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為什麼流感疫苗無法一針下去一勞永逸?

  • 文/陳志今 劍橋醫學院 病毒免疫學博士

圖/pixabay

每年政府都大肆宣傳要施打流感疫苗時,你是否有疑惑過:

為什麼流感疫苗要每年施打?不像小時候打的天花、麻疹、百日咳等,挨過一次針就可以一勞永逸?

要理解這點就要暸解流感病毒這可怕的魔鬼

善變的細節藏在名字裡

流感的症狀和一般感冒一樣:發燒、流鼻涕、暈眩等。流感有季節性,而且病毒株本身不像感冒病毒隨處可見。當它盛行時,多數民眾不具有免疫力,因此感染後具有偏高的致死率,尤其是老人與兒童。近年來大家對許多流感,如 H5N1禽流感、H1N1豬流感等都不陌生。但這個英文和數字的名字是怎麼來的?跟流感疫苗又有什麼關係?

要回答這個問題,首先要先從病毒開始了解。

圖/pexels

病毒最基本的結構是一個蛋白質的殼,內部有遺傳物質 DNA或 RNA,流感病毒帶有的是RNA。病毒在侵入後,會進入細胞中成為「細胞內的寄生蟲」——運用細胞的養分成長並製造更多病毒,最終導致細胞死亡。也因此病毒被形容成「裝有壞消息的蛋白禮物盒 (A virus is a piece of bad news wrapped in protein)」(1960年諾貝爾醫學獎得主梅達沃爵士)4。

當許多細胞死亡時,接踵而來的是身體的免疫反應,或者身體器官無法正常發揮功能。身體免疫後的反應如發燒、發熱、浮腫、疼痛等等、器官無法發揮作用(比方說狂犬病毒侵入神經系統導致腦部死亡)、或者是病毒毒素(百日咳毒素)等等。

流感病毒示意。圖/Sakurambo at English Wikipedia , from Wikimedia Commons

所有流感都是由流感病毒(Influenza Virus)所引起的。就如前面的形容,病毒就像是個禮物盒,一般來說禮物盒上總會有一些標記,像是緞帶或包裝紙等等。而只有在流感病毒(1)的禮物盒上,佈滿兩種特別的蛋白質:流感血凝素 (Haemagglutinin)和 神經氨酸酶Neuraminidase)。

所有的流感病毒表面都有這兩種蛋白,但每個病毒株上的這兩個蛋白會有些許不同,好似不同的包裝紙可以搭配顏色不一的緞帶。科學家在命名流感病毒時,就用 H 和 N 這兩個蛋白質來做為流感的身分證,數字則代表在歷史上它們初次被登記在文獻中的時間順序。

流感病毒的流感血凝素(H蛋白)和 神經氨酸酶(N蛋白)可不只是兩個好看的裝飾品。它倆一搭一唱主導了流感病毒是否能侵入人體(有些只能感染豬隻或鳥類,也因此有豬流感、禽流感的稱號)的關鍵。一個以前只感染鳥類的病毒株,有可能再突變獲得感染人類的能力(比方說雞農或賽鴿人士),而這種跨種族感染的病毒株容易因為以前沒有在人類社會流行過,導致全球大流行與數百萬兒童與老人喪生。

變化多端的H和N蛋白,與疫苗的極限

病毒入侵細胞示意圖:H蛋白為綠色 N蛋白為紅色

病毒要感染一個人,首先要先侵入到人體細胞裡。但人體細胞有自己的防衛系統,不可能讓病毒說來就來。

H蛋白就像是一個假的身分證:讓細胞接收到流感病毒並讓它闖關成功,如上圖步驟(1)。當病毒進入細胞內大肆破壞並製造自己的分身後如上圖步驟(2),它會用第二個假的許可證:N蛋白來通關離開細胞如上圖步驟(3)。也就是說:H蛋白讓病毒入侵、N蛋白讓病毒離開

