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从新冠疫情看科学研究的意义 (目前新冠疫苗的种类及作用原理)

已有 1355 次阅读 2021-8-28 23:47 |系统分类:科普集锦

从新冠疫情看科学研究的意义(一)

--目前新冠疫苗的种类及作用原理

2020年1月10日,哈佛医学院Beth Israel Medical Center的Dan Barouch博士实验室大约60多人在波士顿科学博物馆举行了每年一度的工作party。大约几小时后,来自中国的科学家首次向全世界发布了新冠病毒的全基因组序列。Dan当天晚上即给实验室成员发email,准备在这些序列的基础上,设计、制备新冠疫苗。那个周末Dan和他实验室的所有成员一直在工作,到周一上班的时间,他们已经明确了一些候选的可以用于制作新冠疫苗的基因序列。在接下来的13个月里,Dan实验室与强生公司合作,开发了目前美国正在普及的疫苗之一(Johnson & Johnson vaccine)。用Dan自己的话说,过去几十年自己从未如此努力工作过。

强生公司的疫苗是一种腺病毒疫苗,是将编码新冠病毒Spike蛋白的基因序列整合到一种改造后的腺病毒,这些经过改造的腺病毒已经丧失了在人体细胞内自我复制的能力及致病性。疫苗注射到人体后,病毒会进入人体细胞,将其携带的DNA转移至细胞核,这些DNA会在宿主细胞内转录并翻译成蛋白。人体细胞表达冠状病毒Spike蛋白后会激活免疫系统,包括体液免疫和细胞免疫,从而帮助人体建立抵抗真正病毒的免疫力。强生疫苗最初的优点是只需注射一针,且在一般低温下(2-8℃)可以保存至少三个月,因而便于运输和储存。 

其实当前最为火爆的疫苗当属mRNA疫苗。在新冠疫情前,从未有任何mRNA疫苗被批准用于临床,正是新冠疫情催使了这一前沿技术的快速成熟。最近,美国FDA正式批准了Pfizer公司的mRNA疫苗(之前均为紧急授权使用)。mRNA疫苗是将修饰后的编码冠状病毒Spike蛋白的mRNA序列装载于纳米颗粒后注射到人体,进入人体细胞后可在细胞浆直接翻译成蛋白(无需进入细胞核)。由于mRNA可在体外快速扩增制备,且无需进入细胞核,在一定程度上避免了潜在的基因毒性。在新冠疫情爆发的关键时期,美国果断选择这一技术用于开发新冠疫苗,也展现了其在科学技术方面的自信。目前,除了新冠mRNA疫苗,这一技术正在快速应用于其他传染病疫苗的开发中。本人大胆预测,在不久的将来,mRNA疫苗及其相关技术极有可能获得诺奖的青睐。 

国内最早广泛使用的疫苗是采用传统工艺生产的灭活疫苗。其原理是在体外细胞内进行病毒扩增培养,然后采用高温、化学或紫外照射等方法灭活病毒,保留其抗原成分,再加以佐剂制备成疫苗。该工艺是疫苗制备的经典方法,已有近一个世纪的历史,在储存、运输等方面均具有很强的优势。在新冠爆发的关键时间,我们可以在很短时间内成功用该方法制备大量用于接种的疫苗,实属不易,也展现了我国科技储备的强大能力。此外,目前国内也有腺病毒载体疫苗正在使用,相信不久也将有mRNA疫苗批准使用。 

目前还有一种新冠疫苗是通过在体外细胞内生产新冠病毒关键蛋白成分,然后制备成疫苗用于接种。此种疫苗国内外均有相关产品。以上四种是目前主要的生产新冠疫苗的方法。很难想象,如果没有科学发展带来的技术进步,人类面临新冠之类的烈性传染病时又该如何应对,有没有可能像科幻电影中那样导致人类物种的“灭绝”(有点恐怖了...)。无疑,从应对新冠疫情来看,科学技术是守护人类健康和生命的强大武器。


(此文为笔者自己的查证和思考,如有不准确之处,欢迎讨论指正)




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