疫苗,行不行?流感 VS. COVID-19十大問題解析
COVID-19(又稱武漢肺炎、新冠肺炎)肆虐一年,全球超過8,000萬人感染,被認為將是「流感化」的疾病。由美國輝瑞藥廠(Pifzer)與德國生技公司BioNTech合作、及莫德納生技公司(Moderna)開發的疫苗,都屬mRNA(messenger RNA,信使核糖核酸)新冠疫苗,以有史以來最快的速度上巿,英美已開始接種。疫苗被視為扼阻疫情的最佳武器。但是,回望流感疫苗已上巿70年,流感仍年年流行。
究竟,疫苗成功的關鍵在哪裡?無法克服的盲點又是什麼?疫苗為何能產製得愈來愈快?愈高價數的疫苗,就愈有效嗎?COVID-19疫苗才上巿,就傳出變異的病毒株開始擴散,疫苗能有保護力嗎?面對疫苗,打或不打,該考量什麼?
《報導者》採訪台大兒童醫院院長黃立民、國衛院名譽研究員蘇益仁、中研院基因體中心研究員馬徹、台大感染科主治醫師謝思民、長庚大學新興病毒感染研究中心主任施信如、食品藥物管理署藥品組副組長吳明美,整理出目前傳染速度最快、流行範圍最大、對人類影響最嚴重兩大病毒──流感和COVID-19──疫苗的全解析。
【關鍵重點】疫苗可以讓人體獲得人造抗體,對病原體產生保護力
疫苗是一種製劑,可模仿病毒感染誘發免疫反應,讓人在未患病時,就打入細菌、病毒的整體或片段,以誘發「人造抗體」,下一次病原再入侵,體內細胞就有經驗辨識壞病毒,可用抗體中和掉;另外,疫苗還有機會誘發有效的殺手T細胞,殺死已受感染的細胞,避免病毒持續複製擴散。
新興傳染病COVID-19,短短一年造成超過8,000萬人感染,死亡數超過176萬人,致死率約2.2%,是當今人類最大威脅。由於COVID-19尚無有效的抗病毒藥物,要扼阻疫情災害,疫苗研發更被寄予厚望。
【關鍵重點】雞蛋是製作流感疫苗的重要材料;對抗COVID-19,世界第一支mRNA疫苗誕生
1933年,西班牙流感發生的15年後,英國科學家威爾遜.史密斯(Wilson Smith)等人從患者身上首度分離出會感染人類的A型流感病毒(H1N1);1935年,澳洲病毒學家麥克.伯內特(Frank Macfarlane Burnet)進一步發現,流感病毒可在雞胚胎蛋中大量繁殖,帶來製造疫苗的曙光。
隨著分子生物學及基因工程、材料工程發展,COVID-19疫苗製造和生產,甚至不需要如流感大量培養病毒,只要取得病毒DNA或蛋白質片段,即可以做出疫苗,如次單位/合成胜肽疫苗、重組病毒/類病毒,以及已率先上巿由輝瑞藥廠(Pfizer)與德國生技公司BioNTech合作的疫苗,及美國國家衛生研究院(NIH)與麻州生技廠合作的莫德納(Moderna)疫苗,則為一種全新的mRNA疫苗。
但要打多少mRNA才能產生足夠蛋白、進而出現免疫反應,這方面需要純熟技術;另一考驗是,mRNA疫苗過去從未使用在人體上,因此沒有相關的驗證與研究,疫苗施打後人體的免疫力、抗體多少都有待觀察。此外,RNA容易被酵素破壞,保存不易,輝瑞與莫德納分別需要在零下70度、零下20度的環境下保存,未來若要全球施打,也考驗各國的冷鏈設備,是否可以存放疫苗。
【關鍵重點】流感疫苗保護力平均約3到8成,施打兩劑或增加佐劑可增強效果
目前台灣有4種廠牌的流感疫苗,分別是賽諾菲、國光、葛蘭素史克、東洋。其中台灣東洋代理、由澳洲疫苗廠Seqirus研發的「輔流威適四價流感疫苗」(Flucelvax Quadrivalent)就是採細胞培養方式製造。但不管是哪一種製造方式,效果被認為差不多,流感疫苗的保護力平均為30%到80%。
COVID-19疫苗則是今年世界各國疫苗廠商戰爭。傳統減毒/死毒疫苗採用打進整個病原菌的製作方式,製程必須嚴謹、耗時相對長,一旦出現失誤,就等於是將病毒打進健康人體內,風險極高,目前僅中國、印度以此方式研發。
