3)新冠肺炎病毒疫苗蝴蝶效应原理简介 用玛丽莲•鲁辛克教授区分“致命性病毒”和“非致病性病毒”的标准,来看史利南•苏布拉马尼亚姆教授的“万能钥匙”是抗体片段VH Ab6;王骥教授的“佐剂”疫苗;陈薇院士的“腺病毒载体”疫苗,都是属于有用的“非致病性病毒”。反之,新冠病毒阿尔法、贝塔、伽马、德尔塔、卡帕、艾普西隆和奥密克戎变异株等,都是属于有害的“非致病性病毒”。 联系蝴蝶效应混沌图的两翼,和鲁辛克教授说“疫苗研制偏见”:对致命性病毒研究较多,对非致病性病毒研究较少的问题,新型冠状病毒疫苗设计原理也是难免的。实际下面提到的新冠疫苗原理,也是对致命性病毒研究较多,走的花成本较小,成功率较高的路子。 A、新冠灭活和减活病毒疫苗原理: 灭活和减活疫苗,本质上是对病毒进行毒性消弭或降低的同时,保有一定的免疫原性,从而尽可能地模拟完整的病毒结构,实现免疫保护。原理是新冠病毒通过培养繁殖后利用化学方法将致病的病毒灭活,保存病毒的免疫性。灭活疫苗是一种由病毒颗粒、细菌或其他病原体组成的疫苗。制备疫苗时首先让这些病毒颗粒、细菌或其他病原体在培养过程中生长,然后通过物理或化学方法,如通过对具有感染性的完整病毒采用加热、辐射或化学药品处理,通常是利用加热或福尔马林、甲醛、β一丙内酯等处理方式进行灭活,使其失去侵染能力但保留免疫原性,也就是病毒的核酸外壳仍能够导致人体产生免疫反应,形成抗体。把经处理后毒性低的病毒注入体内,使身体产生特异免疫应答,分泌抗体。但在这一过程中如果受种者,存在免疫系统疾病或服用了免疫抑制药物不能产生正常的免疫反应,疫苗就不能起效。 灭活疫苗虽然让病毒丧失毒性,但由于是病毒碎片,不是完整的病毒,因此免疫效果会减弱,或者是免疫时间较短。同时免疫应答可能会对身体状况较差的受种者造成一定负面影响,因此老人儿童接种需要谨慎。灭活疫苗优点:构成成分和病毒结构类似,免疫能力强,制备的方法也简单,技术成熟,研发快;副作用明确;不需要低温储存,便于运输,通过公路可到达偏远山区接种。 B、新冠核糖核酸疫苗(包括DNA和mRNA疫苗)原理: 核酸疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗,能利用宿主细胞翻译表达靶抗原。由于剔除了蛋白结构只保留部分基因序列,核酸疫苗在生产产能以及安全性能上具有很大优势──在所有被称为RNA的病毒遗传物质中,只有一小部分具有如何生成刺突蛋白的指令。这些指令,转录至一系列信使RNA(mRNA)上。对于疫苗,这种遗传物质(mRNA)置于保护性脂质(油脂)壳中。它需要受到保护,因为它非常脆弱。 脂质壳看起来像细胞的四周环境。注射后,疫苗细胞会与人体细胞融合,释放出刺突蛋白生成指令(mRNA)。mRNA到达细胞中产生蛋白质的区域(核糖体)。mRNA被人体分解,不会成为疫苗受体基因的一部分。当免疫系统识别出刺突蛋白时,它会做出反应并产生抗体。对可能会出现这种反应,将其视为副作用;抗体储存该反应的“记忆”,以便在未来接触病毒时产生作用。mRNA又叫"信使核糖核酸",将带有病毒信息的mRNA编码包裹注射进人体,待其被免疫细胞吞噬后,免疫系统会对其解码,并由此获得病毒特征的信息。通过体外逆转录,可以快速复制mRNA片段,以达到疫苗的快速生产。同时研发人员还会对mRNA进行编辑,使免疫细胞更易将其吞噬。 