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淺談新冠病毒疫苗的種類及特性


淺談新冠病毒疫苗的種類及特性

微生物暨免疫學科  林錫賢教授

自從 2019 年底以來,全球各地受新冠病毒疫情之肆虐,導致各國人民的生活、工作、 社交及經濟等各層面均受嚴重之影響。猶有甚者,世界各國之統計指出至 2021 5 月底止,全球已有大於 1.66 億人受新冠病毒之感染,而其中有超過 340 多萬人因此而死亡,故新冠病毒可被視為 21 世紀之大瘟疫。正如同人類歷史所經歷過之多個大瘟疫,隔離檢疫(quarantine)是一個降低病情繼續擴大之有效方法之一。然而近 23 百年來醫學科技之進展提供了我們另一個更有效的主動免疫之途徑—疫苗的開發和使用。

簡單的說,疫苗防疫之原理乃是以無害(或減毒)的抗原(又稱免疫原,乃病毒所特有之蛋白質成分)製作成疫苗並注射至體內,利用人體本身之免疫系統來產生針對此抗原專一性的免疫反應,藉此攻擊並消滅病毒。人體免疫系統對外來抗原具兩種反應特性—專一性及記憶性,當身體曾受過一特殊之外來物質(抗原)入侵時,免疫細胞即會對此抗原產生專一性之免疫分子,例如抗體;同時免疫系統會對此抗原的特性產生具記憶性之免疫細胞。這些抗原專一的免疫分子及細胞,不但可以幫助我們攻擊清除已進入體內之抗原,最重要的是因為免疫記憶性的存在,當個體在後來再次受到同樣的抗原(如同種病毒)感染時,免疫系統可以在很短的時間內,大量製造出針對此抗原專一的抗體及免疫細胞來更有效的對抗此抗原,以達到預防致病之效果。

因新冠病毒致病機轉之途徑主要是利用其表面之棘蛋白(spike protein)來結合上人體細胞上之特別受體—血管張力素轉化酶 2(angiotensin converting enzyme 2, ACE2),病毒與此受體結合而進入細胞內並進行複製。因此新冠病毒疫苗之開發主要即針對新冠病毒之棘蛋白為目標。而疫苗蛋白的製造可以有多種不同方法來達成,這些不同之製造方法及使用也可能產生不同之防疫效果及副作用。以下將針對目前較常使用之多種新冠病毒疫苗之製造方法及相關特性做簡短介紹:

1 信使核醣核酸(mRNA)疫苗法(例如輝瑞 – BioNTech 疫苗及莫德納疫苗)

美國輝瑞藥廠(Pfizer Inc.)與德國 BioNTech 生技公司(BNT)所使用之疫苗製造方法乃是利用信使核醣核酸(mRNA)疫苗法。原理是將可製造出棘蛋白的 mRNA 經特殊方式強化後以脂質奈米顆料包裹後注入體內以進入細胞中。因 mRNA 可以直接在細胞質中利用細胞核醣體(ribosomes)製造出棘蛋白,故無需利用到除了製造棘蛋白以外之核酸(nucleic acid),且不會進入細胞核,所以此疫苗不會讓注射者產生完整的新冠病毒顆粒,故相對安全。此疫苗需儲存於 - 70℃,有效期間約為 6 個月,可以施打的對象為成年人及 16 歲以上之非成年人。完整疫苗接種需打 2 劑,副作用輕微。美國莫德納藥廠(Moderna)與輝瑞藥廠一樣也是使用類似的 mRNA 疫苗法(mRNA-1273),此疫苗可以儲存於 -20 6 個月,或 2-8 1 個月,也是需要接種 2 劑,副作用輕微。

2、 重組病毒疫苗法(例如 AstraZeneca / Oxford 疫苗及嬌生疫苗)

重組病毒載體乃是利用不具自我複製能力的腺病毒(adenovirus)為載體,加以製造冠狀病毒之棘蛋白為疫苗。因為是利用相對穩定的 DNA 而非 mRNA,故可儲存於 2-8 6 個月,可適用於落後地區。AstraZeneca / Oxford疫苗(AZ 疫苗)即利用此重組病毒疫苗法製造,共需接受 2 劑疫苗之注射。AZ 疫苗使用之腺病毒乃為黑猩猩腺病毒,目前有部分報導指出此疫苗可能在某些人身上有如血栓等嚴重副作用。蘇俄之 Sputnik V 疫苗與 AZ 疫苗類似,但乃是利用腺病毒 5(adenovirus 5)為載體,同樣需接種 2 劑。美國強森(嬌生)藥廠子公司 Janssen 製造之 Johnson & Johnson’s, Janssen 疫苗(簡稱嬌生疫苗)也是利用重組病毒載體法,利用人類 Ad26 腺病毒為載體,可儲存於 -20 2 年,或 2-8 3 個月以上,與其他重組病毒載體法製造之疫苗不同的是此疫苗只需施打 1 劑。

3、 蛋白質次單元(protein subunit)疫苗(例如 Novavax 疫苗)

美國 Novavax 公司所採用之方法為蛋白質次單元(protein subunit)疫苗,原理是在體外(試管內)製造出完整或部分棘蛋白分子,再與佐劑混合後直接將抗原施打入體內以刺激免疫系統。其優點為此疫苗乃蛋白分子,不具有任何病毒遺傳物質(核酸),故安全性相對比其他核酸類疫苗為高。Novavax 疫苗需施打 2 劑,可儲存於 2-8℃。除 Novavax 公司外,國內多家疫苗研發公司包括國光生技、高端疫苗及聯亞生技也採用重組蛋白疫苗,但因製造之蛋白質方法及片段各有所不同,尚待臨床試驗之結果才知成效。

4、 去活性全病毒疫苗(例如 Sinovac 疫苗)

中國科興科興生物公司(Sinovac Biotech)之 CoronaVac 新冠疫苗乃是利用去活性全病毒疫苗,原理是使用特定化學物質處理新冠病毒使之失去活性,故不能複製傳染,再以此去活化病毒做為疫苗接種於人體產生免疫保護力,需施打 2 劑,可儲存於 2-8℃。

在新冠病毒流行一年多後,在多個藥廠及研究單位的努力下,已開發出上述多種疫苗可供使用,雖然不時仍有些疫苗副作用之報導,但多國之經驗仍證實整體而言疫苗接種乃為抑制新冠病毒擴大傳染及預防感染之一大利器,為了減少更多無辜生命的傷亡及儘早回覆正常生活,我們應儘快爭取已獲認可之疫苗,全民接受新冠疫苗的接種。

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