本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在任何传染病爆发时，我们的思绪都会转向疫苗——这是有充分理由的。它们是安全的、相对昂贵的，并且对包括天花、脊髓灰质炎、黄热病以及最近的埃博拉等疾病都非常有效。
新型冠状病毒的疫苗也会来得如此容易吗？答案是也许是，也许不是。“也许是”来自于动物研究的观察，冠状病毒会刺激强烈的免疫反应，这似乎能够击退病毒。从 COVID-19 中康复可能很大程度上归功于有效的免疫反应。“也许不是”来自于同样有力的证据，至少对于早期的 SARS 和 MERS 病毒而言，对这些病毒的自然免疫是短暂的。事实上，一些动物可能会再次感染最初导致感染的同一种毒株。
这提出了更多关键问题，答案同样模棱两可。如果疫苗确实被证明有效，它会长期有效吗？在这一点上，我们不能确定。首先，开发疫苗需要多长时间？我们可以希望，但我们不能确定它会很快被开发出来。
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为了更好地理解这一点，重要的是要了解身体如何保护自己免受入侵生物的侵害。
您的身体如何保护您免受疾病侵害
某些物理和化学屏障——皮肤、粘液、胃酸——全天候保护身体免受感染。第一道防线是先天免疫，这是一种对我们每天每时每刻遇到的无数外来病毒和细菌或病原体的即时且非特异性的免疫反应。这包括防御素，即古老的抗菌蛋白，可在对抗病原体时调动细胞通路，以及巨噬细胞，即吞噬和吞噬所有外来物的白细胞。先天免疫反应的最终目标是广泛有效。在这方面，它通常会成功，但并非总是如此。
第二道防线是适应性免疫，即身体针对以前见过的东西产生持久的保护性反应。它将免疫系统的两个分支武器化：产生抗体的 B 细胞，以及攻击和杀死入侵微生物或受这些微生物影响的细胞的 T 细胞。在许多情况下，对疾病的适应性免疫是长期的——有时持续一生，通常持续 10 年或更长时间。有时免疫反应是短暂的，这似乎是新型冠状病毒早期实验的情况。
并非每个人都能忍受适应性免疫完成阶段所需的两到八周时间——这就是疫苗接种的用武之地。疫苗通过模拟感染来预防疾病，教会免疫系统在实际感染发生之前识别、记住和对抗给定的病原体。疫苗不是将强毒性生物释放到体内，而是使用抗原建立免疫力，抗原是存在于病原体表面的几乎无害的分子。抗原足够外来以触发抗体产生，但不足以引起疾病。感谢疫苗接种，身体通常会以痛苦的代价意外地艰难地学到的东西，可以在相对容易的受控条件下吸收。
疫苗类型
有很多方法可以开发出成功阻止传染病的疫苗。第一个被发明的疫苗，天花疫苗，使用了一种活的牛痘病毒——一种与原始传染源非常相似，但不完全相同的病毒。与导致约 3 亿人死亡的致病性病毒不同，牛痘病毒仅在健康患者中引起轻微症状。可以通过识别一种“相似”的病毒来复制这种方法，该病毒可以触发所需的免疫反应，而实际上不会引起疾病。
减毒病毒株，用于开发黄热病疫苗，是另一种选择。由于病毒仍然存活，尽管已减弱，但它使身体对如何中和它有了持久的教育。由此产生的保护性免疫力可能持续数十年。这种疫苗的主要问题是，并非每个人的免疫系统都足够健康以应对活病毒，无论它变得多么虚弱。
在像脊髓灰质炎疫苗这样的灭活疫苗中，病毒已被灭活，因此无法自我复制，这意味着通常必须随着时间的推移多次给药。
亚单位疫苗，例如可用于乙型肝炎和人乳头瘤病毒 (HPV) 的疫苗，将病毒的特定部分注射到肌肉中。它们通常与佐剂一起给药，佐剂是通过引起炎症策略性地将免疫细胞淹没注射部位的加强针。与其他疫苗类型不同，其他疫苗类型可能会在患有慢性免疫缺陷或其他合并症的人中引起并发症甚至死亡，几乎每个人都可以承受亚单位疫苗引发的免疫反应。
为了安全地传递构成亚单位疫苗的病毒片段，科学家们纯化蛋白质化合物并将它们插入一种无害的病毒中，这种病毒注定无法在人体内的危险旅程中幸存下来。这些被称为病毒载体，用于制造埃博拉疫苗。例如，对于新型冠状病毒，腺病毒载体将是一个合适的选择。
多年来，生物技术公司一直试图开发基因疫苗，但未获成功，基因疫苗使用基因代码代替实际病毒或其各个部分。
一种突出的 COVID-19 候选疫苗基于 RNA，病毒使用 RNA 作为其基因代码；但尚未被证实。由于我们处于未知领域，我们不知道哪种疫苗类型会起作用——最好的策略是尝试所有类型，开展一项大规模的努力，幸运的是，这项努力已经在进行中。
为什么疫苗开发需要这么长时间
为什么安东尼·福奇说，生产一种安全、功能齐全的疫苗可能需要 18 个月？困难在于找到一种疫苗，一方面可以对抗非常特殊的疾病，另一方面可以为全人类服务。这就是为什么与其他药品相比，疫苗开发通常以缓慢的速度进行——不是因为缺乏尝试或创新，而是因为必须毫无疑问地证明安全性。
治疗药物通常在需要时开给病人；疫苗通常大规模地给健康人接种。科学家们只需几天时间就可以确定给住院冠状病毒患者施用实验性疗法的安全性和有效性；对于那些将疫苗注射到尚未受影响的受试者体内的人来说，可能需要数年时间。再加上在动荡的全球市场中制造和分销包装商品的复杂挑战，考虑到估计数亿美元的费用，瞧——您就会明白为什么许多专家怀疑我们会在今年秋天之前拥有 COVID-19 疫苗。
我们知道，一些抗体反应实际上会使疾病恶化。最近在菲律宾的登革热病毒中证明了这一点，并且有一些迹象表明，这类问题将随着新型冠状病毒的出现而出现。如果要向相当一部分人口施用疫苗，我们就有责任极其谨慎地进行。我们仍然必须尽我们所能、尽可能多地投入资源，但我们必须谨慎行事——否则就有可能加剧当前大流行的蔓延。
我们需要严格测试正在进行的数十种候选疫苗，以找到一种有效的疫苗，这将需要一些认真的资金。平均而言，让一种疫苗通过临床试验，每位参与者可能花费 25,000 美元或更多。可能还需要数万名参与者来确保候选疫苗有效且安全。这意味着仅招募一名候选疫苗的人员就将花费超过 2.5 亿美元。将 2.5 亿美元乘以 10——在我看来，至少有 10 种疫苗必须达到这个阶段——再加上研究成本和开发制造工艺的成本，总额可能在 100 亿美元左右。
即使是 100 亿美元对于开发一种阻止正在瘫痪世界各地经济的大流行的方法来说，也是一个低廉的价格。无论开发一种可行的疫苗需要多少钱，它都是值得的。我们不能不这样做。