[免疫人生] 如何獲得免疫力….談免疫、免疫力與疫苗!
雖然進入五月中旬後,台灣新冠肺炎(武漢肺炎)疫情大爆發,但不幸中的大幸是我們已撐過了去年疫情剛爆發時最艱辛的2020年,現在已有控制疫情的良方~”疫苗”的問世。
疫苗能讓我們獲得免疫力,而多數人獲得免疫力(群體免疫)則是我們未來生活是否能恢復正常的關鍵。所以今天Stella要帶大家來認識免疫系統、免疫力與疫苗的關聯,並簡單介紹一下武漢肺炎疫苗。
▌免疫力是抑制疫情傳播的關鍵!
不知道大家是否曾想過,"為什麼流感和武漢肺炎兩種疾病同樣都是由病毒所引起,且都是透過飛沫傳染,但我們飽受了武漢肺炎對個人健康(包括生命)、社會民生和經濟的衝擊,卻不用擔心流感帶來的威脅?…Why?"答案就是對病毒有無免疫力!
流感在人類社會已有超過百年的歷史,這意味著大部分人都曾多次接觸過此病毒,並對它有一定的免疫力。再加上人類對如何處理流感病毒早已有豐富經驗,例如施打流感疫苗及使用各種抗病毒藥物等。所以流感並不會造成大規模疫情,且能預防其引發的重症或致死風險,因而不會帶給我們太大的威脅。
武漢肺炎卻是一個全新的病毒,因此沒有人對它有免疫力。再加上此病毒早期即有傳染力,而且不容易預防,故易快速擴散引爆大規模疫情。隨著感染人數的增多,重病和死亡風險將增加,醫療可能因不堪負荷而崩潰,且還會衝擊社會、民生與經濟。
所以若想要恢復武漢肺炎爆發前的日常生活,希望武漢肺炎能像流感般,不會影響我們健康與民生經濟,就需要大部分人對此病毒具有免疫力。而根據目前專家普遍的看法,武漢肺炎群體免疫門檻為70%,也就是說,要有七成以上的國人都擁有免疫力,我們才能徹底免於武漢肺炎疫情的威脅、恢復之前的正常生活。
▌免疫力是如何獲得的? 淺談免疫系統與免疫力
想要獲得免疫力方法有二:直接接觸並感染病毒且戰勝病毒;或施打疫苗。首先,我們先來了解接觸、感染病毒是如何讓我們獲得免疫力的。
在自然的情況下,在被病毒等致病微生物感染且痊癒後,我們會獲得對該病毒的免疫力,讓我們得以免於同樣病毒的威脅。這整個過程大概是這樣的:
1.病毒等致病微生物打破皮膚、黏膜屏障,進入身體。
2.在體內巡邏的免疫細胞,如巨噬細胞、白血球等發現入侵者,大量免疫細胞趕到案發現場參戰,透過吞噬等方法來殺死敵人。
上述過程稱為「先天性免疫反應」,若入侵者不強,這個階段即可清除敵人,而後身體會開始進行修護,最後傷口會癒合並恢復原狀。但若敵人太強,光憑巨噬細胞、白血球無法殲滅入侵者的話,就會激活「後天性免疫反應」,針對入侵者發動”針對性”的免疫攻擊。這個階段上場的免疫細胞包括T細胞、B細胞等,而我們一般常聽到的抗體,以及免疫力都是在這個階段產生的。
3.「後天性免疫反應」:巨噬細胞等抗原呈現細胞將入侵者的片段組織(抗原)呈現給T細胞(TCR),激活後天性免疫反應。在這個過程中,B細胞會根據入侵者的抗原,生產"客製化"的專門武器~抗體;另外還會活化包括毒殺T細胞等免疫細胞來消滅入侵者,發揮免疫防禦的功能。
首次接觸病毒時,因為需要辨識入侵者的抗原,並針對其發動專一性的免疫反應,所以較費時,約5~10天或更久的時間(因人而異)。但當打完首戰後,免疫系統會產生記憶細胞,記錄下這些作戰訊息,所以下次當同樣的敵人再度入侵時,身體就能迅速(約1~3天)且大量產生免疫反應,讓我們較輕易就能戰勝敵人,此即俗稱的免疫力。(參考圖一)
▌為什麼疫苗能讓我們獲得免疫力? 淺談疫苗的作用原理
如前所述,接觸並感染病毒能讓我們獲得免疫力,保護我們免於同樣病毒的威脅,但直接接觸病毒畢竟有健康與生命的風險。以武漢肺炎為例,儘管大多數人感染者都是輕症,會戰勝病毒而痊癒;但仍有部分人感染後出現重症,在打完戰後留有後遺症;也有少數人因打輸病毒而喪命…為了降低感染病毒帶來的健康與生命風險,於是有了疫苗的誕生。
