首先我們先來了解下什么是亞單位疫苗。之前我們提到過的滅活和減毒疫苗，抗原都是由完整的病原體組成。而亞單位疫苗僅包含源自致病性細(xì)菌或病毒的某些成分。這些成分是高度純化的蛋白質(zhì)或合成肽，是引起機(jī)體免疫反應(yīng)的主要物質(zhì)。也就是說，亞單位疫苗不是完整的病原體，因此從本質(zhì)上就不具備感染人體，造成疾病的能力。

那么，亞單位疫苗是怎么開發(fā)出來的？效果到底好不好呢？讓我們從一種在中國幾乎是家喻戶曉的疾病——乙肝說起吧。

乙肝病毒造成了幾乎是世界上最常見的病毒性疾病，也是造成黃疸的主要原因。

有證據(jù)表明，早在19世紀(jì)末，該病毒就已經(jīng)通過注射等途徑造成了傳播。當(dāng)時曾經(jīng)發(fā)生過由于天花疫苗被血制品污染，導(dǎo)致接種后超過15％的人出現(xiàn)黃疸的事件。

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國準(zhǔn)備1942年對德國占領(lǐng)的北非發(fā)起軍事進(jìn)攻。為防止部隊在非洲感染黃熱病，在盟軍部隊的士兵中大規(guī)模接種了黃熱病疫苗。由于其中一部分疫苗被含有肝炎病毒的血漿所污染，最終導(dǎo)致超過28,000名士兵患上了黃疸型肝炎，并有62人死亡。

在此次暴發(fā)的40多年后，當(dāng)科學(xué)家將二戰(zhàn)時的血液標(biāo)本拿出來，進(jìn)行回顧性血清學(xué)分析時，才發(fā)現(xiàn)二戰(zhàn)時曾接種過被血清污染疫苗的接種者中97％感染了乙肝病毒。

當(dāng)然在二戰(zhàn)的時候，人們對于乙肝病毒還是一無所知。

雖然在被鑒定發(fā)現(xiàn)前，乙肝病毒已經(jīng)造成了暴發(fā)和流行，但令人感到意外的是乙肝病毒的發(fā)現(xiàn)并非是科學(xué)家孜孜不倦尋找而發(fā)現(xiàn)的，而是源于對于基本不相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的研究。

1964年，美國科學(xué)家巴魯克·塞繆爾·布隆伯格發(fā)現(xiàn)了在紐約的一名輸血血友病患者的血清與澳大利亞原住民的血清之間產(chǎn)生了抗原-抗體相互作用。于是這種反應(yīng)物蛋白最初被命名為“澳大利亞抗原”。

布隆博格最先研究是為了尋找人體中存在的循環(huán)蛋白中遺傳性和獲得性多態(tài)性變異與疾病易感性之間的關(guān)系，本非為了找到引起黃疸型肝炎的病原

當(dāng)時并不清楚這種抗原究竟代表著什么。布隆伯格發(fā)現(xiàn)，在健康的美國人中很少發(fā)現(xiàn)“澳大利亞抗原”，但在白血病患者中卻很常見，所以懷疑白血病和這種抗原存在某種聯(lián)系。

但是隨后一系列觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于白血病患者經(jīng)常要輸血，似乎“澳大利亞抗原”與肝炎有著更為密切的關(guān)系。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)常接受輸血的白血病患者中，經(jīng)常出現(xiàn)合并肝炎的發(fā)生，而這些人中“澳大利亞抗原”更為常見。

布隆博格最令人信服的觀察結(jié)果來自于對唐氏綜合癥患者的研究，該類患者在最初就診時并未發(fā)現(xiàn)“澳大利亞抗原”，但在隨后的檢查中發(fā)現(xiàn)了“澳大利亞抗原”。也就是說“澳大利亞抗原”的出現(xiàn)和肝炎的發(fā)作幾乎是伴隨出現(xiàn)的。

然后，布隆伯格又提出了一個問題：肝炎的患者中“澳大利亞抗原”陽性是否也更為常見呢？他通過科學(xué)假設(shè)檢驗證明，發(fā)現(xiàn)“澳大利亞抗原”在患有肝炎的人中確實更為普遍。

