这款被世卫组织认可的新冠疫苗用了什么“黑科技”?

作者:斯文的樊学长
本文转载自:地球知识局(ID:diqiuzhishiju)
这款被世卫组织认可的新冠疫苗用了什么“黑科技”?

作者:斯文的樊学长

由于疫情仍然肆虐全球,出国留学、出国旅行受阻,连购买进口商品都提心吊胆。即使从最微观的个体角度出发,世人也都希望疫情能早日结束。为了早日终结疫情,各国政府都在努力推广接种疫苗,其中中国在推广新冠疫苗方面成绩斐然。

根据腾讯医典推出的《新冠疫苗认知调查报告》,有62.6%的国人主动关心新冠疫苗的相关新闻,有15.7%的人更是对新冠疫苗进行了深入了解。截止到5月26日,中国新冠病毒疫苗接种剂次已超过5.5亿。

那么疫苗究竟分为哪些种类,又是如何协助免疫系统消灭病毒的呢?

什么是免疫系统?

人类历史上出现过多次疫病大流行,数千年来,人类一直在和病毒抗争。而人类对抗病毒的最有效武器,就是人体自身的免疫系统。一般来讲,人体每战胜一种病毒,免疫系统就会获得针对这种病毒的抗体。

病毒的策略是进入细胞内部并控制细胞大量复制自身

而抗体的作用就是识别和阻止病毒进入细胞

(图:壹图网)▼

这款被世卫组织认可的新冠疫苗用了什么“黑科技”?

在没有疫苗的时代,获取珍贵的抗体需要付出巨大代价。每次疫情发生,都可能给文明带来一轮死亡、萧条和浩劫,从劫难中活下来的人才能获得珍贵的抗体。

尤其是跨地域传播,能带来降维打击的效果

著名的安东尼瘟疫就是从近东传遍罗马帝国

(死亡天使扣响罗马的大门,图:Wiki)▼

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抗体与病毒之间的“军备竞赛“伴随着人类文明的发展。文明的兴亡更替背后,往往能看出一条流行病史的暗线。这一点,在面积广大、生物多样性强、驯化牲畜种类多、不同文明之间交流频繁的欧亚大陆显得尤为明显。

欧亚大陆各文明之间互联互通

不光加速科技传播和文化交流,也加速了病毒的扩散

与此同时,各文明人口也在一次次疫情中获得了免疫力▼

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进入地理大发现时代,病毒再次展现出巨大的威力。虽然当时殖民者记录中的印第安人以身体强健著称,但是因地理上的长期隔绝,美洲原住民缺少针对欧亚大陆流行病的抗体。

嘴上说的是传播主的福音

实际上是来抢劫的,并顺便传播了各种致命病毒

(图:壹图网)▼

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当欧洲殖民者大批进入美洲后,原住民对欧洲人带去的病毒几乎毫无抵抗力,直接暴露在旧大陆的病毒”风暴“里。病毒引发的种种疾病,成为美洲原住民人口急剧减少的重要原因。

这种劫难大大超出他们的认知范畴

整个民族在这一历史进程的碰撞中陷入绝望

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至于为什么强壮的印第安人面对渺小的病毒,显得如此无力,就要从人体免疫系统的特点说起。

为了方便理解,我们不妨把人体的免疫系统比喻为即时策略游戏中的国防系统。免疫器官如骨髓、胸腺、淋巴结、脾脏相当于兵营,负责制造免疫细胞。

相比广为人知的淋巴

脾脏由于功能相对多样,经常被很多人忽视

作为人体最大免疫器官,制造免疫细胞同时也过滤血液

(图:壹图网)▼

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这些免疫器官制造的免疫细胞相当于各有千秋、各司其职的各类士兵,如B淋巴细胞、T淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞……等等。它们负责消灭病毒。而免疫分子则相当于情报机构,负责识别病毒、传递病毒预警。

电子显微镜下的人类血液

包含红细胞、白细胞、血小板、各种各样的淋巴细胞

(图:Wiki)▼

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其中,B淋巴细胞在接触到病毒后,就会”总结经验“变成专门对付这种病毒的”教官“——浆细胞。浆细胞会产生针对这种病毒的免疫分子,被称为抗体。当这种病毒试图再次入侵人体时,在抗体帮助下,免疫系统可以将之轻松消灭。

