簡述疫苗三次革命
脊髓灰質炎曾給不少患者和家庭社會帶來不幸和負擔，自1955年發明滅活脊髓灰質炎疫苗，1961年改用減毒活疫苗後，病例呈直線下降，到2000年包括 我國在內的大部分國家消滅了脊髓灰質炎。到20世紀末，科學家已研製開發針對諸如腮腺炎、腦膜炎、狂犬病和回歸熱等30餘種疾病的安全有效的疫苗。在這兩 百多年的歷史進程中，疫苗的發展經歷了三次革命:第一次疫苗革命是19世紀末以巴斯德為代表的諸如霍亂滅活疫苗和狂犬病毒減毒活疫苗的發明;第二次疫苗革 命是20世紀80年代採用核酸重組技術和蛋白化學技術製備的諸如乙肝亞單位等疫苗;第三次革命是20世紀90年代開發研製的核酸疫苗。今天，疫苗的應用不 僅使某些烈性傳染病得到有效的控制或消滅，而且還廣泛地應用於計劃生育及腫瘤、自身免疫病、免疫缺陷、超敏反應等疾病的預防和治療。無可辯駁地證明疫苗對 人類健康保障、生活質量改善和社會發展做出了巨大貢獻。
一、疫苗的發明1.人痘的發明
天花是一種烈性傳染病，一旦與患者接觸，幾乎都被傳染，且死亡率極高，但兩種人對天花有抵抗力:一是從天花中康復的人，二是護理過天花病人的人。我們祖先 在這種現象的啟發下，開創了用人痘接種預防天花的方法。該法是將沾有疤漿患者的衣服給正常兒童穿戴，或將天花癒合後的局部痴皮研磨成細粉，經鼻使正常兒童 吸入。由於接種人痘具有一定的危險性((1%左右的感染率)，所以此法未能廣泛應用，但其發明對啟發人類尋求預防天花的方法具有重要的意義。
2.牛痘疫苗的發明
1 8世紀後葉，英國鄉村醫生琴納（圖）曾接診一位發熱、背痛和嘔吐的擠奶女工，他意識到接種牛痘可以預防天花。為了證實這一設想，他於1796年5月14日 從一名正患牛痘的擠奶女工薩拉萊默( Sarah Nelmes)身上的膿疤里取少量膿液注射至一個八歲男孩詹姆斯費普(James Phipps)臂內。六周後，男孩的牛痘反應消退，正如琴納所說:「儘管假性天花接種小孩手臂出現類似的膿疤，除此之外幾乎不可覺察。」琴納為了證實其效 果，先後多次給費普接種，但費普卻安然無恙。2個月後，再接種天花患者來源的痘液，費普僅局部手臂出現疤疹，未引起全身天花。據此，琴納於1798年出版 其專著《探究》( Inqiury)，稱此技術為疫苗接種(vaccination)。在琴納的年代，人們全然不知天花是由病毒感染所致，亦不知接種牛痘使機體獲得針對天花 免疫力的機制。但他在實踐中觀察，經實驗證實了種牛痘預防天花的方法，即安全又有效，是劃時代的發明。
二、第一次疫苗革命1.疫苗之父巴斯德
第一次疫苗革命歸功於巴斯德於19世紀末在疫苗研製領域的先鋒作用和卓越貢獻。被譽為疫苗之父的巴斯德的偉大貢獻在於:他不僅證明有機物的發酵與腐敗是由 於空氣中微生物的污染引起，而且還史無前例地用物理、化學和微生物傳代等方法有目的地處理病原微生物，使其減低或失去毒力，並以此作為疫苗給人接種而達到 預防傳染病的目的。
在19世紀末，科赫(Koch，圖)發明了在固體培養基上分離細菌培養物的方法，該法為巴斯德研製疫苗奠定了基礎。巴斯德首先發現細菌在人工培養基上長時 間生長毒性減弱，如放置兩周後的雞霍亂弧菌，以此菌給小雞注射後不能使雞致病。而且重要的是:如果再用新鮮的霍亂弧菌攻擊這些已注射的小雞，它們都不會發 生霍亂。巴斯德認為這是由於陳舊培養物中雞霍亂弧菌的毒力減低，但免疫原性依然存在，因而使小雞產生了針對霍亂弧菌的免疫力。以此理論巴斯德將炭疽桿菌在 42一43℃的環境下培養兩周後，製成人工減毒炭疽活疫苗。
