為了把疫苗做成能吃的,科學家做了哪些努力?
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如何做到不用打針就能接種疫苗,甚至只要吃下去就可以呢?其實,科學家們早就開始了各種嘗試,并且已經獲得成功。
Part. 1
疫苗是如何起作用的?
人體的免疫系統能夠對進入的病菌產生各種防御機制,在第一次遇到病菌時不僅能殺死病菌,同時能產生記憶。當下次再遇到相同的病菌時,免疫系統會迅速大量產生與這個病菌相匹配的抗體,幫助殺滅病菌。但在第一次遇到病菌時,人體產生抗體和其他免疫反應需要一定的時間,因此會導致發病,情況嚴重的時候我們甚至無法熬過去。
而隨著免疫學的發展,人們發現這些抗體的產生并不需要活的病菌,完全死掉的病菌、甚至病菌上的一部分蛋白質等也可以產生具有保護效果的抗體。我們便把這些“解除了武器”的病原菌做成了疫苗。注射疫苗的目的就是人為的讓人體先接觸沒有感染性、或者低感染性的病菌、或病菌的組成部分,在遇到真正會發病的病菌前就產生免疫記憶。這樣在遇到病菌時就能迅速產生抗體抵抗病菌,達到不發病的效果。
Part. 2
把疫苗“吃下去”,可能嗎?
許多病原體是通過鼻子、嘴等進入人體的,并通過這些部位的黏膜進入體內細胞。它們遇到的第一道防御是那些位于呼吸道、消化道和生殖道的黏膜中的防御。當黏膜免疫反應有效時,黏膜將產生抗體,消滅它們發現的任何病原體。
目前疫苗主要用注射的方式直接接種到體內,這樣一來,就繞過了黏膜,通常會在刺激黏膜免疫反應方面表現不佳。但是口服疫苗能夠接觸到消化道的內壁黏膜,它們會激活黏膜和全身免疫,應該有助于提高對許多危險病菌的保護,尤其是引起腹瀉的病菌。所以理論上口服疫苗是完全可行的。
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實際上,目前已有幾種上市的口服疫苗。第一個上市的是1961年開始在國外投入市場的脊髓灰質炎疫苗,也就是非常有名的糖丸。脊髓灰質炎疫苗是一種減毒的活疫苗,在體內具有復制的能力。因此,小劑量的疫苗可以導致大量抗原的快速增殖和分泌,這足以觸發腸道免疫系統發揮作用。其他三種口服疫苗都是在2000年以后上市,包括輪狀病毒疫苗(針對輪狀病毒感染性腸胃炎),以及針對腸溶性傷寒沙門氏菌和霍亂弧菌的疫苗。
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Part. 3
如何生產能吃的疫苗?
既然已經有口服疫苗,為什么現在疫苗主要還是靠打針呢?
這是因為疫苗經過消化道時常受到消化液的分解。疫苗一旦被破壞,就達不到理想的免疫效果,這是能吃的疫苗面臨的最大的挑戰。針對這一問題,科學家們也已經有了多種策略。我們一起來了解一下其中三種科學家們的奇思妙想:
1. 通過膠囊等保護疫苗
盡管胃部的酸性條件對疫苗是個挑戰,但事實上,允許藥物通過胃而不受破壞的技術已經存在了幾十年,并應用于許多廣泛使用的藥物中。這包括將做成粉末的疫苗填充到膠囊中,膠囊外包覆聚合物薄膜,這種聚合物薄膜在人體胃中的低pH值下不溶解,但在pH值高于5-5.5時容易溶解,從而保證疫苗在進入腸道前不會被破壞。這樣一來,很多已經在大量使用的疫苗也能通過口服途徑進行免疫接種。
2. 利用特定的細菌和病毒生產疫苗
某些細菌和病毒早已與人類腸道形成了共生。這些生物體已經適應了宿主的腸道,可以在人類腸道中存活很長時間,并且不會致病,比如乳酸菌群。我們可以通過基因工程的技術,將生產疫苗抗原的基因整合到這些細菌或病毒中,在口服了這些改造后的細菌或病毒后,它們能較穩定的存在于腸道中一段時間,并大量的產生疫苗,從而使人體有效的獲得免疫。
3. 用植物生產疫苗
和利用細菌和病毒生產疫苗類似,我們也可以通過基因工程技術,將能生產疫苗的基因轉入到植物體內,利用植物生產疫苗。植物細胞堅硬的外壁使疫苗相對安全,不受胃液的影響,可以真正實現“能吃”的疫苗。這是一件非常有吸引力的事情,并且科學家們也已經實現了這點。一些實驗結果已經發現,在食用了具有疫苗抗原基因的土豆、西紅柿、生菜等之后,小鼠或人體內確實產生了相應的抗體,從而證實了用植物生產口服疫苗的可行性。
圖片來源:http://facstaff.uwa.edu
Part. 4
漫漫研究路,未完待續
我們有理由相信新的傳染病在未來會繼續出現,這些疾病很可能以最嚴重的形式出現在中低收入國家。在那里,氣候、生活水平、公共衛生條件和營養不良共同增加了疾病的傳播機會。為抗擊這些疾病,疫苗要方便地儲存和分發、容易為當地居民所接受、非醫務人員容易處理污染風險,并顯示出明顯的療效證據。口服疫苗就是解決這些問題的很好的方法之一。
然而,由于人體十分復雜,口服疫苗的有效性和安全性還需要大量的工作,這方面的臨床試驗還較少,我們還有很長的路要走。不過,技術上的障礙似乎都是可以克服的,科學家的研究也從未止步。將來可能會有更多的“能吃的”疫苗上市,讓我們拭目以待!
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