已上巿的mRNA疫苗,目前初步看來效果不錯,保護力超過9成。新的研究也指出,莫德納疫苗的抗體至少能保護4個月,隨著英美上市施打,抗體保護力能持續多久仍要觀察。
台灣3家本土疫苗廠商,是採用次單位的棘蛋白疫苗,選擇病毒的片段來引起免疫反應,免疫反應通常較弱,這類疫苗通常會再加上增強免疫效果的佐劑。目前都僅在第一期臨床試驗,效果仍待觀察。
【關鍵重點】病毒容易變異、病毒預測的精準度,都會影響疫苗效果
流感病毒是一種RNA病毒,約每百萬次複製就會出錯一次,因此十分容易變異。
「容易變異」的特性,使得流感疫苗多年來無法「打一劑保終生」,而是必須不斷改良,更要預測未來流行的病毒株、每年抽換疫苗成分。過去疫苗技術只能涵蓋「2A1B」、即2種A型流感病毒秼和1種B型流感病毒種的三價疫苗,因此疫苗效果得靠運氣「今年有沒有猜中病毒株」。
2008年,多位諾貝爾獎得主及全球頂尖科學家簽署協議、成立「全球共享流感數據倡議組織」(GISAID),開放各國共享流感病毒的資訊和數據,希望提高疫苗預測精準度。今年COVID-19大流行,該平台也擴大開放新冠病毒的資訊共享,各國都把境內COVID-19確診病例的新型冠狀病毒基因序列丟上去,結果也發現,新冠病毒持續演化、變異,且已可分成6大類。
目前看來,儘管新冠病毒同樣屬於RNA病毒,變異度較流感病毒稍低,只是小規模的胺基酸變異、抗原沒有顯著變異,尚未如流感病毒演化出不同亞型。然而,疫情爆發至今僅僅一年,未來新冠病毒是否出現顯著抗原變異,仍待時間觀察。
【關鍵重點】高價數疫苗雖然涵蓋病毒型別範圍較廣,但保護力可能有落差
疫苗「價數」指的是,涵蓋多少種抗原成分,單價就是一種、二價就是二種⋯⋯,通常製造疫苗會取主要流行的病毒型別。但以流感來說,全球同時流行病毒株已達四種,三價疫苗自然無法涵蓋,因而,美國食品藥物管理局(FDA)的「疫苗和相關生物產品諮詢委員會」(VRBPAC)2007年開始討論在季節流感疫苗新增一價B型病毒、製造四價疫苗的可能性。
近年,各國都陸續採用施打涵蓋較廣的四價流感疫苗,台灣也在2019~2020年流行季,將公費流感疫苗全面改用四價。
不過科學家也開始關注,在流感疫苗增加為四價、保護範圍變廣的同時,對單一病毒株的保護力會不會反而變弱,恐發生部分病毒的保護效果較突出、產生較多抗體,但其他病毒株保護力效價表現不佳的現象。此外,愈高價的疫苗,所需要的蛋白純化技術就愈高,若藥廠技術不夠,生產過程就會產生較多蛋白質雜質,有可能會因此增加不良反應的風險。
【關鍵重點】輕微紅腫熱痛約在接種2天內出現,嚴重免疫不良反應7天後出現者較可能具相關性
一般來說,接種疫苗常見的不良反應,包括輕微的症狀如注射部位疼痛、紅腫、發燒、頭痛、肌肉酸痛、噁心、皮膚搔癢、蕁麻疹或紅疹等,這是因為身體受到刺激,免疫系統的反應,一般輕微的反應在發生後兩天內就能恢復。
比較嚴重的不良反應,如有過敏體質的人,接種疫苗後極少數在幾分鐘後會出現過敏性休克,嚴重者會有生命危險。也因此,打完疫苗都應在原地休息30分鐘,同時要有醫護人員在旁,才能在發生緊急過敏反應時,施打抗過敏針。也有少部分接種者產生自體免疫抗體,通常會在施打後幾週後發生。
此外,疫苗製造方式也可做為判斷,以心肌炎為例,一般是病毒直接感染引起,採取打進整隻病毒的傳統減毒/死毒疫苗、且沒有完成減毒,較有機率引發;若是根本不以病毒製造的次單位疫苗、mRNA疫苗,就不可能會引起心肌炎。
(延伸閱讀:〈專訪「冠狀病毒之父」賴明詔:從彰化血清抗體檢測爭議,看COVID-19研究加速運轉下的倫理與防疫挑戰〉)