然而核酸抗原的细胞内化能力以及免疫原性均较弱(由于核酸骨架的磷酸二酯键带负电,与带负电性的细胞膜相互排斥,不利于细胞摄取),需要设计合理的疫苗递送/接种方式以及添加免疫佐剂。这种疫苗几乎运用了目前最先进的生物工程技术,当然这并不意味着它一定比传统技术更加有效。由于mRNA在常温下很容易降解,因此不得不在极低的温度下储存。辉瑞疫苗甚至需要保证零下70摄氏度的低温。即缺点技术不成熟,没有过往经验参考,副作用不明确。储存条件苛刻。优点是生产简单迅速,产量高,能快速满足需求。由于没有病毒进入体内,理论上安全性更高。 C、新冠重组蛋白疫苗原理: 重组蛋白疫苗是利用基因工程,将编码一种抗原(如新冠病毒表面蛋白)的DNA插入细菌或哺乳动物细胞,在这些细胞中表达抗原,然后从细胞中纯化制备成疫苗的技术。本质上是利用生物工程方法大量表达靶蛋白抗原,并基于纯化后的蛋白进行疫苗构建。将病毒抗原S蛋白注射入体内,利用不完整的病毒激发免疫应答,使用类似技术的疫苗有乙肝重组蛋白疫苗等。这种疫苗的优点:重组蛋白疫苗中没有活病毒的参与,全程只有蛋白质,容易大规模生产,效率高,生产线成熟。缺点:效果依赖所选择的S蛋白表达系统,研发时需要谨慎选择──寻找有效的抗原蛋白节段有一定困难,研发需要时间。由于其免疫原性较弱,同样需要进行疫苗组分和构建方式的优化。 D、新冠腺病毒载体疫苗原理: 腺病毒载体疫苗是将新冠病毒S蛋白的基因建立到腺病毒基因组中,由S蛋白产生免疫反应。通俗地来讲病毒载体疫苗的制作是把病毒"转基因",即把新冠病毒的蛋白质外壳基因注入无害病毒,让无害病毒长出新冠病毒的"脸"。当人体免疫系统作出反应时,记住的也是无害病毒的这张"新冠脸",如果病人下次真的感染新冠,免疫系统就可以用提前分泌的抗体和T细胞对抗新冠。 这是借助病毒载体实现细胞内化过程并实现体内的抗原生产。由于腺病毒的关键基因被人为清除,腺病毒载体虽然会进入细胞却不会将基因整合到宿主基因组中,而是在胞质中表达靶抗原,诱导机体产生体液和细胞免疫。相比于灭活病毒和减活病毒疫苗,腺病毒载体疫苗可以对病毒的靶基因大小进一步缩减,保留关键保护性序列。 腺病毒载体疫苗诱导产生抗体水平较高,大多数重组蛋白可以在人体内高水平表达,并且具有完全的功能,能同时表达多个基因,在新一代抗病毒疫苗上具有广阔前景。即优点:腺病毒载体疫苗的研发成本低,工艺简单,接种的次数少,产生免疫的速度快,安全高效,少不良反应。缺点:由于一部分人曾感染过腺病毒,可能存在“预存免疫”,转基因过的腺病毒可能不能引发足够的特异性免疫,进而影响有效性,保护率低。 E、新冠其他疫苗原理: 除了上述提到的诸多技术,病毒样颗粒(VLP)疫苗、多肽疫苗也成为临床前研究热点。据报道,全球在研的疫苗至少有142种,其中已有13种候选疫苗进入了临床阶段。VLP是不含核酸的病毒蛋白体,具有安全性、稳定性、结构有序性、尺寸合适、可进行表面修饰的诸多优点,也是疫苗开发中非常有前景的平台以及载体。 新冠肺炎(COVID-19)既是一次挑战,也是一次发展机遇。在这次疫苗研发中,不仅有我国研究团队的独立设计与研发,也有国内外的交流合作,经验分享情况。
