我们能制造出终身有效的流感疫苗吗?

未来的流感疫苗可能会让你受益几十年。

每年都接种流感疫苗真是一件麻烦事

诚然,这有助于保护你和你身边的人。美国疾病控制与预防中心估计,仅在2015-2016年流感季节,流感疫苗就预防了510万例流感病例。但很少有人真正期待从工作或学习中抽出时间来打针的麻烦。如果我们能找到一种疫苗,让我们对所有流感毒株都能终身免疫,那该多好啊?

事实证明,科学家们正在研究能够年复一年保持有效力的流感疫苗。“我们正在追求一种能让我们摆脱每年接种疫苗的循环,”田纳西州纳什维尔范德比尔特大学医学中心范德比尔特疫苗中心主任詹姆斯·克劳(James Crowe)说。“此外,我们还希望有一种疫苗不仅能应对一种流感大流行,还能应对许多甚至大多数流感大流行。”

以下是流感如此善于欺骗我们的原因,以及我们如何反击。

我们为什么每年都需要新的流感疫苗?

流感病毒变化非常快。它每年都会积累许多微小的突变,或者发生剧烈变化,就像1918年的流感大流行那样,导致全球性的混乱。

流感病毒拥有一种相当不寻常的才能,使它们能够发生剧烈变化。当两种流感病毒感染同一个人或动物时,它们可以交换基因组片段,创造出一种全新的、以前不存在的毒株。“大多数病毒不会这样做,”克劳说。“它们会变异,但不能随意组合它们的基因。”

有时,新形成的流感病毒与我们免疫系统习惯应对的病毒截然不同,以至于可能引发大流行。如果它包含了以前仅在动物身上发现的流感病毒片段,这种情况尤其有可能发生。“这就是为什么会出现这些新的人畜共患禽流感,”克劳说。

幸运的是,这种情况并不经常发生。但流感病毒不必发生太大变化就能让我们感到不适。流感病毒比大多数病毒更容易积累微小的基因突变。“一旦你感染了,病毒就会在你体内不断变化,”克劳说。

这部分原因在于流感病毒在复制过程中往往会犯很多错误。但这并不是全部原因。一些导致慢性感染的病毒,如艾滋病毒和丙型肝炎病毒,在进入人体后也会发生剧烈变化。但其他病毒似乎并不从它们的错误中获益。“麻疹病毒实际上拥有同样的糟糕复制机制,”纽约西奈山伊坎医学院的病毒学家彼得·帕莱斯(Peter Palese)说。“那么,为什么流感会变化而麻疹不会呢?”

答案在于流感如何分散你免疫系统的注意力。流感病毒表面覆盖着一种叫做血细胞凝集素的蛋白质。它帮助病毒附着在你的呼吸道细胞并与其融合。它还被微小的环状结构包裹,这些结构会引起免疫系统的注意。

“这就像一个避雷针。你的大部分免疫反应都会集中在这些环状结构上,”克劳说。“流感病毒会欺骗你,让你专注于那些不那么重要的区域。”他说,这些环状结构可以无限改变。而且由于它们对病毒的生存至关重要,因此它们可以发生大量突变而不会对其产生危害。

所有这些都意味着流感病毒可以发生足够的变化,让你上次疫苗产生的免疫力稍有偏差,效果不再那么好。“这些是细微的变化,但它们要求我们每年都要更新疫苗,”克劳说。

我们能做得更好吗?

每年,我们都会研制出一种疫苗,可以预防研究人员认为将在下个季节流行的三种或四种流感病毒。这种方法存在一些弊端。

每年让每个人都接种疫苗并不容易——事实上,很多人都在偷懒。如果80%到90%的人口接种了流感疫苗,病毒就会被群体免疫所遏制。这意味着病毒更不容易传播给老年人和易感人群。不幸的是,我们离这些数字还差得很远。

另一个问题是,很难预测我们每年需要什么样的流感疫苗。“我们必须在流感真正出现之前就猜测它们会是什么样的,”克劳说。然后,疫苗公司需要大约六个月的时间来生产疫苗。

“他们必须在春天开始,争分夺秒地生产足够的剂量供应给冬天,”克劳说。“有时我们会发现,人们的猜测是错误的。”

