疫苗發展簡史

在漫長的人類歷史長河中，人們一直尋求擺脫各種瘟疫和疾病的方法，但通過接種疫苗來抵抗疾病只有很短暫的歷史。直到20世紀，大規模人群的常規疫苗接種才逐漸被推廣開來，也日益被公眾們廣泛知曉和接受。

通過接種疫苗，人類已經消滅了天花，脊髓灰質炎病例也減少了99%，白喉等傳染病發病罕見，麻疹、新生兒破傷風等疾病的發病率顯著下降。疫苗對人類健康的影響再怎麼誇大都不過分，每一種新疫苗的誕生都是人類戰勝一種傳染病的偉大勝利！至今沒有任何一種醫療措施能像疫苗一樣對人類的健康產生如此重要、持久和深遠的影響；也沒有任何一種治療藥品能像疫苗一樣以極其低廉的代價把某一種疾病從地球上消滅。

疫苗是將病原微生物(如細菌、立克次氏體、病毒等)及其代謝產物，經過人工減毒、滅活或利用基因工程等方法製成的用於預防傳染病的自動免疫製劑。疫苗保留了病原菌刺激動物體免疫系統的特性。當人體接觸到這種不具傷害力的病原菌後，免疫系統便會產生一定的保護物質，如免疫激素、活性生理物質、特殊抗體等；當人體再次接觸到這種病原菌時，人體的免疫系統便會依循其原有的記憶，製造更多的保護物質來阻止病原菌的傷害。

自我們的祖先發明人痘、琴納(Jenner)發明牛痘到今天，在這兩百多年的歷史進程中，疫苗的發展經歷了多次革命，每次都有相應的研究成果被應用於抵禦和治療疾病，保衛人類健康。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。

疫苗萌芽期

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。

18世紀後葉，英國鄉村醫生愛德華--琴納(Edward Jenner)(圖1)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，既安全又有效，是劃時代的發明。

1980年，世界衛生大會正式宣布，曾使歐洲3億人喪生，在全球殘害著無數生靈，就連位尊萬民之上的國王、號稱「真龍天子」的皇帝們也未能倖免的天花，在全世界範圍內消滅了。戰勝天花是人類預防醫學史上最偉大的事件之一。

圖1 愛德華--琴納(Edward Jenner)

疫苗發展1.0

這一階段疫苗的發展歸功於路易·巴斯德(Louis Pasteur)(圖 2)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：他選用免疫原性強的病原微生物經培養，用物理或化學方法將其滅活後，再經純化製成。滅活疫苗使用的毒種一般是強毒株，但使用減毒的弱毒株也有良好的免疫原性，如用薩賓(Sabin)減毒株生產的脊髓灰質炎滅活疫苗。減毒活疫苗是採用人工定向變異的方法，或從自然界篩選出毒力高度減弱或基本無毒的活的微生物製成疫苗，並以此給人接種而達到預防傳染病的目的。

圖2 路易·巴斯德(LouisPasteur)

在19世紀末，科赫(Koch)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42~43℃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。

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。

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。

這一階段疫苗革命中還包括白喉、破傷風類毒素、鼠疫疫苗、傷寒疫苗和黃熱病等30多種疫苗的成功研製。

疫苗發展2.0

隨著分子生物技術、生物化學、遺傳學和免疫學的迅速發展，疫苗研製的理論依據和技術水平不斷完善和提高，一些傳統經典疫苗品種又進一步改造為新的疫苗，而另一些用經典技術無法開發的疫苗則找到了解決問題的途徑。因此，針對不同傳染病及非傳染病的亞單位疫苗、重組疫苗、核酸疫苗等新型疫苗不斷問世。

亞單位疫苗：通過化學分解或有控制性的蛋白質水解方法使天然蛋白質分離，提取細菌、病毒的特殊蛋白質結構，篩選出具有免疫活性的片段製成的疫苗，稱為亞單位疫苗。亞單位疫苗僅有幾種主要表面蛋白質，因而能消除許多無關抗原誘發的抗體，從而減少疫苗的副反應和疫苗引起的相關疾病。

重組基因疫苗：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。重組基因技術的應用為疫苗研究開闢了一個全新途徑。基因工程疫苗是使用DNA重組生物技術，把病原體外殼蛋白質中能誘發機體免疫應答的天然或人工合成的遺傳物質定向插入細菌、酵母或哺乳動物細胞中，經表達、純化後而製得的疫苗。在基因工程疫苗中，比較成功的是重組HepBS蛋白(乙型肝炎病毒表面抗原蛋白)乙型肝炎疫苗，具有較好的免疫效果，現全球已有包括中國在內的150餘個國家將其列入計劃免疫。現正在研究的重組基因工程疫苗包括卡介苗、重組疫苗、SARS疫苗、HIV疫苗、高致病性禽流感疫苗等，已獲得許多可喜的進展。

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，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。

疫苗發展3.0

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。

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。

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。雖然核酸疫苗研究取得了一些可喜的成果，但在實際應用中，短期內它仍不會代替目前使用的傳統疫苗。

疫苗發展4.0

1970年代以來，全球新發現的致人傳染病病原體有40餘種，如HIV病毒、引起人感染的高致病性禽流感H5N1病毒、SARS新冠狀病毒、瘋牛病朊病毒、猴痘病毒、萊姆病毒、埃博拉病毒、軍團菌、O139霍亂弧菌等。目前，世界各地大約有30餘種包括重組基因工程疫苗、核酸疫苗及減毒活疫苗載體疫苗等在內的HIV疫苗在進行各期臨床試驗；SARS病毒滅活疫苗研究取得了一些成果；人禽流感疫苗已申請進行人體試驗。許多傳染病尚無疫苗或仍處於臨床前研究階段。

隨著免疫學研究的發展，人們希望疫苗可以在已發病個體中，通過誘導特異性的免疫應答，達到治療疾病或防止疾病惡化的效果，這類疫苗產品便是治療性疫苗。目前已有在研究的治療性疫苗：

總之新時期的疫苗研究正在如火如荼的進行，相信在不遠的將來會有一些疫苗上市，為人類抵禦疾病增添更多的武器彈藥。

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，可見疫苗為人類築起了一道預防疾病的綠色屏障，疫苗讓千千萬萬人免受傳染病的侵擾，疫苗成為人類健康的保護神已經是不爭的事實。

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，社會的發展使得很多新的傳染病出現，未來渴望新的疫苗可以預防如結核病、瘧疾、丙型肝炎及艾滋病等20多種疾病。從1985年以來，新疫苗的發展一直都是成果貧瘠，但又好像帶來了希望，總體成功的不多，疫苗真正的發展需要很多理論的成熟。

隨著科技的不斷發展，在全球科學家的不懈努力下能夠研發出新的預防性的和治療性的疫苗。在新的世紀里將是疫苗研究的全新時代，這個時代比過去任何時候都更加值得我們憧憬。

參考文獻

[1]http://www.cnvax.com

[2]http://www.sanofipasteur.cn/vaccinepro/diseases

[3]http://www.sanofipasteur.cn/about_us/history

[4]https://www.vaccines.gov/basics/index.html

[5]簡述疫苗三次革命, 寇毅,中華醫史雜誌.

[6]Development of Vaccines: FromDiscovery to Clinical Testing，Manmohan Singh, Indresh K.Srivastava.2011.

[7]《疫苗學(第5版)(精)》,(美)普洛特金,人民衛生出版社.2011