年,《传染病自然史》(NaturalHistoryofInfectiousDisease)一书发行最新版,它的作者、诺贝尔奖得主麦克法兰·伯内特(McFarlaneBurnet)在序言中高谈阔论。但终有一天,人们会因为这番话而窃笑,笑他身为最富盛名的免疫学家,竟也有头脑简单的时候。
“有时候你都觉得,讨论传染病,几乎就等于谈论尘封的往事。”他写道。在当时,伯内特的话不无道理。由于预防接种的普及,从那时算起,再过17年,就可以彻底消灭天花。(有人估计,光是20世纪,死于天花的就有3亿人之多。)那之前的20年里,在很多国家,白喉、破伤风、脊髓灰质炎和百日咳疫苗不断普及,大幅减少了一度广泛传播的致命疾病。
流感疫苗的设计需要大量运气
不过,虽然伯内特夸下了海口,但仅凭疫苗,有一种疾病却迟迟得不到控制,那就是流感。
去年冬季,美国的流感疫情尤为严重,导致8万人死亡。美国疾病预防与控制中心的初步数据显示,这是自年以来美国最为致命的流感季。
对流感而言,疫苗并不能保障你不受感染。去年冬天,英国接种疫苗的人中,只有15%未被感染。情况稍好的时候,比如/16流感季,这个比例可高达52%。但通常情况下,它都徘徊在40%或以下。如今,科学家正在争分夺秒重新设计流感疫苗,旨在面向所有人提供永久性的保护。
你可能想不到,当前,流感疫苗的设计需要大量的运气。
世界卫生组织(WHO)每年会召开两次会议,决定当年的疫苗该包含哪些毒株的抗原。最后结果通常混合了四个毒株的抗原——听着很像一种奇异的鸡尾酒。
以今年的流感疫苗为例。
早在2月份,它就已被敲定,以便留出充分的时间供制药公司生产和分销。每个毒株都以首次发现地命名,今年入选的毒株来自美国密歇根州、科罗拉多州、新加坡和普吉岛,因为在前一年冬季,它们的传播范围最广。
但2月至10月正值北半球流感季升温,其间可以发生很多事。一些较老而没有入选的毒株也许会卷土重来;一些尚未被识别的毒株,其间或许会异军突起。而“鸡尾酒”流感疫苗中,每个疫苗只对抗一种毒株,所以,上述两种情况中,只要出现任意一种,受疫苗保护的人数就会锐减。
通用流感疫苗
就是在这时,通用流感疫苗的概念应运而生。人们想研制这样一种疫苗:只消一针——顶多两针——就能对所有流感毒株免疫。我们需要一种通用的流感疫苗,因为流感导致了太多问题、太多人死亡,尤其是在发展中国家。
每种流感病毒的表面,都嵌有特异的蛋白质,而现在流感疫苗的原理,就是让人体的免疫系统针对这种蛋白质作出响应。人体免疫系统可以识别这些蛋白质(名为“表位”),并产生抗体,清除感染。疫苗中含有灭活病毒,能让免疫系统记住这些表位,等到遭遇真正的病毒时,它就能迅速产生抗体,防止染病。
问题在于,光是一种这样的表面蛋白,其变异版本就有18个,每个激发的免疫类型还略有不同。所以,每种疫苗都得依照具体的流感类型度身定制,这种类型最好还是世卫组织“押宝”的那种。凭借当前的疫苗制作工艺,要想在一剂流感疫苗中,装下每一种可能出现的毒株的抗原,是不可能的。
研究者认为,这个问题也许有别的解决途径。和任何物种一样,流感毒株也会逐渐进化。针对特定流感毒株,人类善于形成相应的免疫力,所以,这些病毒得快速进化,才能保持感染性。“它可以避开人群的免疫力,从这一点上说,病毒很聪明。但人们还不能预测它的进化方式,也无法提前在疫苗中应对这种变异性。”
通过运行数学模型,分析历来流感毒株的进化方式后,研究者发现,流感病毒的进化其实有一种可预测的方式。每十年左右,每一种流感病毒——以及其中的蛋白质——都会经历四个进化阶段,这四个阶段是循环往复的。由此,疫苗可以靶向的变异版本就从原先的18个降到了4个。
四个毒株要塞进一两个针剂里,那是绰绰有余。然后,你就拥有了长久的免疫力,有可能是20年,也有可能是一辈子,这是当前流感疫苗努力的方向。研究者们已经在小鼠身上完成了初步试验,眼下,他们正将这种新手段发展成通用型流感疫苗,以便用于人体测试。
牛津还有一家Vaccitech公司,想通过靶向流感病毒内部的蛋白,发明一种通用疫苗。凭借一轮万英镑的融资(由谷歌风投领投),该公司开展了为期两年的试验,涉及名参与者。目前实验已接近尾声。
为不同人群定制疫苗
但也有研究人员认为,我们不该一上来就着眼于疫苗,而应思考人体的生物构成,弄明白疫苗效用为何因人而异。“如何使用技术,弄明白个体差异?掌握了这种差异性的知识后,又该如何利用这种知识,让疫苗更具针对性、更加有效?
这个先要从根本上理解一个人群的生物学原理,然后再开始这类项目。波士顿一家医药初创企业Berg公司正联手法国制药企业赛诺菲(Sanofi),借助人工智能,将受到流感疫苗保护的人群与没有受到保护的人群进行比对。通过研究个体的特定生物标记,或许能针对不同人群定制不同疫苗。
研究者表示可以用血型来比喻不同的免疫类型。基本而言,我们都有一个特定的免疫型。我们会根据不同的免疫型,为人们接种A、B、C型疫苗。比如,血液中特定蛋白质的存在是否与免疫成功率挂钩,以及这是否会决定个体所接种疫苗的类型。
人工智能不会刚一介入就能解决世界难题。但它能帮我们不断改进,帮我们变得更加具体、精确,引导我们走向未曾了解的生物学领域。通过了解人类和流感病毒的生物学原理,我们能找到修改疫苗的新方法,让疫苗变得更加有效。
不管是往哪个方向攻克流感疫苗研究的难关,当前的流感疫苗都不得不改,鉴于疫苗的覆盖能力充满变数,灾难性的流感疫情——就像至年间导致1亿人死亡的西班牙流感仍阴魂不散,如何防范这一巨大威胁,需要当前世界各国的研究人员全身心投入到这场伟大的免疫战役中去。
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