大流行对疫苗有何启示？

随着 Covid-19 大流行的蔓延，科学家们竞相开发针对 SARS-CoV-2 的疫苗，这种冠状病毒在全世界造成数百万人死亡。全球大部分人口，包括许多几十年来不太担心传染病的人，突然对这些努力的成功寄予厚望。疫苗问世已久，以至于人们很容易认为它们是理所当然的，并对它们的作用方式和原因感到困惑。事实上，疫苗的真正目的是什么——预防疾病还是减轻其影响？关于大流行期间开发的新型信使核糖核酸 (mRNA) 疫苗，我们应该知道些什么？

安娜·德宾 (Anna Durbin) 是布隆伯格公共卫生学院和约翰霍普金斯大学医学院的国际卫生学教授，她在那里研究用于对抗 Covid-19、登革热、寨卡病毒、疟疾和其他疾病的实验疫苗。在这一集中，她与主持人 Steven Strogatz 分享了她对疫苗背后科学的见解。

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安娜德宾

Strogatz (01:45)：我们可以先回顾一下吗？你知道，几十年来我们一直在制造、测试、批准和分发疫苗。告诉我们一些关于疫苗制造的旧系统。让我们从优势开始。旧系统处理传染病的优势是什么？

德宾(02:05)：嗯，我认为其中一个优点是它是经过实践检验的真实方法。所以我们对许多不同的疫苗使用相同的方法。所以我会说，有一个舒适的水平。你知道，人们熟悉疫苗的类型。大多数疫苗，我想说它们是用相当古老的学校方法制造的。因此，我们使用的不同方法是我们要么获取病毒本身，然后通过不同的方法使其越来越弱，直到它[变得]如此弱，它不会引起疾病，但会引起良好的免疫反应。另一种方法可能是采用相同的细菌或病毒，然后将其杀死并以这种方式给药。所以它不是高科技，而是相当低的科技。因此，如果你能采用其中一种方法，也许你可以更快地制造疫苗。但是有很多未知数。你知道，我想说，这是一种不太具体的方法，而且它比我们今天使用的方法更容易失败，因为我们更好地了解了这些病原体的工作原理。我们拥有可以真正帮助我们改进这些疫苗的新工具，以真正尝试找到一种能够诱导特定免疫反应且副作用更少的疫苗。

Strogatz (03:22)：好的，所以你已经——如果我没听错的话，你已经触及了旧方法的一些弱点。你说，它有一些碰碰运气的特性，有时是不需要的副作用。还有其他我们应该注意的弱点吗？

德宾(03:34)：最大的——我想说我们在这些方面最大的弱点之一就是缺乏真正好的特异性免疫反应。因此，例如，我们可以携带病毒并杀死它，然后我们可以将其传播给人们。但是在杀死病毒或细菌的过程中，我们会影响免疫反应如何对此做出反应。因此，我想说，仅仅基于我们如何杀死病毒，我们得到的疫苗并不尽如人意。

(03:35) 我提到的另一种方法是我们所说的减毒活疫苗，我们采用一种病毒，然后通过不同的方法使其越来越弱。最常见的方法是在病毒不熟悉的细胞或组织中培养它。所以它必须适应才能在其中成长，但在这种适应中，它会削弱。有时你让它太弱了。有时我们没有让它足够弱。如果它不够弱，那么我们会得到更严重的副作用。

Strogatz (04:37)：哦，这一切都非常有趣，因为我，你知道，可能和每个人一样，我听说过这种减弱病毒的想法，但我真的不知道诀窍是什么。所以在这个陌生的环境中培养它很有趣，呵呵。不过，如果可以的话，让我们现在继续讨论我们今天要处理的 SARS-CoV-2，这是一种导致 COVID 的病毒。让我们假装我们一分钟都不知道那是什么。就像如果您必须向从未听说过它或根本不是科学家的人描述它一样，SARS-CoV-2 的一些主要特征有哪些让您印象深刻？你会怎么说呢？

德宾(05:12)：嗯，我要说的第一件事是，我认为这对每个人来说都很可怕，这是一种我们以前从未见过的病毒。我们可能已经见过我称之为病毒亲戚的东西，但我们以前从未见过这种特殊的病毒。这使得它很危险，因为我们没有免疫学方面的经验。所以我们没有可以识别它的免疫系统。

