疫苗全面睇:類毒素、信使核糖核酸、病毒載體
本年度諾貝爾生理學或醫學獎,頒予兩位研究有助開發「信使核糖核酸」(mRNA)疫苗的Dr. Katalin Karikó和Dr. Drew Weissman。這疫苗技術可謂及時雨,為全人類應對新冠疫情全球大流行作出極大貢獻。本篇重溫mRNA,以及「類毒素」和「病毒載體」的疫苗製造技術。
先說類毒素(toxoid):好些細菌入侵身體後,會製造出一些「外毒素」;也可以在被分解後釋放出「內毒素」。這些細菌的感染可能不嚴重,但其毒素卻可以致命。模擬這些毒素,製成類毒素(屬蛋白質),注射後便能產生免疫反應和中和抗體,當遇到真正的毒素時便能迅速解毒。
白喉(diphtheria)疫苗為類毒素。白喉現今極少見,感染上呼吸道後,其外毒素讓喉嚨出現一片灰白色的堅韌薄膜,可以使患者窒息。其外毒素也可經血液循環到心臟,導致嚴密的心肌炎。接種白喉類毒素疫苗,就能確保即使感染白喉都不會中毒。
破傷風(tetanus)疫苗亦是類毒素。破傷風的中文名常被誤解為「傷風」的一種,正確的斷句應是「破傷」、「風」,指破損傷口感染所致的「風」,即疾如風的發病。破傷風由存活於泥土、沙塵、糞便裏「破傷風梭菌」的胞子,經傷口感染入侵後,活化並釋放出「破傷風毒素」。這是極強的神經毒素,引起強烈肌肉痙攣,影響呼吸心跳,甚至力竭致命。在接種破傷風類毒素疫苗後,就算傷口受這細菌感染中毒,也有抗體中和毒素,不會因此致命。
上述和前文討論過的「傳統」疫苗,研究發展過程皆是踏踏實實的工夫,亦依靠實質的臨床數據做根基,絕對不能造次。每一種疫苗在新面世時,都會面對質疑和挑剔,唯有真金不怕洪爐火,也只有真正安全有效的疫苗才能站得住。
近年以新技術研發的新冠疫苗,其實亦是多年疫苗科研的延續。因疫情全球大流行,讓新疫苗研製加速進行,也完全有根有據,絕非揠苗助長。現在再解釋兩種新技術要點,加深大家對新科技的認識。
全基因解碼
信使核糖核酸(mRNA)疫苗,其中之一就是我們熟悉的復必泰疫苗。mRNA是直接用來將某段基因編碼「轉譯」製造蛋白質的物質。將病毒的全基因解碼,再將用來製造病毒抗原的mRNA串段確定,並根據其核酸排序製成疫苗。經肌肉注射進體內後,守護在肌肉的免疫先鋒「樹突細胞」會迅速將這段mRNA吸引進細胞質裏(mRNA並不會進入細胞核,所以肯定不會「改變細胞的基因」),並用自身細胞質裏的「核糖體」轉譯成病毒抗原(蛋白質),再將這病毒抗原呈現於細胞表面(新冠病毒就是其「突刺蛋白」)。免疫系統裏的B淋巴細胞和T淋巴細胞發現這突刺蛋白後,便迅速製造中和抗體和產生細胞免疫力,結果達到強力的免疫保護。
mRNA疫苗好處是效力強,接種後能產生強烈免疫反應。理論上靈活性很大,不同的蛋白質抗原都可以用相同技術製造,成本不算太高。另一方面,缺點是疫苗需要用超低溫儲存,以保存內裏的mRNA,解凍後使用期較短。
在初推出mRNA疫苗時,其中一個擔憂是過敏反應。當中成份為「聚乙二醇」(PEG),這是納米粒子表面,包裹着mRNA。這物質可能引致過敏,甚至嚴重的過敏性休克。這風險機率極低,不過,剛開始接種時大家相當顧慮。所幸在全球廣泛接種後,嚴重過敏絕無僅有,風險實在非常低。PEG跟日常會引致過敏的藥物和食物性質完全不同,所以有藥物或食物過敏史並非注射的禁忌。
另外一種新技術是病毒載體疫苗。當中的病毒載體,是不能致病、不能在人體複製的病毒。最常成為這「中間人」的為「腺病毒」,這可以是只感染大猩猩的腺病毒,或被改造至不能繁殖的人類腺病毒。製造新冠疫苗時,將新冠病毒突刺蛋白抗原的DNA串段加入腺病毒載體內(腺病毒載體的表面沒突刺蛋白),注射進體內後,病毒載體會進入樹突細胞,其DNA進入細胞核,並將新冠病毒突刺蛋白的DNA「轉錄」為mRNA。之後就如上述般再轉譯製造出突刺蛋白,產生免疫力。
科研成果
病毒載體疫苗的好處和mRNA疫苗相同,即靈活性大。病毒的DNA會進入免疫樹突細胞的細胞核,然而,這是正常功能,絕對不會改變其基因。缺點是若果人體對該病毒載體已經有免疫力,就有可能未感染細胞便已給免疫系統幹掉,影響其效果。
這類疫苗也有可能出現很罕見的副作用:「疫苗引起之血栓性血小板低下症」(VITT)。病因可能是由腺病毒載體所致:它意外地激發針對血小板的自我免疫反應,使血小板凝結在腦靜脈血管形成栓塞,同時又讓血液裏的血小板降低而引致出血。這罕見副作用,主要發生於青年至中年有經期的女士(受雌激素影響,是患上血栓症之高風險群組)。整體上則肯定非常安全有效。
疫苗的發展是科學和流行病學研究之成果,一切有根有據。家庭醫生乃醫療和大眾的橋樑,為大家打針,為大家解說,為大家釋除對疫苗的疑慮。
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撰文 : 顏寶倫醫生_香港家庭醫學學院
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