站在巨人的肩膀上从牛痘到mRNA疫苗

年9月,宾夕法尼亚大学的KatalinKarikó、DrewWeissman和他们的同事,用核苷类似物修饰信使RNA(mRNA)。

这些修饰稳定了该分子,并消除了其诱导先天免疫的能力,从而使mRNA成为一个疫苗接种的有希望的替代工具。

根据两项大型安慰剂对照研究得出的安全性和有效性数据,美国食品药品管理局(FDA)于年12月颁布了两种mRNA疫苗的紧急使用授权,用于预防COVID-19。

01

第一个与疫苗有关的进展

第一个与疫苗有关的进展发生在年,当时在英格兰南部工作的医生EdwardJenner发现,动物病毒(牛痘)可以预防人类天花病毒引起的疾病。

此时距离病毒被确定为疾病的病原体,可能还有一百年,尽管如此,通过接种疫苗预防传染病的观念还是诞生了。

据估计,天花这种疾病在20世纪造成了3亿多人死亡,而Jenner的工作最终让人类消灭了天花。

利用动物病毒预防人类疾病的策略今天仍在继续,比如一种轮状病毒疫苗就来源于一种牛病毒株。

02

第二次突破进展

第二次突破发生在第一次突破后近一个世纪。

年,LouisPasteur发现实验性接种狂犬病病毒的兔脊髓在干燥15天后不再具有传染性。

年7月6日,一个9岁的男孩JosephMeister来到了Pasteur的实验室,他在两天前被一只疯狗袭击。

Pasteur用干燥的兔脊髓悬浮液进行了接种,挽救了Meister的生命。

狂犬病,一种死亡率几乎为%的疾病,现在已经可以预防了。

Pasteur为使用物理或化学灭活病毒制备疫苗打开了大门。

在20世纪,依靠灭活病毒取得显著成功的包括ThomasFrancis在20世纪40年代早期开发的流感疫苗、JonasSalk在20世纪50年代中期开发的脊髓灰质炎疫苗,和PhilipProvost、MauriceHilleman在年开发的甲肝疫苗。

03

疫苗学的第三个重大进展

疫苗学的第三个重大进展发生在年,当时MaxTheiler通过在小鼠和鸡胚中连续传代的方式减弱了黄热病病毒的毒力。

通过迫使病毒在非人类细胞中生长,Theiler在病毒中引入了一系列盲目的基因改变,使其不太可能致病,但仍然能够感染,诱导保护性免疫。

由于这项工作,Theiler被授予年诺贝尔生理学或医学奖。

Theiler黄热病疫苗的衍生物至今仍在使用。

20世纪后半叶,用他的技术开发的减毒活疫苗出现了爆炸式的增长。

20世纪60年代初,曾在纽约洛克菲勒基金会(RockefellerFoundation)泰勒实验室受训的AlbertSabin,通过在猴肾和睾丸细胞中连续传代来削弱脊髓灰质炎病毒,制备了一种脊髓灰质炎疫苗。

其他减毒活疫苗紧随其后,包括麻疹疫苗(年)、腮腺炎疫苗(年)、风疹疫苗(年)、水痘疫苗(年)和轮状病毒疫苗(年)。

04

第四次突破进展

第四个突破发生在年,当时斯坦福大学的生化学家RichardMulligan和PaulBerg发表了他们的实验结果.

其中包括用大肠杆菌(Escherichiacoli)基因转染猴肾细胞,从而使哺乳动物细胞产生细菌蛋白。

重组DNA技术诞生了。使用病毒基因表达系统制成的疫苗含有纯化的表面蛋白,这些蛋白包括乙型肝炎病毒(年)、人乳头瘤病毒(年)和流感病毒(年)。

多种疫苗相继问世

在美国,取得成功的疫苗有很多。

例如,Salk的脊髓灰质炎灭活疫苗问世后,脊髓灰质炎的发病率从年的例下降到年的不到例。

20世纪60年代初,随着Sabin减毒活疫苗的引进,脊髓灰质炎在美国被消灭。

自年获得批准以来,牛-人重组轮状病毒疫苗实际上已经消除了轮状病毒,每年可预防例相关住院和60例死亡。

在~流感季,流感疫苗在美国预防了万例感染、万例就诊、例住院和例死亡。

其他减毒活疫苗也同样重要。

麻疹疫苗几乎消灭了麻疹病毒,这种病毒以前在美国每年造成万至万人感染、5万人住院和人死亡;

腮腺炎疫苗大大降低了腮腺炎的发病率,这种疾病曾经是获得性耳聋的最常见原因之一;

风疹疫苗预防了风疹暴发,该病原来每年造成多达2万例先天性风疹综合征和0例风疹相关的自然流产;

水痘疫苗显著降低了水痘相关的发病率和死亡率,水痘原来的年住院率超过0例,死亡例。

此外,自20世纪90年代初开始给新生儿常规接种乙肝疫苗以来,10岁以下儿童的乙肝病毒感染率已从每年约1.8万下降到几乎为零。

现有疫苗的全部好处尚未在全世界实现,但已经取得了重大进展。

年,当世界卫生组织(WHO)决心根除小儿麻痹症时,全世界有35万新发病例。

到年,Sabin疫苗的使用已使WHO六个地区中的五个地区消灭了野生型脊髓灰质炎病毒。

三种脊髓灰质炎病毒中的两种现已在全球被消灭,WHO的行动预计已经使得万人免于永久性瘫痪。

更重要的是,在0年至年间,大约2万麻疹死亡病例通过接种疫苗得以预防。

目前WHO的个成员国中有个国家使用了风疹疫苗,使全球风疹病例从0年的67.1万例减少到年的49万例。

轮状病毒减毒活疫苗正在对抗一种曾经每年杀死50多万婴幼儿的病毒。

年,当时的流感病毒导致大约0万人死亡,现在,世界面临着自年以来最具破坏性的大流行COVID-19。

截至年1月,SARS-CoV-2病毒已在美国造成50多万人死亡,在全世界造成多万人死亡。

疫苗再次成为公共卫生对策的一个重要组成部分。

全世界有多个研究机构和多家公司参与到了疫苗开发工作中,用于制备疫苗的每一项策略都是针对SARS-CoV-2而提出的。

新技术也在使用。随着最近mRNA疫苗的批准,我们已经进入了疫苗学的第五个时代。

这类疫苗不含病毒蛋白;相反,这些疫苗使用mRNA、DNA或病毒载体,向细胞提供如何制造病毒蛋白的指令。

这些新平台能否比传统方法更快地制造出安全、有效、可扩展的疫苗?

SARS-CoV-2大流行就是对其的关键考验。

如果它们通过了这一测试,下一个任务将是实现公平、有效的疫苗分发——这将是一个更大的成就。

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参考文献:AngelaDesmond,PaulA.Offit.OntheShouldersofGiants—FromJenner’sCowpoxtomRNACovidVaccines[J].NewEnglandJournalofMedicine,,(12):-.

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