12月初,英美就陸續透過緊急授權,開始施打輝瑞疫苗,根據外媒報導,約一半的人施打後出現輕微副作用,如發燒、頭痛、疲勞等,更有兩名具有過敏史的英國民眾,施打後出現嚴重過敏反應。美國CDC則在12月11日發表聲明指出,有4名民眾接種輝瑞疫苗後,出現貝爾氏麻痹症(Bell's palsy),即臉部癱瘓,但美國官方並不認為與疫苗有關,但會持續監測疫苗施打狀況。
今年9月,牛津大學和阿斯特捷利康(AZ)研發的新冠疫苗,進入第三期臨床試驗後,因一名受試者出現脊髓炎,屬於嚴重不良反應,因此全面暫停臨床試驗,但短短6天後,英國即恢復施打,仍引發疑慮。AZ之後,嬌生(Johnson & Johnson)也因受試者出現不明病症而暫停試驗。
台灣3家疫苗廠,也加快了臨床試驗的速度,原本二期僅需要幾百人進行臨床試驗,決定「二期併三期」增加到3,500人。這次疫苗研發速度可以飆快,是因為過去都是一期做完再做下一期,這次則省去許多行政時間,加上把不同期臨床試驗同時進行;不過,制度上沒有減少安全性的追蹤與監測,施打在受試者身上的疫苗,至少要經過6個月觀察後沒有副作用,才代表安全。
【關鍵重點】流感疫苗保護力最多半年;COVID-19目前追蹤4個月仍有效
因為流感病毒容易發生變異,即使是同一種亞型,不同地區流行株的些微抗原差異,都可能影響疫苗保護力。即便成分未改,流感疫苗保護力也只有4到6個月,就算是最新型的四價流感疫苗,也必須每年重新施打。
流感一般都在冬季流行,不過2017年發生罕見夏季大流行。當年主要流行為H3N2病毒,專家認為,當年3月至5月天氣回暖較慢,讓低溫下活躍性較高的流感病毒仍繼續傳播,另外當時距離冬季疫苗施打已超過半年,疫苗保護力已開始下降,部分族群可能被感染。
此外,也有研究指出,當時H3N2選株雖然與大部分流行株匹配,不過保護力僅中等,病毒株在適應雞蛋時,病毒上具有黏附細胞功能的HA醣蛋白改變了抗原性。由於HA同時也是人體免疫細胞辨識抗原的依據,所以打進人體的變異HA,便和真正流行株的HA有落差,使抗體難以中和真正的病毒。即用雞胚胎蛋培養疫苗時可能引發病毒突變,而破壞疫苗效果。
全新的COVID-19疫苗,還要觀察施打後的人體抗體持久狀況,目前率先上巿的輝瑞和牛津疫苗,初步顯示,接種者體內抗體濃度在4個月後仍維持、即仍具保護力。
不過,另一個挑戰是,COVID-19病毒仍不斷變異。英國即已出現病毒株出現突變,傳染力可能較原病毒增強70%,宣布緊急封城,連丹麥、冰島、義大利、荷蘭、澳洲也出現該變異株感染病例。
這個新病毒株一共有17個突變,有8個在病毒感染人體細胞主要工具的的棘蛋白,讓它的感染性和傳播力大增。所幸,目前觀察,新病毒株並沒有發生抗原性變異,仍屬於同一型S型,雖傳染力強、但致死率和重症率未提升。專家也認為,目前不影響疫苗保護的效果。
中央流行疫情指揮中心專家諮詢小組召集人張上淳在記者會上表示,會不會影響疫苗效力,各家疫苗不一定。但就目前已經上市施打的輝瑞、莫德納疫苗,以科學角度來看,效果應是不會受到影響。就算疫苗效果受到影響,以mRNA疫苗的特性,可以快速更改RNA序列,再用相同製程製造新一批疫苗。
至於,COVID-19疫苗,未來需不需要和流感染一樣,每年打一次?還是打一次保終身,仍要視未來病毒變異狀況、是否有不同亞型發生。
【關鍵重點】未來可能會有廣效型流感疫苗,不怕猜錯病毒株
流感疫苗經過超過70年的研究和進化,仍然在和病毒變異賽跑。目前最新流感疫苗趨勢是科學家希望做出「廣效性疫苗」,克服流感疫苗需年年修改、甚至猜錯流行病毒株的狀況。美國今年也增加2億美元,用於開發通用型流感疫苗。