(05:36) 我如何向对病毒和类似事物感兴趣的人描述它是一种呼吸道病毒。所以它会通过你的鼻子、嘴巴、呼吸系统进入你的身体。当我们谈论这些疫苗、它们的工作原理，以及当我们谈论免疫反应的持久性或疫苗的保护程度时，这将很重要。但它确实通过我们称之为刺突蛋白的东西进入鼻子或身体。所以它确实看起来，你知道，当你看到这些病毒的图片时，它看起来像一个大球，上面长着尖刺。那个尖峰就是病毒用来进入你体内细胞的蛋白质。因此，当我们考虑病毒以及如何制造疫苗时，我们在开发疫苗时经常问的问题之一就是“我们的目标是什么？”我们希望针对该病原体做什么，以使疫苗成功地预防感染或预防疾病。我们通常针对附着在人体细胞上并通过人体细胞进入人体的病毒区域。这就是为什么你总是听说刺突蛋白，以及为什么疫苗会制造刺突蛋白或诱导对刺突蛋白的免疫反应。

Strogatz (06:54)：好的，让我们以一种比较的方式谈谈你研究过的其他一些病毒或病原体。因此，例如，登革热、寨卡病毒、西尼罗河病毒——SARS-CoV-2 是什么使得开发针对它的疫苗成为一种与针对其他病毒生产疫苗的质上不同的挑战？

德宾(07:17)：嗯，我认为有几件事。当我们谈论疫苗时，我总是喜欢强调的一件事是，我们的目标是什么？我们想要这种疫苗做什么？我们要预防感染吗？还是我们要预防疾病？而且我认为，在大流行初期，你知道，这些疫苗在预防感染方面非常有效，以至于这成为了最后的游戏。对于这些呼吸道病毒，这几乎是不可能的。

(07:44) 原因是，当我们接种疫苗时——通常情况下，以及所有 SARS-CoV-2 疫苗——它们都是在手臂上接种的，它们会诱导在血液中循环的抗体。但是为了防止感染，您需要在进入部位使用这些抗体。我在一开始就提到过这一点。这些是呼吸道病毒。它们通过鼻粘膜进入，通过呼吸道，所以你必须在那个部位有抗体以防止感染。疫苗诱导的大部分抗体都在血液中循环。所以你需要更高滴度的抗体，这样你就能获得足够的抗体穿过鼻粘膜并在进入部位攻击病毒。

(08:29) 所以我认为，自从我们接种这些疫苗以来的两年左右时间里，我们失去的是它们在预防严重疾病和住院治疗方面的有效性。在大流行的大部分时间里，这种情况一直存在。我们看到免疫力下降的地方在于这种感染预防。

(08:48) 这有两个原因。我要回到你的问题。第一个是，我们的抗体滴度会随着时间自然下降。当它们随着时间的推移下降时，不再有足够的抗体进入鼻子。但第二个，也是最大的原因是——你之前提到过这一点——是这些病毒如何变化，如何变异。我认为这真的非常非常迷人。你知道，他们在为生存而竞争。你知道，它们需要改变和进化，就像我们一样，为了生存，为了在竞争中胜过所有其他病毒，即现有的 SARS-CoV-2 变体。这些是变异很多的病毒，其中一些变异对病毒有害，这些变异就会消失。有些给了他们生存优势。这可能是因为它们能够更容易地感染人，或者它们能够生长到更高的滴度，从而产生更多的病毒。然后该病毒可以传播给更多人。这些才是真正存活下来的变种。

(09:55) 它也在与人类的免疫系统竞争。因此，如果我们有足够的抗体来防止感染或防止或消除病毒的复制，那么病毒种群就会消失。所以感觉——它需要改变以逃避抗体反应，这样它才能继续感染人并传播。因此，由于这些病毒变异如此之大，我们总是处于一种推拉状态——试图遏制和防止 SARS-CoV-2 的持续传播。我们在其他一些病毒中看到的差异——我研究过的许多病毒必须适应不同的宿主，所以当我谈到登革热病毒、西尼罗河病毒或寨卡病毒时，这些病毒会传播从蚊子到人类。所以这些病毒必须适应蚊子和人类，而且它没有我们所说的“传染力”，或者这些呼吸道病毒所具有的感染力，因为它必须经过额外的步骤。因此，出于这个原因，它们更容易用疫苗来控制，因为它们可以进行的突变量要小得多，才能在蚊子和人类中生存。

