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拯救千万人,却不受同行待见:只有推动新技术,才算好的科学?| 丧钟何时鸣响(4)

脊灰疫苗是减毒(口服)的好,还是灭活(注射)的好?

这不是一个简单的问题。围绕着它们的科学意义、临床操作、历史作用,各方都有不同的看法,两位研发者也曾发生过激烈的较量。这其中,折射出我们对科学、对世界、对人性的深层思考。

2016年,中国修改常规免疫程序,在新生儿服用“糖丸”之前,先注射一针灭活疫苗。2020年,脊灰免疫规划再次改为“两剂灭活+两剂减毒”。这样做,是为了进一步增强疫苗的保护效果,减少减毒活疫苗发生回复突变导致瘫痪的可能性。最终,两种疫苗将携手敲响脊灰病毒的丧钟。

连载回顾:

丧钟何时鸣响(1)美国人最恐惧的病毒,疫苗研发失败了

丧钟何时鸣响(2)不愿参与儿童临床试验,她在事业巅峰放弃了科研

丧钟何时鸣响(3)问题疫苗致22万人感染病毒,研制者“去死的心都有” 

撰文 何笑松(加州大学戴维斯医学院退休教授)

 

01

另一种思路

1950年前后,在美国从事脊灰疫苗研制的,除了出生于犹太移民家庭的萨尔克,还有其他两个来自欧洲的犹太移民。一个是科普劳斯基(Hilary Koprowski),当时在纽约的一家制药公司研究脊灰病毒;另一个就是对萨尔克和他的灭活脊灰疫苗批评最为激烈的沙宾(Albert Sabin)

在同时代的病毒学家中,能入沙宾法眼的只有两位诺奖得主——发明黄热病减毒活疫苗的蒂勒和实现脊灰病毒体外培养的安德斯。前文曾经提到,沙宾本人对阐明脊灰病毒通过口腔进入人体消化道,在小肠内壁细胞中复制的过程有过重要贡献[1]。科普劳斯基和沙宾认定,只有经由与天然病毒感染的相同途径,口服接种不会致病的减毒活疫苗,才能有效地阻断脊灰病毒的复制与传播,预防疾病。他们坚信,采取和黄热病减毒活疫苗相同的策略,能研制出比灭活脊灰疫苗优越得多的口服脊灰减毒活疫苗,保护效果更好,而且安全性不受不同厂家生产技术差异的影响。

首先有突破的是科普劳斯基。他将脊灰病毒接种到体外培养的棉鼠(美洲的一种鼠类)脑细胞中,进行连续传代培养。脊灰病毒是一种RNA病毒,复制的精确度较低,在复制过程中会自发产生各种突变。鼠脑细胞不同于脊灰病毒的天然宿主——人类细胞。有些突变使得病毒在鼠脑细胞中的适应性增强,繁殖加快,而对细胞的毒性则减弱了。通过连续传代培养,这样的突变型病毒就逐渐取代了原来的野生型病毒。

1948年初的一天,科普劳斯基收集了一烧杯黏乎乎的鼠脑培养液,其中含有弱化的脊灰活病毒。他端起烧杯一饮而尽,之后平安无事。两年以后的1950年,他给一家智障儿童收养院的20个孩子服用了同样的培养液,其中17人体内产生了针对脊灰病毒的抗体,证明弱化减毒脊灰病毒的确有可能作为口服疫苗防止脊灰瘫痪。

科普劳斯基的进展令他的朋友沙宾深受激励。二人在脊灰研究中有许多交流与合作,但又是疫苗研制的激烈竞争对手。1949年,安德斯师生三人用非神经细胞——包括猴肾细胞——成功培养了脊灰病毒。1951年,萨尔克证实了脊灰病毒只有三种类型。在此基础上,沙宾把能让猴子瘫痪的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型脊灰病毒分别接种到猴肾细胞中连续传代培养,得到突变病毒。

沙宾把突变病毒注射到猕猴大脑的脑干部位,不再引起瘫痪;如果给猴子喂食这些病毒,病毒能感染猴子的消化道,诱发抗体反应,但也不造成瘫痪。这些结果表明,在猴肾细胞中传代培养得到的突变病毒,对神经细胞的毒性已经降低。为了进一步测定突变病毒对神经细胞的毒性,沙宾将病毒直接注射到猴子脊髓中,结果发现猴子还是瘫痪了。比起脑干注射,通过脊髓注射来探测病毒对神经细胞的毒性,灵敏度高得多。

然而猕猴毕竟不等于人类。以猴子作为试验模型得到的各种安全数据,是否能够真实反映疫苗在人体内的安全性?

