藝術家對病毒解剖的演繹。 Anna Tanczos / Wellcome Images, CC BY-NC-ND
沒有人想要感染流感，最好的防線是季節性流感疫苗。 但是，生產有效的年度流感疫苗依賴於準確預測哪種流感病毒株在任何特定季節最有可能感染人群。 當病毒從一個地區傳播到另一個地區時，它需要全球多個衛生中心的協調。 一旦流行病學家解決目標流感病毒株，疫苗生產就會轉變為高水平; 它需要 大約六個月 生成 超過150萬的可注射劑量 對美國人口來說是必要的。
年度流感疫苗的效果如何？
產生有效的年度流感疫苗依賴於準確預測哪一種流感病毒株在特定季節最有可能感染人群。 疾病預防控制中心每年進行一次觀察性研究，以計算該年度疫苗的“疫苗有效性”。
不正確或不完整的流行病學預測會產生重大影響。 在2009中，同時 製造商，包括MedImmune和Sanofi Pasteur，正在準備針對預期菌株的疫苗， 另外的流感病毒株，H1N1出現了。 製備的疫苗無法預防這種意外的菌株，引起全球恐慌和18,000確診死亡 - 可能只是真實數量的一小部分， 估計超過150,000。 遲到總比沒有好，疫苗最終針對H1N1生產，需要在那一年進行第二次流感疫苗注射。
鑑於流感已引起大多數人的流感 過去100年的流行病 - 包括1918流感 導致多達50萬人死亡 - 我們留下了一個問題：科學家能否生產出一種能夠預防多種流感病毒的“通用”疫苗，這種疫苗不需要流行病學家的年度預測和每年一次的射擊嗎？
疫苗可以使免疫系統發揮作用
到了18世紀，並且可以說在歷史上早得多，人們普遍知道a 天花的倖存者不會再次失敗了 隨後曝光。 不知何故，感染賦予了對疾病的免疫力。 人們認識到，與牛痘牛接觸的擠奶女工同樣會受到天花的保護。
在1700s晚期，農民 Benjamin Jesty用牛痘接種了他的家人，儘管未來接觸，有效地使它們免疫天花。 醫師 愛德華詹納然後將人類推向了一個免疫學的新時代 當他為這個程序提供科學信任時。
因此，如果一次接種牛痘或接種天花（和天然存活）會帶來十年的價值甚至是終生的免疫力，為什麼鼓勵個人每年接種流感疫苗？
答案在於流感病毒的解剖變化有多快。 每種病毒由大致球形的膜組成，包裹不斷變異的遺傳物質。 這種膜上有兩種類型的“尖峰”：血凝素，或HA，和神經氨酸酶，或NA，每種都由莖和頭組成。 HA和NA通過與宿主細胞結合而幫助病毒感染，並介導病毒進入細胞並最終退出細胞。
疫苗通常會引發針對這兩種分子的抗體。 一旦注射，個體的免疫系統就會起作用。 專門的細胞收集疫苗分子作為入侵者; 然後，其他細胞產生可識別外來分子的抗體。 下次那些相同的入侵者出現 - 無論是以相同疫苗的形式還是模仿的病毒株 - 身體的免疫細胞識別它們並對抗它們，防止感染。
對於疫苗開發人員來說，流感變異基因組的一個令人沮喪的特徵是HA和NA變化的速度有多快。 這些不斷的改變是每個流感季節將它們送回繪圖板以獲得新型疫苗的原因。
設計疫苗的方法不同
天花疫苗是第一個使用疫苗學“經驗範式”的疫苗 - 我們今天主要使用的策略。 它依賴於試錯法來模擬自然感染引起的免疫力。
換句話說，疫苗開發人員相信身體會對接種中的某些物質產生抗體反應。 但是他們並沒有關注哪種特定的病毒引起免疫反應。 例如，如果它是對許多菌株共享的一小塊HA的反應並不重要。 當使用整個病毒作為起始材料時，可以獲得許多不同的抗體，識別疫苗中使用的病毒的許多不同部分。
季節性流感疫苗通常符合這種經驗方法。 每年，流行病學家都會預測哪些流感病毒株最有可能感染人群，通常是三到四個。 然後研究人員對這些菌株進行減毒或滅活，這樣它們就可以作為當年流感疫苗的模擬物，而不會給接受者帶來全面的流感。 希望通過製造針對這些菌株的抗體，個體的免疫系統將對疫苗做出反應; 然後，當他或她接觸到流感時，抗體將等待中和這些菌株。
但是設計疫苗有不同的方法。 它被稱為理性設計，代表了疫苗學中可能改變遊戲規則的範式轉變。
目標是設計一些分子 - 或“免疫原” - 可以在不需要接觸病毒的情況下產生有效的抗體。 相對於目前的疫苗，工程化免疫原甚至可以允許更具體的反應，這意味著免疫反應針對病毒的特定部分，並且具有更大的廣度，這意味著它可以靶向多種菌株甚至相關病毒。
該策略用於靶向特定表位或病毒的貼片。 由於抗體通過識別結構起作用，因此設計者希望向免疫系統強調他們所創造的免疫原的結構特性。 然後研究人員可以嘗試設計具有這些結構的候選疫苗，希望它們能夠激發免疫系統產生相關抗體。 這條道路可能讓他們組裝一種疫苗，與傳統的試錯方法相比，可以引發更有效和更有效的免疫反應。
有望取得進展 呼吸道合胞病毒的疫苗設計 使用這種新的理性範式，但仍在努力將這種方法用於流感。
走向通用流感疫苗
近年來，研究人員已經分離出了許多在我們體內產生的有效的，非中和性的抗體。 雖然抗體對流感的反應是 主要針對HA尖峰的頭部，已經發現了幾個 目標HA的主幹。 由於莖的病毒株比頭部更恆定，這可能是流感的跟腱，而針對該區域的抗體可能是疫苗設計的良好模板。
研究人員正在尋求一些方法，這些方法可能會導致身體在感染前產生這些感興趣的抗體。 一種稱為納米顆粒顯示的策略涉及設計包含部分病毒的分子。 在實驗室中，科學家們可以將HA和NA顆粒的某些組合附著到球形納米顆粒的外部，該納米顆粒本身能夠引起免疫反應。 當作為疫苗的一部分注射時，免疫系統可以“看到”這些分子，並且幸運地產生針對它們的抗體。
需要回答的一個主要問題是究竟應該在這些納米粒子的外部顯示出什麼。 一些策略顯示完整HA分子的各種版本，而其他策略僅包括莖。 雖然需要收集更多關於人類的數據來驗證這些方法，但動物研究的數據仍在使用 僅幹的免疫原是令人鼓舞的.
使用當前的技術，可能永遠不會有“一次完成”的流感疫苗。 並且必須進行流行病學監測。 然而，我們可以從每年一次的模型轉變為每10年的模式，並且我們可能在僅僅幾年內就可以實現這一目標，這是不可想像的。
關於作者
伊恩·塞特里夫（Ian Setliff）博士范德比爾特疫苗中心化學與物理生物學專業學生 范德堡大學（Vanderbilt University） 和Amyn Murji，博士 范德比爾特疫苗中心微生物學和免疫學系學生 范德堡大學（Vanderbilt University）
相關書籍：
at InnerSelf 市場和亞馬遜