Strogatz (11:14)：哦，这是一个有趣的观点。嗯。那是因为他们在某种程度上必须是遗传的万事通，或者至少有两个行业——

德宾：是的。

Strogatz (11:22)：——这对他们来说只是一项更难的工作。这让他们变得更虚弱——对你来说更好、更容易成为目标。

德宾(11:27)：没错。它们不能突变到这些冠状病毒可以存活或无法存活的程度。

Strogatz (11:34)：在你的回答中，你提出了很多不同的观点，这很吸引人。我想我想回顾一下你说的一些事情，看看我是否，如果我明白了——我希望我能记住它们。它真的充满了很棒的东西。

(11:48) 因此，让我们首先强调一个关键问题，即旨在预防感染或至少降低感染可能性的疫苗与主要旨在减轻症状或疾病严重程度的疫苗的问题如下。对于已经开发或正在开发的早期疫苗，我想我们知道这个问题的答案，但我希望你再说一遍：目的是什么，是预防感染还是预防死亡和住院？

德宾(12:20)：我要对所有疫苗都这样说，它仍然应该是主要终点，应该是预防严重疾病，因为预防感染是一个非常高的标准。这是一个很高的标准，尤其是对于呼吸道病毒而言，因为这意味着我们必须保持非常高的抗体水平。这并不是我们免疫系统的工作原理。

(12:44) 所以当你接触到一种病原体，或者你已经接种疫苗，然后你又接触到这种病原体，你的抗体滴度会非常高。但是抗体滴度会随着时间的推移而下降，因为否则，如果我们对我们看到的每一种病原体都保持非常高的抗体滴度，我们将无法抽出我们的血液，因为它会充满蛋白质。所以这个——我们不能，我们不能抽它。所以抗体滴度会随着时间下降。你的免疫系统设计得非常好，我们拥有免疫系统的整个手臂，称为记忆反应。记忆响应的目的是等待。当你再次看到那个病原体时，你的免疫系统会说，“嘿，我知道，我以前遇到过。这很危险。现在我要做出回应，我要做好准备，我要在我的人生病或我们生病之前攻击并清除病原体。”

(13:45) 这就是我们接种疫苗的原因：进行初步接触。以一种安全的方式将病原体引入免疫系统，这样当你晚年再次看到这种病原体时，你的免疫系统就会记住它，做出反应并控制病原体。

(14:04) 因此，疫苗通常旨在限制疾病，防止严重疾病。即使你被感染了——我讨厌使用“自然感染”这个词，你知道，当我们谈论疫苗接种免疫与感染免疫时——但即使你感染了 SARS-CoV-2，我们也知道您没有针对感染的持久保护。你仍然可以被再次感染。因此，我认为，期望疫苗实际上超过该阈值是真的——这并不是一个充分或合理的期望。

Strogatz (14:40)：谢谢你所做的一切。现在，还有——在之前的回答中，你提到抗体有点准备好进入鼻子或鼻道或粘膜，而不是在血液中循环的抗体，寻找任何特定的进入点……我不知道，我的意思是，可以公平地说——我不知道——这些抗体的特异性如何？是否有一支随时待命的军队或民防组织在所有不同的组织中寻找任何麻烦？

德宾(15:13)：多么好的问题。所以我们有一种叫做分泌型 IgA 或粘膜抗体的东西，它是真正存在于粘膜上的抗体。它沿着粘膜，在你的鼻子里，在你的呼吸道里，在你的胃肠道里。它专为以这种方式进入的病原体而设计。但疫苗不会诱导分泌型 IgA，因为制造分泌型 IgA 的细胞确实位于粘膜内。它们不在您手臂的肌肉中，也不在您接种疫苗的血液系统中。所以我们制造——通常情况下，我们用疫苗制造 IgG，碱性 IgG，这是在你的血液中循环的免疫球蛋白，最常见的。 IgG 可以从血液中穿过粘膜。但同样，你需要在血液中有非常高的水平才能从血液到鼻子有这种梯度。而如果您实际上暴露在鼻子或粘膜轨道上，您可以刺激粘膜抗体或分泌性 IgA 以及 IgG。这就是人们谈论 SARS-CoV-2 鼻内疫苗的原因。

