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【阮嗣宗專欄】疫苗中的添加劑如何增強免疫系統

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1920 年代,法國獸醫加斯頓·拉蒙 (Gaston Ramon) 在研究白喉疫苗時發現了一些不尋常的情況。添加麵包屑、木薯粉和其他看似隨機的成分可以使疫苗發揮更好的作用。艾蜜莉索恩(EMILY SOHN)發表在最新一期《國家地理雜誌》(National Geographic) 的<疫苗中的添加劑如何增強您的免疫系統>(How the additives in your vaccines rev up your immune system)指出,疫苗中的鋁等添加劑可以增強其有效性,創造適當的發炎平衡來預防疾病。

這就是佐劑可以發揮魔力的地方

拉蒙使用“佐劑”一詞來描述這些添加劑,該詞基於拉丁語單字“adjuver”,意思是“幫助”。如今,有超過六種此類助劑用於各種疫苗,科學家仍在不斷改進對這些助劑如何控制免疫系統並優化發炎的理解。專家表示,這項研究可能是新一代疫苗的關鍵,可以在更長時間內抵抗更多疾病。

加州帕洛阿爾托史丹佛大學的免疫學家 Bali Pulendran 表示,疫苗已經透過刺激抵抗感染所需的發炎過程發揮作用。佐劑使這個過程更進一步,幫助我們的身體產生足夠的正確類型的炎症,但又不會太多。普倫德蘭說:“你需要的正是那個金髮姑娘區——不太熱,也不太冷,而是在正確的水平和正確的位置產生正確的炎症。” “這就是佐劑可以發揮魔力的地方。”

疫苗的基本理念是模仿您想要預防的疾病

西雅圖 Fred Hutchinson 癌症中心病毒學、免疫學和疫苗開發專家 Larry Corey 表示,疫苗的基本理念是模仿您想要預防的疾病,以便免疫系統以特定方式做出反應。 。許多疫苗使用滅活的細菌、弱化的細菌或包裝成疫苗的細菌有毒產品來實現這一點。一旦注射(通常是在手臂中),一旦有害物質(稱為抗原)進入體內,注射就會開始觸發免疫系統。對於身體新的抗原,需要兩週的時間才能產生可測量的反應。

科里說,對外來抗原的立即反應被稱為先天免疫反應,它涉及特殊的細胞,例如樹突狀細胞和單核細胞,它們會釋放細胞激素、前列腺素和其他誘導發炎的蛋白質。直接發炎的症狀可能包括疼痛和腫脹,可能會使您的手臂發紅和酸痛。在某些情況下,人們還會感到不舒服一兩天。

疫苗是發炎的一種形式

同時,免疫細胞將疫苗抗原攜帶到附近的淋巴結,引發更持久的「適應性」免疫反應,在此期間,更多特化細胞,如T 細胞和B 細胞,產生抗體並形成針對疫苗的記憶。抗原。記憶細胞被編程後,會退回到骨髓和淋巴結,在那裡等待類似的入侵者再次出現。科里說,適應性反應可以帶來持續數月至數十年的保護。

先天性免疫反應和適應性免疫反應都依賴發炎過程,而疫苗的設計目的是嘗試誘發適量的發炎過程。「疫苗是發炎的一種形式,」科里說。“你試圖以可控的方式引發針對外來抗原的免疫反應,這樣你就不會生病。”

科學家正在研究免疫系統的複雜性

有些疫苗僅透過顯示目標病原體的免疫系統部分就可以很好地誘導免疫力。針對腦膜炎的腦膜炎雙球菌疫苗就是一個例子。但有些疾病特別難以開發疫苗。例如,愛滋病毒採用多種策略來避免被免疫細胞辨識並淡化其反應。流感和 SARS-CoV-2 進化出可以逃避免疫識別的變異。瘧疾寄生蟲具有複雜的生活史,對免疫系統的影響仍知之甚少。

為了開發針對這些和其他難以捉摸的病原體的疫苗,科學家正在研究免疫系統的複雜性——其中許多仍然沒有被完全理解。例如,對於不斷進化的 SARS-CoV-2 和流感病毒,一些研究人員正在研究通用疫苗,這種疫苗可以識別抗原中保持穩定的部分,即使其他部分發生突變產生新病毒株。

佐劑是利用疫苗控制發炎的重要組成部分

佐劑是利用疫苗控制發炎的重要組成部分,其基礎可以追溯到拉蒙時代。這位法國人的發現始於當時的常規程序。幾十年來,科學家一直將白喉細菌產生的毒素注射到馬體內引發免疫反應。然後他們會提取現在充滿抗體的馬血,並使用血清來治療患有白喉病的人。

