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你只看到傳染病奪走性命?未來疫苗也能"傳染"

你只看到傳染病奪走性命?未來疫苗也能"傳染"

圖:對於人類和其他靈長類動物來說,埃博拉病毒相當致命

我們今天接種的疫苗已經擁有令人難以置信的神奇作用,它們幫助消滅了天花,清除了美洲風疹,每年將數百萬人從白喉、破傷風、百日咳以及麻疹等致命疾病中拯救回來。當有足夠多的人接種疫苗時,傳染病就無法再輕易傳播,每個人都會從這種群體免疫中受益。

然而,要想讓足夠多的人接種疫苗非常困難,尤其是在公共衛生基礎設施較差的地區。所以科學家們正在設計可以通過宿主傳播的疫苗和抗病毒療法。這些「可傳染的疫苗」可能首先被用於攜帶傳染病的動物身上,而這些疾病很可能感染人類。有些疫苗可能會削弱病毒,或將病原體附加在良性病毒上。而其他的治療方法則是針對已經感染的人,並在他們的細胞中捕獲病毒。

這些疫苗和療法目前還處於早期階段,科學家們必須要證明它們在野生動物或人的身上是安全有效的。但它們可以降低艾滋病和其他傳染病的傳播,同時保護人們不受其他疾病的困擾。此外,這個策略會比為每個人接種疫苗更加方便和便宜。這裡有三種通過可傳染疫苗阻止傳染病傳播的方法:

1.傳播,但不像野火那樣失控

已經至少有一種已知疫苗具有傳染性,雖然它不是故意設計出來的。在美國,脊髓灰質炎疫苗以前是通過注射手段接種的。但還有另一種形式的疫苗,即口服削弱但依然活躍的病毒。事實證明,這個版本的疫苗可以簡單地傳播給其他人,直到最終消亡。世界衛生組織依靠這種口服脊髓灰質炎疫苗,幾乎已經在全球範圍內根除這種疾病。

但這種疫苗有個缺點,那就是在罕見情況下,活體疫苗會變異到足以恢復其致命的形式。口服脊髓灰質炎疫苗攜帶三種病毒,其中一種已在野外根除,但其也極有可能引發問題。世衛組織正在轉向兩種攜帶安全菌株的疫苗。

這些疫苗會向免疫系統發出信號,以方便後者識別,並攻擊致病原,無論它們包含活體病毒、死亡病毒亦或是部分原始病毒。這可以幫助訓練免疫系統,以防遇到真正的病毒攻擊。許多疫苗都使用弱化版本的活體病毒,包括麻疹和水痘。在這個過程中,病毒會失效,不能引起疾病,並且無法傳播。

但很有可能這些疫苗仍然有傳染性,儘管科學家們還沒有對此深入研究。當這些疫苗被開發出來時,重點是確保他們不會讓人生病。美國得克薩斯大學奧斯汀分校的進化生物學家詹姆斯·布爾(James Bull)在電子郵件中說:「大多數疫苗設計時並沒有考慮傳播問題。」

如果我們有意設計可傳染的疫苗,與常規疫苗相比,它們更有可能恢復致命性。這是因為它們會接觸到更多的人,並有機會不斷複製和迭代,這意味著它們擁有更多發生突變和進化的機會。愛達荷大學數學生物學家斯科特·納斯米爾(Scott Nusimer)表示:「在這種情況下,你的傳染性疫苗更有可能重新變成病毒。」

有鑒於此,科學家們需要開發只有弱傳染性的活體疫苗。這種疫苗只會在死亡前小範圍傳播,它或許不能根除疾病,但需要接種疫苗的人會大幅減少。納斯米爾及其同事們估計,弱傳染性疫苗在疾病爆發過程中依然會發揮重要作用。他說:「即使是這種微軟的傳播能力,也需要很長的路要走。」

這種傳染性疫苗可讓我們節省很多錢。納斯米爾估計,如果我們有傳染性的麻疹、腮腺炎、風疹(MMR)疫苗,我們就可以將每年的免疫成本減少5000萬美元。他說:「即使只有微弱傳染性的疫苗,你也能省下天文數字般的資金」。

科學家也可以對活體疫苗進行基因工程改造,以阻止它演變成令人討厭的東西。

2.我們的朋友——皰疹

由於從事建造、狩獵、農業以及其他活動導致自然棲息地大幅減少,人類正與野生動物進行越來越近距離的接觸。這也意味著,我們有更多的機會接觸到它們所攜帶的疾病。英國普利茅斯大學的病毒學家邁克爾·賈維斯(Michael Jarvis)在電子郵件中稱,大約1/3的埃博拉疫情可以追溯到那些處理被病毒殺死的大猩猩屍體的人身上。

因此,傳染性疫苗主要針對那些能使人患病的微生物上,而它們通常寄生在動物身上。這將防止疾病在人類社區爆發,同時讓瀕臨滅絕的動物受益。由於捕獵和森林砍伐,已經陷入困境的類人猿也正受到埃博拉病毒的威脅。賈維斯說:「通過疫苗接種保護類人猿,無論是保護人類健康還是類人猿都是雙贏的解決方案。」

