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戰備檢查!接種天花疫苗後的長期免疫持久性評估

天花 (smallpox),曾是困擾人類長達數世紀的眾多疾病之一,最早在西元前十世紀時便有相關的記載,其後伴隨著人類文明的演進,天花也漸漸在世界各地出現了蹤影,導致眾多人口的死亡,甚至成為了許多歷史事件的陪襯者而影響到不同民族間的消長。在人與天花的奮戰中,最知名的莫過於十八世紀的英國醫生 Edward Jenner 對天花疫苗開發所做的貢獻,儘管當時並無精確的免疫學知識,他依舊是以科學方法證實接種牛痘 (vaccinia) 預防天花的第一人,為之後疫苗的推廣及天花的根絕提供非常大的幫助。[1]

圖片來源:Riedel, S. (2005). Edward Jenner and the History of Smallpox and Vaccination. Baylor University Medical Center Proceedings, 18(1), 21-25. https://doi.org/10.1080/08998280.2005.11928028
圖片說明:英國醫生Edward Jenner (1749-1823),以科學方法證實並於防天花的第一人。


到了二十世紀,在世界各國的努力下,世界衛生組織 (WHO) 於1977年證實天花的根除並於翌年正式宣布絕跡,更進一步的提倡停止施打天花疫苗,至此,人類與天花的戰爭終於告一段落了。時至今日,天花成為了歷史的代名詞,許多民眾開始對其失去了戒心,儘管如此,隨著近年來各種疾病的爆發以及對生物恐怖主義 (Bioterrorism) 的擔憂,天花也有可能捲土重來,到時人類能夠及時阻擋及預防嗎?

對此,來自美國奧勒岡健康與科學大學疫苗與基因治療研究所的 Mark K. Slifka 教授所帶領的團隊在 2003 年時進行了一項研究 [2],對接種天花疫苗後的抗病毒免疫持久性做了調查與評估。他們利用針對細胞內部的細胞激素染色法 (Intracellular cytokine staining, ICCS) 分別對已施打天花疫苗者的 CD4+ 及 CD8+ T 細胞進行測試,觀察接觸牛痘及天花病毒後 T細胞是否仍可產生用來對抗病毒的干擾素 γ  (interferon γ, IFN-γ) 及腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor α, TNF-α) 的能力。研究發現,和未施打天花疫苗者相比,施打天花疫苗者即使過了數年甚至數十年,CD4+ 及CD8+ T細胞仍具有產生 IFN-γ 及 TNF-α 的能力,儘管數據顯示 T 細胞記憶能力有隨時間逐漸降低的情形,但不可否認的是在長時間下 T 細胞依舊存在抵抗病毒的能力,時間可高達七十五年。

圖片來源: Hammarlund, E., Lewis, M. W., Hansen, S. G., Strelow, L. I., Nelson, J. A., Sexton, G. J., Hanifin, J. M., & Slifka, M. K. (2003). Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination. Nature Medicine, 9(9), 1131-1137. https://doi.org/10.1038/nm917
圖片說明:CD4+ 和CD8+ T 細胞長時間下免疫記憶能力的關係。儘管有隨時間呈下降的趨勢,在長達 75 年後,T 細胞仍保有免疫記憶能力。


除了對 T 細胞進行測試外,他們也使用酵素免疫測定法 (enzyme linked immunosorbent assay, ELISA) 對可阻擋病毒的中和抗體 (neutralizing antibody) 濃度進行測定,以評估體內的免疫能力。研究發現,和 T 細胞相比,施打天花疫苗後,中和抗體的濃度維持穩定,並未隨時間而出現下降的情形,時間可長達七十五年。

圖片來源: Hammarlund, E., Lewis, M. W., Hansen, S. G., Strelow, L. I., Nelson, J. A., Sexton, G. J., Hanifin, J. M., & Slifka, M. K. (2003). Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination. Nature Medicine, 9(9), 1131-1137. https://doi.org/10.1038/nm917
圖片說明:
中和抗體濃度隨時間的變化。可觀察到在長時間下中和抗體的表現依舊維持穩定。


綜合上述結果,有施打天花疫苗者,其 T 細胞及中和抗體在長時間下仍可發揮功能,值得注意的是,它們在抗病毒免疫力中的貢獻多寡及為何 T 細胞在後期免疫記憶力出現下降的情形仍有待進一步的釐清,以利後續的開發與研究。不管如何,在接種疫苗後,人體的體液免疫及細胞免疫這雙重防護可在長時間下運作,證實了天花疫苗的高度保護性與時效性,若未來天花再次不幸的爆發,在防疫上可大大降低其再次流行的風險。

參考文獻:

  1.    Riedel, S. (2005). Edward Jenner and the History of Smallpox and Vaccination. Baylor University Medical Center Proceedings, 18(1), 21-25. https://doi.org/10.1080/08998280.2005.11928028
  2.    Hammarlund, E., Lewis, M. W., Hansen, S. G., Strelow, L. I., Nelson, J. A., Sexton, G. J., Hanifin, J. M., & Slifka, M. K. (2003). Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination. Nature Medicine, 9(9), 1131-1137. https://doi.org/10.1038/nm917

延伸閱讀:沒有煙硝的戰爭-人類和病毒之戰

撰文|梁文

審稿|鄭藹華

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梁文

就讀於東海大學生命科學系生物醫學組。目前在食品科學系進行靜電紡絲相關的專題研究,對於跨領域的研究有興趣,未來想朝生醫(or生物)工程的領域發展,期盼加入Investigator後除了能認識更多相關領域的人,在生物相關領域上一起努力。

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