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接种疫苗是每个孩子从一出生到成年过程中非常重要的事情，人类曾利用疫苗战胜了天花病毒，未来疫苗在战胜传染病的道路上将继续发挥关键作用。在2023年6月1日“国际儿童节”来临之际，让我们回顾一下有着百年历史的古老疫苗“卡介苗”的前世今生。
结核病的历史
在许多文学作品中均有关于结核病的描述，如：小仲马《茶花女》中病态美的玛格丽特，《红楼梦》中柔弱矫情的林黛玉、《三国演义》中吐血而死的周瑜、鲁迅《药》中吃人血馒头的华小栓……。现实中大家熟知的肖邦、契诃夫、雪莱、梭罗、席勒、费雯丽，甚至我国的文学巨匠鲁迅都均死于肺结核[1]。
其实，结核病是一个起源早、流行广泛的慢性传染病，考古学有证据表明，至少已经存在1.5万年。在公元前8000～9000年以色列人的遗骸上、古埃及木乃伊上和我国2200年前马王堆的女尸上也都发现过结核病灶遗迹。有记载的历史，可以追溯到六千年前的意大利和埃及。公元前八世纪，我国《黄帝内经·素问》也曾有结核病的记载：大骨枯槁，大肉陷下。胸中气满，喘息不便，内痛引颈项，身热，脱肉破腘。宋朝称之为“痨病”，近代又俗称“肺痨”。
1783年，法国的杜鲍阿医生在对病人尸体解剖时发现肺里有质地较硬、粟米大小、白色的一颗颗小结节，称之为“结核”。从此，这种病就称为结核病，沿用至今。
18世纪后，随着蒸汽机时代到来，工业发展，人群聚集到城市，卫生条件差，住所拥挤，非常容易形成结核病菌流行。
18世纪中期，英国伦敦，结核病死亡率已达100/万，被称为白色瘟疫。
1865年，法国的魏立明医生将在尸体解剖中分离出结节接种到动物身上，发现动物感染结核病。从此，证明结核病是传染病。
19世纪欧洲患有结核病的女性 图源：网络
1882年3月24日，德国科学家科赫用抗酸染色法在显微镜下发现结核分枝杆菌（俗称：结核菌），引起了全世界的轰动，被称为全球防控结核病发展史上的第一个里程碑。
历史上，结核病死亡率极高。在20世纪40年代前，治疗方式只是休息、呼吸新鲜空气、加强营养等间接疗法，疗效不及25％。40年代后采用了人工气胸、人工气腹、胸廓改形术等萎陷疗法，疗效提高到约40％。1944年链霉素、1949年对氨柳酸(PAS)、1952年异烟肼、1965年利福平相继诞生，结核病治疗进入新纪元，疗效提高到90％以上。
20世纪70年代后期，世界卫生组织提出“国家控制结核病规划的组织形式”，依靠政府的卫生机构和资源来控制结核病。
1993年4月23日，在伦敦召开的第46届世界卫生大会上宣布肺结核疫情进入“全球紧急状态”。
1995年底，世界卫生组织为提醒公众加深对结核病的认识，也纪念1882年3月24日科赫宣布发现结核分枝杆菌，将每年3月24日作为“世界防治结核病日”。
卡介苗的诞生
十九世纪末期，世界上很多学者曾尝试疫苗的研制，开始用灭活结核菌制成疫苗，或提取结核菌中的蛋白质成分制成疫苗，可惜经动物实验均证实无效。也有人采取活结核菌进行动物实验，结果导致动物死亡。
后来，法国巴斯德研究所的两位科学家卡尔梅特（Albert Calmette）与介朗（Camile Guerin），从1906年开始，尝试将牛型结核杆菌接种到公羊身上，经过多次试验均失败。但卡尔梅特与介朗并没因此而灰心，一天两人发现一处农田里的玉米杆个矮，穗小。究其原因发现，玉米引种到这里经过十几代后，出现了“退化”现象。两人深受启发，于是将毒力猛烈的牛型结核菌进行传代培养，每隔2-3周移种一次，经过漫长13年的不断探索，终于在传了230多代之后，获得了一株抗原性基本不变，毒力大大降低的结核杆菌。
