人们为了接种能挽救生命的疫苗，可能会忍受打针——但吞下一粒药丸听起来肯定更舒服。“人们可能会说他们不在乎打针什么的，”德克萨斯理工大学的免疫工程科学家 Harvinder Singh Gill 说。“但如果可以选择，我敢肯定每个人都会说，嘿，如果我能吃到疫苗，为什么还要打针呢，对吧？”
这种对可食用疫苗普遍的潜在吸引力，吸引了像 Gill 这样的一小部分研究人员在追求这一选择。科学家团队正在设计胶囊和贴片，以摆脱人们对皮肤穿刺的恐惧。口服疫苗将消除人们对注射的焦虑，并让人们在自己舒适的家中享受免疫系统准备就绪的好处：只需将药丸带回家，按指示服用即可。尽管这个未来听起来很美好，但除非研究人员能够克服消化道这个腐蚀性、防御性和破坏性的环境，否则可食用疫苗将无法成为现实。
肠道的工作能力太强了
对大多数人来说，“无需针头”这几个词本身就足以让可食用或口服疫苗听起来很有吸引力。多达 10% 的人口可能对针头有足够的恐惧和焦虑，以至于他们无法平静地接受治疗。但即使疫苗被吞下，口服疫苗的益处可能还在继续。理想情况下，这种疫苗接种方式能在我们的粘液中建立针对病毒的防御——这是许多病原体最先接触身体的部位。当我们患上季节性流感或 COVID-19 时，覆盖我们鼻子、喉咙、嘴巴和胃的厚厚粘液 会部署一类抗体来对抗病毒，靶向入侵者并阻止其与我们的细胞相互作用。
注射到我们手臂的疫苗并不优先促进这些粘液抗体的作用。此外，研究人员通常通过 寻找另一种抗体 来评估疫苗的有效性，这种抗体在多种体液中循环。虽然这些抗体也在粘液中漂浮，但一些研究人员称，特异性针对我们肠道内膜粘液的抗体版本是 牢固的粘液免疫防御的“标志”。靶向粘液的疫苗，如鼻腔喷雾剂，可以可靠地 增加仅存在于粘液中的抗体以及存在于身体其他部位的抗体版本。“如果我们成功研制出一种口服疫苗，我们应该能够同时获得粘膜免疫反应和全身免疫反应——两者兼备，”Gill 说。
正如 Gill 所说，如果开发人员能够实现，口服疫苗确实有一些严重的益处。但肠道有很多方面使得通过这种途径递送疫苗充满挑战。首先，我们的消化道确实会消化。哈佛医学院的胃肠病学家、麻省理工学院的工程师 Giovanni Traverso 说：“我们的胃肠道已经进化到可以消化食物。”
强酸和称为酶的消化剂协同作用，分解我们摄入食物中的蛋白质和任何 DNA。“身体不在乎你是否希望这种特定的蛋白质被破坏，”Gill 说。“它会非常有效地完成它的工作。”
如果疫苗能够完好无损地通过酶和酸的作用，那么下一个挑战就是穿透衬砌我们肠道的细胞以启动免疫反应。粘液——通常对防御细胞免受病原体侵害非常有用的粘稠屏障——却成为疫苗必须穿过的物理屏障。此外，我们肠道的细胞会抵抗接受任何较大的分子。它们的工作是接受最简单、最小形式的营养，而不是完整的、笨重的蛋白质。
到目前为止，只有四种不同的病原体疫苗已经克服了这些障碍并以可消化形式出现：霍乱、脊髓灰质炎、轮状病毒和伤寒。这四种疫苗 都依赖于已灭活或部分破坏的病原体版本 来提供免疫力。Gill 说，病毒具有穿透细胞所需的设备——这也是它们感染人类的方式——并且可以在消化道中施展它们通常的伎俩，这就是为什么它们在可食用疫苗中有效。极少数情况下，疫苗中的半损伤病毒仍然足够完整，可能意外地感染受体并使其生病。虽然这种结果的风险很小，但它促使口服疫苗开发者寻找其他通过肠道提供免疫力的新技术。
特洛伊木马
Traverso 和 Gill 都接受了这项设计挑战，并希望推出完美的疫苗递送包装：一种能够（或躲避）我们的消化系统，将免疫生成分子递送到我们细胞中的递送包装。
Gill 和他的实验室专注于可吞咽的、装有疫苗的花粉粒。对于那些患有豚草过敏症的人，请不用担心——该团队会清除花粉中引起过敏的分子。Gill 说，剩下的就是无害的外壳，它也恰好能粘附在粘液上，并可能在消化道中停留，从而让细胞有更好的机会将其摄取。“这就是我们在实验室中使用的概念，”他说。“使用清洁的花粉壳，填充它们，并将它们用作递送疫苗的特洛伊木马。” 给老鼠喂食花粉 的实验表明，花粉壳在它们的小肠中至少可以停留一整天。
虽然 Traverso 和他的团队没有从大自然中获取他们的口服药物包装，但其中一个选择受到了野生动物的启发：一种微小的、滚动的胶囊，底部是平的，像乌龟一样，最终 在胃中会翻转过来，使平坦的底部朝下。胶囊固定并注射内容物（目前是胰岛素）后，它会通过消化系统的其余部分。该实验室还在研究不涉及整个肠道而仅限于口腔的递送选项。 含有微针的小贴片 附着在上颚，可以避开典型注射的问题，同时避免与破坏性的消化液相互作用。
Traverso 和他的团队目前正在研究的概念仅限于递送胰岛素。疫苗并非唯一需要重新设计的基于针头的医疗保健项目——激素和其他药物也需要注射，人们可能会想避免。但该团队已经通过一些胰岛素递送技术在小鼠和猪模型中进行了试验，并正朝着人体试验迈进，Traverso 表示，其中一些设计有一天可能会修改用于递送疫苗。
进入开发的后期阶段意味着要讨论制造和其他后勤问题，Traverso 和他的团队正在与新同事进行这些讨论。由于这些口服或可吞咽的药物相对较新，Traverso 表示关于消费者接受度的数据很少。
然而，制药公司可能会成为难以说服的对象。至少就疫苗而言，该行业有稳定可靠的方式将保护性物质输送给接种者。Gill 说，如果有人试图说服制造商改变方向生产可吞咽的疫苗，那么这个提议最好能超越公司目前能提供的。“一种目前没有疫苗的疾病的口服疫苗可能就足够了——如果有人能做到这一点，”Gill 说。“我认为他们将是黄金。”否则，开发一种与注射式疫苗一样有效，甚至生产成本略低的口服疫苗，可能不足以吸引公司。
然而，一种独特的疫苗方法并非注定要永远停留在研究实验室。Katalin Karikó，这位研究员认为疫苗可以依赖于遗传密码的片段并诱导细胞产生病毒蛋白，花了数十年才被认可。现在，帮助终结大流行的两种疫苗都依赖于她曾经被视为“异想天开”的想法。