接下來，布隆博格想要看看，這種“澳大利亞抗原”到底是病毒本身呢？還是只是病毒產(chǎn)生的一種成分。最終通過電子顯微鏡、動物傳播研究和其他研究多方位證實：“澳大利亞抗原”是肝炎病毒的一種成分，“澳大利亞抗原”后來被稱為HBsAg（乙肝病毒表面抗原）。

從整個發(fā)現(xiàn)乙肝病毒的過程可以看到，雖然是源自不經(jīng)意的意外發(fā)現(xiàn)，但布隆伯格卻展示了一名優(yōu)秀科學(xué)家的好奇心和極為嚴(yán)密的科學(xué)思維。布隆伯格也因此獲得了1976年度的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎。

乙肝病毒的一個獨(dú)特特征是在電子顯微鏡下觀察，除了整個病毒顆粒外，在病毒攜帶者的外周血液中還發(fā)現(xiàn)了非常多的僅包含HBsAg的球形和棒狀顆粒。在某些攜帶者中，這些顆粒占其血清蛋白總量的1％以上。這一發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了制造乙肝疫苗的基礎(chǔ)。

電鏡下的乙肝病毒，以及不具有感染性的S蛋白顆粒

1969年，布隆伯格和米爾曼嘗試從含有“澳大利亞抗原”的血液中制備肝炎疫苗，這種疫苗要求含有HBsAg的顆粒，但不含核酸，基本上沒有傳染性顆粒。

然而，為了去除傳染性成分在內(nèi)的雜質(zhì)的程序是非常復(fù)雜的，包括離心，酶消化，柱凝膠過濾，蔗糖溶液中的差密度離心，透析，氯化銫溶液中的差速離心和透析等多道步驟。

這在當(dāng)時來說，生產(chǎn)工藝尚不足以制造出合格的乙肝疫苗，直到10多年后才得以批量生產(chǎn)。

布隆伯格因他關(guān)于“澳大利亞抗原”的工作獲得了1976年度諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎

到1980年代初，沃爾夫·斯穆尼斯及其同事完成了一系列疫苗現(xiàn)場試驗。

波蘭裔醫(yī)生沃爾夫·斯穆尼斯主持了乙肝疫苗的現(xiàn)場試驗，并且獲得巨大成功

疫苗試驗的第一個挑戰(zhàn)是選擇一個具有足夠高感染風(fēng)險的研究人群，以使疫苗試驗可行。同時， 斯穆尼斯認(rèn)為該試驗應(yīng)在能夠從潛在有效疫苗中受益的人群中進(jìn)行。

斯穆尼斯發(fā)現(xiàn)在紐約市的同性戀男子中乙肝感染的風(fēng)險很高，在接受調(diào)查的10,000多名男性中，乙肝病毒感染率為68％，預(yù)計每年的新發(fā)感染率是19.2％~30％。最終這一人群被選為第一批現(xiàn)場試驗的受試者。

該研究納入了1978年11月至1979年10月之間的1,083名男性受試者。549人接受了疫苗，534人接受了安慰劑。疫苗分三劑給藥：前兩次相隔1個月，第三次相隔6個月。一共有93％的受試者接受了全部三種接種。

研究結(jié)果令所有人信服。

首先，疫苗的安全性沒有問題。疫苗組與安慰劑組之間不良事件發(fā)生的頻率或嚴(yán)重程度沒有差異。

其次，接種組中的抗體應(yīng)答令人滿意。初次接種后2個月內(nèi)，有77％的疫苗接種者產(chǎn)生了具有保護(hù)作用的抗體（乙肝表面抗體），第三次接種后增加至96％。而在安慰劑接受者中，只有2–5％的人會產(chǎn)生表面抗體。

第三，疫苗和安慰劑接受者之間的乙肝病毒感染人數(shù)存在明顯差異。在發(fā)現(xiàn)感染的122人中（包括亞臨床感染）中，93例（76.2％）來自安慰劑接種者，而疫苗接種者只有29例（23.8％），兩者具有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異（p <0.0001）。

這項重要的隨機(jī)雙盲臨床試驗證明了乙肝疫苗的有效性，這一結(jié)論隨后得到了在不同風(fēng)險組和地理環(huán)境中進(jìn)行的多次試驗的重復(fù)，結(jié)果一致。