1921年，这种减毒活疫苗首次应用于临床，第一个受种者是一个父母均死于肺结核的可怜的婴儿，结果该婴儿未感染结核病，证实了该疫苗的效果。
接着两人又进行了300多次临床实验，证实了疫苗的安全性。于1924年正式公开了这项发明。为了纪念卡尔梅特与介朗这两位科学家的功绩，这种结核分枝杆菌减毒活疫苗便被命名为卡介苗（BCG）。
卡介苗的意外惊喜
卡介苗是目前唯一被世界卫生组织批准用于预防结核病的疫苗［2］。由于结核分枝杆菌与麻风分枝杆菌存在相同的抗原，卡介苗也被用于麻风的预防［3］，只是有效率较低［4］。
20世纪五六十年代，学者们开始了卡介苗治疗癌症的基础和临床研究。1976年Morales等首先报告应用卡介苗治疗膀胱癌。1980年Lamm经过严格的对照研究进一步证实了卡介苗治疗膀胱癌的作用。经过20多年的大量临床实践与随机前瞻性研究，已经证实了膀胱腔内灌注卡介苗在预防肿瘤复发、治疗原位癌、防止肿瘤进展、提高病人生存率和降低死亡率等方面是一种成功而有效的生物免疫疗法[5]。
另外，还有一些前沿性研究，称卡介苗对肺癌、糖尿病、患湿疹和哮喘有防治效果。如一项随访60年的美国回顾性研究[6]表明，儿童期接种卡介苗的人群中肺癌发生风险比未接种卡介苗者降低了62%。
美国麻省总医院（MGH）的研究人员发现，卡介苗将I型糖尿病患者血糖恢复到接近正常水平，并保持最长达8年时间[7]。
另一项报道称：接种卡介苗能够降低25%儿童患湿疹和哮喘的几率，降低食物过敏的几率达35%[8]。
还有威灵顿奥塔哥大学(UniversityofOtago，Wellington)的一项新研究发现，卡介苗能通过训练人体的先天免疫细胞来保护人体[9]。
这些前沿性研究，目前还为孤证，缺乏大数据支持，希望有一天经过专家的研究能够获得证实。
卡介苗的困境
尽管卡介苗给我们带来不少惊喜，但是卡介苗不能100%预防结核病的感染，不同的人群差别很大。对儿童原发型肺结核、粟粒型肺结核及结核性脑膜炎等严重结核病免疫效果较好，但不能预防成年人感染结核分枝杆菌[10]，一项在印度试验也表明卡介苗接种对成人肺结核没有保护作用[11］。且不同地域的免疫保护效果差别较大[12、13]。据研究发现幼儿接种卡介苗后保护期一般10～20年[14]。
儿童随着年龄增长，结核病免疫力会不断下降，感染风险增加。这导致了青少年以上人群感染肺结核人数增加。在1997年前我国还对7～15岁儿童进行卡介苗的加强免疫，也就是接种第二剂次，谋求减少青少年以上人群的感染。然而却发现副作用大，未达到预防结核病的预期效果。从1997年起，不再复种卡介苗。
在发达国家，结核病疫情已经呈现持续下降态势，而在非洲等落后国家，防治措施未能得到有效实施，结核病仍处于高位流行阶段。目前，全球流动人口攀升，而结核病又是呼吸道传染病，导致感染结核病的风险增高。《2022年全球结核病报告》指出[15] , 2021年全球约有1060万结核病患者，比2020年增加4.5%；有160万人死于结核病；耐药结核病患者数量也有所增加。新冠肺炎疫情导致结核病服务中断，而东欧、非洲和中东地区持续的冲突进一步恶化了弱势群体的处境。
分析卡介苗免疫保护效力差的原因：一是卡介苗保护性抗原的丢失[16]。自1921年卡介苗制成功后,已经被世界多个实验室传代培养或保存。卡介苗菌株的遗传特性发生“退化”性改变。二是环境中分枝杆菌的影响[17]。研究发现纬度越高,疫苗越有效,猜测这可能与在热带气候的环境中存在大量非致病分枝杆菌有关。三是人群遗传差异等其它因素也可影响卡介苗的免疫保护作用。
