2月10日，伦敦学院的一名博士在研究新冠肺炎疫苗，他手里拿着的是新冠肺炎病毒样本

简单的牛痘与复杂的疫苗

牛痘疫苗的出现，把人类惯坏了。

全世界公认的第一款牛痘疫苗是由英国医生爱德华·詹纳（Edward Jenner）在18世纪末期发明的，距今已有200多年的历史了。根据古籍记载，中国人甚至早在宋朝时就已经开始尝试用牛痘来防天花了，比詹纳还要早很多年。这两件事让不少人产生了错觉，以为疫苗很容易制造。你想啊，老祖宗连什么是免疫系统都不知道，就已经发明出了牛痘疫苗，为什么今天的人类还要等那么久呢？没有道理嘛！

一个简单的解释是：老祖宗们太幸运了！牛痘疫苗的出现是各种巧合的结果，古人只要胆子大就可以了。可惜的是，这样的巧合在历史上只出现过那么一次，后来的人类就没有这么好的运气了。所以我们必须先努力把疫苗的作用机理搞清楚，才能制造出像牛痘这么好用的疫苗。

疫苗的原理说起来并不复杂，它利用了人体免疫系统的记忆功能，通过接种的办法让免疫系统误以为自己正在受到某种病原体的攻击，从而记住这个病原体的样子，并对未来可能发生的同类型感染做好准备。这就好比一个国家事先找几个演员穿上敌军士兵的服装搞一次国防军事演习，道理是一样的。

问题在于，要想让免疫系统形成记忆是需要很多先决条件的，这些条件为疫苗的研发制造了很多困难。下面就以病毒为例，解释一下这些条件如何影响了疫苗的制造。

3月23日，德国慕尼黑大学医院的医务人员为抗疫一线工作者提取鼻子和喉咙黏膜的样本，用来检测是否感染新冠病毒

首先，病毒必须始终维持基本的样貌，否则免疫系统的记忆力就没有用武之地了。艾滋病疫苗之所以至今未能研制成功，流感疫苗之所以必须每年换一种型号，就是因为艾滋病毒和流感病毒的突变率太高所致。天花病毒是DNA病毒，突变率很低，所以牛痘疫苗取得了成功。新冠病毒虽然是RNA病毒，但它自带一个纠错系统，所以突变率也比较低，至今尚未出现任何足以改变病毒基本形态的基因突变。因此，起码从理论上说，新冠疫苗是可行的。

其次，用于接种的疫苗必须达到一定的量才能激活免疫系统的记忆功能，否则无效。传统疫苗通过两种不同的手段来达到这个目的，一个是灭活疫苗，一个是减活疫苗。两者各有千秋，但都已是非常成熟的技术了。

先说灭活疫苗。这个方法首先需要制备出大量活病毒，再用某种方式（比如甲醛）将其灭活（杀死），然后把病毒尸体（主要是蛋白质外壳）通过注射的方式引入健康人体内，希望它能激活免疫系统，使之产生足够强的记忆力。

因为接种的是死病毒，其蛋白质外壳很容易在人体内被降解掉，从而失去效力，所以灭活疫苗经常需要接种好几次，有时还必须添加一些佐剂来增加免疫反应的强度，操作起来非常复杂，对疫苗的需求量也相当大。

灭活疫苗的一个变种就是通过基因工程等方法直接在生物发酵罐里生产出病毒外壳上的某个蛋白质或者某个多糖分子，然后把这个大分子（或是两者的结合物）制备成疫苗进行接种。这样的大分子就是大名鼎鼎的抗原（Antigen），这是免疫反应的基本单位。

再说减活疫苗。这个方法首先需要找到一株和原来的病毒外观极其相似，但毒性却非常弱的病毒株，让它去感染人体，从而获得针对高毒性病毒株的免疫力。问题在于，像这样的低毒病毒株在自然界极其罕见，牛痘几乎是唯一的例外，所以说古人的运气实在是太好了。

科学家们没有古人那么好的运气，只能先想办法找到一种合适的动物宿主，用人工方式让其感染病毒，然后一代一代地进行筛选，希望能筛到一株像牛痘这样的弱病毒株。这个过程很花时间，还不一定能成功，风险很大。不过，一旦成功了，剩下的事情就好办多了，只要把这种减活病毒直接制成疫苗就可以了。接种过程相当于一次轻症感染，病毒会在人体内继续繁殖，持续对免疫系统形成刺激，所以通常只需接种一次就行了，对疫苗的需求量相对要小一些。

再次，疫苗毕竟只是一次对身体的“欺骗”，不是真的感染，所以即使人体对疫苗产生了免疫反应，生成了相应的抗体（Antibody），也不一定能起到保护作用，甚至可能反而有害，所以必须先进行大规模人体试验才能确定疫苗可用。

人体试验很费时间，但这一步绝不能省，否则会出事的。这方面的案例很多，比较有名的一次是1966年进行的合胞病毒（Syncytial Virus）疫苗人体试验。这个病毒能导致呼吸系统感染，早期临床试验显示该疫苗确实能够在受试者体内产生抗体，但大规模临床试验却导致一大批受试者病情加重，两名受试儿童因此死亡。后续研究发现，这个疫苗诱导出来的抗体虽然能与病毒表面蛋白相结合，但这种结合不但不能阻止其进入人体细胞，还会诱发一种被称为“免疫增强”（Immune Enhancement）的现象，反而加重了病情。

综上所述，免疫系统的这3个特征决定了疫苗研发是一项非常复杂的系统工程，每一步都需要耗费大量的时间和金钱。更重要的是，疫苗和药物不一样，后者是给病人吃的，安全性标准可以稍微降低一些，对产能的要求也不高。但预防性疫苗是给普通健康人用的，安全标准必须定得非常高才行，对产能的要求也是任何药物都没法相比的。

3月14日，委内瑞拉加拉加斯的一名护士正在给居民注射疫苗

就拿流感疫苗来说，目前常用的流感疫苗都是灭活疫苗，这个方法要求疫苗制造商能够廉价地生产出大量流感病毒，难度是很大的。所幸流感病毒能够在鸟类当中繁殖，所以疫苗制造商们从20世纪30年代开始尝试用鸡蛋来制备流感疫苗，取得了成功。根据美国疾控中心（CDC）的统计，去年全美国一共发放了1.745亿剂流感疫苗，82%都是通过鸡蛋的方式生产出来的。按照每个鸡蛋生产一个剂量计算，生产这批疫苗一共用掉了1.4亿个鸡蛋，而且还必须是受精卵，工作量相当大，所以相关部门都要提前半年开始生产，才能赶得上当年的流感季。

相比之下，新冠病毒无法在鸡蛋中繁殖，目前也没有找到其他更好的替代品，只能在培养的人体细胞中进行繁殖，不但产能提不上去，成本也很难降得下来。