斯穆尼斯試驗不僅成功，并且非常高效。與當(dāng)年參與索爾克脊髓灰質(zhì)炎疫苗的100萬兒童相比，參與該研究的人數(shù)僅為1000多人。

在這個成功的關(guān)鍵試驗發(fā)表后的兩年內(nèi)，美國FDA批準(zhǔn)了血源性乙肝病毒疫苗。

最早的疫苗是通過從慢性乙肝病毒感染者的血漿中收集HBsAg（22 nm顆粒）而生產(chǎn)的。默克公司的美國微生物學(xué)家莫里斯·希勒曼（Maurice Hilleman）使用了三種血清處理方法（胃蛋白酶，尿素和甲醛）以及嚴(yán)格過濾，確保去除了具有感染性的物質(zhì)，以生產(chǎn)出可以用作安全疫苗的產(chǎn)品。  

最終這種血漿衍生的乙肝疫苗全球一共使用了數(shù)百萬劑。

美國微生物學(xué)家莫里斯·希勒曼利用技術(shù)使得血源性疫苗更加安全

雖然血源性的乙肝疫苗非常成功，并且沒有出現(xiàn)明確的安全性問題，但由于80年代HIV在全球的流行，科學(xué)家們還是對血源性疫苗的安全性產(chǎn)生了一絲擔(dān)憂，并且制造疫苗需要從感染者血漿中分離得到，對于進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)量也是一個難題。

這個問題促使人類歷史上第一款基因重組的疫苗的誕生。

80年代，科學(xué)家們嘗試?yán)?span>基因重組技術(shù)，使得乙肝疫苗中的亞單位——HBsAg可以在其他生物中表達(dá)，該技術(shù)使得疫苗生產(chǎn)擺脫了需要人類血漿的局限，提供了幾乎可以無限生產(chǎn)疫苗的潛力。

也就是說，科學(xué)家們用人工合成的HBsAg替代了從感染者血漿中分離到的HBsAg。

目前大多數(shù)獲批的基因重組的乙型肝炎疫苗都是由226個氨基酸的S基因產(chǎn)物（HBsAg蛋白）組成。

酵母生產(chǎn)的疫苗是使用最廣泛的疫苗，它是通過在含有S基因的基因工程酵母細(xì)胞（釀酒酵母或者是漢遜酵母）中表達(dá)HBsAg蛋白而制成的。表達(dá)質(zhì)粒在酵母細(xì)胞中僅產(chǎn)生HBsAg蛋白，而不會含有真正的病毒。

基因重組乙肝疫苗只包含了S抗原蛋白

這種基因重組乙肝疫苗中表達(dá)HBsAg的多肽自動裝配成22nm的球形顆粒，類似于在慢性乙肝病毒感染者的血清中通過復(fù)雜持續(xù)分離到的HBsAg顆粒。這種人造的HBsAg顆粒同樣含有對免疫應(yīng)答起重要作用的抗原決定簇。

基因重組乙肝疫苗獲得成功后，科學(xué)家們看到了在全世界范圍控制乙肝蔓延的希望。

1990年2月舉行的國際消滅乙型肝炎前景大會探討了控制和根除該疾病的可能性。1992年，世界衛(wèi)生組織（WHO）將基因重組的乙肝疫苗列入了擴(kuò)展疫苗接種計劃，WHO在1997年推薦所有國家將乙肝疫苗納入國家計劃免疫體系。到2004年，已有129個國家實施了此類計劃。乙肝疫苗現(xiàn)在是世界上使用最廣泛的疫苗之一。

根據(jù)WHO發(fā)布的《2019年世界衛(wèi)生統(tǒng)計年鑒》揭示，全球范圍內(nèi)乙肝疫苗的應(yīng)用顯著降低了慢性乙肝的發(fā)病率，疫苗前時代5歲以下兒童的乙肝患病率為4.7%，而到2017年這個數(shù)字已經(jīng)降低至0.8%。

而從中國來看，疫苗也讓我國在乙肝控制上取得了顯著效果。

世界衛(wèi)生組織把乙肝病毒感染率超過8%的國家或地區(qū)定義為高流行地區(qū)，把感染率小于2%的國家或地區(qū)定義為低流行地區(qū)，感染率在2%～8%的國家或地區(qū)定義為中流行地區(qū)。

自1992年我國衛(wèi)生部將乙肝疫苗納入計劃免疫管理后，我國一般人群乙肝表面抗原陽性率由1992年9.75%降至2006年7.18%，再降至2020年5%左右。我國由乙肝高流行區(qū)降至中流行區(qū)水平。

