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當疫苗進入細胞后,它干了什么?(笨小孩的世界之一百七十二。) ...

熱度 10已有 6124 次閱讀2022-11-17 16:27 |系統分類:文學分享到微信

當疫苗進入細胞后,它干了什么?

疫苗4.jpg


世紀疫情降臨人間三年,當COVID-19這個惡魔橫掃全球兩年后,人類用智慧發明了對抗COVID-19的疫苗。但與此同時,民間也對疫苗提出了很多看法、質疑與顧慮,議論最多的還是疫苗會改變基因這個傳言,追溯歷史幾乎從疫苗出現開始,好長一段時間,就一直伴隨著對它的很多質疑和沒有醫學根據的擔憂。

19世紀,所謂的反疫苗聯盟在英國各地紛紛冒起,其中宗教問題是主要的原因。那時候是在1870年代,在英國反疫苗活動人士威廉·泰布(William Tebb)到訪過美國后,美國也出現了第一個反疫苗組織。

所以,盡管COVID-19出現,令無數人失去生命。但當疫苗面世的時候,還是有很多人抱著觀望的態度,遲遲不敢伸出他的手臂。因為受到坊間傳言的影響,在那個時候,我也猶豫過,但很快我就沒有任何顧慮了。我的大家庭里面有很多學醫的同輩和小輩,那時我一個當醫生的同輩發信息來叫我馬上去選擇莫德納疫苗,我就毫不猶豫的去打了兩針,也算是比較早期的一批。

我自己從小喜歡接觸醫學知識,尤其對細胞的組織很感興趣,我總覺得人體的構造是一套很有趣的密碼,但如果說到學術方面我的認知還是很膚淺的。

疫苗3.png


某天我與一位小輩閑聊關于疫苗的話題,她曾是美國Wadsworth Center的研究員那是位于紐約州的一所有100年歷史的醫學科研中心,很大,設備很一流,我去過幾次,Wadsworth Center在世界排名很前(幾年前好像排第二),她在那里好幾年了,與她的導師聯合發表過關于細胞的論文,她是專門研究細胞的(主要負責細胞核和粒線體部分)。那天,我就直接問了她本文標題的問題:《當疫苗進入細胞后,它干了什么?》。

開始的時候,她用很專業的詞匯給我解析。后來,我希望她用最通俗易懂的方法陳述,因為我也要告訴其他醫學常識不高的普通人,讓大家弄清楚疫苗與細胞的問題,從而放心地去打疫苗。但她反問我說,你不會也聽不懂吧?我說,對于細胞的原理和結構我懂,但疫苗與細胞的關系這個新課題卻一知半解。社會上給平民百姓的解析太過教科書了,枯燥難懂,一般人很難理解,所以,就形成很多人因為不了解,所以不理解。

于是,我們就開始盡量普及化、人性化的說開了這個話題:她說,要知道疫苗進入細胞后的工作,就必須要知道人體的結構層次,就是:細胞—分化組織—構成器官—構成系統—組成人體。細胞是生物體結構的基本單位,細胞一般很小,要用光學顯微鏡才能觀察到,但有些又很大,肉眼可見,如雞蛋、鴨蛋等各種蛋類。(精準一點來說,蛋黃是一顆卵細胞。)

細胞的基本結構有三個主要的地方:細胞膜—用于保護細胞并控制物質的進出。細胞質—作用是介于細胞膜和細胞核之間,是生命活動的場所。細胞核—主要內含遺傳物質(即染色體、DNA、基因)。所以我們應該知道的是:一切生物都是由細胞組成的,細胞是生命的基本組成單位,但是一切細胞只能來自原來的細胞的分裂。

細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系,細胞是代謝與功能的基本單位。所以,細胞是有機體生長與發育的基礎。還有最重要的一點,就是細胞是遺傳的基本單位,細胞具有遺傳的全能性。所以,沒有細胞就沒有完整的生命。

 小小細胞的結構是很復雜的,里面隱藏了12種物質,包括有: 細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核、內質網、核糖體、高基氏體、溶體、液泡、粒線體、葉綠體。

所有細胞都是由水、鹽類、核酸、蛋白質、糖、脂質,以及其他各種微量物質如維生素、細胞代謝中間產物等組成的。水、鹽離子和某些維生素或與細胞中的大分子組成復合物,或者游離存在。不同細胞或不同的生物中,它們含量的差別往往很大。

細胞周期亦稱有絲分裂周期(mitosis cycle),細胞生長到一定程度,不是繁殖就是死亡。細胞分裂后產生的新細胞生長增大,隨后又平均地分裂成兩個和原來母細胞一樣的子細胞,細胞這種生長與分裂的循環稱細胞周期。

