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　疫苗可以说是人类在医学领域最伟大的发明之一，每一种疫苗的诞生都意味着我们找到了可能战胜某种传染性疾病的方法。在新冠病毒影响全球的今天，研制相应的疫苗也成为了全世界 　　抗体是适应性免疫的成员，具有特异性，即特定抗体会结合病原体表达的特定抗原（antigen）。为了应对各种自然界存在的各种病毒、细菌、真菌和寄生虫（统称为病原体），科学家估计，人体大约需要1亿种抗体。这就像是人体内驻扎着1亿种“特种部队”随时待命，准备出击。抗体是由B细胞产生的，也就是说人体所需要的B细胞种类约为1亿种。

　　然而，人体所有的细胞均来源于受精卵的分裂，除了复制时可能出现的些许差错，所有子代细胞的DNA都是受精卵DNA一模一样的拷贝。DNA就像编码信息可以被解密为另一种语言——蛋白质，抗体的化学本质也是蛋白质，如果是这样的话，每个B细胞应该会产生同样的抗体。那么抗体的多样性又是从何而来呢?

　　日本科学家利根川進（SusumuTonegawa）于年解开了这个谜，十年后他也因阐明抗体多样性的遗传原理获得诺贝尔奖。利根川進假定传统的理论总体上是正确的，但是可能有例外。所有的B细胞起初具有相同的DNA，但当他们分化成熟后，用于制造抗体的基因改变了、多样化了。通过研究比较成熟的B细胞和未成熟的B细胞的DNA序列，这一假设被证实，并且科学家发现了抗体基因的模块化设计（modulardesign）。

　　未成熟的B细胞有4大类抗体基因模块，每一类又由序列稍有不同的基因拷贝组成，而成熟的B细胞从这4类基因进行选择和组合，从而形成自身独特的基因。就像玩纸牌一样，同样一副牌，洗牌之后，每个人抽到的组合多种多样。

抗体的死亡之吻

　　在我们还没接触到病原体之前，基因早就准备了多种多样的抗体，那么它们是如何发挥作用的呢？

　　当某种病原体入侵体内时，最初由相应B细胞表面的抗体识别病原体表达的抗原，此时的抗体也叫B细胞受体（Bcellreceptors,BCRs）。每个B细胞约有1万个BCR，某个B细胞的BCR撞上与它匹配的抗原后，B细胞被刺激，就会增殖，而且B细胞会转变为抗体制造工厂（此时叫浆细胞），一边生产一边将抗体运送出细胞到血液中，去对付同样在增殖的病原体。

抗体的结构可分为Fab（fragmentantigen-binding）片段和Fc（fragmentconstant）片段，Fab含有可变区，即每种抗体具有不同的抗原结合位点。当机体受到特定抗原刺激后，B细胞会产生特异性抗体——一支专业对抗入侵者的敢死队。

　　抗体结构示意图

　　抗体就像连接抗原和巨噬细胞的桥梁，一端（Fab）结合抗原，另一端（Fc）结合巨噬细胞膜表面Fc受体，从而介导抗原被巨噬细胞所吞噬。这就像抗体给予抗原一个死亡之吻，让巨噬细胞将其毁灭，只不过抗体也作为抗原抗体复合物的一部分和抗原同归于尽了，免疫系统的很多成员都是这样勇敢无私地保卫着主人的健康。

　　抗体的桥连作用（左）及巨噬细胞吞噬（右）

免疫系统的记忆功能让疫苗能发挥作用

　　为了应对不同病原体，我们体内存在多种B细胞，但每种B细胞的数量并不多，只有在特定病原体入侵时，人体才会生产出更多能对付这种病原体的一类B细胞，这种现象在免疫学中被称为克隆选择性（clonalselection）。

　　这样的设计一方面避免让我们的血液被塞满各种各样的B细胞，因为很多B细胞可能不会派上用场，例如，你可能一生都不会得SARS或艾滋病毒等等，就不会需要大量的能产生相应抗体的B细胞。

　　另一方面，免疫应答经过大约1周，当免疫系统将入侵者消灭完之后，B细胞不再接受刺激就会死亡，只留下少量的记忆B细胞。这让机体下次遇到同样敌人的时候能快速反应作战，免去几天痛苦的战争，正所谓“知敌知己，百战不殆”！

　　疫苗接种

　　正是借用类似的策略，人类发明了疫苗，注射疫苗是为了协助免疫系统做好备战准备来对付凶猛的敌人。实践中，用于预防接种的疫苗是一种结构和病原体类似而毒性较弱的抗原。使用疫苗刺激B细胞时，免疫系统生产抗体的响应就像是一场预演作战，由此使机体认识并记住敌人的面貌特征，当真正的凶猛的敌人出现的时候，免疫系统就有更大的胜算了。