【3、蝴蝶效应混沌图的原始性太极性】 1)控制与不控制运行的蝴蝶效应图 混沌、蝴蝶效应、莫比乌斯圈、太极图、分形、全息的发散思想──来自气象学家们通过大量探索和试验,从科学机理上取得的“蝴蝶效应”认知的成果。尽管如此,成为提供技术方法和理论指导人工影响天气作业,并在实际业务中反复检验的一种科学图像“蝴蝶效应”,如今联系到2020年全球发生新冠肺炎病毒疫情以来,发生抗御疫情出现的“混沌”不止的“蝴蝶效应”现象,引起我们关注“蝴蝶效应”的“原始性”,和病毒的“原始性”在古人中的同类思考,如太极性。 面对地球大气和每一个天气系统这样的“庞然大物”,现有的科技水平总让人感到所及时空范围有限,心余力绌。许小峰教授的《折断“蝴蝶”的翅膀》一文中说:“在广阔的大自然面前,若不解决以小博大的问题,以现有方式有效改变天气系统的结构和走向,会面临极大难度,可以在局部施加影响,但难以触发天气系统整体性改变”。 许小峰教授说的是:大气作为一个“混沌”系统,可否利用这一原理通过小扰动来,诱发大气产生系统性转变?其基本构想是,根据“混沌理论”,初始的微小扰动有可能引发系统的转折性变化,而如何恰当地给出有效的初始扰动,并比较其引发的变化结果。问题的是:你懂“蝴蝶效应”图的数学知识吗?你知道从古以来人类研究过“蝴蝶效应”图的数学知识吗?这里先来看许小峰教授说的现代科学研究“蝴蝶效应”图的方法。 为了能产生正面影响而发展的评估预期的新观测,在无需实际观测数据条件下就可提前对未来观测系统的可能效果给出量化分析,但这是否就是对“蝴蝶效应”的数值天气预报呢?理论具体的做法是,首先要定义什么是“自然场景”──这是指通过数值模式模拟生成的自由大气。而自然运行的大气通过三维直角坐标系格点场资料,反演预期增加的新观测资料,如卫星、雷达等信息,再将这些信息同化到数值模式中,计算未来变化作为与真实大气场景资料作比较,分析预期的新观测系统所产生的影响。而控制与不控制系统运行的对比,是将这一方法用来作对天气系统的控制试验。目的是通过添加小扰动,对大气自然状态变化进行控制,使大气保持某一选定的状态,而不转向另一状态。为了简化试验,并不采用真实大气的所有变量,只使用类似1963年洛伦茨发现的“蝴蝶效应”确定性的非周期流时用过的简化热对流方程组,表现出典型的“混沌”行为。 这种控制方式的构想于20世纪90年代就已提出,被称为“混沌的控制。在有的试验中,通过小于观测误差3%的微扰动来触发自然状态变化,就成功导致系统被控制在洛伦茨吸引子的一个确定吸引域──即系统运动,在“蝴蝶翅膀”某一翼区,而不转向另一翼。 从运动状态图形上看,如同蝴蝶失去了一个翅膀,单翅飞行。这一结果从试验角度,实现了将大气动力学的轨道,控制在所需演变方向,通过对大气变量的微小调整,达到使天气系统不在两种显著不同状态之间发生跃变的目的。这其中的关键,是要找到有效的微扰动控制方法,通过对扰动的选择与控制,使系统演变沿着预期的轨道运行。 这种试验的目的,也是将这种控制应用到对天气系统的改变中。而全球新冠肺炎病毒疫情暴发,两年多里很多国家不能得到有效控制,加之“俄乌战争”针对在乌克兰本土欧洲最大的核电站之一扎波罗热核电站,遭到反复炮击等各种疯狂行动的核威胁也类似在画“蝴蝶效应”的交联混沌圆圈图──2022年8月24日观察者网特邀外交学院国际研究所李海东教授的评论说:“这场战争接下来有两个演变的态势,一是战争的区域越来越大,二是战争的手段越来越黑暗”。
|