为了寻求更合适的动物模型,沙宾选用了黑猩猩。黑猩猩是灵长类动物中与人类最接近的一种,其基因组与人类基因组的差别只有1.2%,而猕猴与人类或黑猩猩基因组的差别则达到7%。沙宾发现,将高于猕猴致瘫剂量100万倍的突变病毒注射到黑猩猩脊髓中,不会造成瘫痪,说明脊灰病毒对猕猴神经细胞的毒性比对黑猩猩神经细胞的毒性强得多。另一方面,采用口服途径接种减毒活疫苗时,在猕猴肠道中不能造成感染的低剂量在黑猩猩中能造成感染,又说明脊灰病毒对黑猩猩肠道细胞的感染能力比对猕猴肠道细胞的感染能力强(后来进行的口服脊灰活疫苗人体试验进一步证明,脊灰病毒对人类肠道细胞的感染能力,比对黑猩猩肠道细胞的感染能力更强)

综合这些结果,沙宾对人类及猿猴不同类型细胞对脊灰病毒的易感程度,作出如下的大胆推断[2]

换句话说,人类神经细胞对脊灰病毒的易感程度应该不会高于黑猩猩,所以对黑猩猩的神经细胞没有毒性的疫苗病毒,对人类应该也是安全的。实际情况是否如此?只有经过试验才能知道。

从1952年开始,沙宾用了两年时间,9000只猴子,150只黑猩猩,筛选出对猴子神经细胞毒性最弱的三种类型的变异脊灰病毒株,作为待选的口服活疫苗。1954年,沙宾在美国俄亥俄州一所联邦重罪监狱的囚犯中招募了133名自愿者,进行人体初步试验。这又是一项以弱势群体作为受试对象的人体医学实验。试验对象是血液中不含脊灰病毒抗体、表明从未被脊灰病毒感染过、对脊灰病毒没有抵抗力的青年。试验取得了一系列重要数据,未发生安全事故。

下一步就是要用未被任何一型脊灰病毒感染过的儿童来进行试验。沙宾觉得,要想说服其他父母同意让孩子参加试验,唯一的办法是从自己的孩子开始。他的两个女儿,一个5岁,一个7岁,以及他的妻子,恰好都是各型脊灰病毒抗体全部阴性,于是就成为沙宾的第一批受试者。除此之外,自愿参加的还有女儿的三个玩伴,年龄分别为5岁、9岁、11岁,和他们符合条件的父母。

试验在1957年初进行,得到的结果令沙宾喜忧参半:一方面,疫苗没有造成任何临床症状,而且各型脊灰减毒病毒都只需要口服接种一次,就能迅速诱发抗体反应;但同时也发现,口服接种疫苗后,从采集的粪便样品中回收的脊灰病毒,有些对猕猴神经细胞的毒性增强了,尽管还没有达到经脊髓注射使黑猩猩瘫痪的程度。这表明,在猴肾细胞中弱化减毒的疫苗病毒经过人体肠道细胞中的复制后,有一些又发生突变,部分恢复了原有的对神经细胞的毒性。

对于减毒疫苗病毒发生回复突变可能造成的严重后果,沙宾心知肚明,但他不知道回复突变的频率有多高,所恢复的神经细胞毒性对疫苗接种对象会有多少危险,以及对本身未接种疫苗、但通过接触接种对象排出的病毒而被感染的个人又能造成多大的损害。显然,要回答这些问题,唯一的办法是开展进一步的临床试验。为了谨慎起见,这样的试验应当从小规模开始,在密切观察下,逐步扩大。

此时萨尔克的灭活脊灰疫苗在美国已经投入临床使用两年,良好的效果日益明显。这种情况下,在美国显然不会有人对沙宾的前景未卜的减毒活疫苗感兴趣。沙宾的课题经费来自全美脊灰基金会,基金会的首席科学顾问里弗斯(Tom Rivers)曾经是沙宾的导师,他劝沙宾,干脆把已经制造的大批口服疫苗全部倒进下水道拉倒。

