(照片提供/科學人)

重點提要

■疫苗對於預防疾病非常有效，但是它們還可以運作得更好，用在更多人身上，並對抗更多種疾病。

■免疫學的進展讓研發人員得以利用新型「佐劑」(疫苗裡可刺激免疫反應的成份) ，針對特定的族群與病原設計疫苗。

■嶄新的佐劑能讓現有的疫苗效力更強，也能讓過去遭遇瓶頸的疫苗成為可能。

對於曾親眼目睹德國麻疹造成的新生兒缺陷、因小兒麻痹症而禁錮在人工呼吸器的癱瘓兒童，或聽過嬰兒罹患百日咳而發出駭人咳嗽聲的人來說，這些疾病所造成的傷害將成為揮之不去的恐懼。所幸這些疾病如今已能用疫苗來預防，只要接種疫苗，這個世代的人們實際上一生都不會經歷這些苦難。

200多年來，接種疫苗已被證實是在預防傳染病時，最能拯救生命也最經濟的方法之一，僅次於消毒生活用水。疫苗讓數百萬人免於早逝或身體受損，並且讓天花於1979年自世界上絕跡。公衛專家現在的目標是要消滅小兒麻痹症與麻疹，甚至期望有一天能消滅瘧疾，不過這篇文章將告訴你為何研發人員得運用嶄新的策略，才能發展出有效的瘧疾疫苗。

一般而言，疫苗運作的基礎是藉由接觸少量的致病微生物，來教導我們的免疫系統辨識該微生物，並且準備好在下一次遇見時擊退它們。但是一般的疫苗並非對全部的人都有效，也不是所有疾病的萬靈丹。有些族群（例如老年人）的免疫系統可能太虛弱，所以無法對傳統疫苗做出足夠反應；而某些致病原則能躲避疫苗引發的免疫防禦機制，例如瘧疾、結核病與愛滋病，都是疫苗仍無法對抗的疾病。疫苗運作的原理也可以擴及許多其他疾病，像是癌症、過敏或者阿茲海默症，但是這些應用需要誘發免疫系統，使其對原本不善於辨認或無法辨認的物質起反應。

免疫系統誘發物能增強身體對疫苗的辨識與反應能力，因此對上列所有疾病的防制有重大影響。這些增強免疫反應的物質通常稱為佐劑（adjuvant），由拉丁文的幫助（adjuvare）衍伸而來。有些佐劑在100多年前就已為人所知，並用來增進疫苗與癌症治療的效果。然而一如我們對疫苗作用機制的認識，有關佐劑與免疫細胞互動的精確細節，也直到這幾年才漸漸明朗。免疫學的重大進展（特別是在最近這10年來）提供了佐劑如何產生效用的新知識，也開啟了針對不同族群與病原來設計疫苗的新途徑。有了這些新工具，科學家正在發展過去無法製造的疫苗，也讓現有的疫苗效率提高。

利用小感染帶來免疫力

很多致病原的自然感染至少有個好處，就是生一次病就能終生免疫。理想的疫苗也要能提供這樣的持久保護，而且最好是接種一劑就有效，甚至還能預防相似致病原的威脅，例如不斷突變的人類流感病毒。為了達成這些目標，疫苗必須能比照真正感染時的情況，活化免疫系統裡的同一批免疫細胞。

當外來病原第一次進入身體，很快就會遇到不斷在身體裡巡邏、偵測入侵者的先天免疫系統細胞。這些免疫哨兵包括巨噬細胞與樹突細胞，它們會吞噬病原以及被感染的身體細胞，並將之摧毀。這些哨兵細胞會分解它們吞噬的物質，並將入侵者的一部份（也就是抗原）呈現在細胞表面，讓適應性免疫系統的T細胞與B細胞熟悉病原的外形。同時，這些抗原呈現細胞也會釋放傳訊化學分子「細胞素」，引起發炎反應，並警告T細胞與B細胞有突發狀況。

當一群T細胞與B細胞具備攻擊特定病原的能力時，當中的B細胞會釋放抗體，殺手T細胞則會搜索並摧毀受入侵者感染的細胞。適應性免疫系統必須與抗原呈現細胞作用個幾天，才能夠製造出這些特定的T細胞與B細胞，這群細胞有些會保留在身體裡，做為「記憶」細胞（有時能維持數十年），以消滅任何企圖再次入侵的相同感染原。疫苗就是複製這些步驟，利用完整病原體或其片段，誘發免疫系統識別外來入侵者。雖然不是所有疫苗都能誘發完整的免疫反應，但是有時候單靠抗體就足以抵抗某些病原，而不需要殺手T細胞的保護。

疫苗研發者在選擇抗原種類時，主要是考量病原的本質與致病的方式。標準疫苗所使用的材料可能是活著但虛弱（減毒）的細菌或病毒、死亡的或不具活性的完整病原體，或是由病原體純化出的蛋白質。每種選擇都有其優缺點。

減毒活疫苗在身體裡繁殖的速度非常慢，但是因為當中的病原體終究還是會增殖，能讓免疫系統持續接觸抗原，而引發完全且持久的免疫反應，不過減毒疫苗具有感染力，因此不能用在免疫系統衰弱的個體（他們的免疫系統可能會無法壓制病原體）。而活病毒會突變並回復成有毒型式的風險，也讓減毒疫苗無法用於某些致命病原（例如愛滋病毒HIV）。

比較普遍的疫苗做法，是由特定方法（例如加熱）「殺死」的完整病毒顆粒所構成。這些病毒無法增殖，所以需要重複追加注射以增進免疫反應，但是由於病毒蛋白質仍然相對完整，免疫細胞能輕易辨認它們。

第三種型式是次單位疫苗，它不需引入完整微生物或其部份組成，就能將抗原呈現給免疫系統。這種抗原可以分離自病原體本身，或者經由重組遺傳工程製造出來。然而，因為次單位疫苗只包含部份病原體，它們不一定能引發足夠的危險訊號來激發適當的免疫反應。

近幾年科學家開始了解到，免疫系統在評估一個病原的威脅程度，並決定該引起什麼反應時，抗原呈現細胞扮演了關鍵角色，尤其是樹突細胞。當樹突細胞在感染部位或疫苗注射部位吞噬並處理好抗原之後，會成熟並遷移到附近的淋巴結，開始傳遞訊號與作用，以引發B細胞與T細胞的保護反應。如果沒有來自完整微生物的特定危險訊號，樹突細胞就無法適當地成熟與遷移，所以次單位疫苗通常需要添加佐劑，來提供警示訊號以刺激樹突細胞的反應。

美國使用的疫苗大部份都含有一種最古老的佐劑：鋁鹽。雖然從1930年代起鋁鹽就開始用於人類疫苗，在很多現行施用的疫苗也證實其效用，不過當疫苗要對抗的疾病需要抗體以外的保護時，鋁鹽卻不是有效的幫手。

許多威脅生命的傳染病原（如HIV、C型肝炎病毒、結核分枝桿菌與造成瘧疾的瘧原蟲）有辦法躲過抗體，所以疫苗要能有效對抗這些病原，就必須激發健全的T細胞反應。事實上，為對抗這些難纏微生物所做的研究，讓科學家對疫苗佐劑重燃興趣，也對免疫系統的知識有了突破性進展，並進而產生出更好的佐劑。

【完整內容請見《科學人》2009年第93期11月號；訂閱科學人紙本雜誌】