单剂新冠疫苗的预防效果如何?

  近日,有关新冠疫苗的一些病例已经开始浮现。在英国,当85岁的科林·霍斯曼在去年12月被送进唐卡斯特皇家医院时,一开始怀疑是肾脏感染;但不久之后,他感染了新冠肺炎。当时,英国大约四分之一的新冠患者都是在医院里感染的。霍曼出现了严重的症状,最终戴上了呼吸机,并在几天后去世。

  霍斯曼的遭遇十分不幸,但似乎也相当典型。毕竟,在撰写本文时,仅英国就至少有84767人死于新冠肺炎。然而,正如他的儿子最近在当地报纸上解释的那样,不到三周前,霍斯曼是世界上首批接种辉瑞-BioNTech新冠疫苗的人之一,而他原本应该在死前两天接受第二针注射。

  事实上,大多数疫苗都需要加强剂量才能起作用。以麻疹、腮腺炎和风疹三联疫苗(MMR)为例,世界各地的婴儿都会接种这种疫苗,以预防这三种对儿童可能致命的普遍疾病。在仅接种第一剂的人当中,约有40%没有获得对这三种病毒的免疫;而接种了第二剂的人当中,无法完全免疫的比例只有4%。就麻疹而言,只接种第一剂的人感染的可能性是接种了第二剂的人的4倍。更令人不安的是,许多没有完成MMR疫苗接种计划的地方还在不时爆发麻疹疫情。

  伦敦帝国理工学院免疫学教授丹尼•阿尔特曼说:“人们如此热衷于补强疫苗并认为它们如此重要的原因是,它们在某种程度上能让你的免疫反应进入另一种微调模式。”

  补强疫苗的工作原理 

  当免疫系统第一次遇到疫苗时,它会激活两种重要的白细胞。首先是血浆B细胞,主要功能是制造抗体。不幸的是,这种细胞的寿命很短,因此尽管你的身体可能在短短几周内就能分泌出大量抗体,但如果没有第二次注射,抗体数量往往会迅速下降。

  第二种白细胞是T细胞,每一个T细胞都可以识别特定的病原体并将其杀死。其中一些记忆T细胞可以在人体内存在几十年,当同一种抗原再次进入人体时,它们就能更快地产生比首次接触该抗原时更强烈的免疫反应,这意味着因疫苗或感染而获得的免疫有时可以持续一生。但很重要的一点是,在第二次接触到病原体之前,我们体内通常不会有很多这样的T细胞。

  补强疫苗是将身体重新暴露于抗原——即病原体上触发免疫系统的分子——的方式之一,从而启动第二次免疫反应。阿尔特曼说:“因此,一旦接种了补强疫苗,你就将拥有更高的记忆T细胞水平。在某种程度上,你所拥有的记忆B细胞数量也会增多,它们将会制造更高质量的抗体。”

  在第二次接触相同的疫苗或病原体时,之前保留的B细胞会迅速分裂,导致抗体数量的第二次激增。第二剂疫苗也启动了“B细胞成熟”的过程,这涉及到对非成熟B细胞的筛选。在制造白细胞的骨髓中,B细胞需要经过两轮筛选才能发育为正常的B细胞,第一轮针对B细胞受体及其前体,如果这些受体不能很好地结合其配体,B细胞就会停止发育;第二轮这是检查B细胞与自身抗原的结合力,确保B细胞不会对自身抗原发生免疫反应。之后,筛选出来的非成熟B细胞迁移到脾脏,完成发育。换言之,在接种第二剂疫苗之后,B细胞不仅数量更多,它们产生的抗体也更有针对性。

  与此同时,记忆T细胞也会迅速增殖。科学家认为,记忆T细胞在当前疫情期间发挥了关键作用,保护了一些人免受严重的新冠肺炎感染。尽管新冠病毒可能从2019年12月左右就开始在全球传播,但有证据表明,有些人的记忆T细胞可能之前就“见过”其他冠状病毒,比如导致普通感冒的病毒,从而能够识别新冠病毒。

  那么,各种新冠疫苗的单剂效力如何?