流感病毒的HA和NA容易突變,即便是同一亞型,不同株的變異程度只要有5%到20%,疫苗保護力就可能失效。一般製作流感疫苗時,都是以HA頂部作為主要抗原,中研院基因體中心研究員馬徹、特聘研究員翁啟惠團隊從變異度較低的HA莖部下手,研發「單醣化流感疫苗」,藉由去除HA莖部多餘醣蛋白,僅留下單醣,以此來誘發免疫反應,同一支疫苗可以涵蓋不同種類的H1N1病毒;該研究在小鼠、雪貂上都發現更好的免疫反應,成果刊登在2019年的《美國國家科學院院刊》(PNAS)。
單醣化流感疫苗可通用一種亞型(例如H1),也就是說,未來只要將四價病毒株都單醣化,流感疫苗即可以不必年年修改成分。
翁啟惠所領導的研究團隊今年再有突破,博士後研究員廖心瑜等人做出「單醣化嵌合血凝集素蛋白疫苗」,開發出「組合式HA」的嵌合蛋白,分別具有H1、H5兩種亞型病毒的蛋白質,由於H1、H5是來自各異株的共通基因序列,再經單醣化技術,可更廣效預防A型流感;在小鼠攻毒實驗上,該疫苗能誘發良好免疫反應,研究也登上PNAS。
儘管科學家討論廣效性疫苗多年,不過目前全球還沒有一支廣效型疫苗正式上市,最快的一支僅在三期臨床試驗。
除了研發萬用疫苗之外,隨著蛋白純化淬煉的技術進步,目前各國藥廠正合作嘗試濃縮更多有效的蛋白質含量,提高流感蛋白劑量,來提高疫苗保護力。
【關鍵重點】6成人有抗體才能達到群體保護力,進而減少重症發生
一般而言,群體保護力是指整個群體要有6成的人施打,就能形成群體的免疫力,沒有施打的人也可以得到保護。不過也因病而異,例如傳播力強的麻疹,也許就要打到9成才會有群體保護力。
流感光是打到5、6成,也還不夠讓所有人都受到保護。因此施打流感疫苗不是完全防止流感病毒流行,更是要保護高危險群不會感染到病毒,而引發嚴重併發症。
流感最大的威脅在於「流感併發重症」,患者可能出現肺炎、腦炎、心肌炎而需加護病房治療,嚴重者甚或致死。施打流感疫苗是目前對抗病毒最有效的方式,可以多保護一些人,並減少他們被感染就轉成重症的機會。
對於COVID-19,一般認為疫苗接種達6到7成可具群體免疫效果;但近來也有專家認為,其傳播速度太快,也可能需要接種到近9成。疫苗保護時間有多長,也將是關鍵的變數。
【關鍵重點】先打流感疫苗不能減少COVID-19感染機會,但有助於鑑別診斷
施打流感疫苗,並不會減少得到COVID-19的機會。但因為COVID-19的症狀如發燒、喉嚨不適、流鼻水等都與一般感冒和流感症狀類似。若民眾施打過流感疫苗,一旦身體不舒服,可以初步大致排除流感的可能,及早確診得到治療。
流感跟COVID-19的部分症狀類似,若不幸感染易轉成重症的高危險族群也相同,例如年長者、慢性病患者、小孩等。疾病管制署宣布今年10月5日開始施打公費流感疫苗,涵蓋的族群即為6個月至高中學生、50歲以上成人、患有潛在疾病的高風險慢性並與罕見疾病、重大傷病者、孕婦、6個月內嬰兒父母;另一部分則是職業高風險族群,如幼兒園、托育機構人員、長照社福機構人員、醫事單位人員、禽畜養殖相關工作人員、動物園及動物防疫人員等。
台灣何時可以拿到COVID-19疫苗並開始施打,還沒有明確時程。但若明年疫情陷入危機,只要本土疫苗完成第二期臨床試驗,且通過食藥署核准,認定安全性、有效性都達到標準後,即可以緊急授權方式上市,但作為「應急使用」,只能生產100萬劑。
此外,疾病管制署也於今年7月召開預防接種諮詢委員會(ACIP)會議確認,一旦有疫苗供應量有限下,9類將優先建議接種的族群:醫事人員、防疫人員(如中央、地方官員、可能接觸疑似個案的第一線防疫人員、村里長及機場人員)、維持治安的警察及憲兵、長照社福工作人員及受照顧者 、軍人,再來才是高風險族群如65歲以上長者、19至64歲具有易導致嚴重疾病的高風險疾病者、罕見疾病及重大傷病者,最後是50至64歲成人;以上預估1,358萬人,涵蓋台灣總人口的6成。
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