什么是疫苗

　　疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等；当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。 　　疫苗的发现可谓是人类发展史上意见具有里程碑意义的事件。因为从某种意义上来说人类繁衍生息的历史就是人类不断同疾病和自然灾害斗争的历史，控制传染性疾病最主要的手段就是预防，而接种疫苗被认为是最行之有效的措施。而事实证明也是如此，威胁人类几百年的天花病毒在牛痘疫苗出现后便被彻底消灭了，迎来了人类用疫苗迎战病毒的第一个胜利，也更加坚信疫苗对控制和消灭传染性疾病的作用。此后年间疫苗家族不断扩大发展，目前用于人类疾病防治的疫苗有20多种，根据技术特点分为传统疫苗和新型疫苗。传统疫苗主要包括减毒活疫苗和灭活疫苗，新型疫苗则以基因疫苗为主。

　　疫苗是用来辅助人类免疫系统抵御疾病的，这就决定制造疫苗首先应选择合适的生物活体，使之即不引入新的病原体，又能增强人体的免疫能力。随着生物医学技术的不断发展，这一领域的技术也日渐多元化，疫苗种类也不断更新，主要有如下几种： 　　（1）灭活疫苗俗称“死疫苗”，是用病原微生物经培养繁殖或接种于动物组织，生长繁殖后失去致病能力但仍保留免疫原性而制成的，进入人体后可直接引起免疫应答，但不能繁殖，比较安全、稳定，适合丧失免疫力或免疫力低下的病人使用。不过需要多次注射才能产生连续而牢固的免疫力。例如目前应用比较广泛的伤寒疫苗和小儿麻痹症疫苗。 　　（2）非细胞疫苗是依照“取其精华，去其糟粕”的原则，撇弃生物体中具有毒副作用的成分，而只吸纳其中的病原部分制造而成的，最熟悉的例子就是HIB疫苗。主要特点和死疫苗相似。 　　（3）减毒疫苗是通过改变微生物的生长环境或者采取一定技术使之老化，达到降低其生物活性的目的，进而制造出的符合人类要求的疫苗，这也是当前发展最为成功的一种疫苗，主要包括用于防疫麻疹、腮腺炎、风疹等恶性传染病的各种疫苗。这种疫苗每人一生只需注射一次，因为它能够在人体中不断繁殖，使接种者一生都拥有这种免疫能力。缺点是由于具有一定活性，随时可能异化成毒体，不但不能增强人体的免疫能力还会引发各种疾病。因此这种疫苗绝对不能用于那些丧失免疫力或者免疫力低下的患者。 　　（4）“类毒素”疫苗是采用一些经过铝或者铝盐进行吸收处理，毒副作用降低的毒素细胞制成的疫苗。由于引发的免疫应答比较弱，因此必须和另外一种能增强这种免疫应答的病原体同时使用。最熟悉的例子就是白喉和破伤风疫苗必须和百日咳疫苗结合使用组成所谓的共轭疫苗，既日常所说的DPT防疫。“类毒素”必须每隔十年注射一次。 　　（5）RNA疫苗处于领先地位，因为它们特别适合于快速发展。虽然还没有RNA疫苗获得批准，但大流行的威胁是加速其进展的巨大动力。2月下旬，生物技术公司Moderna向美国国立卫生研究院(NIH)发送了SARS-CoV-2的mRNA疫苗，用于首次人体临床试验。

RNA疫苗由信使RNA链组成。它们被注射到体内，通常是脂质纳米颗粒包裹。它们与细胞融合。一旦进入细胞，RNA序列被核糖体翻译成蛋白质或蛋白质的一部分。英国伦敦帝国理工学院(ImperialCollegeLondon)的病毒学家RobinShattock说："你需要的不是在工厂里生成蛋白质，然后对它们进行提纯，而是让肌肉来完成这项工作，自己制造蛋白质。"

　　（6）基因工程疫苗，是用重组DNA技术克隆并表达保护性抗原基因，利用表达的抗原产物或重组体本身（多数无毒性、无感染能力、有较强免疫原性）制成的疫苗。陈薇院士的新冠重组腺病毒疫苗就是其中一例。

疫苗的工作原理

　　我们知道疫苗的种类不同，注射要求也不同，有些疫苗注射是一劳永逸的，一生只要注射一次就可终生抵抗对应病毒的侵袭，但是有些疫苗却要隔几年注射一次。不过如果某些人得过某种疾病，便不需注射疫苗同样对病毒有抵抗能力。例如患过风疹的人就不再需要注射风疹疫苗，这是因为他们的身体中已经有了对抗这种病毒的抗体。那么这种抗体来自何处呢？原来我们人体中含有一种B细胞，能够辨认特殊的入侵病毒，进而转变成血浆细胞，不断克隆自己并产生大量的抗体，将病毒杀死。此后B细胞继续克隆自己只是不再产生抗体，这些细胞继续留在人体中，一旦同样病毒第二次入侵，会立刻被消灭掉，不产生丝毫病变。所以一旦某人患过此种疾病自然便有了相应抗体，无需注射疫苗。 　　但人体的这种自发抵抗作用只能发生在受过一次侵袭后，而世间的病毒种类如此繁多，而且严重程度也有很大差别，如何才能使人体在第一次侵袭时就能分泌这种抗体呢？只能求助于疫苗的帮助，一定意义上，疫苗也是一种病毒，只是经过处理，没有那么强的病变效应。用它来激发B细胞的复制，抵抗真正的同类病毒的袭击。不过不是所有的病毒都有对应的疫苗，流感病毒就是最好的例子，它不但繁殖速度高，变体数目更是多的惊人，将所有变体的疫苗全部注射一次是不可能的，所以每次你感冒都是感染了新的流感病毒。

