人體的免疫系統有如身體內駐守的軍隊 圖像來源／iStock.com/EzumeImages
時間回到今年5月中旬，台灣的新型冠狀病毒（COVID-19）疫情有了急遽的變化，本土病例持續出現，中央流行疫情指揮中心於5月19日宣布全國進入第三級疫情警戒，目前已延長至7月12日。根據全世界與台灣的目前趨勢，新冠病毒隨著不斷演化，現已變種為Delta，將來應會演變成像流行感冒般的常態性傳染病；因此，除了發展精準的檢測方法、治療用的抗體和藥物外，疫苗是疫情緩解的重要關鍵。換句話說，最有效的防治還是要接種疫苗！我們就來聊聊與疫苗接種相關的科學知識，疫苗如何為免疫細胞「上課」！
歷史上第一支疫苗現身於1796年，由英國醫師詹納（Edward Jenner）發明。不過這故事得從1768年開始說起，詹納醫師的前輩朋友約翰•富斯特醫師（Dr. John Fewster）注意到患有輕度牛痘的人，很少會染上致命的疾病「天花」，因而首度發現了牛痘與「天花」的關係。詹納醫師之後為了驗證，他從工人身上取得膿液（牛痘病毒），並施打在一位8歲男孩的手臂上。男孩感染牛痘康復後過了六週，詹納醫師再替他接種天花病毒，結果男孩沒有出現症狀，他對天花免疫了。之後詹納醫師在許多孩童身上反覆驗證了實驗結果，包括他自己未滿一歲的兒子，創出牛痘接種，並於1798年公之於世，於是「疫苗」這個詞第一次出現，英文為vaccine，字根就源自於拉丁文的「牛」（vacca）。由此開始，疫苗學與免疫學誕生，不過現代製造疫苗的標準技術，是等到1879年由一位法國科學家巴斯德（Louis Pasteur）發現了減毒疫苗的原理後才建立的。之後，隨著科學家們經歷多年多次試驗後，卡介苗（Bacillus Calmette-Guérin, BCG）在1921年由二位法國學者卡爾梅特（Albert Calmette）和介蘭（Camille Guérin）研發成功，是由減毒的牛結核分枝桿菌（Mycobacterium bovis）製備而成的活性疫苗。
人體的免疫系統
人類與病毒細菌的戰爭，自古以來就不曾間斷過。從已絕跡的天花病毒、流感病毒、腸病毒、結核桿菌，以及到正在肆虐的新型冠狀病毒。想要瞭解疫苗與病毒的攻防戰，就必須先瞭解免疫系統是如何運作的。人體的免疫系統有如身體內駐守的軍隊，可分為先天免疫和後天免疫（也稱為適應性免疫），是一個複雜且受到精緻調控的防衛系統；所有的免疫細胞更是各司其職，為的就是消滅敵人。最常談論到的免疫細胞有：樹突細胞、自然殺手細胞、T細胞與B細胞等，而T細胞再根據其細胞膜上的特殊受體與功能，又分有不同的作用。
當有病原體或異物入侵，免疫系統會先派出第一線偵查士兵盤查，先反應，然後引發體內一連串的訊息傳遞，猶如狼煙四起，進入對抗入侵者的備戰狀態，這就是先天免疫非專一性反應，有巨噬細胞、樹突細胞、自然殺手細胞等參與其中。而後天免疫則是當第一線偵查士兵傳回訊號後，通常會有二種反應，一是啟動第二波專一性的攻擊，二是記住首次對應交戰的抗原（如敵人身上的特殊標記），產生免疫記憶，當下次相同抗原再次入侵時，免疫系統即能快速啟動、產生更多的專一性抗體，消滅外敵，這些通常分別由T細胞和B細胞負責執行，利用人體免疫的特異性和記憶性，對外來抗原產生專一性的防禦。
在引發T細胞反應上，樹突細胞扮演非常關鍵的角色。它是一種專業的「抗原呈獻細胞」，當樹突細胞捕獲入侵抗原、吞噬並分解成小片段後，會呈獻給殺手T細胞與輔助T細胞，啟動T細胞反應。B細胞反應上，「抗體」又稱免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig），由B細胞受抗原刺激而分泌產生，長得像一個Y字型的飛彈。抗體Fc區可以與樹突細胞表面上的Fcγ受體結合，可啟動樹突細胞的免疫反應。
疫苗原理與「佐劑」輔助教具
疫苗就是運用人體的免疫機制，把對人體無害的病原體或片段打入人體，使身體在低風險的情況下，有類似自然感染的效果，誘發有力且適合消滅病原體的專一性免疫反應，產生抗體，幫助免疫系統辨識與記憶。日後真的病原體入侵時，體內的免疫系統就能回憶起類似的狀況，加快反應發揮保護力、有效消滅病原。簡單來說，疫苗的作用是訓練身體面對病毒時的作戰能力，我們身體對抗病毒作戰的士兵與終極武器，叫做「抗體」。
疫苗由病原體成分、加上佐劑（包括遞送系統）所組成。而「佐劑」是可協助刺激、延長或增強免疫反應的成分，但不屬於疫苗的活性病原體成分。一般來說，傳統減毒疫苗中已具有佐劑作用的成分，不需額外添加佐劑。然而，有些類型的疫苗活性成分因不含佐劑作用，則可能需要添加佐劑以獲得較理想的免疫效果。現今疫苗的開發已走向分子重組、次單位疫苗或核酸疫苗，添加佐劑以達到理想的免疫反應，似乎已是關鍵技術開發必經之路。
從公共衛生與流行病學角度來看，除了注重衛生及個人防護外，疫苗是預防各種傳染疾病最有效的方法之一，也是緩解疫情的重要關鍵。目前，疫苗研發與應用越趨多樣化，包含了多種不同應用的疫苗技術平台與遞送系統。除了傳統傳染病的預防，也用來積極治療、甚至預防疾病，例如：透過活化人體中的免疫細胞對抗癌症的癌症疫苗。有關不同技術的疫苗平台與遞送系統，待下回分解！
資料來源：
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8. 《衛普ㄒㄧㄢ知》FB專頁：https://www.facebook.com/science.NHRI/
※精華版文章同步刊登於6月29日國語日報科學版※
撰文者／劉盈秀、李岳倫