你好，欢迎来到《病毒科学课》，我是王立铭。
上一讲，我们讨论了古老而有效的隔离手段。但是，隔离这种措施太被动了，而且社会成本往往非常大，有没有一种更主动的、成本更小的防范病毒性传染病的方案呢？
有的。具体方法相信你也能想到，那就是疫苗。
回想一下，我们应该都有注射疫苗的经历。但我不知道你思考过这样一个问题没有：就这么简单的注射一针，连病毒的影子都没碰到，这小小的疫苗怎么就能让我们在日后不被传染呢？它这种效果是哪儿来的呢？这就是我们这一讲要回答的问题。
病毒没有特效药
目前在人类世界流行的传染病，主要是细菌和病毒这两类病原体引起的。细菌引起的，包括我们熟知的肺结核、痢疾、炭疽病等等；病毒引起的，包括艾滋病、流感、各种病毒性肝炎、SARS和新冠肺炎等等。
请注意，细菌和病毒引发的传染病，哪怕症状类似，在管控的时候也有一个巨大的差异。
由于抗生素的发明，人类在过去这一百年的时间里拥有了一类对抗细菌的终极武器。只要抗生素选得合适、用得及时，细菌性传染病就不再是人类社会的重大威胁。当然，在一百年的辉煌胜利之后，细菌慢慢进化出的耐药性可能会成为另一个麻烦。
但是病毒就不一样了。人类至今还没有找到针对这类微生物的特效药物。这一点我们在下一讲还会继续讨论。
没有特效药物，意味着一旦感染上病毒性传染病，我们就没有特别好的办法立竿见影的杀灭病毒、治疗疾病。
因此，对抗病毒必须战线前移。一方面，通过隔离手段阻止疾病传播；与此同时，开发疫苗保护健康人免受感染，就成了人类最后的希望。
疫苗的工作原理
对于疫苗的工作原理，我们可以从两个层面上来理解。
首先，从传染病的数学规律出发，疫苗当然不会降低患者和其他人的接触频率，但是能够有效地降低每次接触过程中传播疾病的概率。
如果患者接触的人当中，有相当部分甚至是全部都接种了疫苗，受到了疫苗的保护，那么病毒传播的能力当然会被大大限制。换句话说，打疫苗可以看成是升级版的戴口罩、勤洗手，防止病毒在接触过程中的传播。
从这个层面理解疫苗的作用，你会发现一个很反常识的问题：用疫苗对抗病毒性传染病，其实并不需要疫苗能够对100%的人起作用，只要它能够保护相当比例的人，就能够大大延缓疾病的传播和流行，甚至是把传染病的实际传染数R降低到1之下，从而消灭疾病。
换句话说，疫苗不光是用来保护我们自己的，它还通过阻止疾病的蔓延，间接的保护别人。而为了实现这个目标，需要尽可能多的人接种疫苗。
说完了数学规律，接下来我们在生物学层面看看，疫苗到底是如何起到这种保护作用的。
实际上，虽然病毒拥有一套高效和简洁的入侵能力，但人体的防御功能是非常发达的。在绝大多数时候，对于绝大多数病毒，人体免疫系统都能在病毒刚刚进入人体的时候识别和消灭它们。即便有少数病毒真的入侵了人体细胞，人体也能通过各种方式清除，甚至干脆将这一部分细胞杀死，用壮士断腕的方式保护自己。
比如乙肝病毒的入侵就是如此，成年人绝大多数会自己好，真正危险的是免疫系统还没发育完全的新生儿和婴幼儿，还有那些体质虚弱、抵抗力低的成年人。他们被乙肝病毒入侵后，由于免疫系统的工作能力比较弱，短时间内无法彻底清除病毒，就很容易发展成慢性肝炎。
流感和新冠肺炎这些呼吸道传染病也有类似的特性，即便不采取任何措施，大部分人也能自行好转。
因此，想要阻止疾病的传播，一个思路就是事先激发和训练人的免疫系统，让它能够为可能到来的病毒入侵做好准备。这就是疫苗的基本生物学原理。
疫苗的开发思路
实际上，人类历史上最古老的疫苗，是宋代中国人发明的用来对抗天花病毒传染的人痘疫苗，直接就是用真的病毒来提前训练人体免疫系统。当时的操作是，在健康人胳膊上划一道伤口，收集天花患者身上的、富含病毒颗粒的脓液，然后把脓液涂抹进伤口里，创造一次局部的、小范围的、不那么危险的天花感染。
这些天花病毒进入伤口之后，会被人体的免疫系统识别出来，然后动员一大批各种各样的免疫细胞来围攻和消灭它们。因为病毒局限在伤口那么一小块地方，引发全身感染的概率并不高，比较容易被消灭。
更重要的是，在这个过程中，人体的免疫系统能够形成对这些入侵者的“免疫记忆”。具体点说，就是在战斗完成后，专门储备一小批识别天花病毒的免疫细胞。这样一来，当真正危险的天花大流行的时候，由于这些人身体内的免疫细胞已经被事先激发和训练过，就能够有效地在第一时间抵抗病毒入侵，不会允许病毒在身体里达到难以收拾的地步。
当然，用真病毒当疫苗训练免疫系统，古人的这个操作还是有很大风险的。在人痘疫苗的实践中，有百分之二的人会因病毒严重感染而死亡。虽然这个比例远远低于天花传播导致的30%的死亡率，但是显然也会大大限制类似疫苗的推广。
于是在近代以来，人类又发明了许多别的疫苗制造方法替代真的病毒。