Strogatz (16:24)：早期——我想我们都经历过这种情况——你会听说人们在肺部深处感染，真正生病，患上可怕的肺炎，有时甚至死亡，而后来的变种——比如有一次我得了新冠肺炎——有点像流鼻涕和喉咙痛——实际上是我经历过的最糟糕的一次。但它让我想起了上呼吸道感染。所以就你的观点而言，我认为，我们中的很多人都没有意识到这种病毒不仅在与免疫系统竞争，它实际上还在与病毒的其他变种竞争。我想起了，就像，咳嗽和排出我感染的病毒要容易得多，因为它是上呼吸道的东西，而不是肺部深处的病毒……感觉病毒感染并不是偶然的突变为上呼吸道疾病，而不是深部下呼吸道疾病。

德宾(17:19)：我要更进一步，因为它不仅仅是病毒。这也是那些诱导记忆反应的疫苗。而且它们诱导的不仅仅是抗体。我不打算在这里做免疫学讲座，但我们有抗体，然后我们有一种叫做 T 细胞的东西，它可以清除被感染的细胞。而且我认为疫苗在诱导 T 细胞反应和诱导免疫反应以帮助预防下呼吸道疾病（肺炎，严重疾病）方面的作用确实被低估了。我们今天看到更多的轻度疾病，而不仅仅是由于病毒突变。但这也是由于人们在过去两年中从疫苗接种和可能以前的感染中获得的免疫力。这样你就有了良好的记忆免疫反应，有助于在我们看到严重疾病之前处理该病毒。所以是的，我们让病毒变异变得更具传染性，并试图更容易地进入上呼吸道。但我们也有一个更好的——一个状态更好的免疫系统，过去两年也一直在训练，一旦感染发生，它可以更好地清除病毒。

Strogatz (18:36)：让我看看我是否明白你的意思。是不是我们通过疫苗接种计划设法让下呼吸道变得更加不适宜居住？就好像病毒正试图逃避我们的防御，现在就上位了。是这个主意吗？

德宾(18:51)：是的，有点。就是如果它试图去那里，我们有细胞会杀死病毒——或杀死病毒感染的细胞——并在你患上肺炎或其他严重疾病之前清除它。

Strogatz (19:02)：好的，太棒了。这一切都是如此，如此有趣。谢谢。我相信你能听到我的声音。我，嗯，当然，我不应该为此高兴。整件事非常严重、可怕和可怕。但让您向我们解释这一切也是一种享受。

(19:16) 我想接下来我想和你一起去的地方是关于新技术的。因为那些 – 你知道的，我们中的许多人不得不 – 嗯，接种疫苗的巨大好处，我们已经接受了一些非常有趣的科学实验。让我们从每个人都听说过的疫苗开始：mRNA 疫苗，例如著名的辉瑞公司或 Moderna 公司生产的疫苗。作为初学者，您能告诉我们它们是如何工作的吗？比如，与 mRNA 疫苗相比有什么想法——记住你告诉我们死病毒疫苗或减毒病毒。 mRNA 疫苗有何不同？

德宾(19:52)：所以我会这样想。因此，例如，使用我们的旧技术，我们有一种病原体，但它有点像一个不透明的黑匣子。我们不知道遗传物质。我们不知道是什么让它起作用，是什么让它发挥作用，如何防范它。所以我们只是取出了整个病原体，或者尽可能多地取出它，然后稍微修改一下，让它变得更弱或杀死它或其他什么，然后把它作为疫苗接种。因为我们不知道病原体的哪些部分对预防很重要。现在，快进 60、70、80 或 100 年，我们现在有了基因技术。我们知道基因构成。我们可以确定每一种病原体的基因组成。我们知道如何使用遗传物质制造蛋白质。

(20:41) 所以 mRNA 代表信使 RNA。我们所有的细胞——动物细胞、人类细胞——都使用 mRNA 作为信使。信使 RNA，它是一个代码。如果没有更好的术语，请将其视为一种莫尔斯电码，但将其视为莫尔斯电码。当你的身体看到摩尔斯电码时，它会将其转化为蛋白质，并将其转化为刺突蛋白。 mRNA 的美妙之处在于，所有这些机制——发生在你身体中的任何地方，对于你身体正在制造的任何蛋白质，它都会使用 mRNA，然后将 mRNA 翻译成你身体需要的不同蛋白质。当疫苗的 mRNA 被提供给您时，它会进入您的细胞。您的细胞机器会看到该 mRNA 代码，并生成 SARS-CoV-2 的刺突蛋白。以及它制造它的方式——再一次，这就是 mRNA 技术的美妙之处——你的身体无法将这种蛋白质与它正在制造的任何其他蛋白质区分开来。所以这就是我们 – 我们说它的呈现方式。所以它是通过细胞运输的。它以这样一种方式向您的免疫系统显示，即它不仅会刺激抗体反应，还会刺激细胞 T 细胞反应。

