时代的一粒尘埃,落在每个人头上都是一座山。
年初的一场疫情,给人类带来巨大影响。截止10月13日14点31分,全球疫情累积确诊病例超过万例,累积死亡达例。
前段时间,钟南山在接受央视采访时表示,世界新冠肺炎疫情还远远没有结束,疫情发展很快,且没有缓和迹象。对于新冠病毒,目前没有广谱的抗病毒药物,大部分人把希望寄托于疫苗上。
目前,已有上百家研发机构投入到新冠疫苗的研究工作中,但疫苗的研发却面临着多重困难,且就算研发成功,病毒也会存在变异风险。
那到底该怎么应对新冠病毒呢?我们需要从病毒的源头开始研究。新冠病毒
像一个大号流感
说起流感病毒,我们会想到年西班牙大流感(实际发源于美国堪萨斯州福斯顿军营)、年的SARS、年的H1N1猪流感和今年的新冠病毒。新冠的毒力和传播力可能不如SARS,但是出现了庞大的患者基数以及较强的隐匿性。
而这几个特点,也恰恰是流感的特点,我们来比较一下每年秋冬季节都会降临的季节性流感:
新冠的病死率在0.1%左右,远低于SARS,基本传染数R0在1.3左右,同样不如SARS,在每年的季节性流感中,全世界却可能有10%的人被感染;流感病毒的潜伏期虽然不长,一般只有2-3天,但潜伏期内有感染力则是众所周知;最后,流感的症状也较为不典型,发热、咳嗽、咽喉疼痛等症状,很难和秋冬季节流行的其他呼吸道疾病区分开来。
通过新冠病毒、SARS和流感的对比,我们看到新冠病毒虽然在生物学上和SARS同属冠状病毒家族,传播途径也类似,但是在流行病学的趋势上,它的影响其实和SARS很不一样,反而更像一次“大号流感”。
对这种全新病毒和全新疾病的防控,可以借鉴对抗流感的历史经验。我们都知道,疫苗是对抗如此大规模的流行疾病的第一选择。流感疫苗的效果虽然每年都有所差别,但是总体而言能够降低10-50%的患病风险。然而,疫苗的开发绝对做不到一蹴而就。
疫苗研发的三大难题
时间/试验/产能
这是一件远比药物开发还要艰难的任务,它的研发可能会遇到四大难题:
第一,疫苗的开发时间过长。如果说一款药物的研发动辄十几年(国外一款药物研发资本化后的成本高达20亿美金),那一款疫苗的研发花上二三十年也不算什么新闻。比如从人类发现脊髓灰质炎,也就是小儿麻痹症的病毒到疫苗问世,用了足足45年时间;就算有了现代分子生物学的帮助,乙肝病毒从被发现到开发出疫苗也用了17年。这次新冠疫情固然牵动全世界的注意,各国对疫苗的研发投入也前所未有,但这样就能战胜疫苗研发的历史规律吗?我们必须接受这样一个事实——疫苗开发是一个研发周期和资金投入都非常苛刻的事业。传统疫苗开发动辄需要几十年,而且失败率还高于药物开发。比如针对艾滋病毒,人类已经进行了几十年的疫苗研发工作,至今未获胜果。
第二,疫苗开发还需要经过大规模人体试验。我们也确实看到,全世界对新冠疫苗的重视程度和资源投入前所未有。截至目前,已经有上百家研发机构投入到新冠疫苗的研究工作中。在如此集中的投入之下,新冠疫苗的推进速度确实是史无前例的——1月初锁定病原体,3月份就已经有疫苗进入人体临床试验,5月份更是有接近10种疫苗已经推进到了人体临床试验阶段。
但即便如此,疫苗研发真正的难关和硬骨头可能还在前方等待着我们。海量的资源投入和新技术应用,固然能够把疫苗早期开发的节奏加快,但是证明疫苗有效性和安全性的唯一方法,仍然还是大规模的人体临床试验。不管人们再焦急,不管新冠的威胁再大,也不管某种技术路线理论上有多先进,都只有大规模人体临床试验的结果才能判定疫苗的生死。