　　了解了疫苗的工作原理，你一定想到既然疫苗有这么大的作用，那为什么不研制癌症疫苗和爱滋病，将人类彻底从死亡威胁中解救出来呢？另人欣慰的是，已有报道癌症疫苗正在研制当中，而且已取得很大进展，多种癌症疫苗已经问世。

免疫系统的结构及杀菌原理

　　免疫系统是人体对抗病毒侵袭的最后防线，有着非常复杂而精妙的结构。 　　皮肤是人类免疫系统的重要组成部分，是阻挡细菌进入人体的主要防线。上皮中含有一种特殊细胞――郎格罕氏细胞，是一种重要的预警成分。此外皮肤中还有一种抗菌物质，可将落在皮肤表面的细菌和孢子全部杀死。鼻子、嘴和眼睛也是免疫系统的组成部分，眼泪和鼻涕中都含有一种能够分解细菌细胞壁的酶，保护眼睛、鼻子免受细菌攻击。唾液中也含有抗菌物质，使食物中的细菌不能进入人体内部。所以细菌要想最后进入人体破坏其平衡系统就必须通过这层层关卡的考验。即使有漏网之鱼混入人体内部也不要急，这里还有许多设置：胸腺、睥、淋巴、骨髓、白细胞、抗体、荷尔蒙等等。 　　淋巴腺在给细胞运输血液、养分以及细胞排出物的过程中会混入一些的细菌和病毒，在流经淋巴结时会被其中的过滤组织进行滤过，将其中的病毒、细菌滤出并杀死，所以有时淋巴结会肿大，就说明此时已有了轻微感染，需注意。胸腺，位于胸腔中处于胸骨和心脏之间，对于新生儿来说尤其重要，如果没有胸腺他的免疫系统便会瘫痪。脾，是用来过滤血液检查异体细胞的，如果一个人没有了脾那他的患病几率会大大增加的。

免疫系统也会出错

　　不过人体免疫系统并不象我们想象的那样精确，可以针对各种病毒沉着应对，有时也会出错。人体免疫症就是一种，此时免疫系统非但不抵抗外来侵袭，还会效仿病毒或细菌攻击自身。糖尿病便是由免疫系统攻击甚至杀死胰腺中制造胰岛素的细胞造成的，还有风湿症关节炎是由于免疫系统攻击关节中的组织造成的。 　　过敏是免疫系统出错的另一种表现形式，此时由于某种原因免疫系统会对某种应该被忽略的过敏源产生强烈的反应。这种过敏源可能是一种食物、一种花粉或者一种动物皮毛，但却能使人莫名其妙的流鼻涕、流眼泪、打喷嚏。医生解释说这是由于过敏源会刺激过敏症患者的鼻腔细胞分泌组胺，进而导致引发发炎和鼻腔瘙痒等症状。最好的解决办法就是服用抗组胺剂。 　　有些人把免疫系统对移植组织或器官的排斥也看成是免疫系统出错的一种形式，其实这并不是免疫系统的错，是由于移植的组织或器官细胞中不含有能被免疫系统认可的信息，它只是把这种移植看成是一种外来物质对自体的一种侵袭，所以要反抗。虽然没错，却使生物移植技术成为不可能，所以在进行移植手术时，医生都会尽力保证捐赠组织和受者组织之间的一致性，并使用一种具有抗免疫能力的药物去抑制免疫系统的反应。当然，这样做的会直接导致人体免疫能力下降，造成患者大面积感染，引发并发症。

疫苗面临新挑战

　　疫苗在出现的年间给人类立下了累累战功，使多种恶性传染病得以根治，还使不少传染病的大范围传播受到抑制。尽管如此，我们还应注意到由于病原体变异，人类自然环境及社会行为等的不断变化，各种新病毒、新细菌层出不断。自20世纪70年代以来，全球相继有30多种新的传染病被发现，诸如艾滋病、丙型肝炎病毒引起的肝脏疾病、大肠杆菌O—H7引起的食源性疾病、禽病毒导致的人类疾病等。再加上仍有很多国家坚持研究生化武器，保存有大量恶性病毒和细菌，随时都可能流入社会，危害全人类。为此我们不但要坚持不懈地做好新型疫苗的研发工作，更要防止别有用心之人用病毒造成新一轮的生物恐慌。

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