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我们的身体之所以能击败感染，部分原因是我们的免疫系统基因种类繁多且多样化。然而，这种遗传异质性也有缺点：这意味着我们每个人对疫苗的反应都不同。例如，与女性相比，男性在接种疫苗后通常产生的抗病原体抗体较少，而在 1989 年美国上次大规模麻疹爆发中，10% 的先前接种过疫苗的儿童未受到保护。但是，由于努力用基因“个性化”的免疫接种取代“一刀切”的疫苗，这些局限性有一天可能会被克服，这种免疫接种对每个人都是安全有效的。
量身定制疫苗的想法并不新鲜。格雷戈里·波兰，梅奥诊所疫苗研究小组的负责人，22 年来一直致力于将基因组学和疫苗学领域结合起来——他称之为“疫苗基因组学”——部分原因是他对现有的疫苗范式从未完全满意。“这是一种基于人群或公共卫生的方法，在一定程度上，它为我们提供了良好的服务，”他说。“但它也引发了一场反疫苗运动，因为有些人有副作用。”
过去的十年见证了疫苗基因组学更接近现实。随着 2000 年人类基因组计划第一阶段的完成，以及可以检测基因变异（如单核苷酸多态性 (SNP)）的测序技术的出现，科学家们首次掌握了寻找在疫苗反应中起关键作用的关键免疫基因和基因网络的工具。
波兰设想了一个未来，人们可以选择将他们的基因组序列存储在他们医疗保险卡上的芯片中。在医生办公室，计算机将扫描芯片以确定该人的基因序列是否与疫苗副作用或弱反应有关。然后，病人和医生“将选择最适合他或她的基因的个性化方案”，波兰解释说。
可以肯定的是，这种情况可能还需要几十年才能实现。但是，从基因组学中收集的信息可能很快就会以微妙但有效的方式改进疫苗。在2007 年发表在过敏与临床免疫学杂志上的一篇论文中，波兰和他的同事报告说，与没有突变的人相比，SLAM 蛋白基因发生突变的人在接种活麻疹疫苗后产生的抗体减少了 70%。正常的 SLAM 与疫苗中存在的麻疹蛋白结合，帮助身体启动免疫反应。波兰怀疑这种突变改变了 SLAM 的形状，使其无法与蛋白质结合。波兰写道，如果科学家能够设计出一种不依赖 SLAM 的疫苗，它将保护更多的人群。
基因还可以预测谁会遭受不良反应。在2009 年 3 月发表在基因与免疫杂志上的一项研究中，国家计算毒理学中心的研究人员比较了 16 名出现天花疫苗副作用（包括发烧、皮疹和淋巴结肿大）的人与 45 名没有出现副作用的人的基因特征。利用这些数据，该团队建立了一个诊断模型，该模型基于编码称为白介素 4 的免疫蛋白的基因中的序列差异以及其他三种免疫蛋白的血清浓度变化，来预测谁可能出现这些问题。如果人们被警告他们可能会对特定疫苗产生不良反应，他们可以选择接受其他预防性治疗，例如抗病毒药物。
疫苗基因组学面临的最大挑战之一是，极难确定负责疫苗反应的基因。人类有数千个免疫系统基因，它们以复杂的方式相互作用；例如，有些基因控制其他基因。“你试图了解同时发生的数百到数千件事的共同作用，”波兰说。
此外，基因只是免疫反应故事的一部分。波兰和他的同事已经表明，基因仅对人们对腮腺炎疫苗病毒反应方式的 38.8% 的变异以及他们对风疹疫苗病毒反应方式差异的 45.7% 负责。其余原因是一个谜——可能是环境影响，或者特定免疫基因产生的蛋白质量的差异。
即使科学家们确实将所有碎片拼凑在一起，并找到开发基因定制疫苗的方法，他们仍然必须“将这些创新从大学环境中转移到市场中，并进入医疗保健系统”，扬·乔利说，他是一位律师，也是蒙特利尔麦吉尔大学人类遗传学系的助理教授。个性化疫苗可能对制药公司没有那么大的吸引力，因为引入基因组成分将使生产“更加复杂且利润更低”，他说。“你还在其中增加了一定程度的不确定性，因为这一切都是新的。”
已经对疫苗持谨慎态度的患者也可能更加担心个性化疫苗接种，这种疫苗接种目前还没有公共卫生跟踪记录。“一百年后，我们在制造纯净和更安全的疫苗方面会做得更好，”费城儿童医院疫苗教育中心主任保罗·奥菲特说。“我确信它[最初]会像当前科学一样受到相同程度的不信任。”
然而，波兰持乐观态度。“在相信疫苗的人和不相信疫苗的人之间存在着深刻的分裂，有趣的是，这两个群体都被我们正在做的这项工作深深吸引，”他说。他指出，疫苗恐惧症的驱动因素是人们知道疫苗并非对每个人都有效，并且在极少数情况下，疫苗可能会引起严重的副作用，例如格林-巴利综合征，这种综合征发生在每百万接种季节性流感疫苗的人中就有一例。但是，借助疫苗基因组学，“我们实际上将能够预测您是否需要疫苗、您需要多少剂以及您是否可能产生严重的副作用，”他说。“这种力量——为了人类健康——是不可否认的。”