生物醫學

面對快速變異的病毒,細胞培養技術成為疫苗培養新趨勢!

2020/09/03 科學人企劃製作

▲細胞培養技術由於能夠快速製造大量疫苗,逐漸成為各國疫苗培養新趨勢。


今年新冠肺炎(COVID-19)席捲全球,至今風暴仍未停歇。為了遏止疫情,許多國家積極研發安全有效的疫苗,至今已投入了超過數十億美元。縱使在面對這種新世紀的疫病時,我們充滿恐懼和擔憂,但也得留意另一個威脅──每年秋冬季是台灣的流感高峰期,如何善加防範流感病毒的夾擊,是台灣接下來的重要考驗。

要預防這些具有高度傳染性的疾病,接種疫苗是最有力的應對方式。目前疫苗主要有兩種培養技術──雞蛋培養與細胞培養,可分別用來製作不同種類的疫苗。近年來,細胞培養技術發展越加成熟,由於這種技術能夠快速製造出大量疫苗,且對抗病原體的效果更好,逐漸成為各國製造疫苗的主流方法。

不過,如果要用細胞培養技術來研發疫苗,實際方法是什麼呢?


第一步:挑選優良細胞

以流感疫苗為例,研究人員首先要挑選出適宜且符合安全標準的細胞株,最佳來源通常是「哺乳動物」的上皮細胞。過往採用雞蛋培養製造疫苗時,由於疫苗病毒株是在禽鳥細胞中培養,可能會讓病毒為了適應禽鳥細胞的環境而突變,使得製作出來的疫苗效果不佳。疫苗的保護力,取決於疫苗能否引發正確的免疫反應。細胞培養技術採用哺乳動物細胞,能夠減少病毒的突變機會,讓疫苗具有更精準的防護力。


第二步:篩選合適病毒

接下來,研究人員必須篩選出可有效刺激免疫反應的病毒株,而且此病毒株所表現的抗原(會引發人體免疫反應的蛋白質)必須和當前流行的流感病毒相同。流感病毒一般會表現兩種抗原,分別是血球凝集素(HA)以及神經胺酸?(NA),研究人員利用「基因重組」方法,把這兩種抗原的基因和其他病毒蛋白基因進行組合,製作出疫苗病毒株。


第三步:大量製造疫苗病毒株

有了適合製作疫苗的病毒與細胞株後,就可以用病毒來感染細胞株,再把這些細胞放入大型生物反應槽中,用特殊專利的懸浮細胞培養技術並搭配符合規範的培養液來製造更大量的病毒。

值得注意的是,由於細胞培養疫苗的整個生產過程都是在無菌環境下,因此疫苗不易遭受污染。另外,細胞株與培養基的品質在嚴格控管與良好保存之下,能充足供應,不必擔心原物料匱乏。相對來說,如果使用傳統雞蛋培養的方式來生產疫苗,不但得使用大量新鮮的雞胚蛋,且為了確保疫苗品質,至少需花費4~6個月來建置生產環境,如有差錯或意外,則其供應量將不足,故相對不穩定性的因素較多。因此種種原因下,細胞培養疫苗的產量能夠比雞蛋培養疫苗更加穩定。


第四步:完成疫苗

在疫苗製作的最後階段,研究人員從大型生物反應器中收集病毒,並經過純化,以及不活化(透過加熱或化學方法來殺死病毒,使病毒無法在體內繁殖,但仍能引起人體的免疫反應)或減毒(減弱病毒毒性,使病毒不具致病性)等後續處理後,才能變成醫院裡供民眾施打的疫苗。

細胞培養技術除了可用來生產流感疫苗,還能夠製作小兒麻痺、天花、肝炎、德國麻疹、水痘,以及輪狀病毒所引發的腸胃炎等疾病的疫苗。由於細胞株平時保存在液態氮中,必要時可以在數週內大量生產,更有利於對付緊急狀況。因此若遇上突如其來爆發的傳染病疫情,細胞培養技術有較好的應變能力,能夠有效且精準地對抗病毒,成為科學家致力發展這類疫苗的關鍵因素,有望成為傳染病大流行的解方。


施打疫苗 建立身體最佳保護力

人類與病毒之間的戰役已持續了上百年,每一次傳染病大流行都為我們的生活帶來極大的改變。今年的新冠肺炎疫情提醒了我們身體健康的重要性,疫苗更是提升自我免疫力與預防傳染病不可或缺的要角。

當世界各國開始面臨第二波、第三波的新冠肺炎疫情,台灣也不能掉以輕心。我們還須注意,台灣每年秋冬是流感肆虐的高峰季節,在新冠疫苗尚未問世之際,符合公費施打資格的民眾至少可以在流感邁入高峰期之前,善用政府提供的公費疫苗資源,及早接種流感疫苗。不僅如此,青壯年族群也要積極自費施打疫苗,才能全面建立起家庭的流感防護網,降低發生群聚感染的機會,面對未知的新冠肺炎威脅,我們可以先為自己排除感染流感的可能性、避免因為感染流感時與新冠肺炎類似的症狀,而導致診斷上的誤判。

▼在進入流感高峰季之前,不分年齡層各族群皆應善用疫苗資源,才能建立完善的家庭防護網

延伸閱讀
〈防疫大作戰,疫苗培養有新技術!〉


# 關鍵字:生物醫學疫苗產科會
更多文章
活動推薦更多
追蹤科學人