沙宾可不愿就此放弃。在美国找不到合作者进行临床试验,他就走出国门,和外国研究人员合作,尤其是与病毒学家祖马科夫(Mikhail Chumakov)等一批前苏联研究人员建立合作关系。祖马科夫组织生产了大批沙宾的口服疫苗病毒,从1956年到1960年,在前苏联及几个东欧国家进行了一系列规模逐渐扩大的接种试验。由于当地的脊灰疫情严重,试验不包括对照组。

1959年,耶鲁大学医学院的霍斯特曼教授(此时已是国际知名的脊灰病毒和流行病学专家)以WHO顾问的身份,到前苏联实地考察口服脊灰疫苗接种试验的情况。她发现,“试验显然是谨慎仔细地进行的,并通过临床观察以及实验室化验两方面加以严密监控……截至1960年中,在苏联、捷克斯洛伐克和东德总共有约一亿人接种了沙宾疫苗,使得瘫痪病例大幅下降。尤其重要的是,试验结果表明,疫苗不仅对被接种者是安全的,对本身未接种疫苗、但通过与被接种者的接触而感染疫苗病毒的大批人群也是安全的。”[3]

在前苏联得到的试验结果,终于使得沙宾的口服疫苗获得了在美国本土进行临床试验的机会,并再一次证实了疫苗是安全有效的。

沙宾(1906-1993)

沙宾在前苏联和东欧进行口服疫苗试验时,科普劳斯基也在波兰和非洲的刚果试验他研制成功的口服脊灰疫苗,同样取得良好的结果。但在两人的这场疫苗竞赛中,沙宾最终胜出,因为他的疫苗被认定为安全性更胜一筹。科普劳斯基不同意此说,认为他的疫苗之所以落选,是由于和疫苗本身无关的其它原因。到了1960年代初,沙宾的单价及三价口服脊灰疫苗在美国相继获批正式上市,科普劳斯基的口服疫苗则无疾而终,在美国几乎被人遗忘。

 

02

灭活苗好,还是减毒苗好?

脊灰病毒与其它一些病毒(例如感染呼吸道的流感病毒)有一个很不相同的特点,就是病毒进入人体后进行复制的主要部位并不是引起疾病的主要部位:复制繁殖主要在消化系统,引起疾病则是在神经系统。与灭活脊灰疫苗(IPV,灭活苗)相比,口服脊灰减毒疫苗(OPV,减毒苗)最大的优越之处在于,它通过口服接种进入消化道,减毒活病毒到达小肠后能感染小肠内壁黏膜表面的细胞,激发人体产生针对脊灰病毒的抗体。这些抗体有两类,一类称为IgG,随血液循环在全身流通,能够与进入血流的致病病毒结合,阻止病毒感染神经细胞,预防瘫痪发生;另一类称为sIgA,能分泌到小肠黏膜表面,与通过口腔进入消化道的致病病毒结合,阻止病毒感染小肠黏膜细胞。病毒不能在细胞中复制扩增,也就不可能大量排出体外或进入血流。这样的免疫反应叫做黏膜免疫反应,它对防控通过黏膜感染人体的病原体特别有效。

而灭活苗是通过肌肉注射接种。采用这种方式接种的疫苗所引起的免疫反应称为体液免疫反应,产生的抗体主要是进入血液的IgG,可以阻止致病脊灰病毒感染神经细胞,预防瘫痪,但对于抑制病毒在小肠中的复制扩增,则作用甚微。换句话说,接种灭活苗的主要作用是降低个体被脊灰病毒感染后发病造成瘫痪的风险,而对于阻断脊灰病毒在人群中的传播,效果不佳。

口服减毒苗还有一个特点是灭活苗所不具备的:口服接种后,在肠道复制繁殖的减毒活病毒排出体外,可以通过密切接触,感染周围未接种过疫苗的个人,在后者体内也引起针对脊灰病毒的黏膜免疫反应。这种现象称为接触免疫,它相当于在人群中扩大了接种的范围。但另一方面,万一排出的病毒中带有恢复神经毒性的回复突变,就可能使致病病毒扩散,造成严重后果。

