1962年,《传染病自然史》(Natural History of Infectious Disease)一书发行最新版,它的作者、诺贝尔奖得主麦克法兰·伯内特(McFarlane Burnet)在序言中高谈阔论。但终有一天,人们会因为这番话而窃笑,笑他身为最富盛名的免疫学家,竟也有头脑简单的时候。

“有时候你都觉得,讨论传染病,几乎就等于谈论尘封的往事。”他写道。在当时,伯内特的话不无道理。由于预防接种的普及,从那时算起,再过17年,就可以彻底消灭天花。(有人估计,光是20世纪,死于天花的就有3亿人之多。)那之前的20年里,在很多国家,白喉、破伤风、脊髓灰质炎和百日咳疫苗不断普及,大幅减少了一度广泛传播的致命疾病。

免疫.jpg

流感疫苗的设计需要大量运气

不过,虽然伯内特夸下了海口,但仅凭疫苗,有一种疾病却迟迟得不到控制,那就是流感。去年冬季,美国的流感疫情尤为严重,导致8万人死亡。美国疾病预防与控制中心的初步数据显示,这是自1976年以来美国最为致命的流感季。

对流感而言,疫苗并不能保障你不受感染。去年冬天,英国接种疫苗的人中,只有15%未被感染。情况稍好的时候,比如2015/16流感季,这个比例可高达52%。但通常情况下,它都徘徊在40%或以下。如今,科学家正在争分夺秒重新设计流感疫苗,旨在面向所有人提供永久性的保护。

你可能想不到,当前,流感疫苗的设计需要大量的运气。世界卫生组织(WHO)每年会召开两次会议,决定当年的疫苗该包含哪些毒株的抗原。最后结果通常混合了四个毒株的抗原——听着很像一种奇异的鸡尾酒。

以今年的流感疫苗为例。早在2月份,它就已被敲定,以便留出充分的时间供制药公司生产和分销。每个毒株都以首次发现地命名,今年入选的毒株来自美国密歇根州、科罗拉多州、新加坡和普吉岛,因为在前一年冬季,它们的传播范围最广。

但2月至10月正值北半球流感季升温,其间可以发生很多事。一些较老而没有入选的毒株也许会卷土重来;一些尚未被识别的毒株,其间或许会异军突起。而“鸡尾酒”流感疫苗中,每个疫苗只对抗一种毒株,所以,上述两种情况中,只要出现任意一种,受疫苗保护的人数就会锐减。

通用流感疫苗

就是在这时,通用流感疫苗的概念应运而生。人们想研制这样一种疫苗:只消一针——顶多两针——就能对所有流感毒株免疫。“我们需要一种通用的流感疫苗,因为流感导致了太多问题、太多人死亡,尤其是在发展中国家。”克莱格·汤普森(Craig Thompson)说,他在牛津大学研究传染性疾病的进化。

每种流感病毒的表面,都嵌有特异的蛋白质,而现在流感疫苗的原理,就是让人体的免疫系统针对这种蛋白质作出响应。人体免疫系统可以识别这些蛋白质(名为“表位”),并产生抗体,清除感染。疫苗中含有灭活病毒,能让免疫系统记住这些表位,等到遭遇真正的病毒时,它就能迅速产生抗体,防止染病。

问题在于,光是一种这样的表面蛋白,其变异版本就有18个,每个激发的免疫类型还略有不同。所以,每种疫苗都得依照具体的流感类型度身定制,这种类型最好还是世卫组织“押宝”的那种。凭借当前的疫苗制作工艺,要想在一剂流感疫苗中,装下每一种可能出现的毒株的抗原,是不可能的。

汤普森认为,这个问题也许有别的解决途径。和任何物种一样,流感毒株也会逐渐进化。针对特定流感毒株,人类善于形成相应的免疫力,所以,这些病毒得快速进化,才能保持感染性。“它可以避开人群的免疫力,从这一点上说,病毒很聪明。”汤普森说,“但人们还不能预测它的进化方式,也无法提前在疫苗中应对这种变异性。”

通过运行数学模型,分析历来流感毒株的进化方式后,汤普森和同事们发现,流感病毒的进化其实有一种可预测的方式。每十年左右,每一种流感病毒——以及其中的蛋白质——都会经历四个进化阶段,这四个阶段是循环往复的。由此,疫苗可以靶向的变异版本就从原先的18个降到了4个。

四个毒株要塞进一两个针剂里,那是绰绰有余,汤普森说。“然后,你就拥有了长久的免疫力,有可能是20年,也有可能是一辈子。这是我们当前努力的方向。”他说。汤普森团队已经在小鼠身上完成了初步试验,眼下,他们正将这种新手段发展成通用型流感疫苗,以便用于人体测试。

牛津还有一家Vaccitech公司,想通过靶向流感病毒内部的蛋白,发明一种通用疫苗。凭借一轮2000万英镑的融资(由谷歌风投领投),该公司开展了为期两年的试验,涉及2000名参与者。目前实验已接近尾声。

为不同人群定制疫苗

感冒.jpg

但也有研究人员认为,我们不该一上来就着眼于疫苗,而应思考人体的生物构成,弄明白疫苗效用为何因人而异。“如何使用技术,弄明白个体差异?掌握了这种差异性的知识后,又该如何利用这种知识,让疫苗更具针对性、更加有效?”尼文·纳瑞恩(Niven Narain)说。他是Berg公司联合创始人兼CEO。该公司是波士顿一家医药初创企业,利用人工智能研发新药。

“你先要从根本上理解一个人群的生物学原理,然后再开始这类项目。”他说。Berg公司正联手法国制药企业赛诺菲(Sanofi),借助人工智能,将受到流感疫苗保护的人群与没有受到保护的人群进行比对。纳瑞恩认为,通过研究个体的特定生物标记,我们或许能针对不同人群定制不同疫苗。

纳瑞恩用血型来比喻不同的免疫类型。“基本而言,我们都有一个特定的免疫型。我们会根据不同的免疫型,为人们接种A、B、C型疫苗。”他说。他已经在研究这方面的问题,比如,血液中特定蛋白质的存在是否与免疫成功率挂钩,以及这是否会决定个体所接种疫苗的类型。

“人工智能不会刚一介入就能解决世界难题。但它能帮我们不断改进,帮我们变得更加具体、精确,引导我们走向未曾了解的生物学领域。”纳瑞恩说。他希望,通过了解人类和流感病毒的生物学原理,我们能找到修改疫苗的新方法,让疫苗变得更加有效。

虽然汤普森和纳瑞恩的方法截然不同,但在一个问题上,他们的看法一致:当前的流感疫苗不得不改。鉴于疫苗的覆盖能力充满变数,灾难性的流感疫情——就像1918至1920年间导致1亿人死亡的西班牙流感——始终阴魂不散。“这是目前人类面临的最大威胁。”纳瑞恩说。


翻译:雁行

审校:李莉

编辑:漫倩

来源:Wired 

  • 医疗
  • 病毒
  • 疫苗
  • 流感

造就评论0

造就  发现创造力