科普｜疫苗的奧秘：揭秘免疫系統的守護者如何工作
疫苗的歷史與起源
在疫苗的歷史長河中，早期疫苗的發現與應用是人類醫學史上的一次重大突破。1796年，英國醫生愛德華·詹納（Edward Jenner）首次成功地進行了牛痘疫苗接種，這一事件標誌着現代疫苗學的誕生。詹納觀察到擠奶女工很少感染天花，他推測這是因爲她們之前感染過牛痘——一種與天花相似但較溫和的疾病。基於這一假設，詹納從一位擠奶女工的牛痘瘡中提取物質，接種到一個8歲男孩身上，隨後男孩對天花產生了免疫力。詹納的這一發現不僅開啓了預防醫學的新篇章，也爲後來的疫苗研究奠定了基礎。
早期疫苗的發現與應用不僅體現在詹納的牛痘疫苗上，還涉及了對其他疾病的預防。例如，19世紀末，路易·巴斯德（Louis Pasteur）通過減毒處理，發明了狂犬病疫苗，挽救了無數生命。巴斯德的疫苗研發過程同樣充滿了科學探索與實驗精神，他通過在不同溫度下培養病毒，成功地減弱了病毒的毒性，使之成爲安全的疫苗。巴斯德的這一成就，不僅在醫學上具有劃時代的意義，也極大地推動了免疫學的發展。
早期疫苗的發現與應用，雖然在當時缺乏現代分子生物學和免疫學的理論支持，但這些先驅者們通過觀察、實驗和創新，爲人類對抗傳染病提供了強有力的武器。他們的工作不僅減少了疾病的傳播，也提高了人類的平均壽命。正如巴斯德所說：“在觀察的領域裡，機遇只偏愛那些有準備的頭腦。”早期疫苗的發現正是這些有準備頭腦的科學家們，通過不懈努力和對自然界的深刻洞察，爲人類健康所作出的傑出貢獻。
現代疫苗的發展歷程是人類與疾病鬥爭史上的重要篇章。從1796年愛德華·詹納首次使用牛痘疫苗預防天花，到20世紀初，路易·巴斯德發明了狂犬病和炭疽疫苗，疫苗學開始步入科學的殿堂。隨着分子生物學和免疫學的飛速發展，疫苗的研發進入了新的紀元。例如，2006年，人類首次成功利用基因工程技術生產出重組蛋白疫苗——人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗，爲預防宮頸癌提供了強有力的工具。進入21世紀，疫苗技術更是突飛猛進，mRNA疫苗技術的出現，如輝瑞-BioNTech和Moderna的COVID-19疫苗，不僅在短時間內成功研發並大規模接種，而且展現了極高的預防效力，爲全球抗擊疫情提供了關鍵支持。這些進步不僅體現了科學的力量，也印證了約瑟夫·李斯特的名言：“科學是人類進步的階梯。”
免疫系統的工作機制
免疫系統是人體抵禦外來病原體入侵的天然防線，其工作機制複雜而精細。當疫苗被引入人體時，它模擬了病原體的攻擊，但不引起疾病。疫苗中的抗原成分被免疫系統識別爲外來物質，觸發一系列免疫反應。這一過程涉及樹突狀細胞的抗原呈遞，T細胞的激活與分化，以及B細胞產生特異性抗體。例如，麻疹疫苗含有滅活的或減毒的麻疹病毒，能夠激發機體產生針對麻疹病毒的免疫記憶，而無需經歷麻疹疾病本身。根據“免疫記憶”的原理，一旦機體再次遇到相同抗原，免疫系統能夠迅速反應，有效地清除病原體。正如愛德華·詹納在18世紀末首次使用牛痘疫苗預防天花時所展示的，疫苗能夠通過激活免疫系統來預防疾病，這一原理至今仍是現代疫苗學的核心。
疫苗如何激活免疫反應