除此之外,比起需要依靠医护人员注射接种的灭活苗,滴在糖块上的口服减毒活疫苗更容易被幼儿和家长接受。

最后一点也很重要:减毒苗的生产不需要经过复杂的灭活处理,成本比灭活苗低廉得多。

而沙宾的口服脊灰疫苗存在一个严重缺陷,就是疫苗病毒在肠道细胞中复制时,可能发生回复突变,从而造成安全隐患。这一点多少有些讽刺意味——萨尔克的灭活苗最为沙宾和其他反对者诟病之处,就是以卡特疫苗事件为代表的安全记录。可是严格按照萨尔克的灭活方法处理的灭活苗是不含活病毒的,这一点已被临床实践证明。

有了两种可供选择的脊灰疫苗之后,二者究竟孰优孰劣,应该优先选用哪一种,成为此后几十年内争议不断的问题。以全美卫生总监为代表的政府公共卫生部门主张放弃灭活苗,改用口服苗;而全美脊灰基金会则坚持力挺灭活苗。最后,保护效果更好、价格便宜得多的口服减毒苗占了上风。从1962年开始,口服苗在美国全面取代了灭活苗。

1964年10月,投放美国市场的口服脊灰疫苗达到一亿剂后,一份报告证实了沙宾以及其他研究者的发现:弱化减毒的脊灰病毒在接种对象的肠道中发生突变、恢复毒性,通过肠道排出后,注射到猴子体内能造成瘫痪。不仅如此,在接种口服苗的儿童中,观察到57个瘫痪病例,其中36例由Ⅲ型脊灰病毒造成[4]。要说这36例瘫痪碰巧都是由自然流行的野生Ⅲ型脊灰病毒造成,其概率是微乎其微的。唯一合理的解释只能是:瘫痪由疫苗引起

沙宾本人不接受这个结论。他坚持认为,瘫痪发生在接种疫苗之后,并不证明疫苗造成瘫痪:“在有些人看来,疫苗接种对象、其家庭成员和社区接触者中发现的极少数‘疫苗相关’瘫痪病例,就是‘疫苗造成’的瘫痪病例,我认为这种说法是不严格的。”“从某些罕见的瘫痪病人身上分离得到类似疫苗的病毒,不能证明瘫痪就是由这种病毒引起的,就像不能证明病人同时表现的其它任何一种临床症状是由病毒引起一样。”[2]

可是,分子病毒学的最新进展却不支持沙宾的论断。1970年代发明的核酸测序技术很快被用于测定病毒基因组的核苷酸序列。1984年,英国莱斯特大学的研究人员从一例口服苗相关的脊灰死亡患者脊髓中分离得到一株脊灰病毒,测出了它的基因组序列。将它与患者口服的减毒疫苗病毒、以及弱化减毒之前的原始脊灰病毒相比较,清楚无误地显示了三者之间的亲缘关系,而且证实了仅仅一个核苷酸的回复突变,就能使减毒疫苗病毒恢复对神经细胞的毒性[5]

尽管美国政府已经认识到口服苗有引起瘫痪的风险,但毕竟致瘫几率极低,在野生脊灰病毒依然流行的情况下,接种保护效果更优的口服苗,获益远远超过风险,因此口服苗仍在美国继续使用。到了1979年,由本地野生脊灰病毒感染造成的瘫痪已在美国绝迹,只剩下由口服苗回复突变引起的瘫痪。为了防止外来野生病毒传入美国造成的疾病,美国儿童仍然继续接种脊灰疫苗。从1961年到1989年,因接种口服苗或与口服苗接种者接触而造成的瘫痪病例,每年平均有9人,发生的频率约为290万分之一。

萨尔克始终坚信他的灭活苗优于口服减毒苗。1970年代末,他写信再次敦促美国政府恢复使用灭活脊灰疫苗,理由是,既然疫苗造成的瘫痪完全可以避免,那么这样的病例即使只有一个也是不可接受的。此后,又过了十八年, 口服苗造成的瘫痪儿童总数又增加了200人,美国政府终于在1998年决定停止使用减毒苗,恢复使用灭活苗。此时,萨尔克已去世三年。