  在目前的疫情当中,这个问题的答案比以往任何时候都更加迫切,也更加复杂。比如,英国政府已经决定将当前批准第二剂疫苗的时间从3到4周延长到12周;俄罗斯则宣布,将对Sputnik V新冠疫苗的单剂版本——名为“Sputnik-Light”——进行试验。以下是目前几种疫苗的已知情况。

  辉瑞-BioNTech疫苗 

  根据辉瑞公司在2020年12月公布的数据,辉瑞- BioNTech疫苗在第一次接种后的有效性约为52%。在21天的三期临床试验中,36523名未受感染的参与者被分成两组,一组接受两次完整剂量的疫苗注射,另一组注射安慰剂。结果表明,安慰剂组有82人、疫苗组有39 人出现了发病症状。

  然而,这种早期保护有一些重要的注意事项。首先,保护作用至少要到第12天才开始发挥作用,在那之前,两组之间没有区别。其次,单剂疫苗的保护作用仍然明显低于两剂,后者在一周后还具有95%的预防效果。但在互联网上还流传着另一个数据,称第一次注射的有效率约为90%。这就有点复杂了。

  另一个估计数值来自英国疫苗联合委员会(JCVI),该机构决定以不同的方式来计算疫苗的效力。他们没有使用与感染人数有关的所有数据(包括第一次注射还未起作用时的数据),而是只研究了第15天到第21天的数据。通过这种方法,该疫苗的有效性飙升至89%,因为在疫苗开始发挥作用之前,其有效性还没有被相对较高的感染次数所稀释。如果只看第二次注射后的前7天(第21天至第28天)——那时第二次注射可能还没有起作用——这个比例则是92%。

  然而,这些计算都存在争议。“目前,人们非常关注辉瑞公司在《新英格兰医学杂志》上发表的那篇论文的图表,其中显示早在第14天时,就明显出现了某种实际上的好处,”阿尔特曼说,“在这一阶段,安慰剂组和疫苗组的曲线完全不同,安慰剂组的病例开始增加。但很明显,这并不是直接测量免疫反应,而是用相当粗略的方法来估算有多少人感染了病毒。”阿尔特曼继续解释道,他不会建议任何人在接种第一剂疫苗14天后就认为自己是安全的,“这张图表只是表达了‘有些事情正在发生’。”

  牛津-阿斯利康疫苗 

  对于牛津-阿斯利康疫苗,情况有些不同。研究人员在今年1月份发表的一篇论文中解释称,这种疫苗在注射一次标准剂量后至少能提供64.1%的保护;对于接种两次完整剂量的人,这个比例是70.4%。奇怪的是,如果在接种一次完整剂量后再接种一半剂量,保护效力能达到90%。

  与此同时,英国疫苗联合委员会根据一些未发表的数据,估计从第一次注射后的3周到9—12周,该疫苗可以预防大约70%的重症。

  由于三期临床试验在第一剂和第二剂疫苗之间设置了两个间隔(一次为6周,另一次长达12周),因此可以很有把握地说,至少在注射补强针之前的几个月里,第一剂疫苗仍然可以继续提供一些保护。

  Moderna疫苗 

  根据Moderna公司提交给美国食品与药品监督管理局(FDA)的一份文件,注射单剂Moderna疫苗后可提供80.2%的保护,而第二剂后可提供95.6%的保护(这是18岁至65岁的人群中的数据,在65岁以上人群中则为86.4%)。与辉瑞疫苗一样,所有的参与者在三期临床试验的28天中都接受了两次完整剂量的疫苗或安慰剂,所以还不清楚单剂疫苗的免疫力是否会在之后保持或下降。

  科兴疫苗 

  CoronaVac疫苗是由中国科兴生物研发的新冠疫苗,已经在几个国家进行了独立试验。

  阿联酋是第一个对科兴疫苗进行评估的国家,声称其有效性为86%。据土耳其的研究人员称,该疫苗具有91.25%的保护力,而印度尼西亚科学家则称有效率为65.3%;巴西圣保罗的布坦坦研究所最近宣布,该疫苗可预防50.4%的人出现症状。以上数据适用于间隔14天的两剂注射,目前还没有机构公布单剂疫苗的疗效数据。

  Sputnik V疫苗 

  俄罗斯的Sputnik V疫苗是以世界上第一颗人造卫星、苏联时代的“Sputnik 1”命名的,该卫星于1957年10月发射进入近地轨道,三个月后失去动力坠入大气层。Sputnik V疫苗是由俄罗斯莫斯科的加马利亚流行病学和微生物研究所开发的。

  与其他疫苗一样,Sputnik V疫苗也分为两次接种,可达到91.4%的有效率。目前还没有公开信息表明单剂接种的有效性。这些结果也没有发表在同行评议的学术期刊上,同样引发了争议。据《华盛顿邮报》的一篇报道,尽管俄罗斯的新冠病例数量激增,但该疫苗的安全性和有效性一直受到许多俄罗斯人的怀疑。

  近日,俄罗斯政府宣布正在开发该疫苗的单剂版本“Sputnik-Light”,以暂时解决疫苗短缺问题。目前Sputnik-Light的试验还在进行中,其保护作用尚未可知。

  接种单剂疫苗后能恢复原先的生活方式吗? 

