根据发表在《儿科学》杂志上的一项新研究，与20世纪90年代之前使用的旧版本疫苗相比，目前使用的疫苗对百日咳的保护作用似乎不够强。在2010-11年加州爆发的百日咳疫情期间，接种过四剂现行疫苗的青少年感染百日咳的可能性，几乎是接种过四剂旧疫苗的青少年的六倍。
这项研究提供了更精确的证据，表明早期的百日咳疫苗优于现在的疫苗，此前的研究已经表明，新的疫苗的有效性比预期的减弱得更快。该研究的主要作者、加州奥克兰Kaiser Permanente疫苗研究中心联合主任Nicola Klein表示，新配方的有效性降低很可能是近期百日咳疫情爆发的原因。在美国，在30多年里，每年的百日咳病例从未超过10,000例（通常少于3,000例），但病例数量在20世纪90年代末开始迅速攀升。2010年的27,550例是自1959年以来的最高记录，而2012年的初步数据为41,880例，是自1955年以来的最高记录。
然而，费城儿童医院疫苗教育中心主任保罗·奥菲特表示，目前疫苗提供的保护水平较低，并不意味着它无效。“如果你接种了无细胞疫苗，感染百日咳的可能性仍然比没有接种疫苗低八倍，”他说。“这是一种不完美的疫苗，但这是我们拥有的最好的疫苗。”
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淘汰旧疫苗
百日咳是一种肺部细菌感染，会导致无法控制的剧烈咳嗽。这种情况对幼儿可能是致命的。目前的疫苗是无细胞的，这意味着它含有百日咳博德特氏菌的蛋白质片段，与破伤风和白喉疫苗结合，以DTaP配方给六岁以下的婴幼儿使用。青少年和成人加强针是类似的化合物，称为Tdap。旧疫苗DTP使用百日咳细菌的整个细胞，但副作用更明显，通常会引起高烧，有时还会引起发烧引起的癫痫发作。
尽管没有证据表明癫痫发作造成任何长期损害，但它们令人恐惧，促使科学家开发了无细胞版本。无细胞疫苗于20世纪90年代在美国各地逐步推广，并在美国疾病控制中心的儿童免疫计划中于1997年正式采用。在进行这项研究的Kaiser Permanente Northern California，第一次使用新的DTaP是在1991年疫苗的第五次加强针中，随后在第二年用于第四次加强针。DTaP的三剂初始系列疫苗于1997年开始；到1999年，10岁以下儿童的所有五剂疫苗都使用了DTaP。
这项研究的重点是在疫苗过渡时期接种了五剂疫苗的儿童。研究人员检查了1994年至1999年间出生的所有儿童的医疗记录，这些儿童接种了全部五剂疫苗——前四剂在两岁之前接种，第五剂在七岁之前接种——并且在2010年1月至2011年12月的百日咳疫情期间在Kaiser Permanente系统内。
将138名百日咳检测呈阳性的儿童与两个对照组进行比较。其中一个对照组包括54,339名与百日咳儿童性别、种族/民族和医疗诊所相匹配的儿童。另一个对照组包括899名使用PCR测试百日咳检测呈阴性的儿童。PCR，即聚合酶链式反应，是三种百日咳检测方法之一，在感染后的前四周内最有效。
在确诊百日咳的儿童中，前四剂均为无细胞疫苗的儿童感染百日咳的风险，是前四剂均为全细胞疫苗的儿童的5.6倍。接种了无细胞和全细胞混合疫苗的儿童感染百日咳的风险几乎高出四倍（3.77倍）。研究人员计算得出，儿童每接种一剂DTaP疫苗而不是全细胞DTP疫苗，感染百日咳的风险就会增加40%。尽管这种观察性研究无法证明无细胞疫苗效力减弱和全细胞疫苗停用导致了近期百日咳的爆发，但这些发现为这一理论增加了更多的佐证。
“好的一面是，这种疫苗更安全，但你付出的代价是用疗效换取了安全，”奥菲特说。“令人惊讶的是这种交换幅度有多大，我认为没有人预料到。”由于旧疫苗是由整个细菌有机体制造的，它含有2000到3000种抗原——免疫反应可以潜在地针对并记住这些成分，以防止以后的感染。无细胞疫苗含有三到五种抗原。
控制百日咳爆发
不过，除了抗原的差异外，科学家们仍然不确定是什么让全细胞疫苗如此有效。“即使有了新的免疫学研究，我们也无法判断全细胞疫苗有什么特别之处使其更好，”范德比尔特大学医学院疫苗研究中心主任凯瑟琳·爱德华兹说。“这很不幸，因为如果我们知道差异是什么，我们或许可以将这些添加到无细胞疫苗中。”
爱德华兹和奥菲特表示，由于安全方面的担忧，不太可能恢复使用全细胞疫苗，但爱德华兹建议可以修改一种反应性较弱的新型全细胞疫苗，或者在无细胞疫苗中添加抗原。奥菲特说，另一种可能性是在无细胞疫苗中添加一种增强化合物（称为佐剂），以加强身体对该配方的免疫反应。
研究作者得出结论，用Tdap加强青少年是最佳选择。奥菲特、爱德华兹和埃默里大学疫苗中心副教授萨阿德·奥默对此表示赞同。“在政策层面上，这增加了越来越多的证据，可能会导致探索其他控制百日咳的策略，并且可能需要调整儿童疫苗接种时间表，以确保没有保护方面的漏洞，”奥默说。
美国疾病预防控制中心的免疫实践咨询委员会已采取一些措施来解决全国百日咳病例增加的问题，他们在2012年10月建议孕妇在怀孕27至36周之间接种Tdap加强针，即使她们之前已经接种过Tdap。“我们的想法是这样的：似乎有更多的儿童死亡，所以第一步，让我们防止死亡，”奥菲特说。在2012年的18例百日咳死亡病例中（pdf），13例年龄在三个月以下。希望孕妇能将她们的一些免疫力传递给新生儿，以便在婴儿两个月大第一次接种DTaP疫苗之前提供额外的保护。另一种保护最年幼婴儿的方法是“蚕茧化”，即用Tdap加强针为婴儿周围的所有人接种疫苗。
“这项研究的含义是，接种疫苗，包括Tdap加强针，真的非常重要，因为这些疫苗在短期内确实有效，”克莱因说。“未来的方向是研制出既能提供持久免疫力，又具有强大安全性的新疫苗。”