1月16日，印度推出了世界上最大的COVID-19疫苗开车接种13亿人。Covishield和Covaxin疫苗的镜头在全国医疗中心的前线医疗保健工人进行。其他国家也正在发生疫苗接种。在美国，人们正在通过现代和辉瑞拍摄疫苗。在本文中，我们将尝试了解COVID-19疫苗背后的科学和从事疫苗研究．我们将特别关注Covaxin vs Covishield vs Sputnik V——新冠疫苗的科学原理及其与Moderna和辉瑞公司生产的疫苗的差异。
目录
疫苗的基础知识
为了预防或治疗任何疾病，你需要一种治疗剂(如药物)或一种预防剂(如疫苗)。治疗干预不是凭空冒出来的。无论是用于治疗疾病的治疗药物，还是用于预防疾病的疫苗，都是一个令人着迷的过程，它始于对所讨论的生物敌人的彻底检查。
主动免疫和被动免疫
对任何感染的免疫反应都可能是被动的或主动的。被动免疫是指抗体直接从一个人转移到另一个人。这种被动转移的抗体能立即提供保护，但它会逐渐减弱，最终个体再次对这种疾病易感。可能是自然的，也可能是人为的。
抗体从母体经胎盘转移到胎儿体内，产生天然的被动免疫。恢复期血浆治疗包括将含有特定抗体的血浆从恢复期患者转移到易感人群，也提供被动免疫。
疫苗提供主动免疫:它们故意将一种被称为抗原的外来物质引入人体，以诱导人体产生免疫反应。虽然保护不是立即给予的，但一旦确立，豁免可持续相当长的时间。重复使用同一抗原可以进一步增强免疫力。
疫苗是如何起作用的?
疫苗的工作原理就像病毒一样，会引发免疫反应，但不会引起重大疾病。
疫苗的基本作用是诱导免疫反应，然后通过迫使你的身体产生抗体攻击抗原(病原体产生免疫反应的组成部分)来保护你免受病原体的侵害。所以当真正的病毒来敲门时，你的身体已经识别了入侵者，可以部署它的抗体库。
许多常见的疫苗含有少量病毒或细菌它们要么在实验室中被杀死，要么是活的，但非常虚弱，因此不太可能让你生病。
当抗原进入体内时，称为树突细胞的细胞被吸引，然后将抗原携带到T淋巴细胞。T淋巴细胞鉴定这些抗原并与它们结合。
当人体再次接触同一抗原时，循环中的抗体就会与该抗原结合。这就是他们所说的免疫系统熟悉了抗原，免疫反应第二次就更有效了。
这种记忆被称为免疫记忆，它是疫苗接种的基础。
疫苗的类型
理想情况下，疫苗应该在不伤害身体的情况下引发足够的免疫反应。有不同类型的疫苗可以达到这一效果。常规疫苗分为两大类:减毒活疫苗和灭活疫苗。
实际上，有4种主要类型的疫苗：
- 活衰减疫苗
- 灭活疫苗
- 亚基、重组、多糖和结合疫苗(如乙型肝炎、HPV)
- 类毒素疫苗(如白喉、破伤风)
新时代疫苗:
- DNA疫苗
- mRNA疫苗
- 重组载体疫苗
减毒活疫苗疫苗
减毒活疫苗含有全病毒颗粒。诱导病毒在非自然条件下复制可降低其毒性。例如，研究人员可以将病毒注射到一个“非自然的”宿主中，导致病毒最终失去对实际宿主的适应性，并转化为毒性较低的形式。也就是说，它不能再像以前那样造成疾病。这个过程叫做衰减。
衰减程度对疫苗的成功至关重要。浓度过低可能导致疫苗无效，而浓度过低则可能导致疫苗本身产生疾病。
水痘、麻疹、托病毒、腮腺炎和风疹疫苗均为活疫苗。
灭活的疫灭
灭活疫苗含有病毒的一部分而不是全部。在制备过程中，研究人员去除病毒复制所需的那些部分，使这些疫苗比减毒活疫苗更安全。
另一方面，灭活疫苗通常不能像活疫苗一样提供持久的保护。有时，一种称为佐剂的物质被添加到灭活疫苗中，以增强免疫反应，使其持续相当长的时间。然而，添加佐剂会增加它们的总成本。
甲型肝炎，脊髓灰质炎，狂犬病，流感疫苗都是灭活疫苗。
COVID-19疫苗
疫苗是世界上最适合结束大流行的最佳希望，这些疫情已经在全球范围内夺走了超过170万人的生命。根据世界卫生组织的数据，目前有超过60名Covid-19疫苗候选人正在进行人类试验。