到這裡,你可能會問:人體不是有免疫系統嗎?它們認不出這兩個可惡的蛋白嗎?答案是可以的。

一般來說免疫系統最常認出流感病毒的方式就是他們帶有的 H 和 N 蛋白。但是,H 和 N 蛋白是流感病毒家族裡最常突變的蛋白質──就像禮物盒和緞帶可以有多種顏色、圖案等等。當 H 或者 N 其中一個改變樣貌時,之前免疫系統的免疫記憶就會大打折扣。

這跟流感疫苗一年一劑可謂息息相關。原因無他:一般疫苗是使用經過加熱、已經失去活化(沒辦法傷害人體)的死亡流感病毒株來製成。也就是說,這些禮物和和緞帶的組合是固定的(但會每一年根據各國專家建議而修改,比方說台灣由科技部主導決定國光疫苗的病毒株)。

可是流感病毒每年每季可以變變變 (因為流感病毒為 RNA病毒,突變速度比 DNA 病毒更加快速),再加上現代國際旅遊發達的交通網路,不同國家的流感病毒可以在一天之內傳遍各地。也因此無論每一年科學家用哪一個病毒株來製作疫苗,這些疫苗都有極大機率跟今年流行的流感病毒長相完全不同。

有其他方法遏止 H 和 N 蛋白嗎?

克流感時常被稱為對付流感的最後一道防線。圖/wikipedia

好消息,有的!因為對這兩個蛋白的了解,科學家早已用它們的結構來製造出相應的藥物:針對 H蛋白的鹽酸阿比朵爾(Umifenovir)和針對 N蛋白的奧司他韋(Oseltamivir),奧司他韋就是大家耳熟能詳的口服藥物克流感(Tamiflu)。

克流感時常被稱為對付流感的最後一道防線,因為當人感染到流感,病毒已經入侵細胞、這時才使用鹽酸阿比朵爾就太遲了;但病毒要花上幾天時間才能增值到一定數量,若儘早投入克流感,還有機會降低病毒感染擴散程度(因為 N蛋白的失效會讓病毒無法從細胞內離開)並避免更嚴重的感染症狀。

但克流感的濫用有可能會導致病毒產生抗藥性,所以應該要謹慎為之。

打了疫苗又得流感?

因為前述疫苗製造上的極限,由個人的角度來說,的確有可能在打了疫苗後,因為遇到了不同的病毒株而得到流感。但這並不表示疫苗缺乏效益;有進行施打疫苗的國家,近年因流感死亡人數的確出現降低的趨勢。

雖然要界定疫苗在這方面的效益有實際上的困難(因為難以確定不施打疫苗的狀況,只知道施打疫苗後真正的死亡人數),但是根據美國疾病防治局 CDC (Centers for Disease Control and Prevention))的報告,流感疫苗的施打約減少了四成需要進醫院的流感病患,而 2018 年中的統計更指稱,疫苗讓需要進入加護病房流感患者減少了八成 (3)。

主要有兩個解釋打了疫苗卻又得流感這件事。圖imdb

這個「很可能不能百分百有效,卻還是有可能提供保護」的狀況,目前主要有兩個解釋被提出:

  1. 即使免疫系統無法快速有效認出新版的 H蛋白和 N蛋白,卻可能藉此辨識出某些相似處,因而達到了某種保護效果,或是讓症狀減弱(比方說,原本可能會致命的流感變成只會讓人躺在醫院一個禮拜)。
  2. 免疫系統在經過疫苗的訓練後,可能得以辨認除了快速變異的 H蛋白和 N蛋白以外的流感構造,所以間接的遏止流感病毒入侵。

在可能會造成大流行病的風險之下,各國政府因此採取大力鼓勵民眾使用流感疫苗 (雖然不保證百分百有效)。更重要的是:若夠多的人對流感病毒有免疫,群聚感染和大流行的機率會大幅降低,從而減少生命財產的損失。

總結一句:流感魔鬼並不可怕,可怕的是毫無防備的身體。請大家告訴大家:為了你我家人的健康,請乖乖去打今年的流感疫苗吧!

Reference

  1. The Influenza Virus 
  2. Infectious Agents Non living Infectious Agent
  3. CDC Vaccine Effectiveness – How Well Does the Flu Vaccine Work?
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Portal:Viruses/Selected_quotation

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