冠状病毒疫苗已经用了80年,有了它才有便宜的炸鸡和炒蛋

冠状病毒疫苗已经用了80年,有了它才有便宜的炸鸡和炒蛋
2020年06月07日 07:58 澎湃新闻

原标题:冠状病毒疫苗已经用了80年,有了它才有便宜的炸鸡和炒蛋

原创 林大舒 果壳

新冠病毒在全球肆虐,所有人都翘首以盼疫苗的出现 。

SARS和MERS流行的时候,就有针对冠状病毒的疫苗研发,但这两次疫情很快就被控制住了,医药厂商对此的研究自然纷纷中止。如今,全球仅剩少数几个团队在进行相关的疫苗研发。

无论是疾病流行时对疫苗的火热开发,还是降温后的少数探索,冠状病毒疫苗从来没有机会被仔细探讨和广泛使用过。

图 | pixabay

只有一种冠状病毒除外,上世纪40年代,就已经有了针对它的疫苗[1]。近百年来,这种疫苗被广泛使用, 不过,是给鸡用的,而非人。

鸡的冠状病毒

上世纪30年代,人们在鸡的呼吸道中发现了禽传染性支气管炎病毒(avian infectious bronchitis virus,IBV)[2],随后,在人鼻腔冲洗液和其他动物身上也陆续发现了与IBV结构相似的病毒。因为病毒的表面都有皇冠状的纤突蛋白,所以就被命名为冠状病毒。

禽传染性支气管炎病毒,顾名思义,经由呼吸道感染鸡,造成鸡的呼吸系统疾病。不过,不同的IBV毒株,有的会攻击鸡的肾脏,有的会攻击输卵管。鸡的其他器官,如腺胃和盲肠扁桃体,也都分离到了IBV。

养鸡场成了疾病传播最快速的场所 | pexels

鸡是人类最重要的动物性食物来源之一,早已被规模化饲养。大型养鸡场里,成千上万的鸡生活在同一屋檐下,此地就成了疾病传播最快速的场所。感染IBV的鸡,呼吸道分泌物和泄殖腔排泄物具有传播病毒的能力。很快,IBV就成为了严重威胁养鸡产业的重要病原体。

生病的鸡精神萎靡,食欲下降,也长不好肉。被IBV攻击过生殖系统的母鸡,生殖系统会出现不可逆的病理变化,进入产蛋期后,无法正常产蛋,有的产蛋量降低,有的只能生出奇形怪状、蛋壳又薄又软的蛋。

感染过IBV的母鸡生出奇形怪状的蛋 | 文献[1]

肉鸡不长肉、蛋鸡不产蛋让养殖者遭受了巨大的经济损失。如果没有IBV疫苗,现在的鸡养殖产业肯定是另外一个面貌。

第一个冠状病毒疫苗

IBV感染鸡,也能感染鸡胚胎(受精并发育中的鸡蛋)。

虽然在不同动物宿主、宿主的不同发育阶段,或者不同的器官组织环境下,很多病毒都能生长复制,但每个毒株都有其最适应的环境。如果让对A环境更适应的病毒在B环境下连续传代,病毒会为了适应B出现变异。虽然此时,病毒依然有感染A的能力,但对A的致病性会降低。

连续传代的病毒进入A体内后,不致病的病毒能够训练宿主免疫系统辨识和杀灭病毒,使A获得免疫能力。脊髓灰质炎弱毒活疫苗就是在猴肾细胞进行连续传代弱化病毒后得到的。第一个IBV疫苗用的也是这种原理。

给鸡胚胎蛋接种病毒,Dr. Stan Foster | Wikimedia

兽医在鸡胚胎中不断传代IBV,最终在1942年得到了对鸡致病性很弱的Mass 毒株,并以此作为疫苗[1]。Mass弱毒活疫苗预防IBV感染造成的呼吸道症状卓有成效,直到现在,这款疫苗和它的同型弱毒株仍被广泛使用,几乎世界上的每一只鸡都接种过它。

没错,第一个对冠状病毒形成的人工群体免疫,出现在鸡群里。

可弱毒Mass活疫苗没有让人们轻松太久。1957年,兽医们发现了不能被Mass活疫苗免疫保护的新毒株。五年后的1962年,会攻击肾脏的IBV毒株也横空出世了[1]。新毒株让仅能预防呼吸系统症状的Mass活疫苗应接不暇。

病毒出现新毒株,

鸡们等不起了

开发针对新毒株的疫苗,当然可以沿用制造Mass活疫苗的方法,在鸡胚胎传代弱化病毒,但这个过程太漫长了。

弱化病毒毒株至少需要50~130代,按照每代病毒在鸡胚胎中生长3天来计算, 总共需要150~390天。也就是说,光制造出新的疫苗就要花费近一年时间,更不用说后续还有漫长的测试过程,鸡可等不起,养殖户们更等不起。

兽医们用了新的办法,直接将病毒灭活制成疫苗。最常用的灭活方式就是以甲醛(浓度仅需0.01%)处理72小时。灭活的病毒不具有感染力,却可以刺激身体产生免疫反应。失去感染力既是优点,同时也是致命伤。