(22:03) 所以你可以使用病毒的一小部分，但从中获得真正的大爆炸免疫反应。你可以获得一种免疫反应，看起来就像你给了一种带有刺突蛋白的活病毒，但你刚刚给予了刺突蛋白，你就会获得极好的抗体反应和记忆反应，这对向前发展非常重要。

Strogatz (22:27)：想想真的有点疯狂。我想也许所有的疫苗都是这样起作用的，但是现在——你描述的方式，它在我的脑海中激发了一个想法，这就是你自己的细胞制造这种外星刺突蛋白的方式是多么奇怪。然而你的身体知道它不是“自我”。你的身体知道了——不是很有趣吗？

德宾(22:47)：非常非常有趣。这实际上与其他病毒的处理方式相同。例如，当你有活病毒时，当你被病毒感染时，或者你正在接种活疫苗时，这些病毒会感染你的细胞，然后你的细胞会处理它们，我们称之为处理它们。当病毒试图复制时——任何感染你的病毒，你知道……我想说“劫持”你的细胞机器。但肯定会使用不同的核苷酸和细胞中的其他物质来帮助自身繁殖。然后，其中的一部分再次显示了该病毒的免疫系统部分，可以产生广泛的免疫反应。所以抗体和记忆（或 T 细胞）反应。

(23:31) 当我们只给予一种蛋白质疫苗时——所以如果我们要服用这种刺突蛋白，而不是将其作为 mRNA 疫苗的一部分给予，而是将其作为我们所说的亚单位蛋白疫苗给予，这是旧的学校技术。这有点，你知道，你可以想到破伤风疫苗或类似的东西，它是一种类毒素，它只是一种蛋白质。但是，如果我们要在体外制造这种刺突蛋白，然后将其注射进去，就会产生针对刺突蛋白的非常好的抗体。但是你的细胞看到这种蛋白质并摄取这种蛋白质的方式，它会以这样一种方式处理它，你真的不会得到良好的 CD8 T 细胞反应。你只会得到很好的抗体反应。这就是 mRNA 技术的美妙之处。

Strogatz (24:16)：哦，让我确保我明白了，因为我以前从未听说过。所以你可以想象 – 比如你提到破伤风，所以我们可以尝试同样的策略。我们将刺突蛋白直接放入我们体内。我们的身体会说，“嘿，那不对。那不应该在这里。”抗体会去那里把它擦干净。但是你说它不会产生——我没听错吗？ C——你说的是 CD8 吗？

德宾(24:38)：是的。就像我们所说的细胞免疫反应。那是因为为了让您的身体……为了获得良好的 CD8 反应诱导，该​​蛋白质必须在细胞内产生，然后我们说“呈现”在细胞表面。所以它通过细胞内的一条通路，然后它的一小部分弹出在细胞表面并与不同的 T 细胞结合，然后它刺激 CD8 T 细胞。但如果它以某种方式显示在细胞表面，它只能刺激那些 CD8 T 细胞。只有当这种蛋白质在细胞内产生，在细胞内被切碎，然后呈现在细胞表面时，它才能到达那里。

Strogatz (25:21)：干净利落。我懂了。所以，最好用这种新的方式来处理 mRNA。确切地。有趣的。有趣的。所以这是我们许多人现在拥有的一项技术，我想，在我们自己的身体中工作，特别是如果你去获得助推器。

(25:38) 但是，在我开始尝试为我们的对话做准备之前，我不得不承认我并不熟悉其他技术。我什至不知道怎么说。它是发音为“AHH-denoviral”（腺病毒）载体疫苗还是“a-DEE-noviral”？