SARS-CoV-2病毒(COVID-19)布满了用于进入人类细胞的蛋白质。这些所谓的刺突蛋白成为潜在疫苗和治疗的诱人目标。当你看到带有彩色刺突蛋白的病毒的图片时，就是从圆柱形病毒复合物中突出来的红色部分。
就冠状病毒而言，识别“弱点”是至关重要的第一步。它的名字叫刺突蛋白。
这种“刺突蛋白”的作用和你想象中的刺突物完全一样:它刺穿其他东西。刺突蛋白附着在人类细胞中的ACE2蛋白上。所以我们知道这种病毒是如何感染人类的。
辉瑞和Moderna疫苗公司(信使核糖核酸疫苗)
这种疫苗含有引发COVID-19的病毒的物质，给我们的细胞提供如何制造这种病毒特有的无害蛋白质的指令。在我们的细胞复制了蛋白质后，它们破坏了疫苗的遗传物质。我们的身体认识到这种蛋白质不应该在那里，并建立t淋巴细胞和b淋巴细胞，如果我们未来被感染，它们将记住如何抗击导致COVID-19的病毒。
辉瑞/生物技术公司和Moderna生产的疫苗已经在包括美国在内的一些国家获准使用。晚期临床试验显示，这两种疫苗的有效性至少达到94%。在去年12月英国批准辉瑞/生物技术公司的疫苗之前，还没有任何RNA疫苗获得通用授权。
辉瑞和现代疫苗都将含有一块冠状病毒的穗蛋白的遗传编码，官员所说的是与综合生产的病毒分离，并用脂质纳米颗粒包裹 - 一种分子包络。
当脂缠绕的mRNA进入我们的细胞时，它会刺激它们以产生自己的刺蛋白。这些新的穗蛋白将被我们的免疫细胞识别，并产生闩锁到它们上的抗体。
当一个人暴露于COVID-19时，身体识别出相同形状的病毒刺突蛋白。从那里，免疫系统产生同样的抗体，防止个人生病。即使一个人被感染了，这些抗体也会阻止病毒的复制，因此可以避免严重的疾病。
信使RNA (mRNA)是一种功能强大的生物学工具。它是一种分子，实际上指导细胞制造什么，比如蛋白质。
这意味着你可以利用信使rna把你身体的细胞变成微型药物制造工厂，可以对抗各种疾病。就在一年前，生物技术领域的一大片是否怀疑使用信使rna技术进行治疗．
mRNA疫苗的优缺点
与传统疫苗不同的是，你不需要花上几个月的时间手工收集和纯化病原体的抗原来制造最终产品。你可以简单地让携带指令的信使rna序列进入体内。在那之后，身体的细胞完全靠自己完成这些繁重的工作。
对于辉瑞来说，更复杂的问题之一是其COVID疫苗的储存需要超低温，大约零下70摄氏度。这是因为其特定疫苗的mRNA成分，在没有被彻底冷冻的情况下就会分解。
因此，虽然信使rna疫苗存在一些问题，但它们提供的速度正是目前所需要的。
Covishield(牛津/阿斯利康)
牛津/阿斯利康的COVID-19疫苗采用了一种更成熟的技术，称为病毒载体。这种疫苗使用了在黑猩猩身上发现的一种无害的普通感冒病毒的生物工程版本来指导人类细胞制造抗原。
该疫苗含有生命病毒的弱化版本 - 一种不同的病毒，而不是导致Covid-19的病毒，这与导致插入的Covid-19的病毒有遗传物质（这称为病毒载体）。
尽管试验结果存在一些不确定性，英国还是在12月批准了该疫苗用于紧急用途，印度则批准了该疫苗的一个版本Covishield2011年1月3日，印度血清研究所（SII）是Astrazeneca的制造伙伴。据Adar Poonawalla称，SII，疫苗的首席执行官，如果两次镜头达到2-3个月，疫苗将有效90至95％。
牛津 - Astrazeneca疫苗是基于病毒的构建穗蛋白的遗传说明。但与辉瑞和现代疫苗不同，牛津疫苗与单链RNA中的指示储存，牛津疫苗使用双链DNA。
研究人员将冠状病毒刺突蛋白的基因添加到另一种名为腺病毒的病毒中。腺病毒是一种常见的病毒，通常会引起感冒或类似流感的症状。牛津-阿斯利康研究小组使用了一种改良的黑猩猩腺病毒ChAdOx1。它可以进入细胞，但不能在细胞内复制。
牛津-阿斯利康的新冠疫苗比辉瑞和Moderna的mRNA疫苗更坚固。DNA不像RNA那样脆弱，腺病毒坚硬的蛋白质外壳有助于保护里面的遗传物质。因此，牛津疫苗不必保持冷冻状态。在38-46°F(2-8°C)的冷藏条件下，疫苗预计可以保存至少6个月。
