文章来自民众号：科学大院（ID：kexuedayuan），作者： 牟福朋。

多年之后，面临病毒实验室的层层扼守，天花病毒将会想起1796年第一次见到詹纳医生的谁人下昼。

那是18世纪的欧洲，天花在都市和农村横行肆虐，随即是谁都可能是下一个熏染者，连天子、国王和资本家也不破例。然则詹纳医生发现挤牛奶的女工却很少熏染或者死于天花——虽然她们也会得一种称作“牛痘”的病，但症状对照稍微，也不会致死。詹纳医生以为，牛痘病或许会引发人体发生一种具有抵制力的物质，这种物质可以抵制天花。

据称，詹纳用一个小男孩做了实验，先给他接种了牛痘，待他康复后，又给他接种了天花，效果小男孩并没有发病。于是用牛痘预防天花的方式被詹纳医生推广到了全天下，这就是疫苗（vaccine，来自于拉丁语示意“牛”的单词vacca）的由来。

虽然这个实验可能只是个传说，而且用天花病人的脓血来接种的方式早在公元前就在印度泛起了，然则詹纳的事情确实敲响了天花病的丧钟，一是由于巴斯德、科赫等人受到詹纳的启发，开展了疾病和免疫的相关科研事情，促进了人类康健事业的长足发展；二是由于牛痘预防天花的方式迅速流传到了亚洲和美洲，厥后又被改良为更平安的痘苗。过了不到两百年的时间，天花这一多次扫荡旧天下，而且差点杀死所有新天下原住民的疾病，在1980年宣告消亡^[1]。

电子显微镜下的天花病毒（图片泉源：维基百科）

通过天花病毒的案例我们可以看到，疫苗在人类战胜病毒的历程中起到了异常伟大的作用。然则，天花疫苗非但不能直接杀死天花病毒，反而其自己就是一类病毒物质。它能够起作用，必须要依赖于人体自身的免疫系统（immune system），这也是人类在与病毒上百万年战争中的主力军。

病毒与免疫系统：知己知彼

要领会这场战争，首先要领会一下作战双方：病毒和免疫系统。

导致人类疾病的病原（pathogen）生物主要有三类：病毒、细菌和真菌^[2]。病毒（virus）是地球上最小的生物（也有许多科学家主张病毒不能算是“生”物），它的结构异常简朴，一样平常是一个特定形状的卵白质外壳，壳里包着一段核酸，有些种类在外壳的外边另有一个包膜。脱离活细胞之后，病毒不会表现出任何生物活性，与石头或者塑料没有差别。然则一旦它进入细胞，就会开启自己的生活史：根据自己的核酸来复制生产新的核酸，同时生产新的卵白质外壳，然后把新的核酸和外壳装配成新的病毒。新天生的病毒释放后，再去侵染其他细胞，进而摧毁组织和器官。

流感病毒的生活史（图片泉源：维基百科）

而免疫系统是动物特有的一套器官，对人类来说，肩负着防御入侵病原以及筛查人体变异细胞的功效。一样平常来说，免疫系统施展功效依赖两种途径。

第一种称为非特异性免疫，也叫做自然免疫（innate immunity），这种免疫方式可以针对多种差别的病原，无论何种病原都市受到袭击，颇有“在座的列位都是垃圾”的意味。人体的皮肤和粘膜就是自然免疫的例子。皮肤通过角质层隔离来保护人体内部的组织不会受到皮肤外面附着病原的侵染，粘膜可以用粘液将病原黏住并排挤，这些方式都不针对某一类特定的病原。另一个自然免疫的例子是巨噬细胞，见到任何入侵者都市实验吞噬；再好比我们的唾液中含有溶菌酶，也是能够普遍杀死种种细菌的物质，并不具有特异性。

（图片泉源：veer图库）

第二种途径称为特异性免疫，也叫做后天免疫或者获得性免疫（adaptive immunity）。若是说非特异性免疫是警员，那么特异性免疫就是正规军，能够精准识别入侵人体的病原物质，并发生效应物质“逮捕”这些病原。经典教科书将特异性免疫分为三个阶段：感应、反映和效应。感应阶段指的是特异性免疫识别出“异己”的历程；反映阶段指的是针对这种异己设计专门的作战设计，并发生影象细胞记着这类异己特征的历程；效应阶段指的是根据制订的设计举行作战的历程，种种免疫细胞和抗体施展其功效，将入侵的该类异己从人体中祛除掉。

第一场战争：非特异性免疫

非特异性免疫虽然通常对照温顺，但并不意味着它的作用不大。由于人体所处的环境中遍布着林林总总的病原。调动特异性免疫正规军是需要消耗许多能量的，就好像抓小偷和骗子不能动辄出动军队，而是应该交给警员来处置。

由于个头异常小、数目异常多，病毒时常能“溜”进人体。一旦病毒乐成入侵，可就不容易扫除了。一个原因是病毒确实太小，想要捉住它不容易；另一个原因是病毒是要钻到人体正常细胞里举行滋生的，一样平常的免疫细胞和免疫物质都无法去细胞内部施展作用。

然则经由长时间的进化，非特异性免疫系统拥有了能够对于病毒的新型武器。其中之一被称为自然杀伤细胞（natural killer cell），名字听上去对照冷漠，实际上也是毫不留情的冷血杀手。这种细胞在人体内“陈利兵而谁何”，能够识别出体细胞是否被病毒侵染。这是由于体细胞像是西游记里的小妖精一样各自有一个“腰牌”作为通行证，自然杀手细胞的事情就是检查腰牌。被病毒侵染后，有些细胞会失去腰牌，自然杀手细胞发现后，就会迅速脱手，直接将其杀死，从而使其中的病毒被息灭^[3]。

