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疫苗二三事 之 一切都是蛋白質

by 老樵
Study: SARS-CoV-2 Immunogenicity in individuals infected before and after COVID-19 vaccination: Israel, January-March 2021: Implications for vaccination policy. Image Credit: Kateryna Kon / Shutterstock

(Study: SARS-CoV-2 Immunogenicity in individuals infected before and after COVID-19 vaccination: Israel, January-March 2021: Implications for vaccination policy. 圖片來源 : Kateryna Kon / Shutterstock)

講到疫苗如何讓我們產生免疫力,可以從造成免疫反應的物質說起。

能產生免疫反應的物質我們叫它做『抗原』(或 免疫原),抗原的成份決大部分是蛋白質。

事實上,蛋白質建搆了我們身體大大小小裡裡外外的所有體質,

在我們體內大部分運行的生理機能也是由蛋白質來執行。

這讓我想起了一部電影《巧克力冒險工廠》,電影裏,巧克力工廠的東西是用巧克力跟各種糖果做成的,包括巧克力河流、巧克力瀑布、軟糖礦藏、硬糖果船、車子、薄荷糖草……,巧克力也做成了各種工俱和設備,可以說巧克力工廠裡面的一磚一瓦都是由巧克力所搆成的。

(圖片來源: 網路)

相同情形,我們人體裏面,猶其在細胞裏面行使各種生理功能的東西,都是蛋白質構造出來的,包括酵素,某些激素神經傳遞物質,細胞膜上的受體離子通道……,

而會引起疾病的外來病源體,其表面的抗原,也是蛋白質做成的;當然,身體受了外來抗原刺激所產生的抗體,其成分也是蛋白質。

疫苗的原理,就是利用

提供摹仿製造

病原體 (病毒或細菌) 表面可以致病,同時也是能被體內相關白血球所辨識,後續引發免疫記憶反應的

抗原(很多時候是帶有醣基的醣蛋白)

來讓身體引發初級免疫反應,產生具專一性的抗體

所以疫苗的概念,最初就是在提供這外來蛋白質成份的東西進入體內。

早期的疫苗是減毒活疫苗死毒疫苗 (我這篇有大致介紹),其含有完整的病源體(細菌或病毒),這完整的病源體表面就含有抗原。但不管是減毒活疫苗或者死毒疫苗,製作時都難以保證降低病源體活性除去病源體活性能夠完全,疫苗裡面的病原體還是有可能至病 。這算是傳統疫苗的一個風險。

但生物科技一直在進步…..

既然病原體引起免疫反應的部分是其體表的抗原蛋白,那若能有個方法,只把那抗原蛋白送入體內, 而不要把整隻病原體送入體內,應該同樣可引起免疫反應,而且還可以避免病原體送入體內致病的風險

於是疫苗的製作進步到了用基因工程技術製作出蛋白質(次單位)疫苗 (我這篇有大致介紹)

蛋白質次單位疫苗製作的特色是須要在藥廠裏利用細菌酵母菌幫助大量生產病原體抗原蛋白,或此抗原蛋白的次單元,再把這些蛋白收集起來去做成疫苗。而且也因為它只含抗原蛋白而不是整隻病原體,所以不會至病。

到此,不論是減毒疫苗死毒疫苗或者是蛋白質次單位疫苗(或蛋白質片段疫苗),疫苗直接提供的成分都是蛋白質

生物科技依然持續進步,制作疫苗的方式也不斷在更新。近幾年已經發展到了所謂的核酸疫苗,包括mRNA疫苗和DNA疫苗。

但是核酸並不是抗原,不能引發免疫反應;那這樣打人身體之後,如何引起身體產升初級免疫反應而製造出抗體? 其實,那是要再多一些步奏的,也就是那DNA或mRNA要先靠我們身體提供原料酵素能量,依劇DNA或mRNA的秘碼序列來做出跟病原體一樣相似抗原蛋白質,之後才由這些蛋白在體內引發免疫反應。

這也就是為什麼mRNA疫苗DNA疫苗,打入身體之後,還必須要再進到細胞裡。細胞裏面才有提供RNA或DNA進行轉錄轉譯等的步驟所需要的材料能量以制作出抗原蛋白;而蛋白質次單位疫苗不需要這些步驟