卡介苗的变身
鉴于目前结核病的持续流行和耐药菌株的传播，科研人员正在研发更有效且、更安全的新型结核病疫苗，未来卡介苗或将成为历史。
目前新型结核病疫苗按目的可分为感染预防、疾病预防、复发预防或辅助治疗用疫苗[18]。
按其研发技术路线主要包括：减毒活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗、病毒载体疫苗等[19、20]。根据WHO发布的报告，目前已有23种候选结核疫苗处于临床试验阶段[21]。
1、减毒活疫苗。寻找某些毒力基因缺失的结核分枝杆菌或牛分枝杆菌制成疫苗。该类疫苗进入体内后进行有限复制，可以诱导机体产生更特异且更持久的免疫反应。减毒活疫苗MTBVAC已进入临床试验阶段[22]。但是减毒活疫苗可以在体内长时间存活，需要对其安全性进行长时间的评估。
2、重组卡介苗。通过不同的载体将结核菌保护性抗原的编码基因转入卡介苗。其特点保护期长，对婴幼儿和成年人均具有较强的免疫原性和保护效果，具有巨大发展潜力及应用前景。代表性的VPM1002疫苗已经开始开展III期临床试验。
3、灭活疫苗。利用物理或化学方法将结核菌或牛分枝杆菌杀死后制备成疫苗。灭活疫苗的免疫原性相对较弱，需要提高剂量和接种次数增强免疫效果，但是其安全性较高。此类中我国已经将Vaccae疫苗批准为结核病患者的辅助性治疗疫苗，该疫苗也在我国开展了III期临床试验。
4、亚单位疫苗。去除结核菌中的核酸，保留保留有效免疫原成分制成的疫苗。目前有两种亚单位疫苗进入临床研究阶段，即 H56和ID93疫苗，均处于Ⅱa期临床研究阶段。
5、表位疫苗。利用基因工程技术，体外表达或者人工合成结核菌抗原制成的疫苗。实验研究也表明结核分枝杆菌某些抗原表位区的免疫原性比全抗原效果更好[23]，为今后研发新型结核病疫苗提供了新的思路。但是，表位疫苗多肽较小，需要免疫佐剂。
6、DNA疫苗。选定免疫原性较好的抗原，将其编码基因与表达载体相连而构建成疫苗。基因在宿主体内表达，并向免疫系统展示特定的编码蛋白，随后刺激机体产生特异性的细胞免疫和体液免疫[24]。研发中将一些细胞因子编码基因也插入其中，增强了疫苗的免疫效果。
7、 mRNA疫苗。通过特定的递送系统将表达抗原靶标的mRNA导入体内，在体内表达出蛋白并刺激机体产生特异性免疫。该类疫苗和DNA疫苗类似，可同时诱导体液免疫及细胞免疫。
虽然上述疫苗在安全性、免疫效果等方面有了不俗的表现，但是目前缺乏对结核病的发病机制和机体免疫保护机制的系统认知，需要大数据进一步证实，所以完全取代卡介苗还尚需时日。
参考文献：
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[7]意外惊喜!糖尿病竟被结核疫苗控制了.生物谷.2018.07.03
https://www.bioon.com/article/6724306.html
[8]小卡.接种出的意外惊喜.健康之家.2013(11)
[9]疫苗前沿.|意外!卡介苗竟然会增强天然免疫反应.预防界.2019.07.26
https://www.bioon.com/article/6741703.html
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