因此,想要测试疫苗的效果,只能招募大量的健康人,接种疫苗后观察他们在真实世界的感染率,计算一下疫苗是否提供了保护作用。这往往意味着,可能需要数千甚至数万人的样本才能获得统计学意义上有价值的判断,而且还必须在疾病流行的地区才能做研究。
第三,疫苗产能也存在不足。尽管灭活疫苗的开发进度可以比较快,但是产能却可能出现巨大瓶颈。从实际角度来看,疫苗要在新的流行性病毒出现之后6个月内生产、分发、管理数以亿计乃至十亿或更多的疫苗制剂,这几乎是不可能的。要抵御病毒,很可能需要两倍的剂量,而非通常的剂量,所以在最乐观的情况下,也要等到大流感的第二波散播开来,人们才能拿到疫苗。
其次,现阶段疫苗的生产技术和设备都远未到最佳状况,无论谁最先研发出来疫苗,接下来都会面临一个问题:怎么能大规模、快速地量产疫苗,满足全球的需求?
到底有多大呢?
世卫组织的规划和计算是这样的:第一批疫苗,优先给医护人员和社会服务工作者接种;第二批,给65岁以上的人,以及有基础性疾病的高风险人群接种,这两批人加起来,大约是15亿-16亿人。按照这个来算,我们需要36亿支疫苗——因为可能平均每个人需要注射两剂,而且还要考虑疫苗生产、使用过程中15%的作废率。当然,需求量还取决于很多其他复杂的因素,比如药效,如果疫苗免疫的效果不持久,需要更频繁地注射,产能需求就更大了。
第四,疫苗的保护时间问题。相比往往能够实现终身免疫的减毒活疫苗,其他类型的疫苗能够提供的保护时间往往长短不一。如果接种疫苗只能提供几个月或者一两年的保护,那么对疫苗的需求将长期存在,甚至可能成为相当沉重的公共卫生负担。
最后,即使解决了上述疫苗研发的重重问题,还会有别的困难在等着,因为病毒和疾病本身也可能会出现变化,面对一个前所未见的敌人,我们需要保持高度谨慎。
秋冬病毒可能发生变异
即使疫苗成功,也不一定消灭新病毒
流感是一种病毒性疾病,病毒本身就是一个存在于生命边缘的谜。病毒不需要食物或耗氧来获取能量,任何称得上新陈代谢的行为都与之无关。它们不产生任何代谢物,没有性别之分,无论是巧合或是刻意为之,它们从不制造副产物,甚至不会独立繁殖,它们算不上完整的生命体,却比一堆没有活性的化学物质高等的多。
无论是怎样起源的,病毒都只具备一种功能:复制自身。但同其他生命形式不同,这个过程不是病毒自己完成。它侵入具有能量的细胞,然后就像操纵木偶一样控制并利用细胞机器复制并组装出上千个,甚至是几十万个新病毒,最终摧毁细胞。
当一种生物体繁殖时,它的基因会尽量复制出精确的自身拷贝,但这个过程有时也会出现错误,这种错误被称为变异。越高等的生物体内会存在越多防止变异的机制。
人发生变异的速度远低于细菌,而细菌变异的速度远小于病毒,DNA病毒变异的速度又比RNA病毒慢得多。因此靠RNA携带遗传信息的病毒变异速度非常快,几乎是任何DNA病毒的1万到万倍。不同RNA病毒的变异速度也不尽相同。有些种类的变异速度非常快。流感病毒是一种RNA病毒,艾滋病病毒和冠状病毒也是,在所有的RNA病毒中,流感病毒和艾滋病病毒属于变异最快的一种。