1881年5月5日巴斯德選擇24頭綿羊、1頭山羊和6頭牛實驗。用炭疽疫苗接種這些動物，間隔12天後再用炭疽疫苗二次加強免疫。5月31日對實驗組和 對照組採用致病的炭疽桿菌攻擊，結果是: 1）對照組綿羊和山羊全部死亡，2頭牛死亡及4頭牛病情嚴重；2）試驗組僅有1頭綿羊死亡。實驗結果說明炭疽疫苗對動物有保護作用。自1881年減毒炭疽 活疫苗第一次正式使用，到1882初，共有85000頭綿羊被免疫，並獲得了空前的免疫保護效果。
在炭疽疫苗、雞霍亂疫苗獲得成功後，巴斯德又開始對狂犬病疫苗進行研究。雖然狂犬病毒不能像細菌那樣分離培養，但已確證引起狂犬病的病原微生物存在於患病 動物的脊髓或腦組織中。因此，巴斯德選擇兔腦傳代，以獲得減毒株，然後再製成活疫苗。並曾用這種疫苗成功地搶救了被狂犬病狗咬傷傑庫麥斯特(Jacob Meister)的生命。
2.霍亂、結核疫苗的製備
根據巴斯德製備疫苗原理，1891年霍亂弧菌在空氣中39℃的條件下連續培養，可製成減毒活疫苗。其後，印度的臨床實驗結果證明霍亂活疫苗具有保護作用。 柯利(Kolle)等人於1896年將霍亂弧菌加熱滅活，製備成滅活疫苗，以此疫苗於1902年在日本霍亂流行區大規模使用，其後又分別在孟加拉國、菲律 賓和印度進行了臨床試驗，結論顯示具有很好的短期保護作用。
我國20世紀50年代生產霍亂疫苗所用的菌株有兩種:一種是稻葉型，另一種是小川型。由於20世紀60年代初第七次霍亂流行的細菌類型屬於埃爾托(El Tor)生物型，因此我國對原有的針對古典型的疫苗進行了改進。在原有基礎上加入了埃爾托生物型的菌株，並降低了殺菌劑甲醛液的濃度。但是由於細菌濃度過 低的問題，效果並不理想。20世紀80年代開始進行濃度的提高，並在小範圍觀察到一定療效的提高。
在巴斯德光輝成就的啟發下，1908年卡麥特( Calmette)和古林(Guerin) 將一株牛型結核桿菌在含有膽汁的培養基上連續培養13年213代，終於在1921獲得減毒的卡介苗(BCG)。最初卡介苗為口服，20世紀20年代末改為 皮內注射，卡介苗在新生兒抵禦粟粒性肺結核和結核性腦膜炎方面具有很好的效果。自1928年至今，卡介苗仍在全世界廣泛地被用於兒童計劃免疫接種。已有 40多億人接種過卡介苗。
3.白喉和破傷風類毒素的製備
1890年，貝林(Behring,圖)和北里(Kitasato)應用白喉外毒素給動物免疫，收集動物血清，發現其中存在一種能中和白喉外毒素的物質， 稱為抗毒素。將此血清注射給實驗動物同樣具有中和作用。因此，貝林應用針對白喉外毒素的免疫血清成功地救治了一位白喉患者，為此他於1901年榮獲諾貝爾 生理學或醫學獎。其後，他們用粗製的毒素對白喉和破傷風患者進行主動免疫治療，直到認識到外毒素可用甲醛處理成為類毒素。由於類毒素保留了抗原性而除去了 毒性，以類毒素作為疫苗預防接種得到了滿意的效果。鑒於細菌分泌的毒素能使機體產生抗體，後來把這種能使抗體產生的物質稱為抗原。
我國白喉類毒素生產較早，1926年即開始試製生產。20世紀50年代開始使用傳代培育法生產，當時達到國際先進水平。20世紀90年代改用林古德 (Linggood)培養基。在過去70多年中，精製毒素的方法從硫酸鉸沉澱發展到硫酸鉸一炭末的方法沿用至今。在破傷風類毒素方面我國早在40年代就已 經開始生產，後來經過培養基改進和超濾鹽析結合法在80年代時純度已達國際先進水平。
