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上回我們說到，白喉和破傷風(fēng)經(jīng)歷了從分離病原體，發(fā)現(xiàn)外毒素，利用馬血清制造抗毒素，再到生產(chǎn)類毒素疫苗的過程。一群科學(xué)家們可以說是一代接一代，幾乎都是花費(fèi)了畢生的精力才研發(fā)出來了高效的白喉和破傷風(fēng)的類毒素疫苗。那百日咳疫苗又是怎么加入白喉和破傷風(fēng)“二人組”，變成鼎鼎大名的“鐵三角”百白破疫苗的呢？今天接著上回我們繼續(xù)往下講。
百日咳是一種具有高度傳染性的呼吸道疾病，有較高的發(fā)病率和死亡率。1679年，英國(guó)醫(yī)學(xué)之父Thomas Sydenham根據(jù)百日咳患者在咳嗽時(shí)試圖閉合聲門時(shí)產(chǎn)生的特征性的聲音，將其命名為whooping cough。在6個(gè)月以下的嬰兒中，百日咳相關(guān)的死亡風(fēng)險(xiǎn)最高。 百日咳患兒特征性的咳嗽聲（點(diǎn)擊聲音標(biāo)志播放）  Thomas Sydenham 1901年，在巴斯德研究所工作的Jules Bordet和Octave Gengou觀察到了感染患者組織中的細(xì)菌，并在1906年分離到細(xì)菌病原體。  Jules Bordet Bordet是該研究所位于布魯塞爾的比利時(shí)衛(wèi)星研究所的創(chuàng)始人，由于他在對(duì)百日咳病原體上的工作而獲得了廣泛認(rèn)可，后來便將這種細(xì)菌以他的名字命名為百日咳博德特菌。但是博德特最大的科學(xué)成就卻在免疫學(xué)領(lǐng)域，他因發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體而獲得1919年諾貝爾獎(jiǎng)。  Octave Gengou
在1906年分離出致病細(xì)菌后不久便有科學(xué)家開發(fā)出了百日咳疫苗。盡管歷史記錄并未提及誰是第一，但很可能也是發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的Bordet和Gengou。 1914年，由于當(dāng)時(shí)疫苗獲批并不需要進(jìn)行設(shè)有對(duì)照組的功效研究，也不需要將產(chǎn)品效價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化，因此來自不同制造商的多種百日咳疫苗產(chǎn)品都在美國(guó)獲得了許可。這些百日咳疫苗質(zhì)量參差不齊，美國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)在1931年將這些疫苗從其“新的和非官方的治療方法”列表中刪除，直到1944年后才隨著效價(jià)的可靠提高而才將部分疫苗恢復(fù)使用。 與白喉和破傷風(fēng)類毒素疫苗相對(duì)均一的品種不同，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)了多種形式的百日咳疫苗。其中大多數(shù)被歸類為全細(xì)胞疫苗，包括各種通過熱和/或化學(xué)物質(zhì)滅活和部分解毒的細(xì)菌制劑，一部分可能還包括上呼吸道菌群中其他細(xì)菌在內(nèi)的混合制劑。  Louis Pillemer（圖右二） 盡管克利夫蘭凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的免疫學(xué)家Louis Pillemer開發(fā)的一種“抗原組分”代表了早期形式無細(xì)胞疫苗，但將這類產(chǎn)品視作為是傳統(tǒng)的全細(xì)胞百日咳疫苗的超越卻是數(shù)十年以后的事了。
 Thorvald Madsen 在1929年的另一場(chǎng)百日咳的流行中，進(jìn)一步確認(rèn)了該類疫苗的保護(hù)效果，盡管也觀察到了該疫苗的一些嚴(yán)重不良反應(yīng)。 受到這些結(jié)果的鼓舞，西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院埃文斯頓醫(yī)院的Louis Sauer使用新鮮分離的強(qiáng)溶血培養(yǎng)物開發(fā)了一種更有效的百日咳疫苗。該方法是源于研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌生長(zhǎng)過程中，有四個(gè)不同的抗原階段，而該疫苗就是從處于第一階段的細(xì)菌開發(fā)而來的。  