病毒通常是球形,直径大约1/00毫米,长着两种不同刺突,样子就像蒲公英。一种刺突大致呈楔形,另一种差不多为树状,都从表面突出来。这些刺突是病毒实施侵袭的工具。楔形的刺突其实是血凝素H,当病毒与细胞发生碰撞时,血凝素就会扫除呼吸道细胞表面的唾液酸分子。而神经氨酸酶N分解了残留于细胞表面的唾液酸,破坏了唾液酸结合流感病毒的能力。
流感病毒的主要抗原就是其表面的血凝素H和神经氨酸酶N。在流感病毒所有发生突变的部分中,血凝素和神经氨酸酶突变最快,令免疫系统跟不上步伐。麻疹病毒也是一种RNA病毒,其突变速率与流感病毒大致相同。但麻疹病毒的抗原是不变的,它的其他部分在变,只有抗原不动(可能的原因是,免疫系统识别为麻疹病毒抗原的那部分承担的功能是病毒自身不可或缺的,如果它的结构变了,麻疹病毒就无法存活)。
因此人只要患过一次麻疹,一般就可对其终身免疫。然而血凝素和神经氨酸酶却能在保持功能的前提下千变万化,它们的突变使其能够避开免疫系统而未令病毒遭到破坏。事实上,它们突变的速度太快,即使在一次流行中,血凝素和神经氨酸酶都经常在变。突变如果显著改变了血凝素和神经氨酸酶的形状,免疫系统无法识别它们,与旧结构完美结合的抗体就不能很好地适应新结构。
(注:这种经常发生的现象被称为“抗原漂移”。抗原漂移引发流行病。公共卫生专家监控了抗原漂移,并每年调整流感疫苗以期与之同步。但它们却从未能将疫苗调整得恰到好处。流感病毒是作为一个突变群存在的,即使它们预测到了突变的方向,总会有一部分病毒与众不同而躲过了疫苗和免疫系统。但是抗原漂移再严重,也不会导致流感大爆发。)
流感病毒不仅突变迅速,而且有一个“片段式的”基因组。这就意味着它的基因并不像大部分生物的基因那样,沿一条核苷酸链连续排列,而是由不连续的RNA链来携带。因此,如果两个不同的流感病毒感染了同一细胞,它们之间很可能进行基因“重排”,重排混合了一个病毒和另一个病毒的基因片段,就像把两副不同的牌洗在一起,然后拼凑出一副新牌,这样创造出了一个全新的杂交病毒,增加了病毒从一个物种跳到另一个物种的概率。
年的大流感和其他的许多大流感一样,一波接一波地袭击人类。第二波比第一波的致死率要高。有两种解释,温和性和致死性疾病是由两种不同的病毒所引起的。但这不太可能,许多第一波流感表现出了对第二波流感病毒的显著抵抗力,这为证明致死性病毒是温和性病毒的变种提供了有力证据。第二种可能性是由一种温和性病毒导致了春季流行病,而该病毒又在欧洲碰上了第二种流感病毒。两种病毒侵染了一些相同的细胞,“混合重排”基因后产生了一种新的致命型病毒。同样地,新冠病毒很有可能与秋冬季的其他流感病毒杂交成全新的病毒,如果发生了抗原漂变,即使疫苗研发成功,病人体内的抗体并不一定能消灭这种全新的病毒品种。
在即将到来的秋冬,若新冠发生第二次传播,我们又该如何应对呢?因字数原因,这一回答我们留到下一期文章《深度解读‖新冠病毒的疫苗难点及秋冬防护之策(下)》中讲解。
文章部分引用来源①《大流感:最致命瘟疫的史诗》——约翰·M·巴里著②《巡山报告》《病毒科学9讲》——王立铭著③普通人必须知道,三条新冠病毒防控建议——全球电动车网④新冠疫苗生产,为什么印度很重要?——邵恒头条⑤如何评价「新冠病毒将很大可能长期伴随人类」的说法?——腾讯医典预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