疫苗激活免疫反應的過程是現代醫學中一個引人入勝的奇蹟。當疫苗被注射到人體內時，它攜帶的抗原——通常是病原體的一部分，如蛋白質片段或整個滅活病毒——被免疫系統識別爲外來物質。免疫系統中的樹突狀細胞和巨噬細胞等抗原呈遞細胞會吞噬這些抗原，並將其分解成小片段，然後呈遞給T細胞和B細胞。這一過程啓動了免疫反應的鏈式反應，其中T細胞負責激活和調節免疫應答，而B細胞則產生針對特定抗原的抗體。例如，麻疹疫苗含有滅活的麻疹病毒，它能夠激發機體產生針對麻疹病毒的特異性免疫記憶，從而在未來遇到真正的麻疹病毒時，免疫系統能夠迅速反應，防止疾病的發生。所以疫苗的原理是通過模擬感染來訓練免疫系統，而不必經歷真正的疾病過程。
疫苗抗原的選取與作用
疫苗的奧秘深藏於其激活免疫系統的核心機制之中，而這一機制的關鍵在於抗原的選取與作用。抗原是疫苗中能夠引起免疫反應的特定分子，通常來源於病原體的表面蛋白或其毒素。例如，麻疹疫苗中的抗原是經過減毒的麻疹病毒，它能夠激發機體產生針對麻疹病毒的特異性免疫應答，而不會引起疾病。在疫苗研發過程中，科學家們通過精心挑選和設計抗原，以確保它們能夠有效地模擬病原體，同時又足夠安全，不會引起疾病本身。例如，HPV疫苗通過使用病毒樣顆粒（VLPs），這些顆粒不含病毒DNA，因此無法引起感染，但足以激發強烈的免疫反應。抗原的選取與作用是疫苗科學的基石，它不僅決定了疫苗的保護效力，也影響着疫苗的安全性和公衆的接受度。
佐劑在疫苗中的角色
在疫苗的奧秘中，佐劑扮演着至關重要的角色，它們是疫苗配方中的關鍵成分，能夠顯著增強疫苗的免疫效果。佐劑通過激發免疫系統的反應，幫助身體更好地識別和記住病原體，從而提高疫苗的效力。例如，鋁鹽佐劑自1930年代以來就被廣泛用於疫苗中，它能夠促進抗體的產生，增強免疫記憶。在一項研究中，使用鋁鹽佐劑的流感疫苗顯示出比無佐劑疫苗更高的免疫反應率。在疫苗研發的挑戰與未來中，科學家們正在探索新的佐劑，以應對不斷變化的病原體和提高疫苗對不同人羣的適應性。正如愛德華·詹納所說：“預防勝於治療”，佐劑的創新正是這一理念的現代體現，它們爲人類對抗疾病提供了更加強大的武器。
疫苗可能產生的副作用
疫苗作爲免疫系統的守護者，其安全性一直是公衆和科學界關注的焦點。儘管疫苗在預防疾病方面發揮了巨大作用，但它們也可能帶來副作用。根據世界衛生組織（WHO）的數據，大多數疫苗的副作用是輕微和暫時的，如注射部位的疼痛、紅腫或發熱。然而，在極少數情況下，疫苗可能會引起嚴重的不良反應，例如麻疹疫苗與亞急性硬化性全腦炎（SSPE）之間的關聯，儘管這種風險非常低。此外，美國疾病控制與預防中心（CDC）指出，流感疫苗與吉蘭-巴雷綜合徵（GBS）之間存在微弱的關聯，但這種風險與流感本身所帶來的嚴重後果相比，通常被認爲是可接受的。疫苗研發過程中，科學家們運用多種分析模型來評估潛在的副作用，如貝葉斯模型和隨機對照試驗，以確保疫苗的安全性和有效性。正如愛德華·詹納所說：“預防勝於治療”，疫苗的益處遠遠超過了它們可能帶來的風險，但對副作用的持續監測和研究是確保疫苗持續改進和公衆信任的關鍵。
作者：上海市疾病預防控制中心免疫規劃所 副主任醫師 吳琳琳