预防接种是公共卫生政策的基石，在用于保护儿童健康时具有很高的经济—成本效益。疫苗的发明和使用改变了世界公共卫生，在疫苗接种计划较高的国家，许多以前导致大多数儿童死亡的疾病已经基本消失。

人体免疫系统在受到病毒、细菌等致病微生物上的抗原物质刺激后，免疫细胞识别抗原、自身活化、增殖、分化，产生特异性免疫效应，并形成相应的抗体，在下一次受到致病微生物感染时，这些抗体就能与抗原特异性结合，从而起到保护作用。疫苗就是利用了人体这项非凡的反应和记忆能力，预先在人体内“设置”的屏障。

人体的三个免疫屏障

1、表层屏障：皮肤的机械屏障作用，唾液，眼泪中的溶菌酶等。

2、非特异性免疫系统：又称天然免疫或固有免疫。

3、特异性免疫系统：又称获得性免疫或适应性免疫。  

绝大多数病原体难以越过表层屏障，成功突破表层屏障进入到生物体内部的微生物或毒素会首先遭遇到天然免疫系统的识别和攻击，但这种攻击是非特异性的。非特异性免疫系统能够快速地对广泛的病原体入侵做出反应，但是不能对某一病原体产生持久的免疫。特异性免疫能够提供更强的免疫应答和免疫记忆，每个病原体经过“抗原呈递”过程被免疫细胞识别和清除。如果一个病原体入侵机体超过一次，特异性免疫系统中的记忆细胞能够迅速地消灭这一病原体。

免疫应答的三个阶段

1、识别阶段：T细胞和B细胞分别通过TCR和BCR精确识别抗原，其中T细胞识别的抗原必须由抗原提呈细胞来提呈。

2、反应阶段：识别抗原后的淋巴细胞在协同刺激分子的参与下，发生细胞的活化、增殖、分化，产生效应细胞（如杀伤性T细胞）、效应分子（如抗体、细胞因子）和记忆细胞。

3、效应阶段：由效应细胞和效应分子清除抗原。

疫苗如何预防疾病

疫苗是一种生物制品，可用于安全地诱导免疫应答，使机体在随后暴露于病原体时提供针对性的保护。为了实现这一点，疫苗中必须含有来源于病原体或合成的抗原。疫苗就如同自然发生的病原体入侵一样，可以触发先天性免疫应答和特异性免疫应答。前者在感染发生的数小时之内就可以建立，后者通常在感染发生的数天或者数周内逐渐建立并伴随免疫记忆的形成。免疫记忆是实现长期机体保护的生物学基础，也是免疫接种的最终目标。免疫记忆的核心就是针对病原体的特异抗体的持续产生和免疫记忆细胞的形成，当机体再次暴露于同种病原体的时候，一方面之前免疫接种时产生并留存于体内的特异抗体能与病原体中的抗原相结合，阻断病原体致病的生化过程，另一方面免疫系统的记忆细胞可以快速清除这些病原体，从而达到保护机体的目的。

在大多数人眼里，疫苗是实现个体保护的工具，但是疫苗能够通过减少人和人之间的传染，降低个体暴露的风险，实现对未经免疫接种的群体的间接保护，这种间接保护称为群体免疫，需要在75-95%的人群完成免疫接种后才能够实现。

疫苗的前世今生

在漫长的人类历史长河中，人们一直寻求着摆脱疾病的方法，直到18世纪英国医学博士琴纳将牛痘浆接种到人身上预防天花，疫苗才真正成为一种技术方法广泛应用于防控传染病。疫苗的发展历程大概可以分成几个阶段：

1、萌芽时期：10世纪中国人用“人痘”法来预防天花，后来传到欧洲，18世纪英国出现牛痘接种预防天花的手段，疫苗成为免疫手法进入人类医学界。

2、第一次疫苗革命：19世纪末到20世纪初是免疫接种的标志性时代，法国科学家巴斯德通过处理病原微生物使其失去或减低毒性，发明减毒活疫苗技术，发明制作了狂犬病疫苗、炭疽疫苗等，被誉为“疫苗之父”。20世纪60年代初曾采用鸡胚细胞减毒，后用改用地鼠肾细胞减毒，后再采用动物神经外传代和空斑纯化交替筛选的方案。减毒活技术可使弱毒病毒更均一，特性更稳定。