长这个样子

就像钥匙一样,一个钥匙一把锁,找对位置就能赢

(图:壹图网)▼

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随着病毒不断变异、进化,免疫系统也不断产生相应的抗体。可是,抗体类似于犯罪记录,只有病毒已经入侵过体内之后,抗体才会生成。这一悖论决定了人类面对病毒时的无力。

很明显,抗体找到了这只病毒,是因为认识他

但认识肯定因为以前被入侵过,还是颇为被动

(图:壹图网)▼

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免疫系统不够强悍的老弱人群,面对来势汹汹的病毒,尤其危险。事实上,如果缺乏抗体,即使生活条件优越,身体健康的年轻人同样难以抵御病毒的侵害。16-18世纪时,天花病毒肆虐,即使贵为清朝皇帝的顺治,也未能幸免,死于天花时年仅24岁。

杀死顺治的元凶,找到了

(天花病毒,图:壹图网)▼

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如果能在不伤害人体的情况下,让人体在感染病毒前,提前了解这种病毒的特性,产生抗体,就相当于在与病毒的斗争中“开外挂”。

正是最早的”外挂“,将人类从天花的恐惧中解放了出来。英国医生爱德华·詹纳发现,给人接种牛痘,可以获得天花免疫。牛痘病毒是天花病毒的近亲,但是对人体危害不大,当免疫系统战胜牛痘病毒后,也能获得对天花病毒的抗体。这便是最早的疫苗。

本来是分工明确的,一个祸害人,一个祸害牛

结果挤奶女工从牛痘上意外获得了免疫力

人类因此找到了翻盘的机会

(图:shutterstock)▼

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新冠病毒为什么如此厉害?

病毒虽然令人谈之色变,尺寸却十分微小,结构也极为简单。这种直径300纳米以下的微小个体,一般来讲仅仅是有一层蛋白质包裹着的遗传物质,以至于无法单独在自然界长期存活,也无法自行表现出生命现象。只有入侵其他生命体的细胞时,病毒才能利用被占领细胞的资源表现出生命现象。

噬菌体是病毒中最为普遍和分布最广的群体

多个噬菌体附着在一个细菌的细胞壁表面

(图:Graham Beards / Wikipedia)▼

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病毒就像以战养战的侵略者,为了完成生存、复制的使命,必须攻入细胞,用自身的遗传物质代替细胞的遗传物质,利用细胞的养分完成疯狂分裂。当病毒分裂到一定的数目,它们便突破已经”劫掠一空“的坏死细胞,再攻入其他细胞继续“屯兵”。

流感病毒自我复制过程简图

(图:Wiki)▼

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由于病毒不断破坏细胞、疯狂“屯兵”,再入侵其他细胞,个体呈几何倍数增长,必然会使人体产生病变。这样的微生物不可谓不可怕。

还有一种病毒的攻击对象直接就是我们的淋巴细胞

这就更加要命了(没错,就是艾滋病)

(HIV病毒感染T细胞,图:壹图网)▼

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尽管病毒的复制能力极强,但上述过程都建立在,病毒能够突破人体免疫防线的基础上。新冠病毒恰恰拥有突破免疫防线的”秘密武器“。

“冠状”得名于其外部的“冠状”蛋白质——一个个刺凸的S蛋白。众所周知,动物细胞外部都有一层细胞膜,相当于阻挡外敌入侵的“城墙”。而S蛋白就相当于打开细胞膜的“攻城锤”。有了S蛋白,新冠病毒就无坚不摧,所以感染性特别强。

电子显微镜下的covid-19

(图:壹图网)▼

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根据遗传物质的不同,病毒可以分为脱氧核糖核酸(DNA)病毒或核糖核酸(RNA)病毒。新冠病毒便属于后者——RNA病毒。与我们熟知的双螺旋结构DNA不同,RNA是单链结构,非常不稳定,这也就导致新冠病毒容易变异。

经过全人类细胞的培养

已发现变异病毒,这无疑加大了抗疫的难度

(图:壹图网)▼

这款被世卫组织认可的新冠疫苗用了什么“黑科技”?