Louis Sauer（圖后中） 在1928年至1933年之間，Sauer對(duì)這種每一劑含有數(shù)十億個(gè)滅活細(xì)菌的疫苗在1300名兒童中進(jìn)行了測(cè)試。這些孩子中有四個(gè)是Sauer的兒子：其中兩個(gè)在幾個(gè)月前接種了疫苗，兩個(gè)尚未接種。結(jié)果，當(dāng)在鼻內(nèi)接種活百日咳細(xì)菌后，只有未接種疫苗的男孩才患上了這種疾病。 雖然Sauer開發(fā)出了較前更為有效的百日咳疫苗，并用現(xiàn)在看來非常冒險(xiǎn)激進(jìn)的方法進(jìn)行了測(cè)試。但是，百日咳疫苗的效價(jià)依舊沒法有效評(píng)測(cè)，因此還做不到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，也就做不到推廣和大面積接種。
 Pearl Kendrick（1890–1980） Pearl Kendrick和她的同事Grace Eldering在百日咳疫苗的推廣和效果確認(rèn)過程中起到了重要作用，1932年，他們開始在美國(guó)密歇根州大急流城的基地合作開發(fā)更有效和質(zhì)量保證的百日咳疫苗，而這個(gè)將合作長(zhǎng)達(dá)40多年。  Grace Eldering（1900-1988） Kendrick進(jìn)行了一系列疫苗現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，大多數(shù)使用鋁佐劑疫苗，涉及數(shù)千名兒童；試驗(yàn)強(qiáng)調(diào)了預(yù)先指定的對(duì)照組，這種預(yù)先設(shè)有對(duì)照的前瞻試驗(yàn)方法在1930年代獲得了認(rèn)可。Kendrick和Eldering的成功在某種程度上取決于他們組建社區(qū)聯(lián)盟以支持試驗(yàn)的能力。 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果令人鼓舞，但還不是決定性的，很大程度上是由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)的效價(jià)度量。當(dāng)時(shí)的普遍信念是，百日咳疫苗之間功效的差異是由改變產(chǎn)品抗原成分的非標(biāo)準(zhǔn)化細(xì)菌學(xué)實(shí)踐造成的。 Margaret Pittman稍后加入了Kendrick和Eldering的小組，她是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）位于阿肯色州的生物控制實(shí)驗(yàn)室的細(xì)菌學(xué)家，她于1946年開發(fā)了一種腦內(nèi)小鼠保護(hù)效能生物測(cè)定法，以標(biāo)準(zhǔn)化整個(gè)細(xì)胞百日咳疫苗的效價(jià)。Pittman后來成為第一位負(fù)責(zé)NIH實(shí)驗(yàn)室的女性科學(xué)家。  Margaret Pittman（1901-1995） 該團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步工作導(dǎo)致了通過光學(xué)方法測(cè)定疫苗細(xì)菌含量標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，該標(biāo)準(zhǔn)制劑于1958年被作為了國(guó)際參考制劑。三位女性科學(xué)家致力于研究一種特定病原體及相關(guān)的疫苗并取得豐碩成果，在那個(gè)科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域由男人主導(dǎo)的時(shí)代非常罕見，贏得了同行的尊敬。 在她們的共同努力下，百日咳疫苗的質(zhì)量得到了更為一致性的保障。而進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也證明其功效更為穩(wěn)定。 除了美國(guó)，英國(guó)醫(yī)學(xué)研究會(huì)也在1940-50年代進(jìn)行一系列隨機(jī)，安慰劑對(duì)照研究，以說服英國(guó)當(dāng)局這種疫苗的價(jià)值。研究數(shù)據(jù)表明，該疫苗在預(yù)防疾病方面變得越來越穩(wěn)定有效。