3、第二次疫苗革命：20世纪中叶开始，从病原体分离提取具有免疫原性的蛋白组分制成疫苗，发明了白喉类毒素疫苗和破伤风类毒素疫苗。以化学的方法提取、纯化细菌表面夹膜多糖而制成多糖-蛋白结合疫苗是20世纪中叶疫苗发展史中重要的成就之一。如A群脑膜炎球菌疫苗、肺炎23价多糖疫苗、Hib疫苗等均采用多糖蛋白结合方法制成。

4、第三次疫苗革命：20世纪70年代开始，分子生物学的发展使人类可以在分子水平上对微生物的基因进行操作，发明了基因重组疫苗技术，代表药物是乙肝疫苗（酵母和CHO）、流感疫苗等。

5、第四次疫苗革命：21世纪后，随着基因组学的发展，人类开始开发以基因组为基础的疫苗发展策略，称之为反向疫苗学。5价轮状病毒疫苗、流感活疫苗即是通过反向疫苗新技术研制。

疫苗的种类

根据制作工艺，疫苗分为以下五个大类：

1、含有活性病原体的活疫苗

用人工定向变异的方法，通过弱化或减少原始病原体的毒力，但仍保持它的活性感染因子的疫苗，如麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗、卡介苗等。

2、不含活性病原体的死疫苗

将病原体通过加热、辐射或者化学方法灭活后，保留没有感染性的全病原体而制成的疫苗，如流感（全病毒）疫苗、甲肝病毒灭活疫苗等。

·以上两种类型的疫苗为第一代疫苗，以完整的病原体作为抗原导入人体。

3、亚单位疫苗

去除病原微生物中无免疫原性或有害的部分，保留其有效的免疫成分制备的疫苗，如乙肝病毒疫苗、破伤风毒素疫苗、肺炎球菌疫苗。

4、重组病毒载体疫苗（基因工程疫苗）

这类疫苗结合了活疫苗和亚单位疫苗的优点，利用DNA重组技术，将有抗原性的病原体蛋白基因插入有感染性却没有致病性的病毒载体中，以感染的方式导入人体，在体内持续产生特异性抗原并触发免疫应答。如新冠疫苗（腺病毒载体）、基因重组乙肝疫苗。

·以上两种类型的疫苗为第二代疫苗，以病原体的部分蛋白序列作为抗原导入人体。

5、核酸疫苗（基因疫苗）

核酸疫苗是疫苗发展的新生代产物，被称为人类疫苗发展史上的第三次革命。这类疫苗是指将具有抗原性的病原体基因序列（DNA或RNA）直接导入人体内，通过人体细胞来表达具有天然构象的抗原蛋白，诱导特异性和部分非特异性免疫，达到预防和治疗疾病的目的。如新冠病毒mRNA疫苗。

尽管疫苗从研发和制备技术来说已经到了第三代，但这并不意味着第三代的疫苗能够完全取代第一代或第二代疫苗，每一类疫苗都有各自的优缺点，针对不同的疾病，可能有一种疾病多种疫苗研发方案的可能性，当然它们最终达到的效果也会有所不同。

疫苗的开发和安全性

疫苗的研制从发现合适抗原、开发到获批上市，可能需要长达数十年的时间，疫苗开发的整个生命周期包括动物试验期也就是前临床期、临床测试期以及上市后的持续评估和监管期。

疫苗开发在通过动物实验阶段后，依据世界卫生组织、各国药物监管机构的规定，在兼顾安全、良好的免疫反应以及保护人类几个原则上进行临床测试。临床测试第一阶段是疫苗首次应用于人体，此阶段主要是观察疫苗在低风险人群中的安全性以及反应原性，并收集疫苗的免疫反应数据；第一阶段顺利通过后进入第二阶段测试，针对不同年龄、种族、性别等进行进一步的疫苗安全性和有效性临床评估；第三阶段是第二阶段的扩展，测试在多地区多中心同时展开，此阶段会进一步评估疫苗的安全性和疗效，这是申请上市许可的核心指标。

当疫苗的效用足够高的时候（不同的疫苗要达到的效用指标不同，由世界卫生组织或者各国的监管机构建议），疫苗的研发机构就可以向监管机构申请上市许可。

与其他药物一样，疫苗也会产生不良反应。常见的疫苗不良反应包括注射部位的炎性反应（红肿热痛）、疲倦、发烧、皮疹等，大多数情况下这些症状不需要特殊处理就可以自愈。在疫苗研发的动物试验期，临床测试期以及上市后监管的整个生命周期，其安全性会持续得到疫苗研发机构及全球各国药物监管部门的评估和监控。严重的不良反应会由研发机构或上市许可持有者做进一步的因果关系评估并提交药物监管机构。