Durbin (25:51)：我喜欢“AHH-deno”只是因为那是我长大的地方。

Strogatz (25:54)：什么，那是什么？那么我是对的，这就是强生公司追求疫苗开发的方式吗？

德宾(26:01)：还有阿斯利康。所以腺病毒是环境中的 DNA 病毒。实际上，我们已经使用腺病毒疫苗很多很多年了。它被称为 5 型腺病毒，因为它会导致疾病和感染，特别是在近距离接触的人群中，例如军队或大学校园。因此军方多年来一直拥有 5 型腺病毒疫苗。这正是激发人们使用腺病毒作为载体的真正原因。最后，这项技术已经被用于实验疫苗很多很多年了。有一些使用腺病毒载体技术的 HIV 候选疫苗。和疟疾疫苗。

(26:47) 所以不同的疫苗都在使用这项技术，但它真正因 SARS-CoV-3 而广为人知。从本质上讲，你正在做的是，你正在使用那种腺病毒，我想说，有点像特洛伊木马。所以请记住我说过 mRNA 疫苗，其美妙之处在于你可以在细胞中产生刺突蛋白。嗯，它与腺病毒载体疫苗非常非常相似。因为它们——你所做的就是引入编码，在这方面，它是作为腺病毒基因的刺突蛋白的 DNA 代码。然后腺病毒能够感染您的细胞，并将该 DNA 物质输送到您的细胞核。然后它被制成信使 RNA，进入细胞的细胞质，然后再次使用细胞机器在细胞内制造刺突蛋白，然后它被用于抗体产生和 CD8 T 细胞反应.

(27:51) 现在，这些腺病毒有什么不同——对于这些更新的腺病毒载体，有几点我认为很重要。一是他们没有使用人们已经接触过的常见 5 型腺病毒。因为如果你已经接触过 5 型腺病毒，并且你有 5 型腺病毒抗体，它可能会阻止该疫苗的感染能力。所以强生用的是26型腺病毒，这种病毒在人类身上不是很常见，然后阿斯利康用的是黑猩猩腺病毒，人类当然没有接触过。

(28:32) 这两种疫苗的另一个非常重要的一点是，正在使用的腺病毒本身就是我们所说的复制缺陷。它无法复制。所以你没有复制的腺病毒可能会让你生病。发生的事情是，它真的只是——这就是为什么我称它为一种特洛伊木马传递系统，因为它只是将刺突蛋白的 DNA 基因传递到细胞核，这样你就可以得到刺突蛋白质在细胞内复制和制造，然后呈递给细胞以产生抗体和 T 细胞反应。

Strogatz (29:14)：也许我们在谈论 mRNA 时可以提到一些东西——我不想让我们偏离正轨，我想继续使用腺病毒载体疫苗——但是使用 mRNA，所以该传送系统的特洛伊木马是什么？

Durbin (29:26)：这就是那些嘴唇——我们称之为脂质纳米颗粒。所以 RNA 本身可以非常非常容易地降解。我们不能只提供所谓的“裸 RNA”，因为我们体内有酶，环境中有酶会破坏它。所以它必须是——一个，它必须受到保护。第二，它必须以允许它真正进入细胞的方式给予，不仅仅是被细胞摄取，而且实际上进入细胞，因此它可以被放入细胞质并可以被翻译成蛋白质。因此，为此，使用了脂质纳米颗粒。 （“纳米粒子”指的是粒子的大小。它必须足够小，这样它才能进入细胞而不被视为敌人而被摧毁，同时 RNA 也可以得到保护。）脂质纳米颗粒也可以充当我们所说的佐剂，或某种免疫刺激剂。你知道，手臂酸痛、人们发烧、疼痛——我们疫苗领域的大多数人都认为，这实际上是由于脂质纳米颗粒，而不是传递的 mRNA。

Strogatz (30:35)：哦，有趣，呵呵。所以你已经告诉我们这两种制造新疫苗的奇妙方法。一种类型比另一种类型有实际优势吗？

德宾(30:47)：我认为这两种类型都有实际优势。我确实认为 mRNA 技术有一点优势。我会解释我的意思。

(30:58) 因此，有了这两种类型的平台，我们就可以非常灵活地制造新疫苗，因为我们所需要的只是遗传密码。我认为 COVID 就是一个很好的例子，对吗？ SARS-CoV-2，我们可能在 12 月底、1 月初就知道了序列。三周内就有疫苗装瓶。对于 mRNA 疫苗，因为只要知道遗传密码，就可以制作疫苗。对于腺载体病毒，你必须制作 DNA 代码，将其插入病毒中，并确保病毒能够耐受它，你知道你仍然能够使用该 DNA 编码的蛋白质获得足够的腺病毒在那里。这可能需要更长的时间，因为你必须培养这种病毒，或者获得足够多的带有 SARS-CoV-2 刺突蛋白 DNA 代码的病毒。但就改变疫苗而言，你所需要的只是遗传密码。所以它可以很快完成。