疫苗係利用”免疫系統具有記憶力”的原理,讓身體事先”演習”敵人入侵、免疫細胞作戰的過程,使身體得以在安全的狀況下產生免疫記憶(=免疫力)。以武漢肺炎為例,目前開發的疫苗主要有三種:含完整病毒的死毒(或稱滅活)疫苗,使用病毒片段(就武漢肺炎來說就是病毒的棘蛋白)的蛋白質疫苗,和基因疫苗~mRNA、DNA疫苗,這些方法都比讓我們直接接觸病毒來獲得免疫力安全多了。(參考圖二)
[武漢肺炎疫苗種類]
*滅活疫苗(或稱死毒疫苗):先殺死病毒(稱為滅活),之後再將病毒的屍體送入體內,誘發免疫反應。使用這個技術的疫苗有中國科興疫苗、國藥集團疫苗;印度的Covaxin疫苗。
*蛋白質疫苗(或稱重組蛋白疫苗):利用基因技術,在體外先培養出要使用的病毒蛋白質,經純化後,再將蛋白質打入人體,激活免疫反應。台灣的高端疫苗、聯亞疫苗;美國的Novavax疫苗都是使用這種技術。
*基因疫苗(mRNA或DNA疫苗):蛋白質是由DNA而來,DNA經轉錄會形成RNA,之後再經轉譯合成蛋白質。基因疫苗就是將合成病毒棘蛋白的基因訊息(mRNA或DNA)送入體內,由人體細胞自行合成蛋白質,再激活身體免疫反應。知名的輝瑞和莫德納疫苗就屬於mRNA疫苗;而大家耳熟能詳的AZ疫苗、J&J 嬌生疫苗則是以腺病毒為載體的DNA疫苗。
總結來說,想要終止武漢肺炎對我們健康、社會民生與經濟的威脅、恢復正常生活,就需要有七成以上的國人都具有免疫力。而獲得免疫力的方法只有兩種:直接接觸病毒、感染武漢肺炎,或施打武漢肺炎疫苗。前者(直接感染)相當於裸身上戰場,會有較高的健康和死亡風險,後者(打疫苗)相當於武裝上場,讓我們較容易打贏病毒,抑制疫情的擴散,並降低因感染引起的重症和死亡風險。所以,我個人始終認為”是否要打疫苗”根本是個偽命題,因為聰明人才不會有武器不用,選擇讓自己裸身上場和病毒搏鬥啊。
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由交大應用化學系李耀坤教授技轉成立的聚碩生技104年獲得交大思源基金會種子計畫競賽獎金,並於次年105年創立公司,由交大校友碩英集團與捷強集團共同投資而成立。
聚碩生技專精於微生物篩選與培養、酵素化學、有機合成、表面修飾、人工抗體篩選與生產及異源蛋白質表現與純化。因其優異的研發能量,聚碩生技於107年獲選創業概念海選計畫。
交大應用化學系李耀坤教授表示,技轉成立聚碩生技的初衷在「結合化學原理整合生物技術,作出真正能為產業所應用的研發,也是學術研究應該要發揮的最大價值。」因此聚碩生技近年研發聚焦市場使用端需求為主,包含血糖檢測用酵素、乳酸檢測及抗體純化材料等三大研發領域。產品已開發出客製化生產特定蛋白質、高效能蛋白質藥物生產與純化、蛋白質及晶片材料表面化學修飾、由終產品出發量身打造蛋白質醱酵生產解決方案,目標以微生物成就綠色循環經濟。
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【疫苗接種】就是利用免疫系統的運作原理,使注入接受者體內的物質類似或等同於異物,而引發相似的生理功能,以便於日後較具毒力的相似物質侵入體內時,能夠回憶起類似的狀況,加快對付病原的反應。
「免疫學」的研究正是協助人類對抗傳染性疾病的有力武器。世界上第 1 支疫苗是金納(Edward Jenner)博士在 1796 年發明的,而現代疫苗的技術,則是等到 1879 年巴斯德(Louis Pasteur)發現了減毒疫苗的原理才建立的。
因為免疫反應是人類能有效控制各種傳染性疾病的最根本基礎,對於像愛滋病、肺結核、肝炎之類的傳染病,只有更進一步了解免疫系統,才能發展出更有效力的免疫療法或疫苗,以達到預防或治療的效果。
此外,想發展有效用的疫苗,惟有從基礎免疫學研究來探究人體各類的免疫機制,以進一步了解傳染病原的致病機轉,才能提升疫苗的效用。
現今,生長在臺灣的人們從出生到長大,都需要接種十多種疫苗,你知道疫苗的由來嗎?接種疫苗的目的為何?施打疫苗的種類有哪些?每支疫苗有何不同?疫苗的未來如何?(資料來源:【註1】)
■疫苗的作用是如何被發現的?