說到這里，我們?cè)賮砘仡櫼幌拢谝环N百日咳疫苗于1914年獲得麻省公共衛(wèi)生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的許可；白喉毒素和抗毒素的混合物于同年投入使用；明礬沉淀的白喉類毒素于1926年獲得許可；破傷風(fēng)類毒素于1937年獲得許可。那么為什么會(huì)把百日咳疫苗整合到白喉和破傷風(fēng)疫苗中，成為鼎鼎大名的百白破疫苗（DTP）呢？我們不妨來分析一下。 首先，白喉和百日咳都是常見的兒童傳染病，因此接種的對(duì)象是類似的。其次，研究者們發(fā)現(xiàn)全細(xì)胞百日咳疫苗是有效的佐劑，與單獨(dú)給藥相比，DTP中三種抗原的結(jié)合實(shí)際上提高了類毒素的免疫原性。再次，鋁吸附疫苗可進(jìn)一步提高免疫原性，同時(shí)降低百日咳疫苗相關(guān)不良反應(yīng)的嚴(yán)重程度。 也就是說，全細(xì)胞的百日咳疫苗可以作為白喉破傷風(fēng)類毒素疫苗的佐劑，而用來沉淀類毒素的鋁鹽又能提高百日咳疫苗的免疫原性，降低不良反應(yīng)的嚴(yán)重程度。 百日咳疫苗的加入可以說是得到了三者“共贏”的結(jié)局。后加入的百日咳疫苗使得1+2大于了3。對(duì)于這樣理想的結(jié)果，人類有什么理由不接受這樣的“第三者”呢？ 三合一的DTP疫苗于1943年研發(fā)，經(jīng)過嚴(yán)格的評(píng)估測(cè)定后于1948年3月獲得許可。從1940年代末開始，在工業(yè)化國(guó)家中，使用DTP聯(lián)合產(chǎn)品對(duì)兒童進(jìn)行主動(dòng)免疫已越來越成為一種規(guī)范。1974年，DTP被列入在發(fā)展中國(guó)家的擴(kuò)大免疫計(jì)劃推薦的基本疫苗中。
看到這里，大家一定會(huì)提出這樣一個(gè)問題：全細(xì)胞的百日咳疫苗為何能夠自帶佐劑屬性呢？ 這里我們需要把前面關(guān)于疫苗佐劑的知識(shí)翻出來復(fù)習(xí)一下了。在佐劑一講中我們提到了佐劑的四大金剛：鋁鹽，乳劑，TLR激動(dòng)劑和皂苷，當(dāng)時(shí)我們把他們比作是制造疫苗的“油鹽醬醋”。我們也提到了，新一代的佐劑差不多都是由四大金剛不同成分排列組合構(gòu)成的。 那么，我們來看看DTwP疫苗中含有什么成分，用于吸附沉淀類毒素的鋁鹽我們已經(jīng)知道了，那全細(xì)胞百日咳疫苗中含有什么呢？ 所謂全細(xì)胞，是指在制造過程中，將全部的百日咳細(xì)菌菌體經(jīng)過滅活后制造出來的，幾乎包含了所有的細(xì)菌組分。因此除了我們需要的百日咳抗原成分外，也包括細(xì)菌細(xì)胞壁的成分。而細(xì)胞壁中含有大量的脂多糖，也就是LPS（Lipopolysaccharide）。 LPS是什么大家還記得嗎？LPS是TLR4的激動(dòng)劑。在實(shí)際疫苗佐劑的研制過程中，由于LPS的反應(yīng)原性過強(qiáng)，科學(xué)家將其改造變成了MPL。 而MPL與鋁鹽結(jié)合使用，開發(fā)出來的佐劑稱為AS04。利用這種佐劑，科學(xué)家們已經(jīng)成功研制了高效的HPV疫苗和血液透析患者的乙型肝炎疫苗。 原來具有70多年歷史的百日咳疫苗，同時(shí)含有了兩種不同的佐劑成分，可以說是現(xiàn)代新型佐劑疫苗的前身。
百日咳疫苗的縮寫DTP，分別是白喉、破傷風(fēng)和百日咳英文首字母縮寫組合而成的。那么DTwP中的wP就是特指全細(xì)胞的百日咳疫苗（whole-cell pertussis vaccine）。全細(xì)胞疫苗既使得DTP意外獲得了佐劑屬性，但是也正是由于全細(xì)胞疫苗成分多樣，純度不足，也造成了安全的隱患。 從一開始，全細(xì)胞百日咳疫苗就被擔(dān)心會(huì)引起嚴(yán)重的不良反應(yīng)，特別是DTwP與頻繁出現(xiàn)的注射部位反應(yīng)以及與零星的急性、可逆神經(jīng)系統(tǒng)事件（如嬰兒的高熱驚厥）之間的關(guān)聯(lián)。 與大多數(shù)預(yù)防性疫苗一樣，一旦由于廣泛的兒童接種疫苗從而使目標(biāo)疾病的負(fù)擔(dān)降低到非常低的水平后，人們就會(huì)開始擔(dān)心不良反應(yīng)。對(duì)于全細(xì)胞百日咳疫苗，這些問題涉及嬰兒猝死綜合癥（SIDS）和慢性腦病。 雖然經(jīng)過嚴(yán)格的評(píng)估沒有發(fā)現(xiàn)疫苗與SIDS之間存在因果關(guān)系的科學(xué)依據(jù)，也沒有足夠的關(guān)于慢性神經(jīng)系統(tǒng)損害的確鑿證據(jù)。但是，針對(duì)所謂疫苗引起傷害的訴訟的迅速發(fā)展，催生了1980年代的現(xiàn)代疫苗安全運(yùn)動(dòng)，最終導(dǎo)致了美國(guó)國(guó)會(huì)立法通過的《全國(guó)兒童疫苗傷害法》，以補(bǔ)償因某些可能與強(qiáng)制性兒童預(yù)防接種相關(guān)不良事件的不幸家庭。 