細胞有機體細胞,依壽命長短不同可劃分為兩類,即干細胞和功能細胞。干細胞在整個一生都保持分裂能力,直到達到最高分裂次數便衰老死亡。如表皮生發層細胞,生血干細胞等。

細胞是在不斷生長繁殖之中,所以存在細胞壽命長短問題,這種長短,各類細胞差別也很大,例如:很多人知道的紅細胞壽命大約120天,而神經細胞的數量,出生時有多少以后就有多少,不能增加,可見神經細胞的壽命最長。

 

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一個細胞的結構有12種類,為了避免本文章篇幅太長,大家看著乏味,所以,我在這里就只簡單談談比較重要的細胞核、核糖體、粒線體、細胞膜。

1)細胞核(Nucleus

細胞核是橾控整個細胞的控掣站,主要攜帶遺傳物質(DNA),包括染色體(脫氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白質)、核糖核酸等,核膜上有許多小孔稱做核孔,由數十種特殊的蛋白組成特別的構造,容許一些物質自由通過,但是分子量很大的核糖核酸、蛋白質就必須依賴這些蛋白輔助,以消耗能量的主動運輸,來往于細胞質跟細胞核之間。細胞分裂的期間可以看到細胞核中最顯著的構造——核仁,其組成為核糖體RNA,以及合成核糖體所需的蛋白質。除核仁外,細胞核中還有許多其它核細胞器。 有趣的是,有些細胞為了執行特別的工作而沒有細胞核:例如:哺乳動物的紅血球,為了減少攜帶的氧氣被紅血球本身消耗,而成熟后就沒有細胞核。

2)核糖體 (Ribosome)

核糖體負責合成蛋白質的胞器,由大、小兩個次單元組成,次單元之中有核糖體RNA和核糖體特有的蛋白質,在細胞質中,接受細胞核的遺傳訊息、細胞外的刺激訊息,以合成蛋白質,可分為游離核糖體與附著核糖體,前者所制造之蛋白質專用于細胞質內部(不含胞器內部),后者則先經過內質網腔修飾,以小囊泡運輸到高基氏體做進一步的分類與修飾,完成的蛋白質主要包裝在胞器之中、運到膜上、或是運出細胞之外。

3)粒線體 (Mitochondrion)

粒線體,又稱“線粒體”之所以如此稱呼,是因為在顯微鏡下有兩類主要的外觀,是一種雙層膜的胞器,外膜平滑,內膜則朝內部形成皺折狀的構造稱為折襞,目的是為了增加生理作用的表面積,折襞之間充滿基質,其中有許多的代謝反應進行。整個粒線體主要協助細胞呼吸,并且產生細胞使用能量最直接的形式,三磷酸腺苷。特別的是粒線體有自己的遺傳分子,與細胞核的遺傳物質不同,只遺傳到這個胞器的子代胞器,而不是子代細胞,能夠讓粒線體自我分裂增殖,制造本身需要的一些蛋白質,但是仍有一些調節控制的過程受到細胞核的影響,更重要的是,粒線體基因只在母系遺傳(只存在于母體的基因里),它并不遵守孟德爾遺傳律。

人體內線粒體最多的細胞是肝臟的肝細胞。每一個肝細胞內約有2000個線粒體。正常線粒體壽命為一周,線粒體可以通過分裂增生。線粒體的主要化學成分為蛋白質,約占65%,其他成分為甘油脂、卵磷脂、腦磷脂和膽固醇等。線粒體內含有多種酶(蛋白質),主要作用是為細胞功能活動不斷提供能量,細胞生命活動所必需的總能量中,大約有95%來自線粒體。肝細胞是人體內生命活動最活躍的細胞,所以線粒體對于人的生命非常重要。

4)細胞膜 (Cell membrane)

所有細胞都依賴于極為重要的細胞膜。它的作用就像圍欄,在保持細胞內物質的同時允許食物和營養素進入。

細胞膜由磷脂的雙層脂肪酸構成。這些脂肪酸分子分為頭部和尾部。頭部結構稱為“親水結構”,意思是可被水吸引。而尾部結構稱為“疏水結構”,意思是可被水排斥。這種頭部和尾部的組合造就了細胞膜的結構和功能。

順便說一下,人體內最大的細胞是卵細胞,最小的細胞是男性的精子,175000個精子細胞才抵得上一個卵細胞的重量。

說到這里,相信大家對人體細胞有了基礎的認識了,那么,我們來說說疫苗和疫苗進入細胞的話題吧。

首先,我們都知道現在世界上有4個種類的新冠病毒疫苗。

1mRNA,2)腺病毒載體,3)重組棘蛋白,4)滅活病毒。

我們再把它們分出兩大類,第一類是傳統的常規疫苗:(包括了腺病毒載體,重組棘蛋白,滅活病毒。)

另一類就是信使核糖核酸(mRNA)疫苗。

【常規疫苗】

因為每種病毒都各不相同,而COVID-19的病毒被稱為SARS-CoV-2。如果沒有疫苗,身體就必須要識別病毒、同時學會如何對抗病毒并產生免疫反應。與此同時,病毒在身體里的復制水平和速度會超出身體本身的免疫系統能夠處理的水平,這意味著身體會感到不適,繼而發病。

那么疫苗是如何制造的呢?