灭活疫苗有优点,也有缺点 | pexels

弱毒活疫苗通过饮水或环境喷雾的方式对鸡进行免疫,疫苗与致病毒株一样经由呼吸道被鸡吸入,因此能在呼吸道建立免疫反应。之后病毒再入侵时,在呼吸道就被拦住了。

灭活疫苗的致命伤在于只能经由注射给予,能在血液中产生相当多的抗体,可是无法在呼吸道建立免疫。这就意味着呼吸道会对病毒大开方便之门,抗体无法在病毒刚到呼吸道时就迎头痛击,只有当病毒从呼吸系统进入血液造成全身感染时,才发挥作用。

这种情况就像在体育比赛中开局不利,先失一盘。如此一来,疫苗的研制速度和保护效果很难两全。

为了保护小鸡,

总共要打两针疫苗

为了增加保护效果,手握弱毒活疫苗和各种灭活疫苗的兽医,找到了另一种方法。养殖户在兽医的指导下,根据当地的病毒流行情况,选择几种具有保护力的疫苗, 通常包含Mass弱毒活疫苗和其他灭活疫苗。

小鸡出生的第一天,会接种弱毒活疫苗,几周后再用灭活疫苗加强免疫。弱毒活疫苗建立呼吸道免疫抵抗病毒,如果病毒突破呼吸道防线,则会被血液中灭活疫苗产生的抗体绞杀,没有机会到达生殖系统和肾脏。两种疫苗双管齐下,保护了小鸡。

1日龄雏鸡在接受疫苗免疫|作者摄于某种鸡场

通过结合不同的疫苗,兽医给养殖场的鸡群建立了完善的IBV免疫保护,将冠状病毒对鸡的危害降到了最低。

接种疫苗促进了

病毒的传播和演化

不同疫苗的组合,能在一定程度上控制鸡群中IBV的爆发,但也有不好的一面。

首先,Mass活疫苗毒株开始全世界泛滥,从养鸡场分离到的病毒有接近10%是Mass疫苗毒株[3, 4]。疫苗毒株在养殖场长期存在,有时跟别的致病毒株交换了基因,摇身一变就成了全新的致病毒株[5]。

其次,疫苗免疫会推动病毒的演化。原有毒株被疫苗抑制后,会不断突变产生新毒株。新毒株若能逃避疫苗免疫,鸡群就会再次爆发IBV。事实上,有研究发现,使用疫苗成倍地加速了病毒的基因突变,疫苗免疫已经成为IBV演化的重要推动力[6, 7]。

动物疫苗和人用疫苗,

可以相互借鉴

所以兽医们也在尝试研发各种新型IBV疫苗,对新型疫苗的期望是:

1.不会像活的疫苗毒株一样造成病毒株的扩散;

2.比灭活疫苗具有更全面的免疫刺激能力;

3.能够针对新出现的毒株快速制作和生产;

4.最重要的一点,不能太贵。

把鸡称为经济动物,这就表示所有操作都必须从经济效益出发。参考某疫苗制造公司称年产100亿羽份禽用疫苗的数据(羽份,一只鸡一次免疫的疫苗使用量),就算每份疫苗平均成本仅增加0.01元,公司的成本就会增加1亿元。这样的成本无论是疫苗公司自己吸收,还是转嫁给养殖户,最终的结果都需要消费者来承担,因为鸡肉和鸡蛋变贵了。

成本考量是经济动物疫苗技术进步的最大障碍。鸡们已经拥有冠状病毒疫苗八十多年了,可商品化疫苗还是沿用着当年的老路子。

鸡的商品化疫苗还沿用着当年的方法 | 图虫创意

新冠病毒疫苗的研发给全世界的疫苗产业打了鸡血,每个公司和团队都使出浑身解数,想尽办法从擅长的技术路线出发,试图攻克难关。希望到时候,兽医们有机会拾取发展成果,为鸡的冠状病毒疫苗发展也注入一些新鲜血液。

如果说兽医与鸡冠状病毒近百年的对抗史,可以给新冠疫苗什么启发的话,那就是,千万不要以为有了疫苗就高枕无忧,病毒可比我们想象的狡猾得多。

参考文献

[1]Jackwood, M.W. and S. de Wit, Infectious bronchitis. Diseases of poultry, 2020: p. 167-188.

[2]Greenwood, D., et al., Medical Microbiology E-Book: A Guide to Microbial Infections: Pathogenesis, Immunity, Laboratory Diagnosis and Control. With STUDENT CONSULT Online Access. 2012: Elsevier Health Sciences.

[3]Chen, L., et al., Molecular and antigenic characteristics of Massachusetts genotype infectious bronchitis coronavirus in China. Veterinary microbiology, 2015. 181(3-4): p. 241-251.

[4]Han, Z., et al., A 15-year analysis of molecular epidemiology of avian infectious bronchitis coronavirus in China. Infection, Genetics and Evolution, 2011. 11(1): p. 190-200.

[5]Han, Z., et al., Altered pathogenicity of a tl/CH/LDT3/03 genotype infectious bronchitis coronavirus due to natural recombination in the 5'- 17kb region of the genome. Virus research, 2016. 213: p. 140-148.

[6]Cavanagh, D., et al., Does IBV change slowly despite the capacity of the spike protein to vary greatly?, in Coronaviruses and Arteriviruses. 1998, Springer. p. 729-734.

[7]Lee, C.-W., D.A. Hilt, and M.W. Jackwood, Identification and analysis of the Georgia 98 serotype, a new serotype of infectious bronchitis virus. Avian diseases, 2001: p. 164-172.

作者:林大舒

编辑:木易杨杨

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