将疫苗注入人的臂后，腺病毒凸起撞入细胞并锁定在其表面上的蛋白质上。细胞在气泡中吞噬病毒并将其拉内。内部，腺病毒从气泡逸出并向核，储存细胞DNA的腔室。
腺病毒将其DNA推进细胞核。腺病毒经过改造后不能自我复制，但冠状病毒刺突蛋白的基因可以被细胞读取并复制成一种叫做信使RNA (mRNA)的分子。
mRNA离开细胞核，细胞的分子读取它的序列并开始组装刺突蛋白。
细胞形成的一些尖峰蛋白质，尖刺，迁移到其表面并伸出尖端。接种疫苗的细胞也将一些蛋白质分解成它们在其表面上存在的片段。然后可以通过免疫系统识别出这些突出的尖峰和刺蛋白片段。
腺病毒还通过激活细胞的警报系统来刺激免疫系统。这种细胞发出警告信号来激活附近的免疫细胞。通过发出警报，牛津-阿斯利康的疫苗会导致免疫系统对刺突蛋白做出更强烈的反应。
Covaxin
Covaxin是一种灭活的COVID-19候选疫苗，将使用佐剂alhydroxiqum - ii来增强免疫反应和更持久的免疫。印度国家病毒学研究所(NIV)从一名无症状COVID-19患者身上分离出了SARS-CoV-2病毒株。
Covaxin是由印度生物技术公司Bharat Biotech和临床研究机构印度医学研究理事会(ICMR)开发的。
这是给人接种疫苗最古老的方法之一，这意味着整个灭活的病毒被注射到体内，以触发免疫反应。该报告称，这些整批冠状病毒必须经过培养，使用化学物质或加热“杀死”，然后制成疫苗，这使其过程更加漫长。
该候选疫苗是BBIL与美国国家病毒学研究所(NIV)合作开发的。5月初，新冠病毒从一名无症状Covid-19患者身上分离出一株新型冠状病毒，并转移到BBIL。该公司随后利用它在海得拉巴的高控制设施开发了一种“灭活”疫苗——一种使用死病毒的疫苗。
Sputnik V.
俄罗斯的Sputnik V被认为是安全的，其工作方式与牛津-阿斯利康(Covishield)的疫苗类似。Sputnik V获得批准之际，印度已超过巴西，成为全球病例第二多的国家。
它是两种不同的腺病毒(Ad26和Ad5)的组合。根据上述引用的《英国医学杂志》(BMJ)论文，腺病毒——导致普通感冒的病毒——与SARS-CoV-2(导致Covid-19的病毒)刺突蛋白结合，促使身体做出免疫反应。使用相同的腺病毒两剂可能导致身体对载体产生免疫反应，并在第二剂注射时摧毁它。报告称，两种不同的载体降低了这种可能性。
它可以在2到8C度的温度下储存（标准冰箱大约3-5C度），使运输和存储更容易。
与其他类似疫苗不同的是，Sputnik疫苗在第一剂和第二剂疫苗中使用了两种略有不同的版本，间隔21天注射。
它们都以冠状病毒独特的“刺突”为目标，但使用不同的载体——将刺突带到身体的中和病毒。他们的想法是，使用两种不同的配方比使用两次相同的配方更能增强免疫系统，并可能提供更持久的保护。
位于海德拉巴的制药专业博士雷迪的实验室将向印度进口第一批1.25亿剂疫苗。只有到下个季度，六家印度公司在Reddy博士的监督下开始生产疫苗时，供应才会增加。
新冠病毒株(病毒突变)
病毒变异是因为它们不断地大量复制自己。为了做到这一点，它们必须劫持它们感染的宿主细胞的硬件。然而，这个过程可能有点草率。
霍德克罗夫特解释说，在人体内，病毒可以自我复制数百万或数十亿次。如果你在电脑上无数次地写草稿，速度极快，你可能会打错字。这就是病毒正在发生的事情。她说，他们的基因密码“出现了错误”。核糖核酸(RNA)链上的一个字母被另一个取代。
使用RNA作为遗传物质的病毒，如SARS-CoV-2，尤其容易发生突变，因为RNA分子本身比DNA更不稳定。复制RNA的过程也更容易出错。