根据疫苗与当季流行的病毒匹配程度,流感疫苗的有效性在10%到60%之间。而且由于病毒的变化如此剧烈,季节性疫苗不太可能对大流行性流感毒株非常有效。2009年的H1N1大流行就是如此。“新疫苗基本上来得太晚了,”帕莱斯说。

因此,帕莱斯和其他研究人员正在努力研制一种通用流感疫苗。他们的目标是研制出一种流感疫苗,能够终身保护所有流感毒株,包括那些可能引起大流行的毒株。“我们确实有一些有效的东西,而且有时效果相当不错,”帕莱斯说。“但我们希望有更好的东西。”

我们目前的流感疫苗会训练免疫系统识别血细胞凝集素尖端的独特环状结构,血细胞凝集素是帮助病毒附着在你细胞上的蛋白质。但病毒还有其他不太容易变异的部位,包括血细胞凝集素环状结构下方的茎状部分。几年前,科学家们发现免疫系统产生的针对这些区域的抗体确实能阻止流感病毒复制,帕莱斯说。

他和他的同事正在开发疫苗,以促使你的身体攻击病毒那些不会不断变化的部位。“我们正试图将免疫系统从表面那些装饰性的环状结构上转移开,”帕莱斯说。

他们的疫苗的早期版本目前正由葛兰素史克(GlaxoSmithKline)和比尔及梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)在人体上进行测试。与此同时,英国的研究人员正在测试另一种流感疫苗,他们希望这种疫苗能保护人们三到四年。内布拉斯加州病毒学中心(Nebraska Center for Virology)的科学家们正在采取不同的方法来开发通用流感疫苗。

“在演化的某个时刻,有一个祖先,而所有存在的流感病毒毒株都从那个祖先进化而来,”团队成员埃里克·韦弗(Eric Weaver)最近告诉《新闻周刊》。“这种疫苗将使用模仿祖先病毒的流感基因。“如果我们对祖先病毒进行免疫接种,我们就能有望对所有从原始毒株进化而来的不同毒株产生免疫反应。”

我们何时能期待通用流感疫苗?

要完善这些疫苗并确认它们与我们现有的流感疫苗一样安全,还需要一段时间。“我们距离获得许可的疫苗还有几年时间,”克劳说。

帕莱斯表示,最终他希望开发一种疫苗,只需接种两次,两次间隔几个月,类似于麻疹-腮腺炎-风疹疫苗或预防人乳头瘤病毒的佳达兴(Gardasil)。“我们相信我们可以制造出一种可以持续一生的疫苗,或者至少比我们现在拥有的疫苗持续时间长得多,”他说。

理想情况下,这种疫苗将能预防导致每年流感季节的两大类病毒——甲型流感病毒和乙型流感病毒的所有变种。乙型流感病毒仅在人体内传播,这意味着我们可能可以开发一种根除它们的疫苗。“我们应该能够真正从人类身上消灭这种病毒,”帕莱斯说。“但对于甲型流感来说,这不会那么容易。”

甲型流感病毒在鸟类和哺乳动物中传播,有时可能引起大流行。我们无法杀死或为所有可能携带这些病毒的动物接种疫苗,因此这些病毒将继续存在和变化。然而,帕莱斯说,我们也许能够开发出一种提供数十年或更长保护时间的疫苗。

为了使流感疫苗更有效,我们还需要更多地了解身体对其的反应。克劳说,我们目前无法预测哪些健康人接种疫苗后能免受感染。明年,他和他的团队将为志愿者接种疫苗,然后让他们接触活的流感病毒,并观察他们的免疫系统如何启动。“我们最初将以分钟为单位测量免疫反应,”他说。“我们的想法是,我们测量所有可能的指标,然后看看谁得到了保护,谁没有。”

流感是一种狡猾的敌人,而真正的通用流感疫苗还有很长的路要走。“我们可能无法找到一个单一的疫苗理念来解决所有流感问题,”克劳承认。但我们肯定能做得更好。即使什么都没有,我们也能生产出更持久、更能保护我们免受更多毒株或大流行性流感侵害的流感疫苗。

“我们最糟糕的结果就是改进我们的季节性疫苗,并获得特定的疫苗以应对大流行;我们肯定会做到这一点,”克劳说。

与此同时,我们可以让流感更难传播。我们正在越来越擅长预测流感季节的严重程度以及需要警惕的毒株。如果你今年还没有接种疫苗,那么现在就是最好的时机。“它并不完美,但总比不接种疫苗要好,”帕莱斯说。

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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