第一次疫苗革命中還包括鼠疫疫苗、傷寒疫苗和黃熱病等30多種疫苗的製備。
三、第二次疫苗革命第二次疫苗革命主要是從分子水平上製備基因工程亞單位疫苗。由於分子生物技術、生物化學、遺傳學和免疫學的迅速發展，使得研製新疫苗和改進舊疫苗的工作能 夠在分子水平上進行。以酵母製備乙肝疫苗作為二次疫苗革命的分水嶺。採用重組DNA技術、蛋白質化學技術開創了疫苗研製的第二次革命。
1.重組核酸技術
重組核酸技術於1972年誕生於美國斯坦福大學，此後迅速在全球普及，為生命科學帶來了革命性進步，當然疫苗的製備也不例外。重組核酸技術的應用為疫苗研 究開闢了一個全新途徑。此技術不僅能夠獲得幾乎所有的免疫原，而且對病原微生物的研究者和疫苗的接種者變得更加安全。例如，乙肝疫苗最初是從人乙型肝炎表 面抗原(HBsAg)攜帶者血漿中提取，對健康人來說，其接種的危險性顯而易見。20世紀80年代有人將乙肝表面抗原基因克隆到酵母菌或真核細胞中，其表 達免疫原分子不僅與血源疫苗一樣，而且生產過程簡單、快速、成本低，效價高，接種者安全。
目前製備疫苗採用重組核酸技術的發展趨勢是以病毒和細菌為載體，將外源性目的基因插入疫苗株的病毒或細菌或其質粒基因組中使之高效表達，但不影響疫苗株的 抗原性。因此，這種疫苗接種後，機體產生的免疫效果具有雙重效應。例如，第一次疫苗革命產生的卡介苗，現在採用重組核酸技術將γ-干擾素(IFN-γ)、 白細胞介素2(IL-2)等細胞因子基因導入卡介苗中，成為重組卡介苗(γBCG)。重組卡介苗不僅保留傳統卡介苗的特性，同時還分泌γ-干擾素和白細胞介素2，這樣重組卡介苗既可用於結核病的預防，又能用於腫瘤或其他免疫性疾病的治療。
我國在使用重組核酸技術上主要是乙肝疫苗的應用。「七五」期間完成對乙肝疫苗血源型向重組型的轉變。並完成了重組中國倉鼠卵巢(CHO)細胞乙肝疫苗和重組痘苗乙肝疫苗的研製。並在1989年引進重組酵母乙肝疫苗研製方法後使得基因重組研製方法完備並沿用至今。
2.蛋白質化學和化學技術
疫苗保護性抗原其本質大多是蛋白質，因此，無論是傳統疫苗還是基因工程疫苗首先都要分離純化，才能獲得特異的蛋白抗原。可見蛋白質化學技術的發展對疫苗的 研製起著重大作用。另外，可根據骨髓依賴性(B)淋巴細胞表位或胸腺依賴性(T)淋巴細胞表位直接採用蛋白質化學和化學技術合成多膚抗原，用來製備多膚疫 苗。
在接種疫苗時，為了增強疫苗的免疫原性往往都使用佐劑。長期以來，氫氧化鋁是唯一的人用佐劑。由於化學和生物學技術的發展，現在已經開發製備多種人用疫苗佐劑，這些佐劑大部分已用於預防接種或臨床治療。
四、第三次疫苗革命核酸疫苗的開發研製，標誌著第三次疫苗革命的到來。1995年美國紐約科學院召開專門研討核酸疫苗會議，稱之為疫苗學的新紀元和疫苗的第三次革命。
核酸疫苗又稱基因疫苗或DNA疫苗，由於核酸疫苗在作肌肉注射時不需要載體和佐劑，因而又稱為裸核酸疫苗。這種疫苗通過肌肉注射，能在肌細胞中獲得較持久 的抗原表達，該抗原能誘導抗體產生、T細胞增殖和細胞因子釋放，尤其是能誘導細胞毒性T細胞(CTL)的殺傷作用。而細胞毒性T細胞介導的特異性免疫應答 在抗腫瘤、抗病毒及清除胞內寄生物感染方面起著重要作用。在眾多的疫苗中核酸疫苗因其獨特的優勢倍受人們關注。