  阿尔特曼表示:“我会表现得就像没有接种过疫苗一样。我不会放松警惕,一切和之前没什么不同。”

  英国萨里大学免疫学教授黛博拉·邓恩-沃尔特斯对这一问题的态度也很明确。“这有几个原因,”她说,“其一,你还没有得到充分的保护。另一个原因是,目前没有证据表明接种过疫苗就能阻止病毒感染和传播。”

  邓恩-沃尔特斯解释称,评估这些疫苗的有效性主要是看它们能否阻止人们出现症状,而不是看它们能否阻止感染,“我们知道无症状感染是有可能的”。目前还没有任何证据表明,接种单剂——甚至两剂——现有疫苗可以阻止病毒的传播。

  能跳过第二剂疫苗吗? 

  邓恩-沃尔特斯说:“临床前试验的结果很可能显示单剂注射后并没有产生足够的免疫力,所以他们选择了注射两次完整剂量。”类似的,在三期试验中,两剂注射后血液中的抗体和T细胞比单剂注射后的更多。

  辉瑞首席执行官阿尔伯特·伯拉在去年12月解释称,第二剂疫苗几乎将使人体获得的保护翻倍,跳过的话将是一个“巨大错误”。

  辉瑞公司和BioNTech公司已经呼吁人们谨慎行事,理由是他们的数据在第21天就结束了,而且“没有数据表明第一次注射后的保护作用在第21天之后仍然有效”。单剂注射提供的保护能力似乎会在一段时间后突然减弱——事实上,基于免疫系统正常的工作方式,这并不出奇。

  由于目前批准的所有新冠疫苗都使用了全新的技术,研究者可能还需要更长的时间才能可靠地估计单剂疫苗的保护作用。牛津-阿斯利康疫苗和Sputnik V疫苗都使用了改良的腺病毒,这种病毒可以侵入许多不同的细胞类型,导致一系列疾病,如呼吸道感染等。牛津的版本使用了一种来自黑猩猩的腺病毒,俄罗斯的版本则混合了两种人类的腺病毒类型。

  这种病毒在被改造成疫苗之后就变得安全了,不能在细胞内复制。通过编码指令,该病毒疫苗可以在表面形成棘突蛋白的特征,从而教会人体识别冠状病毒。尽管许多年来,研究者一直在用腺病毒开发癌症疫苗和进行基因治疗,但在此之前,它们只有一次被用来预防病毒感染:一种使用这种方法开发的埃博拉疫苗已于2019年12月在美国批准使用。

  另一方面,Moderna和辉瑞-BioNTech的疫苗版本可以说更具有开创性。这两种疫苗都含有无数微小的mRNA片段,和腺病毒疫苗一样,它们也能编码和新冠病毒表面一样的棘突蛋白。

  由于没有其他mRNA疫苗进行比较,这两种疫苗的效力评估还存在很多未知问题。正如美国波士顿大学微生物学教授罗纳德·科利最近在接受媒体采访时所解释的那样,我们还不知道它们在不同种族的人身上是否也能发挥同样的作用,以及免疫效力持续的时间有何不同。

  科兴疫苗则采用灭活的冠状病毒颗粒。这种在疫苗中使用死亡病原体的概念早在19世纪晚期就出现了。然而,由于在新冠疫情之前还从未批准过由冠状病毒制成的疫苗,因此其免疫效力的持续时间还需要进一步研究。

  免疫需要时间 

  最后,邓恩-沃尔特斯指出,免疫力的形成是需要时间的。因此,无论单剂新冠疫苗能否最终提供保护,在最初几周,人体的免疫力并不会超过开始时的水平。

  邓恩-沃尔特斯说:“免疫系统中有一部分我们称之为先天免疫,会立即做出反应。”先天免疫包括抵御感染的物理屏障,如皮肤;以及特定类型的白细胞和化学信号。这些通常都不能单独预防疾病,也不受疫苗的影响,“因此你也需要适应性免疫(又称为后天免疫)。但适应性免疫的问题在于,它是适应性的,只能应对特定病原体的挑战”。

  疫苗在发挥作用时,必须促使人体产生更多的免疫细胞,其中一部分细胞反过来产生了抗体。“这需要时间,”邓恩-沃尔特斯说。因此,尽管新疫苗的推广令人振奋,但对于世界上大多数人来说,似乎还得再等一段时间才能恢复正常生活。(任天)

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