Strogatz (32:03)：好的，我们已经谈到了进化是整个故事的一部分。我想在你身上做一个类比，让你对此做出反应。我在想，你知道，就像我们遇到病毒可以非常快速进化的情况一样。我们还可以非常快速地制造我们的疫苗，我们可以根据您刚才的解释迅速改变它们以应对新的变体。这让我想起了你在开车时有时会处理的事情。如果你的车里有这项技术，你的 GPS 会告诉你一条道路上的交通有多繁忙。你知道那里有多拥挤。然后你会想，好吧——哦，比如 Waze。 Okay, so everybody who’s using Waze says, “I’m not going to take that road, I’m going on this other road, because it’s less congested.” Except now everybody’s going down that other road.

Durbin : Right.

Strogatz (32:54): In other words, when you have these sorts of coevolving systems — like, I could imagine that we make a vaccine for the virus that we have. And now it’s not good anymore because the virus has adapted out from under us. Is that something we have to worry about? The coronavirus evolving to outrun our vaccines?

Durbin (33:11): Well, again — and I think this comes back to a question I asked very early: What is our end game? Protection against infection or protection against disease? So I think these vaccines have induced very good long-term protection against disease in most people. But we know that the elderly — that protection even against severe disease can wane and people who are immunocompromised. And as these viruses evolve, more and more, you get less and less protection against infection. And that’s when we need to start thinking about okay, do we need to make what I call a second-generation vaccine? Do we need to change the target of the vaccine from the original Wuhan strain to something like omicron?

(34:00) And I think we’re now at a point where the answer — or we were at a point in May, June of 2022, where we said yes, we’re at that point, we should make that change. Because, you know, the Wuhan strain has been gone, it’s been gone for more than a year. It was evolved out very early in the pandemic. But the alpha strain, the delta strain, even to some extent the beta strain, were still related enough that we could keep going on with the original vaccine. Omicron is quite different in sequence from the earlier variants. So we reached a point where we said, you know, it really makes more sense to have a bivalent vaccine that is more effective against the omicron variant. And so that’s what we’re seeing now. That’s what’s being offered now. And it makes sense.

(34:48) Now, will we need to do that every year? We don’t know. We have to watch how this virus continues to evolve and what our population immunity is and what the severity of the disease that we’re seeing is to really know that. You know, I have a feeling that we’re going to be seeing annual boosters for a while. How long that is, I don’t know. It may become like influenza, because we’re always going to have that elderly population that seems to develop more severe disease, get hospitalized. Because as we age, our immune system just doesn’t work as well. It doesn’t stay as robust. We don’t get as durable immunity. So we may need annual boosters to help us protect those most vulnerable, whether it be the very young who aren’t vaccinated or the elderly.

Strogatz (35:37): If we can, I would like to move on now to some of your own work, your lab. What you’ve all been doing in terms of SARS-CoV-2 and, and vaccines. Could you tell us a little bit of that, some inside stories?

Durbin (35:49): Sure. So my center — we have different investigators in my center. Dr. Kawsar Talaat is a very close colleague of mine. And during the pandemic, you know, early on in the pandemic, all non-SARS-CoV-2 research was halted. And we got involved in performing clinical trials for two SARS-CoV-2 vaccines. Dr. Talaat was the site PI for the Pfizer COVID vaccine and I was the PI for the AstraZeneca vaccine.

(36:21) So if you go back in time, two and a half years or, you know, we’re now in say March 2020, and everybody’s on lockdown. Nobody can come in the hospital. Only patients can come in. You can’t have visitors in the hospital. Most of us were doing telemedicine, we weren’t seeing outpatients in our hospital. Well, part of these clinical trials, of course, is looking at protection against COVID infection. So how do we see COVID-infected or people who we suspect have COVID, how do we see them? We weren’t allowed to bring them into our clinic. They had to be tested, and if they were positive, they couldn’t come into the clinic. We had no place around the hospital, around the university to see volunteers in COVID studies. And there were other groups who were doing convalescent plasma studies.