1.核酸疫苗的發現和研製
沃夫(Wolff)等人的意外實驗結果和阿瑟(Acell)的基因傳遞系統為核酸疫苗的發現提供了條件。20世紀80年代末90年代初，採用表達基因產物 的核酸來做基因治療實驗，未經任何處理的裸基因能在肌肉細胞表達蛋白，這種產物可在骨骼肌細胞中表達2個月之久，並能誘導機體出現免疫應答，從而掀起了核 酸疫苗的研究熱潮。
在最初的動物實驗中有兩個令人欣喜的結果:第一是A型流感病毒核酸疫苗注射給小鼠，結果誘發了小鼠產生抗體和細胞毒性T細胞。然後用A型流感(PR/8) 攻擊，100%小鼠健康存活，而對照組100%在9天後死亡。幾乎同時，費南(Fynan)等人使用基因槍和編碼紅細胞凝集素的核酸，其結果也使小鼠獲得 保護性免疫應答。另一個重要的研究結果是乙肝表面抗原的核酸疫苗。這種疫苗不僅可以誘導動物產生相應的抗體，而且更重要的是能夠使轉基因動物的乙肝表面抗 原轉陰。這說明核酸疫苗可用於疾病的預防或治療，尤其是乙肝核酸疫苗的研製。這為我國現階段在乙肝疫苗的研究領域提供了一個很有前景的方向。
2.核酸疫苗的應用前景
核酸疫苗的研究進展令人鼓舞，由於核酸疫苗具有諸多優點，尤其是具有免疫預防和治療的雙重功能。因而從1994年開始，美國食品和藥品管理局已陸續批准了 艾滋病、流感、乙型肝炎、單純疤疹、瘧疾和癌胚抗原等核酸疫苗進入臨床試驗。歐美許多生產疫苗的公司已投入大量人力、物力來開發和研究核酸疫苗。
核酸疫苗已用於淋巴瘤、黑色素瘤、結腸癌及前列腺癌的臨床前治療研究。據統計，1989年至2004年，全球得到認可的基因治療臨床試驗共9987例，僅 腫瘤治療佔66%。令人遺憾的是死亡率較高的肝癌DNA疫苗的臨床研究，到目前為止尚未見報道。因此，針對肝癌核酸疫苗的臨床研究是當務之急。核酸疫苗亦 可用於治療基因缺陷所致的免疫缺陷病，如導入腺普脫氨酶(ADA)基因治療腺普脫氨酶基因突變所致的聯合免疫缺陷症，是當今基因治療中效果最為顯著的典 型。
核酸疫苗能有效持久的誘發機體產生細胞免疫和體液免疫應答。如乙型肝炎病毒核酸疫苗，使用效果顯著。核酸疫苗成本低，不需分離純化，易操作，性質穩定，可 在室溫保存，甚至轉染食物細胞，如將乙肝病毒核酸疫苗插入西紅柿細胞基因組中，當食用西紅柿的同時就接種了疫苗。由於核酸疫苗本身具有很多傳統疫苗所不具 備的優點，因而將被廣泛用於人類或動物傳染性疾病、腫瘤、自身免疫病、超敏反應和免疫缺陷等疾病的免疫預防及治療。
五、結語人類使用疫苗預防疾病已有200多年的歷史，今天人類的平均壽命和19世紀末相比延長了數十年，這主要是因為造成人類大量死亡的傳染病如天花得到了控制。可見，接種疫苗是人類控制和消滅傳染病的重要手段之一。
上世紀末，雖然科學家已經研發出30多種安全有效的疫苗，在21世紀人類仍將面臨新的挑戰:如新病原體高致病性禽流感病毒的出現、舊病原體結核菌的死灰復燃和有關腫瘤病原體的疫苗仍需要人類繼續不斷地探索。
本世紀將是生命科學進步的時代，特別是科學技術不斷地更新，為疫苗發展提供了更有利的條件。我們相信，疫苗研發在保障我國乃至世界的人類健康，提高身體素質方面將會有更大的貢獻。
文章來源：中華醫史雜誌
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