大多數針對病毒性疾病的傳統常規疫苗都是由在雞蛋或哺乳動物的細胞培養物中生長的病毒制成的。通過收集病毒、使它們適應在實驗室中生長,每種新疫苗都需要定制的生產過程,通過在生物反應器中生產常規病毒疫苗是一個成熟的過程,雖然漫長而繁瑣,它包括種子病毒的制備、發酵、收獲和純化等幾個步驟,可能需要幾個月的時間。此外,處理大量的活病毒也是必要十分小心的。

 

所以常規疫苗就是注射抗原,即病毒的一部分,直接將抗原(一段病毒)注入體內。身體識別抗原(病毒)后,免疫系統會產生特異性抗體,當身體遇到病原體侵入時,特異性抗體就出來與入侵的病原體戰斗。

常規疫苗的工作原理就是通過“訓練”人體識別并對病毒或細菌等致病生物所產生的蛋白質作出反應。

 

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【信使核糖核酸 mRNA

mRNA疫苗的工作原理則是,信使核糖核酸mRNA疫苗進入人體后會告知細胞制造SARS-CoV-2新冠病毒的特定部分:就是棘突蛋白。它是一種短時間存在的攜帶遺傳信息的鏈狀物質。

當信使核糖核酸 mRNA疫苗進入人體后,免疫系統會產生抗體

并激活T細胞(T細胞的英語:T cell、T lymphocyte)是淋巴細胞的一種,在免疫反應中扮演著重要的角色。T細胞會迅速破壞棘突蛋

白。

mRNA進入人體后的工作就是將生成抗原的遺傳信息傳遞到細胞中的能制造蛋白質的細胞器那里。然后機體內的細胞將抗原送遞回到細胞表面,然后觸發所需的特異性免疫反應。如果,當遇到外界的實體病毒的入侵時,體內免疫系統會產生抗體并激活T細胞以破壞COVID-19 病毒的棘突蛋白。

mRNA疫苗是不需要病毒培植的,制造一批 mRNA 疫苗時基本不需要病毒。只用少量病毒用于初始基因測序和疫苗測試。

因此,與傳統的常規疫苗相比,mRNA 疫苗本身不包含任何病毒蛋白,而只包含我們自己的細胞產生無害病毒特性所需的信息,從而觸發所需的免疫反應,還可以解決潛在的新出現的有害病毒變種。

信使疫苗將COVID-19 病毒的無害小片段?編碼并呈現 ?給免疫細胞,讓免疫細胞“學習”了如何識別和攻擊該病毒。當身體在接觸實際病毒時能夠產生快速和特異性的免疫反應 ?,從而阻止病毒在人體的任何地方復制和傳播。

信使核糖核酸 mRNA其實是非常脆弱的,它本身對人體沒有任何的攻擊性。醫學科學家為了保護這種脆弱的分子能夠順利地潛入細胞,他們借助了一種比信使RNA療法本身應用更早的傳遞技術:稱為脂質納米粒(lipid nanoparticles,簡稱LNPs)的微小脂肪球擔任傳遞任務。

針對 COVID-19的冠狀病毒在進入人類宿主細胞時,是由位于病毒表面的冠狀病毒刺突蛋白導入的。當含有信使mRNA的脂質納米粒(LNP)通過胞內體進入細胞時,將脂質納米粒和信使RNA釋放到細胞的細胞質中。一旦釋放,信使mRNA就被核糖體化成蛋白質。

所以mRNA新冠核酸疫苗對注射到體內的COVID-19病毒無害的小片段送入免疫細胞中進行編碼,讓免疫細胞“學習”如何識別和攻擊病毒。當機體接觸到真正的病毒時,能夠快速產生特異性免疫反應,從而防止病毒在人體內復制擴散及傳染給其他人。所以 mRNA 疫苗就是為我們的身體提供代碼,指導細胞識別棘突蛋白,讓細胞機器幫助刺激自身免疫反應。免疫系統就會識別冠狀病毒的表面的分子結構棘突蛋白,并能夠將其消滅。