 

03

生前身后名

在世人眼里,萨尔克是个了不起的科学家。1958年的一项调查中,萨尔克被民众评选为最著名的两位在世美国科学家之一,另一人是研制原子弹的奥本海默(Robert Oppenheimer)。萨尔克的生日——10月24日——后来被定为每年的世界脊灰日。但在学术界,萨尔克的许多同行对他的评价却不高,认为他的工作缺少原创性。除此之外,萨尔克往往给同行留下好出风头的印象。而且他的情商有所欠缺,对合作者和助手的贡献及帮助,似乎从来不知如何充分表达感激之情,这也难免使他的人缘受到影响。由于这些原因,萨尔克始终未被选入美国国家科学院,而与他同时代的许多脊灰病毒研究人员,包括安德斯、韦勒、罗宾斯、里弗斯、霍斯特曼、沙宾、以及科普劳斯基,都是科学院院士。

科普劳斯基后来在费城的维斯塔研究所继续从事研究,并且担任所长多年。这是一家历史悠久的私立生物医学研究机构。在脊灰疫苗之后,他又取得一系列广受赞誉的成果,包括对巴斯德发明的狂犬疫苗所作的重大改进。由他首创的以细胞培养狂犬病毒制成的疫苗,至今仍在临床使用。但他在脊灰疫苗领域的工作,长期以来却一直被沙宾和萨尔克的光芒所掩盖。科普劳斯基曾经对此耿耿于心,认为自己的贡献未得到应有的承认,一遇机会就要发声为自己鸣不平。到了晚年,他的心境发生变化,终于释怀:“萨尔克和沙宾都理所当然地成为公众人物。他们周游世界各国,会见国王和总统,而我却可以继续工作。我相信对我来说,这样更好。”[6]

1995年,萨尔克去世。《自然》杂志发表了1975年诺贝尔生理学或医学奖得主达尔贝克(Renato Dulbecco)撰写的讣告,为萨尔克盖棺论定:“由于他的脊灰疫苗工作,萨尔克拿遍了来自世界各国政府及民间组织的各种重大奖项,但在学术界却没有得到任何褒奖……原因是他没有做出创新的科学发现。” 但是达尔贝克同时指出,“萨尔克的工作具备了高水平科研的许多特征,包括独立性和从事冷门课题时的原创性,充分证明了他出色地完成不被人看好的课题的能力。他的奉献是彻底而无私的。诚然,萨尔克没有为任何一项技术的进步做过贡献,但科学难道只是技术?”[7]这不失为中肯客观的评价。

对萨尔克的工作批评最直接、尖锐的,就是沙宾。才华出众的沙宾研究生涯极为多产。他恃才傲物,而且学生时代经过大学辩论队的磨练,口齿十分犀利。直到1990年,已是耄耋之年的沙宾在去世前三年还对只小他几岁的萨尔克射出最后一箭,嘲讽萨尔克的工作“纯粹是厨房里的化学”、“没有任何新发现”。

1970年,美国总统尼克松授予沙宾国家科学奖章,表彰他“为了解病毒和病毒疾病做出一系列基础性的贡献,并且最终促成根除了严重威胁人类健康的脊髓灰质炎的……疫苗诞生。”沙宾对尼克松的用词十分在意,曾经特地对人强调,尼克松说他做出的疫苗,是根除脊灰的 “那种疫苗(the vaccine)”,即“唯一的疫苗”,而不是“一种疫苗(a vaccine)”, 或“疫苗之一”。

For numerous fundamental contributions to the understanding of viruses and viral diseases, culminating in the development of the vaccine which has eliminated poliomyelitis as a major threat to human health.

尼克松用的一个冠词当然不能证明根除脊灰完全归功于沙宾的疫苗。回顾脊灰疫苗在美国的研发及使用历史,自始至终争议不断,有些争议出于科学上的不同观点,也有些出于个人恩怨。有两个问题至今令人困惑[8]

脊灰减毒活疫苗曾经在前苏联进行过大规模接种试验,为什么当时没有发现减毒苗相关的脊灰病例?如果当时就发现了由接种减毒苗造成的脊灰瘫痪,美国还能批准减毒苗上市吗?