这些打字错误对科学家来说非常有用，因为它们以规律的速度发生，并且在病毒在社区中传播时代代相传。通常，科学家可以利用这些微妙的变化来追踪特定菌株的血统及其在种群中的传播。
在人类健康方面，这些错字的大多数是无关紧要的。一个拼写错误，甚至是几个错别，通常不会改变病毒的工作原理。有些甚至伤害病毒。根据科学家的说法，人们更有可能打破它，而不是在突变时使它更好。
好消息是，我们已经知道如何应对这些新的变异:就像我们一直在应对大流行一样。病毒仍然主要通过充满病毒的呼吸在空气中传播。戴口罩、保持社交距离和良好的室内通风一如既往地至关重要。
(空间)疫苗研究工作
Covid-19大流行绝对不是我们星球将会经历的最后一个。将来会有更致命的流行病。因此，我们将需要更熟练和训练有素的人员。
微生物学和病毒学会是其中之一吗2019冠状病毒病后最热门的生物科学职业．具体来说，疫苗研究的职业在未来几年应该会蓬勃发展。
为什么抗病毒药物发现研究具有挑战性?
疫苗研究中巨大职业机会的另一个原因是，对病毒的药物发现和发育非常具有挑战性。
与细菌感染不同，病毒性疾病是另一回事。这主要是因为这种病毒独特的寄生特性，从普通感冒到流感和埃博拉病毒，制造药物是一项更加艰巨的任务，取得了一些重大成功，但也有很多失败。
细菌是完整的、自由生活的细胞生物，具备独立于入侵的宿主生存和繁殖的生物能力。因此，尽管抗生素的不当使用导致了可怕的耐药性问题，但它们提供了各种相对容易的药物武器目标。
病毒基本上由核酸 - 遗传物质组成 - 包装在蛋白质中。病毒在化学上惰性。
只有当它们像人类一样渗透到宿主体内，黏附在细胞上时，病毒才会变得活跃，钻进细胞，利用其分子机制进行复制，制造出更多的病毒来感染其他细胞。
这是一个困难，更有限的目标，药物开发人员必须确保他们的药物对宿主细胞并附有附着的病毒。
病毒比细菌更难以被药物靶向的另一个原因是:它们的变异更频繁、更迅速，使得任何针对它们的药物的效力都更弱。
如何进入疫苗研究领域
你可以选择任何生物或生物医学科学的本科学位，如果他们想进入疫苗开发的世界。以下是12岁以后最受欢迎的选择:
- 生物医学科学
- 微生物学
- 生物学
- 化学
- 生物技术
- 生物信息学
- 分子与细胞生物学
- 药学与制药科学
- 黑带大师
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为期2周的在线生物科学和生物技术夏季夏季计划，适用于9级 - 12名学生
从事疫苗研究必须获得硕士(MSc或MS)和博士学位。你可以选择在印度或国外攻读硕士学位。以下是硕士阶段的理想选择:
- 微生物学
- 病毒学
- 传染病
- 生物信息学
- 生物技术
- 生物医学科学
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疫苗研究的工作和薪水
疫苗开发研究通常是昂贵的研究，由大学或大型制药公司资助。因此，大学、工业、政府和非营利组织实验室都可以获得这些工作。
在研究领域，一个人通常从助理研究员的水平开始，然后他/她的梯子，成为一个科学家，然后成为一个高级科学家。有多年经验的人最终会进行他们自己的独立研究工作，这些研究工作由上述任何一个组织资助。
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收入潜力
平均工资从每月35000卢比到大约1拉克卢比不等，这取决于你进入的领域。在传染病领域从事研究工作的微生物学家或科学家的平均月薪约为5万美元。这些会根据所提供工作的科学家的等级而上升。
在国外，工资很有吸引力。然而，在生物科学领域的研究生涯总是充满挑战的。所以，不要仅仅为了丰厚的薪水而进入这个行业。
疫苗研究提供科学家们有机会在一个可以直接影响公共卫生的项目上工作，无论是直接在实验室长凳上，生产线还是支持临床试验。您需要拥有激情，坚持不懈，燃烧决心对有可能预防或治愈疾病的项目。