自然杀伤细胞（图片泉源：https://doctorsubstitute.com/）

另一种武器被称为RNA滋扰（RNA interference）征象，英文简称RNAi。RNA滋扰征象普遍存在于种种生物的细胞中。我们前面提到，病毒的结构跟汤圆差不多，一层卵白质外皮，内里是核酸组成的馅。差别的病毒，其核酸也差别，有的是RNA，有的是DNA。对于RNA病毒来说，想要滋生必须以RNA为模板来合成新的RNA分子。要做到这一点，就必须涉及到两条RNA分子形成双链RNA的历程。而细胞中有一类卵白能够专门识别双链RNA分子，只要它们识别到双链RNA，就会将其剪断。这样一来，病毒的滋生就无法举行，因此这是一种细胞内部匹敌RNA病毒的有用方式^[4]。

虽然非特异性免疫能够匹敌大多数入侵者，然则仍会有一小部分病毒照样能够逃出生天，在人体内肆虐。自然杀手细胞的数目究竟有限，而RNAi的有用性也对照局限。这时刻，就必须请正规军——特异性免疫系统出马了。

第二场战争：特异性免疫

特异性免疫最大的特征，是它能够针对特定的每一种差别的病原体来定制差别的“武器”，这些武器的本质是能够与病原特异性连系的小分子卵白，被称为抗体。

（图片泉源：veer图库）

生产这些抗体的细胞称为B细胞。B细胞能够自力完成抗体的设计和生产，但它需要它的上级向它通报病原体的详细特征信息作为参考，这些上级细胞称为T细胞。病毒入侵人体后，会在非特异性免疫中被“巡逻兵”巨噬细胞吞噬，并向T细胞汇报该病毒的特征。T细胞将病毒特征通报给B细胞，B细胞的一部分发展为效应B细胞，制造大量抗体来抓捕病毒；另一些B细胞会发展为影象B细胞，能够在很长一段时间内记着该病毒的特征。

若是人体第二次被这种病毒入侵，那么这些影象B细胞就会迅速而大量地发展为效应B细胞，发生扑灭性数目的抗体来快速祛除病毒。这就是自动疫苗的原理：先将减毒性或灭活的病原注入人体，引发人体发生影象B细胞，这样当真正病原再次入侵的时刻就会引发影象B细胞，使病原被快速祛除。

抗体的发生历程示意图

好比，大部分新冠肺炎患者经由治疗康复后，身体内会发生针对新冠病毒的特异性抗体，可杀灭和祛除病毒。现在在缺乏疫苗和特效治疗药物的前提下，采集康复者的血浆，制成新冠特免血浆制品，用于新冠肺炎危重患者的治疗，已经取得了一定疗效。

除此之外，针对已经寄生在细胞内部的病毒，特异性免疫也有设施。原来人体细胞在被病毒入侵后，会在自己的外面留下一个“危险信号”，上面带有病毒的特征。有一类T细胞能够识别出这些信号，一旦识别乐成，会排泄细胞毒素将这个细胞杀死，从而祛除其中的病毒。

还需要友军……

读到这里你可能有这样一个想法：这免疫系统似乎也不能保证清掉所有病原啊？

是的，没有永远胜利的将军。

免疫系统确实没有壮大到会堵住所有病原的入侵。此外，人的免疫系统效应的强度也会受到体质、遗传、情绪等因素的影响。更要命的是，特异性免疫中的“指挥官”——T细胞需要在人的胸腺中发育成熟，但人免疫力逐渐下降。以是人照样会被熏染，会得流感以及种种流行症。我们的身体可以战胜病原千百万次，然则病原战胜人体只需要一次。战败的价值就是殒命。

因此，为了辅助人体在对病原的战争中最大水平地削减伤亡，科学家举行了大量的研究。其中的两种发现施展了重要作用：一是行使人体免疫系统施展作用的疫苗，另一个是能够直接杀伤病原的药物，例如抗生素和抗病毒药物。那么，疫苗的种类有哪一些？为什么不能滥用抗生素？为什么抗病毒药物异常难以研发？

请听下回分解。

注释：

注1：在美国和俄罗斯的一些生物实验室还保留了一些实验用的天花病毒样本。但经由前段时间的天花病毒实验室爆炸事件之后，越来越多的科学家主张彻底扑灭这些样本。

注2：其他因素例如类病毒、朊病毒、寄生虫、污染物等也可以成为病原。

注3：自然杀伤细胞可以识别MHC卵白含量过低的细胞。细胞被病毒侵染后，其外面上的MHC会将病毒的特征呈递出来交给T细胞，从而启动特异性免疫。因此，有些病毒进化出了抑制细胞发生MHC以逃避特异性免疫的能力。此时，自然杀手细胞就会发现这些没有MHC的细胞并将它们杀死。因此病毒若是抑制MHC就要被自然杀手细胞做掉，不抑制MHC就要被T细胞做掉，着实悲凉。

注4：RNAi征象除了免疫之外，另有调治基因表达的功效，这是一种异常重要的细胞精致调治机制，该征象的发现者获得了2006年的诺贝尔奖。

文章来自民众号：科学大院（ID：kexuedayuan），作者： 牟福朋。