(37:14) And so colleagues in infectious diseases and the university got together and we actually created what we call the “COVID village,” where we took — you might have seen, you know, this, the storage pods, right? That people would, that get… So those were converted to exam rooms, and they were in a parking lot. And we had three or four of those storage pods that had been converted to exam rooms. And we put PPE on before we went into, you know, we went… What we would do is we would have the volunteer come in the parking lot. We would swab them for COVID. We had a rapid PCR test that would come back in 45 minutes. If it was negative, we could see them in in the clinic. If it was positive, then we took them into the pod and we did an illness visit and then we brought them back for illness visits in the pod as well. But it took a lot of organization and cooperation from the administration here to get that done. Because, you know, there’s that tension between prevention of infection and these, you know, we’re in a hospital setting and not exposure.

(38:22) And then how do we do the research. We enrolled more than 300 people in the AstraZeneca trial. We enrolled adults, adolescents, children, young children in the Pfizer study. And it’s kind of fun because we’re seeing now people in in the AstraZeneca study for their final visit. It’s nice to catch up with them and see what they’ve been doing over the past year. And that trial’s winding up. And then Pfizer, we’re gonna continue to see those kids and family members until at least two years after their last vaccination.

Strogatz (38:53): What would be the most valuable thing that we could do globally to improve our surveillance of this virus or other viruses?

Durbin (39:00): We need to ensure that we provide funding to set up surveillance in many different parts of the world. We have some flu surveillance going on, you know, and that determines what our new flu vaccine is going to be like every year. But we need that not just for SARS-CoV-2 but for other emerging pathogens. You know, what’s going to be the next SARS-CoV-2, you know? Surveillance is going to give us a hint to that.

(39:26) You know, I will say we learned a lot of lessons during the pandemic. And I think, you know, one of them was how we can work together to get new vaccines and such developed. But I think we also have failed in moving forward in a lot of different areas, and that, I think, are going to come back and hurt us if we have another pandemic. So what do I mean by that? Well, you know, we had a lot of vaccine nationalism. We need to empower, build up, train other countries to make their own vaccine. We need to have regional vaccine manufacturers, or even at a country level in different countries in different regions of the world, so that we have the capacity to make vaccines for the world, not just for, you know, the United States and Europe, but for the entire world. And I think, I’m not sure that lesson is being heeded, you know? We really need to do a better job at sharing technology when we have a crisis or a pandemic like this to make sure that if somebody has the technology for a vaccine, that technology can be shared and we can make vaccine globally.

(40:36) The other area that I think we can do a much better job at is health disparity and trying to really work to get health equity, not just globally. But you know, in Baltimore, in the United States, and globally, everywhere, make sure everybody has access to vaccines, has access to health care. You know, during the pandemic, we learned here in Baltimore that 30%, about 30% of the people who were admitted to the hospital with COVID had previously undiagnosed diabetes. And that’s a direct result of lack of access to health care. So we learned a lot in the pandemic, and I’m really proud of what we did, but I think there’s still a lot more we can do.

Strogatz (41:16): It’s been a great pleasure talking to you today. Dr. Durbin, thank you so much for spending time with us and explaining really so much about the immune system, about virology, about these vaccines. I really appreciate your time.

Durbin (41:29): Oh, you’re very welcome. I really enjoyed it.

Announcer (41:34): If you like The Joy of Why , check out the Quanta Magazine Science Podcast , hosted by me, Susan Valot, one of the producers of this show. Also tell your friends about this podcast and give us a like or follow where you listen. It helps people find The Joy of Why podcast.

Strogatz (41:59): The Joy of Why is a podcast from Quanta Magazine , an editorially independent publication supported by the Simons Foundation. Funding decisions by the Simons Foundation have no influence on the selection of topics, guests or other editorial decisions in this podcast or in Quanta Magazine . The Joy of Why is produced by Susan Valot and Polly Stryker. Our editors are John Rennie and Thomas Lin, with support by Matt Carlstrom, Annie Melchor and Allison Parshall. Our theme music was composed by Richie Johnson. Special thanks to Bert Odom-Reed at the Cornell Broadcast Studios. Our logo is by Jaki King. I’m your host Steve Strogatz. If you have any questions or comments for us, please email us at [email protected] Thanks for listening.