在評(píng)估證據(jù)方面，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的咨詢機(jī)構(gòu)醫(yī)學(xué)研究所得出的結(jié)論是，百日咳疫苗與慢性腦病之間沒有明顯的病因?qū)W聯(lián)系。但是，由于公眾和醫(yī)生對(duì)安全性的持續(xù)關(guān)注，在某些地區(qū)百日咳疫苗的接受度急劇下降。 英國(guó)DTwP的使用從1973年的79％驟降到了1978年的31％，在1970年代末期和1980年代初，原本幾乎銷聲匿跡的百日咳又發(fā)生了流行，共報(bào)道了102,500例百日咳病例，死亡36例。經(jīng)過多年的疫苗相關(guān)疾病控制，隨著免疫率的下降，日本和瑞典也發(fā)生了類似的百日咳暴發(fā)。這些事件進(jìn)一步推動(dòng)了亞單位疫苗策略的發(fā)展。
大急流城三人組之一的Pittman曾假設(shè)這種疾病很大程度上是由毒素介導(dǎo)的，類毒素可能是一種保護(hù)性亞基方法，如白喉和破傷風(fēng)一樣?；诟拍钌项愃频耐评?，東京日本國(guó)立衛(wèi)生研究院的佐藤裕二及其同事在1980年代初開發(fā)了一種無細(xì)胞百日咳疫苗（accellular pertussis vaccine, aP）。 與全細(xì)胞疫苗不同，這些產(chǎn)品只包含特定的細(xì)菌成分，例如甲醛處理過的毒素，絲狀血凝素和其他百日咳蛋白質(zhì)。它們不含有脂多糖（LPS），因?yàn)橹嗵潜徽J(rèn)為是全細(xì)胞反應(yīng)原性的罪魁禍?zhǔn)住?/p> 盡管方法上的差異使得很難比較各種無細(xì)胞產(chǎn)品的功效，但很明顯，它們作為一個(gè)整體，對(duì)于控制百日咳有效。這些產(chǎn)品目前是發(fā)達(dá)國(guó)家/地區(qū)使用的主要或唯一的百日咳疫苗，通常與破傷風(fēng)和白喉類毒素結(jié)合使用，也就是越來越多見的DTaP。 全細(xì)胞百日咳疫苗正是因?yàn)楹兄嗵堑瘸煞植啪哂凶魟┨匦?，因此用無細(xì)胞疫苗替代全細(xì)胞疫苗，去除了包括脂多糖在內(nèi)的成分時(shí)，隨著不良反應(yīng)的降低，這個(gè)佐劑效應(yīng)也會(huì)減弱。已導(dǎo)致有報(bào)道稱對(duì)某些同時(shí)接種的疫苗的免疫反應(yīng)減弱，但目前還沒有證據(jù)表明其功效受損。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度來看，無細(xì)胞疫苗的制造成本比全細(xì)胞疫苗也要貴很多。
百白破的故事講到這里要告一段落。白喉，破傷風(fēng)和百日咳疫苗的研發(fā)過程代表了通過主動(dòng)免疫解決嚴(yán)重細(xì)菌感染的早期成功，該疫苗的進(jìn)化可以說是與免疫學(xué)的進(jìn)步同時(shí)發(fā)展的。在20世紀(jì)中葉開發(fā)出每種成分的單一疫苗，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估并被接受用于常規(guī)公共衛(wèi)生實(shí)踐后，DTP組合疫苗便成為人群中使用最廣泛的疫苗之一。 幾十年來持續(xù)接種DTP疫苗所積累得到的成果是各個(gè)年齡段的人都普遍具有對(duì)三種疾病的免疫力。要保持這種水平的人群免疫力，就需要繼續(xù)不斷為新出生的嬰兒人群接種疫苗，同時(shí)向青少年和成人提供加強(qiáng)免疫接種。  美國(guó)CDC推薦對(duì)于青少年、孕婦和成年人應(yīng)該接種減少了白喉和百日咳劑量的百白破疫苗（Tdap）以維持體內(nèi)的抗體水平 因此，世界衛(wèi)生組織全球建議要求對(duì)所有兒童進(jìn)行三種疾病的常規(guī)免疫，并繼續(xù)維持在青春期和成年期的免疫力。無細(xì)胞百日咳疫苗的出現(xiàn)有助于降低不良反應(yīng)，提高依從性。由于這些疾病在世界范圍內(nèi)一些地區(qū)仍然很普遍，尤其是百日咳，近年來的流行病學(xué)數(shù)據(jù)提示其在我國(guó)并不少見，但往往會(huì)被大家忽視，可以說是被忽視的一種傳染病，因此應(yīng)該繼續(xù)維持百白破疫苗的廣泛主動(dòng)免疫接種。 參考文獻(xiàn)
 華山感染 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染科信息發(fā)布 330篇原創(chuàng)內(nèi)容 公眾號(hào) |
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