我國乙肝病毒攜帶者人數(shù)由1992年1.2億降至2006年9300萬，2020年降至7000萬例，乙肝流行率連年下降。

而乙肝疫苗作出的貢獻(xiàn)，在兒童預(yù)防這個源頭上的顯得更加突出。事實上， 在2006年，我國5歲以下兒童乙肝病毒攜帶率就已經(jīng)達(dá)到0.96%，低于1%，到了2014年，這個數(shù)據(jù)已經(jīng)降到0.32%，實現(xiàn)了世界衛(wèi)生組織西太區(qū)乙肝控制的目標(biāo)。

2014年，世界衛(wèi)生組織給中國頒獎，以獎勵中國在乙肝疫苗的推廣和控制乙肝病毒傳播方面作出的努力。國外有專家認(rèn)為：“這個成果是21世紀(jì)全球公共衛(wèi)生最偉大的成就之一。”

目前，在我國的計劃免疫程序中，乙肝疫苗和卡介苗一起是每一個健康出生的嬰兒最先需要接種的疫苗。

重組乙肝疫苗當(dāng)然也并非十全十美，要從苛刻的眼光來評判，也有其缺點(diǎn)。其中最為突出的一點(diǎn)是免疫原性還不夠強(qiáng)，表現(xiàn)在有一小部分接種的人在接種后不能夠產(chǎn)生保護(hù)性抗體，需要重新接種。

對此科學(xué)家們也已經(jīng)研發(fā)出了含有前S區(qū)基因的重組疫苗，事實證明能夠產(chǎn)生更好的保護(hù)力，但是由于制造成本要明顯高于現(xiàn)有的疫苗，因此應(yīng)用并不廣泛。世界衛(wèi)生組織和各國衛(wèi)生部門也認(rèn)為現(xiàn)有的重組乙肝疫苗已經(jīng)足夠好，目前并沒有計劃用新的疫苗來完全替代。

關(guān)于乙肝疫苗的故事我們就說到這兒，可以看到，作為重組亞單位疫苗的代表，重組乙肝疫苗具有產(chǎn)量高、安全性高、易于存儲和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢，并且取得了巨大的成功。

而采用同樣技術(shù)路線開發(fā)的新冠病毒的重組亞單位疫苗也應(yīng)該會具有類似的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，大家會問為什么重組亞單位新冠疫苗需要打3針，并且第一針和第三針要間隔6個月的時間呢？這可以說也是該類疫苗的慣例了，我們的乙肝疫苗目前的接種程序，也同樣需要接種三針（0-1-6月）。

并且臨床研究的數(shù)據(jù)也表明，重組亞單位新冠疫苗在接種2劑次后，76%可產(chǎn)生中和抗體；接種3劑次后，97%可以產(chǎn)生中和抗體，抗體水平較高，能夠達(dá)到康復(fù)患者的血清抗體量2倍。

由此可見，重組亞單位新冠疫苗在臨床研究中顯示出了不錯的潛力。而在更大范圍人群的接種中，能否在眾多的新冠疫苗技術(shù)路線中脫穎而出，同樣值得期待。

當(dāng)然，就像我們前文中所說，每種技術(shù)路線開發(fā)的疫苗都有其優(yōu)缺點(diǎn)。在目前階段，大家不需要等待最完美的疫苗再進(jìn)行接種。從乙肝疫苗的進(jìn)化史中我們可以發(fā)現(xiàn)，疫苗的研制也是不斷進(jìn)化和完善的，更為完美的疫苗或許永遠(yuǎn)是下一款，而現(xiàn)實情況容不得我們再等下去。

現(xiàn)有獲批的新冠疫苗，研究表明都是安全和有效的，接種都能產(chǎn)生不錯的保護(hù)效果。只有大家都接種了疫苗，才可能盡早建立起群體免疫，在世界范圍內(nèi)終止這次史無前例的新冠肺炎大流行。

參考文獻(xiàn)

1. Blumberg B. (2010) Hepatitis B In:Artenstein A(ed) Vaccines: A Biography. Springer, New York

2. Damme P. et al（2018）Hepatitis B Vaccines In:Plotkin’s Vaccines (7th ed) Elsevier， PA. USA

3. Hilleman M. (2011) Three Decades of Hepatitis Vaccinology in Historic Perspective. A Paradigm of Successful Pursuits In:Plotkin S.(ed)History of Vaccine Development. Springer , New York