與試圖追蹤和為所有類人猿、蝙蝠或嚙齒類動物接種疫苗相比,傳染性疫苗的接種要容易得多。納斯米爾說:「在接種傳統疫苗時,你需要找到每隻動物進行接種,但這幾乎是不可能的。你怎麼接近並為大批鹿鼠接種抗漢坦病毒疫苗?」

納斯米爾稱,這些努力實際上不可能使用致病病毒的活體版,為此從另一個角度設計可傳播的疫苗可能會更安全。這些疫苗將使用良性病毒,它可以感染人或動物卻不會讓他們生病。它們被稱為巨細胞病毒(CMV),實際上屬於皰疹病毒家族。它們在人類和其他哺乳動物身上十分常見。事實上,在美國40歲的成年人中,有50%到80%的人被巨細胞病毒感染,儘管大多數人沒有表現出癥狀。

在這種疫苗中,活體巨細胞病毒會被改造,攜帶一小段能夠引起疾病的病毒,免疫系統會識別和攻擊它。如果這種病毒恢復毒性,它會失去作為疫苗的有效性。納斯米爾說:「它不會產生任何災難性的後果,因為它只是回到了巨細胞病毒狀態。」

這些病毒已經很容易傳播,為此科學家們可以設計出一種疫苗,將它們自己限制在已經選擇接種疫苗的動物身上。然而,它們在哺乳動物中廣泛存在的事實可能是一把雙刃劍。如果疫苗被接種到已經攜帶巨細胞病毒的動物身上,它可能不得不與正常版本的病毒競爭。納斯米爾表示,這些基於皰疹的疫苗可能無法作為弱性活體疫苗發揮作用。研究人員正在研究多發性巨細胞病毒在動物體內的共存情況。

賈維斯和他的同事正在研究皰疹疫苗,它可以幫助類人猿免疫埃博拉病毒,幫助大鼠對抗拉沙病毒。他們已經證明,埃博拉疫苗可以保護獼猴免受病毒感染,雖然目前的版本不具有傳染性。賈維斯說:「下一步是確定能夠自我傳播版本的疫苗是否同樣受到免疫系統保護。有了皰疹病毒的幫助,自然和進化幫你做了許多工作,因為這些病毒已經非常容易傳播。」

這種接種也可以設計為不傳播方式。納斯米爾說,一種正在開發的疫苗可以保護人類免受埃博拉病毒影響,它使用良性病毒進行基因改造,並攜帶埃博拉病毒表面蛋白編碼。然而,該疫苗也被剝奪了遺傳指令,使其無法繼續自我複製。

3.開發病毒「寄生蟲」

對於有些疾病,比如HIV,目前還沒有疫苗。加州大學洛杉磯分校定量生物學家雷歐·溫伯格(Leor Weinberger)說,過去20年間,我們始終在研發能夠治療艾滋病的藥物。抗逆轉錄病毒療法堪稱是巨大的成功,從本質上講,它將艾滋病從致命疾病減輕為終生可控程度。

但是與疫苗相似,治療傳染性疾病的藥物也存在缺點。隨著微生物產生耐藥性,它們的效果越來越差。溫伯格說:「病毒不斷複製和變異,而我們使用的化學物質卻沒有相應改變。而且人們並非總是保持合作,堅持服用藥物。即使是為期1周的抗生素治療方案,人們可能也無法嚴格執行。」為了抑制艾滋病病情,人們不得不終生服用抗逆轉錄病毒藥物。

這就是為什麼溫伯格和他的同事計劃讓病毒「自食惡果」的原因。他們正在設計一種弱版的傳染性病毒,與疫苗不同,它是專為那些已經被感染的人開發的。它就像HIV中的寄生蟲,在受感染細胞內與病毒爭奪資源。溫伯格稱它們為「化合物治療干擾顆粒」,簡稱TIP。

為了維持生長,艾滋病毒會劫持更多健康細胞。這些細胞會變成工廠,幫助HIV病毒包裝到它們的遺傳物質中。但當TIP到達現場時,它們會竊取這些蛋白質為己用。最終,這些細胞不會感染相鄰細胞。溫伯格說:「你不會去拯救細胞,但是傳遞到下一個細胞中的東西主要是干擾粒子。」

通過對艾滋病毒進行圍追堵截,這些TIP會降低人體血液中的病毒數量。這應該可以阻止它們傳播到其他人身上,也能減緩艾滋病毒的擴散和惡化。這些缺陷粒子將被傳遞到新的人體內。沒有HIV,TIP就不能複製,因此如果它們傳播到沒有HIV的人身上,它們可能會死亡。

但這些TIP也有可能會堅持下去,如果該人未來被感染,它們依然能夠發揮作用。因為它們可以複製和迭代,TIP也將能夠進化。它們將與艾滋病毒展開軍備競賽,以便它們可以繼續竊取艾滋病毒的營養。如果它們重新恢復為HIV,它們將只會變成感染者已經攜帶的病毒。溫伯格說:「這就像供給沒有藥效的藥物。」

當然,溫伯格和他的同事仍然需要解決其他安全問題。他說:「我們必須確保我們削弱了病毒,並且它不會恢復為比原來更糟糕的東西。」他們還必須確保TIP不會引起過度的免疫反應,那會使人變得虛弱。他們仍在完善TIP設計,並將於明年在動物身上測試它們,以確保安全性。溫伯格表示,研究團隊的重點是HIV,但是類似策略也可以用於治療其他病毒。

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