简单来说，现在我们常用的疫苗，其实都是人工制造的假病毒。它们被人为地去掉了病毒当中会导致疾病的部分，但是在其他很多方面和真正的病毒很像，因此一旦进入人体，也能够激发人体的免疫记忆，为真的病毒入侵做好准备。
这些假病毒是怎么制造的呢？
历史最悠久的两个方法，一个叫减毒疫苗，一个叫灭活疫苗。我们从小到大接种的疫苗，绝大多数都是这两类。
所谓“减毒疫苗”，就是科学家们在实验室长期培养和筛选病毒，找出一些毒性很弱的病毒株。这些病毒仍然是活的，进入人体之后也同样能入侵细胞，激发免疫反应。但是由于挑选的都是毒性很差的，所以它们导致疾病的能力就被大大削弱。这样一来，接种了这些减毒疫苗的人，等于是用一次很轻微的病毒感染，换来了对严重传染病的抵抗力。
至今孩子们接种的麻风腮疫苗、水痘疫苗等，都是减毒疫苗；曾经大规模推广但现在已经被淘汰的脊灰糖丸，也是减毒疫苗。
到目前为止，减毒疫苗是最有效的疫苗。因为注入人体的假病毒和真的危险病毒几乎别无二致，入侵细胞的方式、自我复制能力、形状和结构都非常相似。因此，它们能够激发最原汁原味的免疫记忆。
当然，减毒疫苗也有它的问题。毕竟这些活病毒自己还能持续的复制和变异，万一又产生了很强的毒性，就会很麻烦。比如刚才说到的，现在已经被淘汰的脊灰糖丸，就有很低的概率会让孩子真的患上小儿麻痹症。
相比之下，灭活疫苗的好处和坏处正好和减毒疫苗相反。
所谓“灭活疫苗”，通俗理解就是把病毒用化学或者物理方法彻底杀死和破坏掉之后，再注射进入人体。进入人体的死病毒没有能力再繁殖和入侵人体细胞，可能只是在结构特征上像真的病毒，但同样会唤醒人体的免疫记忆。这样一来，灭活疫苗风险性很小；但同时，它们的效果也会差一些。
我们现在广泛使用的脊灰疫苗、流感疫苗、甲肝疫苗，都属于灭活疫苗。
疫苗的开发周期
对于今天的人类世界来说，疫苗的作用是无论如何强调都不为过的。
但是请注意，不管是减毒疫苗还是灭活疫苗，都需要首先在实验室和工厂里培养特别特别多的病毒颗粒才行。这往往会成为疫苗研发和推广环节中最大的限速步骤。
而对于很多突然爆发的病毒传染病来说，除了疫苗生产之外，前期的研发环节也同样需要很长的时间。这就让人类根本没有足够的反应时间去开发和生产疫苗。在很多时候，甚至疫情都已经消失了，疫苗还在开发阶段，当年SARS疫苗的开发就是这样的情况。
在2019年暴发的这次新冠疫情中，面对公众的热切期待，各国专家也在反复强调，疫苗的开发就算再顺利，也需要1年到1年半的时间才能完成所有必需的测试。
有没有办法加快疫苗的研发和生产节奏呢？
在新技术的帮助下，我认为也许可以。
根据减毒和灭活疫苗开发的逻辑，有些科学家还想到了另一个思路——干脆只用病毒的一个部分，比如蛋白质外壳，甚至只是蛋白质外壳上的一个蛋白质分子来起到假病毒的作用，激发人体的免疫记忆。利用最近几十年出现的分子生物学技术，在实验室和工厂里生产一个蛋白质分子的难度要比培育病毒小得多。
近年来，甚至还出现了一个看起来更简单的办法，直接把一段病毒的DNA或者RNA分子当成疫苗注射进人体。这些核酸分子进入人体细胞后，能够指导人体细胞生产出病毒上的某个蛋白质分子。这样就等于把生产蛋白质分子这一步也省略了。
这些全新的方法，确实有可能帮我们大大提高疫苗的研发和生产速度。根据RNA疫苗的研发先锋——美国Moderna公司的说法，它们的RNA疫苗能在4个月内完成研发程序。
但是，我在这里必须要强调一下，疫苗的研发和生产程序也许可以加速，但是有些环节是无论如何也无法省略的。
这当中可能最消耗时间和资源的，就是对新疫苗进行大规模的人体临床试验。不管人们对新疫苗的需求多么着急，这一步都是无法省略的。
原因其实也很容易理解。给健康人接种疫苗，目的当然是为了保护他免受传染病的攻击，帮助人类世界防护传染病的大流行。既然如此，我们当然得确定接种疫苗能够产生实实在在的防护效果，而不是心理安慰才行吧？还有，我们总得确保疫苗的安全性，不能给本来健康的人带来严重的健康威胁吧？因此，在正式向全世界推广之前，一种疫苗接受成千上万人的测试，保证其有效性和安全性，是必不可少的。
在可预见的未来，新技术的应用肯定能缩短疫苗开发到广泛推广的时间周期。但是我们同样需要铭记在心的，是疫苗开发过程中的科学和医学规律，不能因为迫切的需求而干扰疫苗研发的正常节奏。
总结
1. 对于病毒导致的传染病来说，因为缺乏抗生素这样的、针对细菌性病原体的特效药，疫苗是主动对抗它们传播的最好手段。
2. 疫苗其实就是一种假病毒，它训练了人体的免疫记忆，让人体对真正病毒的入侵做好准备，能有效阻止病毒在人和人之间的传播。
3. 新技术的应用可能会显著缩短疫苗的研发和生产周期。但是我们仍然需要记住，疫苗开发需要遵循科学规律，研发工作和人体临床测试永远无法被绕过。
下节预告
下一讲，我们讨论对抗病毒的第三种手段——药物治疗。