由于口服减毒苗获得了普遍应用,全球范围内根除野生脊灰病毒所造成的严重疾病已经取得极大进展。如果仅仅使用灭活苗,能否在避免疫苗致瘫的情况下,通过脊灰病毒的无症状自然传播导致的群体免疫,达到同样效果?

这些问题可能永远也不会有答案。但有一点毫无疑问,灭活疫苗和减毒活疫苗,都对消除人类的脊灰灾难功不可没。

 

04

中国“方舟”:“一生只做了一件事”

在中国,为根除脊灰做出重要贡献的,首推已故著名病毒学家、协和医科大学前校长顾方舟教授[9]

上世纪五十年代,中国的脊灰疫情也很严重。仅1955年在江苏南通暴发的一场脊灰流行,就造成1680人瘫痪,大多为儿童,其中466人死亡,病死率高达28%。就在这一年,顾方舟在前苏联留学毕业,获得病毒学副博士学位,回国后受命到中国医学科学院病毒研究所任脊灰研究室主任。

顾方舟带领团队成员在云南山区建立了动物实验基地。那里出产猴子,方便研究,但条件异常艰苦。1957年,顾方舟首次在中国用猴肾细胞培养分离得到脊灰病毒,并且分型成功,为研制国产脊灰疫苗奠定了基础。此时,国际上已有两种脊灰疫苗方案可供选择:已经投入大规模临床应用的灭活疫苗,以及尚在临床试验阶段的口服减毒活疫苗。根据中国国情以及前苏联的经验,顾方舟力主优先开发口服苗。1959年年底,顾方舟的建议被采纳,中国脊灰减毒活疫苗的研究工作正式展开。1960年,顾方舟带领团队研制出脊灰减毒活疫苗。经过动物试验和人体试验,证实疫苗安全有效。

1959年,顾方舟与同事们一起建设位于昆明的生物医学研究所工地。

顾方舟首先研制成功的是液体活疫苗,与沙宾的口服苗一样,接种时直接滴进婴儿口中,或者混入食品饮料让儿童吃下。这样的接种方式容易造成疫苗的浪费,影响免疫效果。另外,为了保全疫苗活力,液态活疫苗需要冷藏,运输、储存不易,在条件落后的广大农村及边远地区难以推广。因此顾方舟又进一步研制成功糖丸疫苗,延长了疫苗在常温下的保存期限,大大方便了疫苗的应用。1965年开始,全中国城乡逐步推广脊灰疫苗, 从此脊灰发病率逐年下降。自1994年9月在湖北襄阳县发生最后一例后,未再发现由本土野生病毒引起的脊髓灰质炎病例。

2000年, 74岁的顾方舟代表国家在“中国消灭脊髓灰质炎证实报告”上签字,正式宣告中国已经根绝了本土野生脊灰病毒的流行,成为无脊灰国家。为消灭中国脊灰奋斗毕生的顾方舟曾经表示,“我一生只做了这一件事。”但仅此一件事就功德无量,足以让他名垂青史。

 

05

消灭脊灰的最后一战

在美国和其它工业化国家率先通过接种疫苗控制了野生脊灰以后,1988年,脊灰仍在全世界的125个国家流行,每年的发病人数高达35万。WHO制定了“到2000年在全球根绝脊灰”的规划,并且根据这个规划在多个国家发起了一系列大规模的脊灰疫苗接种运动,所采用的依然是高效、廉价、使用方便的口服苗。到了2000年,野生脊灰的发病人数减少到719例。虽然还没有实现彻底根绝,但距离既定目标仅有一步之遥了。

进入21世纪以后,野生脊灰病例数进一步下降。2015年,在连续三年未发现Ⅱ型野生脊灰后,WHO正式宣告已在全球消灭了Ⅱ型野生脊灰病毒,并且建议停用包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型病毒的三价脊灰疫苗,改用只包括Ⅰ、Ⅲ两型病毒的双价疫苗。根据美国的经验,在野生脊灰根绝以后可以考虑将减毒苗改换为灭活苗,以避免疫苗衍生病毒——即减毒苗的回复突变病毒——排出接种对象体外,感染周围未接种疫苗的易感个体,造成脊灰流行。但是,灭活苗不能有效地激发肠道黏膜免疫反应,单纯使用灭活苗的阻断传播效果有限,这是否会影响最终消灭脊灰的进程?