在此特別提示一下:這些疫苗中的 mRNA 只能進入細胞的某些部分,它無法進入細胞核。在上面關于細胞結構的部分里,我已經提到過,細胞核—主要內含遺傳物質(即染色體、DNA、基因)。細胞核即我們自己的 DNA 所在的地方是不會受到任何干擾的。因為mRNA疫苗根本無法進入細胞核,所以它不會接觸到我們的 DNA和基因。另外,它不會存活很長時間,也不會留存太久。它是非常脆弱的, 所以它在注入人體之前, 必須在超低溫環境下儲存疫苗,其原因也正在于此。它如果處于不穩定的溫度中,就無法長時間保持穩定。它在進入人體和細胞幾個小時后,便會開始產生這種棘突蛋白。我們的身體會在隨后幾天中對這種棘突蛋白做出反應,但這種信使m RNA 進入人體后不會到處游走,也不會進入我們的 其他器官。

當然,任何階段性的疫苗都不是十全十美的,人類目前的醫學研究還沒有到達完美的境界,很多都在攻克階段。

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(卡塔琳·卡里科(Katalin Kariko)博士。(圖片來自網絡)

其實,信使核糖核酸 mRNA疫苗也不是什么新玩意,早在40幾年前已經由科學家卡塔林·卡里科開始研發,后來多得她和醫學家德魯·韋斯曼,一直艱苦的堅持不懈的努力,在mRNA上的開創性工作為輝瑞和莫德納的新冠疫苗鋪平了道路。如果沒有這項技術的奠基人——卡塔琳·卡里科(Katalin Kariko)博士的最后堅持,就沒有今天拯救人類的Moderna疫苗。至今mRNA疫苗的研究已經走過了幾十個年頭,之前一直用在植物培植方面,近十幾年用于癌癥疫苗的研究,但一直沒有用在活體的臨床上。直到COVID-19大流行期間,這項技術才受到了人們的充分關注。與傳統疫苗相比,mRNA疫苗引發的免疫響應更加平衡,能夠觸發特異性免疫系統的體液免疫和細胞免疫。雖然這一技術還沒有正式獲得美國FDA的上市批文,但從對抗COVID-19的相關產品的表現上看,mRNA疫苗表現出了巨大的可行性、安全性、有效性和快速發展的潛力。

所以,疫情最嚴重的時候,莫德納的信使核糖核酸(mRNA)疫苗是一種還沒有上市場的技術,后來美國聯邦政府臨危受命,批準使用抗 COVID-19 的莫德納 mRNA-1273 疫苗。目的和策略明確強調由于 COVID-19 大流行在全世界造成了很高的發病率和死亡率,并導致嚴重的社會、教育和經濟混 亂。因此,批準了【信使核糖核酸 mRNA】疫苗跨過臨床審批的慢慢長路,直接進入市場,士急馬行田,救人第一嘛。

疫苗1.jpg


我們談到這里,小輩笑笑說:其實COVID-19的大流行把信使核糖核酸 mRNA疫苗提前推上了醫學的殿堂,因為,世界上幾億人口來幫它做了臨床。但是,事實證明,經過40多年的研究和在植物上面的應用,【信使核糖核酸 mRNA】疫苗是成功的穩定和有效的,如果現在還有人質疑的話,我覺得就沒有必要了。

現在醫學界已經將mRNA用在一種幫助摧毀癌細胞的疫苗上。截至目前,大多數利用mRNA誘發免疫反應的工作都集中在癌癥領域,腫瘤mRNA被用來幫助人們的免疫系統識別并對特定腫瘤產生的蛋白質做出反應,告訴免疫系統的抗體和其他防御系統要搜索和攻擊什么目標,癌細胞可以通過這種方式被摧毀。

mRNA全稱為Messenger RNA——信使核糖核酸。在10月份德國生物技術公司BioNTech的創始人在接受BBC采訪時稱,mRNA新冠疫苗技術可用于幫助摧毀癌細胞,他說這意味著癌癥疫苗可能在2030年前問世。

科學家認為,mRNA疫苗可能是解決大量疾病的關鍵,到時候不排除可以攻克更多惡性的疾病,特別是免疫系統方面的流行病。

好了,大家就不要再擔心接種疫苗會改變基因的傳言了,我們的染色體、DNA、基因都藏在細胞核里面,被人體嚴密保護著呢。

說明一下:這不是醫學研究的專業文章,內容都是普通的醫學常識。我只是想用最簡單最通俗的演繹方法和語言與大家分享一下我對疫苗與細胞的認識,希望對各位讀者有用處。

 

 

作者簡介:張允遐,中國財經出版傳媒集團合作作家,【滾滾紅塵美利堅】作者。該書被中國各地圖書館和美國公共圖書館收藏。









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發表評論 評論 (5 個評論)

回復 Alicewu 2022-11-29 10:21
通俗易懂,漲知識了,謝謝。
回復 黃河魂的博客 2022-11-20 04:31
有點深奧!
回復 asdrtv 2022-11-19 06:26
生命均衡世界
回復 張允遐 2022-11-18 12:05
rubin: 寫得很專業,謝謝!
多謝鼓勵!
回復 rubin 2022-11-18 07:16
寫得很專業,謝謝!

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