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2022-02-01怎麼設計出一支疫苗?先從了解人體內的免疫機制開始 626 期

Author 作者 蔣維倫/泛科學PanSci 專欄作家、故事專欄作家、udn 鳴人堂專欄作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。喜歡虎斑、橘子、白底虎斑和三花貓。

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• 先天免疫系統的特色是反應速度快,通常是最早趕赴現場的免疫細胞們,主要參與免疫反應的細胞是嗜中性球、巨噬細胞等,且不具備記憶力。
• 後天免疫系統需要由抗原呈現細胞,例如樹突細胞、巨噬細胞等傳遞抗原後,才能活化後續的免疫反應,因此反應速度較慢,但具備記憶力。
• 病毒表面通常拿著一支鑰匙,嘗試開啟細胞膜上各式各樣的鑰匙孔(膜蛋白)。若病毒恰好匹配上細胞膜蛋白,就會觸發後續的感染,使病毒侵犯、劫持細胞。抗體可以辨認、黏住特定結構的蛋白質,妨礙病毒和細胞的接合,中斷病毒侵入細胞的過程。


疫苗,就是事先把考卷發給白血球們,用模擬考來強化免疫系統的答題能力。

通常在擬定考題之前,老師要先了解學生們的讀書習慣、答題技巧,才能設計出幫助最大的考卷。同理,在構思疫苗時,研究者也得先深入了解白血球的戰鬥模式,才能規畫出一支最理想的疫苗。

白血球們的兩種戰鬥模式

對病毒、細菌而言,人體就是個天堂般的住所,既營養又溫暖。而它們寄生後造成的疾病也五花八門,例如淋病(gonorrhea)、梅毒(syphilis)、登革熱(dengue fever)、感冒等。當然,人體可不是慈善組織,我們的體內有著一群細胞,專職消滅細菌、病毒,甚至是難纏的腫瘤。

人體的免疫系統可以分為快打部隊「先天免疫系統」(innate immune system,也被稱為被動免疫),和具備記憶力的特種部隊「後天免疫系統」(adaptive immune system,也被稱為主動免疫),以下簡單介紹這兩種免疫系統有什麼不同。


先天免疫

先天免疫系統的特色是反應速度快,通常是最早趕赴現場的免疫細胞們,主要參與免疫反應的細胞是嗜中性球(neutrocytes)、巨噬細胞(macrophages)等。只要它們一抵達戰場,就會大口吃掉病原體。

除了速度外,另一特色是「失憶」。先天免疫的細胞們,不具備記憶力,這場仗打完就解散,每次戰鬥都猶如全新的開始。而其中也有部分細胞,會在後天免疫系統中兼差,例如樹突細胞(dendritic cells)、巨噬細胞等,在後天免疫裡擔任傳令兵。


後天免疫

後天免疫系統因為需要由抗原呈現細胞(antigen-presenting cell, APC),例如樹突細胞、巨噬細胞等傳遞抗原(antigen,即病原體的碎片,可誘發免疫細胞分泌抗體)後,才能活化後續的免疫反應,因此在面對外來病原體時速度上不如先天免疫,但最大的強項是具備「記憶力」。在第一次遇到病原體後,免疫系統就會形成記憶性淋巴球,在往後的歲月裡,若遭遇相同敵人,免疫系統便可以更快速、大幅度地反擊外敵。主要的夥伴是B細胞(B cell)、輔助T細胞(helper T cell, CD 4+ T cell)、殺手T 細胞(killer T cell, CD 8+ T cell)等。B細胞負責分泌抗體,它能辨認特定結構的病毒蛋白質,並黏附於病毒上、使其失去感染力,或幫助巨噬細胞吃掉敵人。……【更多內容請閱讀科學月刊第626期】