
这也能保护没有免疫力的人免受感染。例如,要维持麻疹的群体免疫,人群中必须有95%的人具有免疫力。
未能维持群体免疫可能造成危险。2013年威尔士的麻疹疫情是由疫苗接种率下降所致,这意味着感染者更有可能接触到其他未受保护的人。
6. 疫苗有哪些相关风险?
在西方国家,疫苗非常安全——国家监管机构负责监管疫苗的测试和生产,确保疫苗适用于人体。
即便如此,也不是所有人都适合接种疫苗。对蛋白质或猪明胶等微量成分过敏的人,必须避免接种使用这些物质培养的疫苗。有些人可能对部分疫苗中使用的抗生素过敏。因此,通常不会在疫苗中使用已知容易引发过敏反应的抗生素,例如青霉素。
建议孕妇避免接种活疫苗,以防活病原体影响未出生的孩子。同样,正在从某些疾病中康复的成年人也应推迟接种相关疫苗,直至康复。
关于疫苗负面副作用的谣言很多,这些说法不仅不真实,还可能造成严重危害。20世纪90年代,英国曾出现将MMR疫苗接种与自闭症联系起来的虚假说法,导致该国部分地区的疫苗接种率大幅下降。
这导致群体免疫力下降,近年来麻疹和腮腺炎疫情因此暴发。这两种疾病都可能导致脑炎,这是一种罕见但可能致命的脑部炎症。
疫苗接种面临的最大风险存在于低收入国家。这些风险与疫苗本身无关,而是涉及疫苗监管和接种。
一些国家的监管机构不可靠,可能无法阻止假疫苗的生产;未能在接种前持续冷藏疫苗,可能导致接种变质、失效的疫苗;接种人员培训不足,可能导致针头重复使用,从而有传播艾滋病病毒/艾滋病等血液传播疾病的风险。
7. 为什么不同年龄要接种不同疫苗?
人们会在有感染某种疾病风险时接种疫苗。许多疫苗在幼年时接种,因为儿童的身体可能还不够强壮,无法抵御自然发生的疾病,因此更容易受到疾病威胁。
例如,2015年麻疹在全球造成134,000人死亡,是幼儿死亡的主要原因之一,因此儿童会在年幼时接种麻疹疫苗。
有些疫苗安排在儿童时期接种,是因为它们对成年人的效果较差。不过,某些疾病只有到人生较晚阶段才会构成风险,因此无须在儿童时期接种相关疫苗。人乳头瘤病毒(HPV)可导致宫颈癌,通过性接触传播,所以HPV疫苗通常只在女孩进入青春期后接种。
同样,65岁之前,大多数成年人都没有因流感而患重病的风险。不过,随着身体衰老,抵抗流感的能力会下降。因此,老年人是WHO建议接种季节性流感疫苗的五类人群之一。
风险的差异和变化解释了为什么疫苗接种计划会因地区和时间而异。例如,在英国,只有居住在感染结核病确有风险地区的儿童才会接种卡介苗,例如伦敦市中心;低风险地区的儿童则不接种。对于已经根除的疾病(例如天花),疫苗接种计划已不复存在。
8. 谁来决定是否接种疫苗?
一些欧洲国家以及澳大利亚和加拿大没有强制接种疫苗的规定,有些父母会决定不给孩子接种。这可能是因为他们担心潜在的副作用,也可能是因为接种疫苗与其宗教信仰相冲突。
只要接种率没有低于维持群体免疫的临界阈值,他们的孩子就仍受保护。不过,一旦疫情暴发,未接种疫苗的儿童就容易受到感染,也会助长疾病传播。有些儿童也无法接种疫苗,因为他们年龄太小,或患有使接种不安全的疾病。如果群体免疫遭到破坏,这些儿童也会面临风险。
在其他地方,为确保群体免疫,接种疫苗是强制性的。例如,在纽约州,儿童必须在入学前接种规定的疫苗。因医疗原因或父母出于宗教理由反对接种的,可获得有限豁免。
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