在疫苗尚未存在的時代,是一個比現在危險得多的世界。如今完全能夠避免的疾病,在當時每年會奪走數以百萬計的生命。
在公元10世紀,中國人首先發現了疫苗的早期形式:通過讓健康的人接觸某種疾病結痂後的皮膚組織來建立免疫力。
八個世紀後,英國醫生愛德華·詹納(Edward Jenner)注意到,擠奶工們可能會患上輕度的牛痘,但卻很少進一步染上致命的天花。
1796年,詹納在八歲的兒童詹姆斯·菲普斯(James Phipps)身上進行了一個實驗。這名醫生將牛痘傷口中的膿注入這名男孩體內,他很快就出現了症狀。
菲普斯一康復,詹納就將天花注入他的體內,但是他卻沒有患病。牛痘令他對天花免疫。1798年,實驗的結果公之於世,“疫苗”這個詞第一次出現英文的“vaccine”的詞源正是來自於拉丁文的“vacca”(母牛)。(資料來源:【註2】)
■現代疫苗的技術
則是等到 1879 年巴斯德(Louis Pasteur)發現了減毒疫苗的原理才建立的。他先從患者身上取出病毒母株,把它的毒性減弱後進行繁殖,再製作成疫苗注入人體內,使人體產生抗體。因病毒毒性已減弱,所以不會造成疾病。這種減毒疫苗的原理廣泛應用在卡介苗、水痘疫苗、德國麻疹疫苗、腮腺炎疫苗等。
巴斯德發明的傳統減毒疫苗、死毒疫苗等技術,至今仍是製造疫苗的標準技術,也開啟了微生物學及免疫學研究的大門。
■人體為何要接種疫苗?
疫苗接種的主要目的是使身體能夠製造自然的物質,用以提升生物體對病原的辨認和防禦功能,有時類似的病原體會引起同一類病原的免疫反應,因此原則上一種疫苗是針對一種疾病,或相似度極高的病原體,以牛痘預防天花就是一個很好的例子。此外,在 20 世紀末,免疫學家發現疫苗也可能具有治療功能,並發展出相關的理論和應用。
▶「預防」
疫苗接種多數是一種可以激起個體自然防禦機制的醫療行為,以預防未來可能得到的疾病,這種疫苗接種特稱為「預防接種」。白喉、破傷風、百日咳、小兒麻痺、B型流感嗜血桿菌、B型肝炎、麻疹、德國麻疹、腮腺炎等的疫苗,都是目前常見的種類。
疫苗不僅可以使接種者罹患該疾病的發病率下降,當一種疫苗所對付的疾病僅感染單一物種時,便有可能消滅病原,例如:天花疫苗。
▶「治療」
疫苗也可以用來做積極的免疫治療,這種技術刺激免疫系統大量生產抗體,或是以外來的相應抗體,共同對付已經感染的患者體內存有的病原。
例如:B 型肝炎病毒 (Hepatitis B virus,HBV) 治療型疫苗
預防型疫苗的功效是讓尚未被感染的健康人體產生具保護效果的抗體,相較之下治療型疫苗研發難度較高,因為多數帶原者都是在胎兒或幼童時期接觸到 HBV 的感染,在免疫系統尚未成熟的階段體內就已存在 HBV 抗原,所以免疫系統容易將HBV 抗原也視為自身的抗原而產生耐受性,不易引起針對 HBV 抗原進行攻擊的反應。因此為了突破在帶原者體內已形成的耐受性,治療型疫苗的設計則以佐劑或利用其他方式加強HBV 抗原的免疫源性(資料來源:【註3】)。
■疫苗是毒素改造而來?