拉蒙注意到,當馬在疫苗注射部位周圍出現感染時,它們會產生更強大的抗白喉血清。很快,他在註射液中添加了麵包屑和其他物品,試圖刺激相同的發炎反應並幫助免疫力。

大約在拉蒙進行研究的同時,英國免疫學家亞歷山大·格倫尼也在研究白喉毒素注射液,發現他可以透過添加鋁鹽來增強白喉毒素對兔子的作用。鋁是第一種用於美國許可疫苗的佐劑,也是未來 70 年來唯一用於這些疫苗的佐劑。普倫德蘭說,它仍然是最常用的,目前已註射了數十億劑疫苗。

“體內的第六感”,能夠識別入侵的病原體

普倫德蘭說,隨著先天免疫細胞上受體的發現,佐劑生物學在20 世紀90 年代中期得到了下一次推動,這些受體就像“體內的第六感”,能夠識別入侵的病原體,引發發炎反應,並加速適應性免疫系統。這項發現使科學家能夠開始針對特定受體,從而開發出至少六種佐劑。其中一種是一種名為角鯊烯的無色油,有時會補充維生素 E 或其他成分,用於一種名為 Fluad 的流感疫苗,該疫苗被批准用於老年人。另一種是來自智利肥皂樹的化合物,它被添加到 Shingrix 疫苗中以治療帶狀皰疹。

劍橋麻省理工學院的免疫學家達雷爾歐文 (Darrell Irvine) 表示,研究人員對某些佐劑的作用原理比其他佐劑有更好的掌握。有些是偶然的,例如拉蒙的發現。例如,輝瑞(Pfizer)和 Moderna 生產的 mRNA 疫苗使用了一種稱為脂質奈米粒子的成分,似乎透過僅部分了解的途徑像佐劑一樣發揮作用。有些佐劑的選擇是有意的。另一方面,對於 Shingrix 疫苗中的佐劑,科學家們摻入了一種分子,這是某些感染性細菌的組成部分。

最終佐劑可能能夠重新編程免疫細胞中的基因活性

「你的免疫系統經過進化可以識別該分子,當它看到該分子時,它會產生某種炎症,」歐文說。「這有點欺騙你的免疫系統,說『有危險的東西。它看起來像細菌。你應該發起免疫反應。”

正在研究這項技術的普倫德蘭說,最終佐劑可能能夠重新編程免疫細胞中的基因活性,以同時抵抗多種疾病,而不僅僅是特定疫苗所針對的疾病。研究,包括他實驗室的工作,顯示這是可能的。

例如,在對小鼠和人體進行的綜合研究中,有證據表明,接種卡介苗結核疫苗可以預防流感、念珠菌感染、葡萄球菌感染和呼吸道感染,研究人員正在研究它是否有助於預防新冠肺炎。

疫苗可以預防以前無法接種疫苗的疾病,包括癌症

基於這項研究,以及與這些反應相關的發炎分子的證據,包括普倫德蘭在內的團體正在開發佐劑,他說,這些佐劑的目的是誘導低水平的持久抗病毒免疫力,就像在低熱下燃燒數週的揮之不去的餘燼一樣長達數月的時間,並增強對各種入侵者的抵抗力。「這是一種與病毒無關的炎症,可能有助於對抗任何感染,」他說。“它們將良性發炎的陰燃之火保持在可容忍的水平——不會太糟糕,也不會太具有破壞性。”

歐文說,以精細方式控制發炎的佐劑的研究開啟了開發疫苗的潛力,這些疫苗可以預防以前無法接種疫苗的疾病,包括癌症。正在進行的針對黑色素瘤和胰腺癌的 mRNA 疫苗的試驗表明,佐劑(在本例中為脂質奈米粒子)與人類自身腫瘤產生的蛋白質相結合,可以幫助身體產生針對癌症的免疫力。「我們還沒有真正有效的癌症治療疫苗,但有一天我們可能會實現這一目標,」他說。“最近的數據讓人們興奮不已。”

身體需要產生適量的炎症來對抗疾病

所有這些旨在開發更好的佐劑並保護人們免受疾病侵害的努力背後都有一個基本理念:為了對抗疾病,我們的身體需要產生適量的炎症來對抗疾病,但又不會讓我們病得很重。當我們的免疫系統無法自行達到適當的平衡時,也許我們可以設計出適合它們的解決方案。

專家表示,未來的佐劑可能會隨著人們對發炎如何發揮作用的認識不斷加深而發展,並可能有助於解決持續困擾人類的疾病:愛滋病毒、瘧疾、癌症、新型流感病毒和SARS-CoV -2,以及無論出現什麼其他情況。

「現在很多疫苗研究都在試圖思考:如何獲得適量的炎症,以及如何讓它在正確的地方發生,以幫助免疫反應,而不會讓人們感覺自己已經感染了炎症。」感染了什麼東西?” 歐文說。“進一步設計的佐劑可能會成為尋找針對一些真正具有挑戰性的情況製造疫苗的方法的重要組成部分。”

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