2014年,一组印度研究人员在《科学》报告了一项重要成果,为脊灰疫苗接种策略提供了新的思路[10]。他们发现,如果给先前已经接种过减毒苗的儿童再接种一次灭活苗,比起重复接种减毒苗,激发的肠道黏膜免疫反应更强,能更有效地阻止进入消化道的脊灰病毒在肠道复制后排出体外。换句话说,交替采用减毒苗和灭活苗两种疫苗,比起单纯使用任一种的效果更好。

根据这一发现,WHO修改了所推荐的脊灰疫苗接种策略:对于疫苗接种率高,野生脊灰病毒输入及传播的风险低的国家,可以完全使用灭活苗;所有其它使用减毒苗的国家,都应在四到五次的连续增强接种计划中包括一至两次灭活苗[11]

2012年以后,Ⅲ型野生脊灰在全世界未再出现。到了2018年,全世界只剩下两个国家——与中国接壤的阿富汗和巴基斯坦——报告了33个Ⅰ型野生脊灰的新病例。这两个国家多年来饱受政治动乱和武装冲突的摧残,脊灰疫苗的接种进展缓慢。巴基斯坦的北方部落地区甚至曾有谣言流传,宣称有人在脊灰疫苗中加入了可影响男孩生殖能力的雌激素,阴谋“阻止穆斯林的人口增长”。许多部落居民因此拒绝让孩子接种脊灰疫苗,甚至有人残忍地枪杀为儿童接种疫苗的医生。反疫苗的阴谋论和暴力事件极大地干扰了脊灰疫苗接种运动。

除了阿富汗和巴基斯坦这两块消灭野生脊灰攻坚战的硬骨头外,从2016年开始,随着Ⅱ型脊灰疫苗的停止使用,脊灰流行国家人群对该型病毒的免疫力下降,在多个国家发现了由疫苗衍生的回复突变病毒造成的脊灰瘫痪病例。这些病例大多发生在疫苗接种覆盖率不高的地区,少数接种对象在服用疫苗后排出了具有神经毒性的回复突变病毒,使周围没有免疫力的易感个体接触感染,在社区中造成脊灰流行。由此可见,控制疫苗衍生病毒流行的关键,仍然在于推广疫苗接种。

2019年,WHO制定了新的规划,计划用四年时间,到2023年,实现在全世界扑灭脊灰的最终目标[12]。规划中采用的策略是,在仍有野生脊灰流行的两个国家,要通过与当地政府、各派政治力量、宗教组织、民间团体的积极沟通合作,加强疫苗接种运动的力度和效果,力争扩大疫苗覆盖面;已经消除野生脊灰的国家应继续坚持疫苗接种,严防外来野生病毒的输入传播;针对疫苗衍生病毒的流行,则应加强检测监控,一旦发现,立即根据病毒类型选用合适的疫苗追加补充接种。

2020年,野生脊灰病例已在整个非洲大陆根绝。可是当年2月,非洲中部的乍得共和国却出现了脊灰疫苗衍生病毒的流行。由于席卷全球的新冠病毒疫情的影响,非洲地区的脊灰疫苗接种被迫中断,致使疫苗衍生病毒扩散,造成80名儿童瘫痪。病毒还传播到相邻的苏丹和中非两国,并有进一步扩散之势。在WHO的组织协调下,非洲国家的脊灰疫苗接种运动在2020年7月恢复进行,到去年年底,共有16个国家的4千万名儿童接种了脊灰疫苗[13]