結論就是,核酸疫苗最後還是得產出抗原蛋白質才能夠引發免疫反應,只是產出抗原蛋白的場所藥廠實驗室裏的酵母菌裏移到我們人體的細胞裏

但就因為多了這些轉錄轉譯的步驟,所以:

第一、必然會在多耗費一些時間,而不能像蛋白質次單位疫苗一樣,進入人體後就能夠馬上進行免疫反應 。

第二、這樣的轉碌轉譯的效率,可能存在個體差異,也就是說每個人雖然打相同份量的核酸疫苗,但最後所產生的抗原蛋白的量可能不一樣,如果抗原量不夠多,可能無法有效引發免疫反應,但反過來如果長期表現過多的抗原,身體可能會對這抗原產生誘導免疫耐受性。這算是一個變數 。 

第三、不管是轉錄還是轉譯,過程中難保沒有運作錯誤的可能性 (和自然突變相同道理,雖說機率可能很低),畢竟存在於有機體內的生化反應,我們無從監控與操弄。這樣同樣算是一個變數。

第四、若是用細菌的質體DNA當作是疫苗的材料,DNA質體還可能引起抗DNA抗體反應,可能會造成一些自體免疫疾病,例如紅斑性狼瘡類風溼性關節炎。又算是一個變數。

第五、質體DNA細胞核內雖然穩定,但其與腺病毒載體DNA一樣,仍有插入染色質引起特定基因被破壞的可能,造成基因突變;若破壞的基因影響到致癌基因或者是抑癌基因的表現,還有可能導致細胞癌化的危險。這是被討論最多的一個變數。

所以說,核酸疫苗多了轉錄轉譯的步驟,也就比蛋白質次單位疫苗多了一些變數,這些變數的影響可能因人而異,或許對大多數人而言微乎其微,但到底是大是小其實專家們也還是就學理上去推論,還沒定量明確的數字結論。就因為這些事情目前還沒能完全衡量,還沒完全在掌控之中,所以才叫做變數。

蛋白質次單位疫苗因為沒有核酸疫苗的那些變數,所以目前一般是認為比核酸疫苗安全;而且它不會致病,所以也比傳統疫苗(減毒、死毒疫苗)安全

當然,核酸疫苗是未來的趨勢,它有很多好處,從1990年第一隻被肌肉注射外來核酸的小鼠開始,三十年來,核酸疫苗的發展如火如荼,當前卻還是進行式,尚未完全成熟,一些變數跟風險也還在嚐試解決改良中;只是這一兩年新冠肺炎來得又急又猛,急需短時間內有疫苗產品被製作出來,核酸疫苗的一個優點就是製作快速,解析病毒核酸序列之後,馬上可以設計出對應的抗原DNA或RNA,製成疫苗,所以才會有AZ,默德納,BNT的快速問世;蛋白次單位疫苗製作步驟時間相對繁多,在這次的疫情中反而遠水救不了近火的感覺;美國Novavax疫苗、當初國內三家 (國光、高端、聯亞) 疫苗皆屬於蛋白次單位疫苗,Novavax 今年3月時曾公告,預計最快5月,其新冠疫苗獲凖在美國使用,但5月時又公告其開發生產面臨延期,可能要到年底了,國內兩家疫苗(聯亞、高端)也正在努力中。

假以時日,當核酸疫苗克服一些瓶頸,解決一些重要問題,改善一些副作用及不良反應之後,必然是次世代更具優勢的疫苗,然而現階段過度期,蛋白次單位疫苗安全性依然還是它的強項,也不會有嚴重不良反應,且有效性也達水準;只是,大敵當前 (現在疫情嚴峻),權衡各項利弊,不論哪種疫苗,能夠早點打到就都是好疫苗,都能早點降低新冠肺炎對生命的威脅。

發表在權威期刊,對各種新冠疫苗引發的抗體水平和保護效率的統計圖。

我將會另外整理一份闡述比較各類疫苗的報告與各位分享 。

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