如此厉害的病毒,单靠人体自身的免疫系统硬扛,显然不现实。所以各国在实行封闭交通、带口罩防护等防疫措施的同时,都在加紧研制疫苗,争取早日给免疫系统开外挂。

疫苗虽然已经研发出来了

但在世界各国的产能和分配差异巨大

发达国家可以更快完成接种

而人口众多的疫区如印度,就需要更漫长的时间了

(图:Wiki)▼

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中国在疫苗科普与疫苗接种方面表现突出。根据腾讯医典发布的《新冠疫苗认知调查报告》,超七成国人对疫苗充满信心,19-30岁的年轻人群体是接种疫苗的主力军,四大直辖市+湖北位居疫苗接种率的前五,职场人士的接种率高于非职场人士,尚未接种的人有42.9%还在等通知。正是因为有了这样对于疫苗的理性态度和信任基础,中国才能在近日完成每天接种超过千万剂的成就。

什么是mRNA疫苗?

虽然疫苗都能实现给免疫系统“开外挂”的目标,但是具体的技术开发路线却不尽相同。目前,新冠疫苗的技术路线,主要包括灭活疫苗、腺病毒载体疫苗、减毒流感病毒载体疫苗、重组亚单位蛋白疫苗和核酸疫苗(包括mRNA疫苗和DNA疫苗)。

根据《新冠疫苗认知调查报告》,在大众中知名度最高的当属灭活疫苗,有68.3%的人知道这种疫苗;mRNA疫苗知晓度居次位,有32.0%;再次是腺病毒载体疫苗、重组亚单位蛋白疫苗,分别有28.6%和24.7%,此外,还有20.5%的人对这四种疫苗都不了解。继续深入疫苗科普,还是非常有必要的。

 

这款被世卫组织认可的新冠疫苗用了什么“黑科技”?

灭活疫苗是最传统的技术路线,是在体外培养新冠病毒,用物理加热或化学试剂将其灭活,使其丧失致病能力,变成免疫系统的活靶子。然后接种到人体中,使免疫系统战胜这种被灭活的病毒,从而产生抗体。

腺病毒载体疫苗是将S蛋白的基因装入改造后无害的腺病毒,然后送入人体。这相当于让无害的腺病毒,装备新冠的S蛋白进行“军演”,让免疫系统提前了解新冠病毒,并产生抗体。

重组亚单位蛋白疫苗则是通过基因工程的方法,在体外制备病毒的S蛋白。仅仅有“武器”却没有病毒“本体”的疫苗不会危害人体的健康,但是能刺激人体免疫系统产生抗体。

mRNA新冠疫苗采取的是一种最新的技术路线,将S蛋白的构造蓝图直接注入人体,人体细胞将蓝图进行解密,制造S蛋白。免疫系统将通过人体制造的S蛋白产生抗体。他日,当携带“攻城锤”S蛋白的新冠病毒大举进犯的时候,免疫分子就能准确识别出它,从而通知免疫细胞前来消灭病毒。

这种技术路线最早用于艾滋病治疗,在过去的20年,科学家们尝试各种方法去攻克艾滋病mRNA疫苗,很遗憾至今还未能研制成功。但相关的研究成果已经惠及到了各个领域的疫苗研发和疾病治疗。如今,这些实验结果与数据被应用到了新冠疫苗的制作上,终于大放异彩。

这种mRNA疫苗优势在于,应对新冠病毒变异的灵活性比较高。另外,研究证实,mRNA不会整合入人体细胞核,也不会改变人体DNA。疫苗本身也并非病毒,对人体无害。最大的问题在于需要冷链运输,运输成本较高。

这款被世卫组织认可的新冠疫苗用了什么“黑科技”?

目前,印度等国疫情形势严峻,变异毒株不断出现。只要疫苗接种率没有达到群体免疫的程度,我国就无法做到彻底打开国门。新冠对我国经济发展和文化交流的负面影响也就不会消失。

mRNA新冠疫苗已经在我国港澳地区接种,在中国大陆尚在获取进口许可的进程中。不过,根据《新冠疫苗认知调查报告》,这款疫苗已经具备了相当的知名度,已经有近三分之一的受调查者知道了这款疫苗。也许在不久的将来,mRNA新冠疫苗也将成为防疫“武器库”中的重要组成部分。– 推广 –

*本内容为作者提供,不代表地球知识局立场

封面图片:壹图网

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