由此可见,减毒苗的回复突变有可能成为根绝脊灰病毒的最后障碍。美、英两国的脊灰病毒研究人员分析了大量的减毒苗回复突变病毒株,在此基础上,对沙宾的减毒苗病毒基因组进行优化设计,一共引入五处人工突变,在保留原有疫苗病毒生物学性质及免疫原性的基础上,提高病毒RNA复制的精确度和疫苗病毒基因组的遗传稳定性,得到一株新的弱化减毒Ⅱ型脊灰疫苗病毒nOPV2。比起沙宾的Ⅱ型减毒疫苗OPV2,接种nOPV2后发生回复突变的频率大幅度降低。这是减毒活疫苗在问世五十年后得到的第一次有针对性的改进。这不仅对于脊灰疫苗,对其它RNA病毒疫苗的开发和改进也有重大意义。

nOPV2疫苗的临床试验已取得了可喜的结果[14]。鉴于脊灰疫苗衍生病毒在多国暴发流行的严峻形势,2020年11月,WHO批准将nOPV2疫苗投入紧急临床应用,成为有史以来第一种获得紧急使用授权的疫苗产品,比预防SARS-CoV-2 新冠病毒的mRNA疫苗还早一个月。

半个多世纪坚持不懈的努力,终于迎来了隧道尽头的亮光。即使在根绝脊灰的最后冲刺途中还可能遭遇暂时的挫折,人类历史终将开启一个没有脊灰的新篇章。到了那一天,我们将掬一瓣心香,告慰所有曾为研制脊灰疫苗无私奉献的先贤,不论他们当初是成功或者失败:凭借科学的精神和力量,继天花之后,人类终于为又一种危害深重的恶疾敲响了丧钟。

(全文完)


参考文献

[1] Sabin AB & Ward R. The natural history of human poliomyelitis: I. Distribution of virus in nervous and non-nervous tissues. J Exp Med. 1941; 73: 771-93.

[2] Sabin AB. Oral poliovirus vaccine: history of its development and use and current challenge to eliminate poliomyelitis from the world. J Infect Dis. 1985; 151: 420-36.

[3] Horstmann DM. The poliomyelitis story: a scientific hegira. Yale J Biol Med. 1985; 58: 79-90.

[4] Henderson DA et al. Paralytic disease associated with oral polio vaccines. JAMA. 1964; 190: 41-8.

[5] Cann AJ et al. Reversion to neurovirulence of the live-attenuated Sabin type 3 oral poliovirus vaccine. Nucleic Acids Res. 1984; 12: 7787-92.

[6] Collins, H. The Gulp Heard Round the World. The Philadelphia Inquirer. November 6, 2000. p. D-1.

[7] Dulbecco R. Jonas Salk. Nature. 1995; 376: 216.

[8] Racaniello VR. Why do we still use Sabin poliovirus vaccine? http://www.virology.ws/2015/09/10/why-do-we-still-use-sabin-poliovirus-vaccine/.

[9] 百度百科. 顾方舟. https://baike.baidu.com/item/顾方舟.

[10] Jafari H et al. Polio eradication. Efficacy of inactivated poliovirus vaccine in India. Science. 2014; 345: 922-5.

[11] Racaniello VR. An unexpected benefit of inactivated poliovirus vaccine. 2015. http://www.virology.ws/2015/01/06/an-unexpected-benefit-of-inactivated-poliovirus-vaccine/.

[12] WHO. The Polio Endgame Strategy 2019–2023: Eradication, Integration, Containment and Certification. Geneva: World Health Organization, 2019 (WHO/Polio/19.04). License:  CC BY-NC-SA 3.0 IGO.

[13] WHO. Over 3.3 million children vaccinated in Chad in large-scale polio campaign. https://www.afro.who.int/news/over-33-million-children-vaccinated-chad-large-scale-polio-campaign.

[14] Yeh MT et al. Engineering the Live-Attenuated Polio Vaccine to Prevent Reversion to Virulence. Cell Host Microbe. 2020; 27: 736‐51.


本系列所用主要参考资料

  • The college of Physicians of Philadelphia. The History of vaccines. https://www.historyofvaccines.org/.
  • Offit PA. The Cutter Incident: How America’s first polio vaccine led to the growing vaccine crisis. New Haven and London: Yale University Press, 2005.
  • Horstmann DM. The poliomyelitis story: a scientific hegira. Yale J Biol Med. 1985; 582: 79-90.
  • Wikipedia. Polio vaccine. https://en.wikipedia.org/wiki/Polio_vaccine.
  • Wikipedia. Jonas Salk. https://en.wikipedia.org/wiki/Jonas_Salk.
  • Wikipedia. Albert Sabin.  https://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Sabin.

注:本文所使用的图片均属于公有领域。

 



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