▶傳統疫苗
可分成「去活性疫苗」、「活體減毒疫苗」及「類毒素疫苗」 3 大類。
➜「去活性疫苗」:
是透過熱或化學藥劑,把致病微生物結構破壞或把它殺死所形成的,但因部分結構仍完整,可誘起免疫反應達到免疫治療的目的,如流感、霍亂、腺鼠疫、A型肝炎等的疫苗。但這類致病微生物毒性較低、時效短,無法引起免疫系統完整的反應,有時必須追加施打。
➜「活體減毒疫苗」:
是利用培養技術製造出的減低毒性活體微生物的品種。由於免疫反應主要偵測的是病菌本身外部的構造,因此減去毒性物質或微生物代謝產物仍可有效產生施打疫苗者的免疫力,例如黃熱病、麻疹、腮腺炎等疫苗。
➜「類毒素疫苗」:
此外,某些微生物本身無害,但其產生、釋放的毒素是疾病的根源,科學家便把這類毒素改造或破壞以形成類毒素疫苗。這類疫苗具免疫反應所需的基本誘發功能,卻不傷害接種者,例如破傷風和白喉疫苗。
▶基因疫苗
針對目標細胞,藉由改造過的病毒或細菌感染,以插入基因或調節基因表現的手法,引起免疫系統的活化。若這些細胞因此在表面呈現異於接種者本身的物質,將會被免疫系統辨識而受到攻擊。目前研究發現,基因疫苗可以引發高效價的抗體反應,同時伴隨細胞性免疫反應,包括輔助T細胞和殺手T細胞。在人體內殺手T細胞利用其細胞表面受器,專司負責發現並清除受病毒感染的細胞,同時對癌細胞的治療也有顯著的效果。
因此如何引發具專一性的殺手T細胞,一直是預防和治療性癌症疫苗研發的重點。而用傳統的死毒疫苗或重組蛋白疫苗免疫,通常無法獲得有效的殺手T細胞反應。
(資料來源:【註1】)
■疫苗給人類的貢獻
在過去一個世紀,疫苗幫助全世界大幅度減少了很多疾病的傷害性。在麻疹的第一株疫苗於1960年代問世之前,每年約有260萬人死於這種疾病。根據世界衛生組織數據,麻疹疫苗令2000年至2017年間的麻疹致死人數減少了80%。(資料來源:【註2】)
傳染性疾病一直都是人類最大的死因,每年有 1,700 萬人死於傳染性疾病。在傳染性疾病的預防上,疫苗的使用比任何其他醫學方法對人類健康的貢獻都要大。 (資料來源:【註1】)
【Reference】
國衛院論壇2019年度議題「預防接種服務財務解決對策」簡介
➤➤議題召集人:李秉穎醫師(國立臺灣大學醫學院附設院兒童醫院)、張峰義教授(國防醫學院)
➤➤接種疫苗的重要性在於疾病的預防,我國疫苗財源主要來自菸捐,未有獨立疫苗基金,且新疫苗單價相較以往貴好幾倍,如何提升民眾正確的預防健康觀念,進而扶植國內疫苗的研製是迫切的課題。
會中討論時衛生福利部何啟功次長詢問到是否可能提議WHO流感疫苗選株時將亞洲或東亞地區納入特別考量?召集人李秉穎醫師說明,因為近年對於中國防疫的層面提升,目前WHO已將中國與亞洲的流感流行株列入選株的考量之一。
台灣已有能力可以製造流感疫苗,惟流感病毒株數量龐大且病毒會因時因地因人出現變異,若要自製須於選株時即相當嚴謹,才能精簡疫苗研發經費。
https://forum.nhri.edu.tw/projects/forum-projects/108-pp-5/
1.來源
➤➤資料
∎【註1】
科技大觀園 「消滅疾病,疫苗的發明與免疫反應」
https://bit.ly/2SSGxD7
∎【註2】
BBC News「疫苗如何發揮作用:為什麼仍有人質疑它?」
https://bbc.in/2ImcwtF
∎【註3】
免疫療法:治癒慢性B型肝炎的新契機 廖浤鈞 ; 劉士任 感染控制雜誌 29:4 2019.08[民108.08] 頁200-208
(財團法人國家衛生研究院-感染症與疫苗研究所:廖浤鈞、劉士任)
(https://bit.ly/3oOeROF)
➤➤照片
∎【註2】
2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
▶國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)-線上閱覽:
https://forum.nhri.org.tw/publications/
3. 【國衛院論壇學術活動】
➤https://forum.nhri.org.tw/events/
#國家衛生研究院 #國衛院 #國家衛生研究院論壇 #國衛院論壇 #衛生福利部 #疫苗接種 #疫苗 #去活性疫苗 #活體減毒疫苗 #類毒素疫苗 #基因疫苗
衛生福利部 / 疾病管制署 - 1922防疫達人 / 財團法人國家衛生研究院 / 國家衛生研究院-論壇
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