接種疫苗預防COVID-19的原理是將引起免疫反應的免疫原 (immunogen)送入體內，訓練免疫系統辨認入侵體內的病毒。接種疫苗後，CD4+ T細胞刺激B細胞產生中和抗體，抗體可預防病毒進入細胞，同時CD4+ T細胞也會刺激CD8+ T毒殺細胞辨認並殺死感染病毒的細胞，避免病毒複製(如下圖)。
COVID-19疫苗的免疫原製造原理有以下幾種：
1.
非活性病毒疫苗 (Inactivated virus vaccine)：
非活性病毒疫苗有完整的病毒顆粒，但沒有活性遺傳物質，病毒RNA或DNA會被化學法或加熱法破壞，會保留疫苗的免疫原性。這些疫苗會引發抗體媒介免疫反應(antibody-mediated immune response)，不會引發細胞媒介免疫反應(cell-mediated
immune response)，這意味著雖然比活性減毒疫苗安全，非活性病毒疫苗的免疫力較弱。疫苗佐劑(adjuvants)會刺激人體免疫系統的物質，可以協助非活性病毒疫苗提供更強的免疫反應。目前中國大陸的科興疫苗(Sinovac)及國藥疫苗(Sinopharm)都屬於非活性病毒疫苗。
非活性病毒疫苗的原理
(摘錄自https://www.intvetvaccnet.co.uk/blog/covid-19/vaccine-eight-types-being-tested)
2.
蛋白質次單元疫苗 (Protein subunit vaccine)：
用無遺傳物質的病毒片段作為抗原，需要加入佐劑(adjuvants)來會刺激人體免疫系統。藉由抗原呈現細胞(Antigen-presenting cell)將病毒抗原讓T輔助細胞(T helper cell)辨認，來模擬病毒感染。就是用蛋白質工程，將病毒基因送入細菌或細胞內後讓人體產生病毒蛋白質，再純化後來製成疫苗。蛋白質次單元疫苗主要引起抗體反應，藉由佐劑加強細胞免疫反應。和去活性病毒疫苗相比，蛋白質次單元疫苗局部作用小，免疫原性也沒那麼強。目前諾瓦瓦克斯生技公司的Novavax疫苗、台灣研發的高端科技疫苗及聯亞疫苗都屬於蛋白質次單元疫苗。
蛋白質次單元疫苗的原理
(摘錄自https://www.intvetvaccnet.co.uk/blog/covid-19/vaccine-eight-types-being-tested)
3.
病毒載體疫苗(Viral vector vaccine)：
這種疫苗製造容易且細胞免疫反應強，可分為複製型(replicating) 和非複製型(non-replicating)。非複製型病毒載體疫苗的機轉是將新冠病毒棘蛋白核酸序列嵌入去除複製能力黑猩猩腺病毒(加入製造目標抗原的基因片段)，接種疫苗後在人體細胞內製造疫苗抗原(棘蛋白)並自人體細胞釋出，SARS CoV-2抗原被免疫系統辨識後，誘發人體免疫系統產生抗體(包含B細胞，T輔助細胞和T毒殺細胞)對抗COVID-19病毒入侵。病毒載體疫苗是接種後進入人體宿主細胞內表達SARS-CoV-2棘蛋白（疫苗抗原），誘導宿主對該疫苗抗原蛋白產生免疫反應。目前AstraZeneca疫苗及嬌生（Johnson & Johnson）疫苗都屬於病毒載體疫苗。
病毒載體疫苗的原理
(摘錄自https://www.intvetvaccnet.co.uk/blog/covid-19/vaccine-eight-types-being-tested)
4.
RNA核酸疫苗(Nuclear acid-base
vaccine)：
RNA核酸疫苗中，以信使核糖核酸mRNA疫苗引起細胞反應較強。mRNA疫苗機轉是將新型冠狀病毒表面棘蛋白（spike protein）的核酸序列，在實驗室生成mRNA核酸序列後，藉由脂質顆粒包覆mRNA (lipid
nanoparticles surrounding mRNA)帶入人體。這個可轉譯成COVID-19病毒棘蛋白的mRNA，到人體內後將製造棘蛋白的指示送至細胞質核糖體生產，生產完後就釋出細胞外，進而刺激免疫系統攻擊與記憶此類病毒蛋白，產生對抗COVID-19病毒的細胞免疫力與體液免疫力，接著mRNA會被細胞內的酵素所破壞。
mRNA疫苗未攜帶新型冠狀病毒核酸，不會進入細胞核，攜帶的基因片段也不會嵌於DNA內，所以不會因為接種mRNA疫苗而感染COVID-19。mRNA疫苗作用機轉是讓人體細胞自行產生SARS-CoV-2病毒蛋白質片段（疫苗抗原），誘發體內產生免疫反應。目前莫德納疫苗及輝瑞BNT (Pfizer-BioNTech)疫苗都屬於mRNA疫苗。
mRNA核酸疫苗的原理
(摘錄自https://www.intvetvaccnet.co.uk/blog/covid-19/vaccine-eight-types-being-tested)
COVID-19疫苗分類表
COVID-19疫苗不只上述四大類，其他還有DNA核酸疫苗、減毒活性疫苗或病毒樣顆粒疫苗 (如下圖)，國際間有許多發展中COVID-19疫苗，陸續進行臨床試驗階段。我國現階段採購COVID-19疫苗，有腺病毒載體疫苗及mRNA疫苗，另外國內也自行研發蛋白質次單元疫苗。各國疫苗接種單位或專家並未推薦單一種特定疫苗，美國FDA建議疫苗效力只要大於50%都是有效疫苗。第三期臨床試驗是比較試驗疫苗與安慰劑(placebo)疫苗，並非直接比較兩種疫苗(head-to-head)。不同的疫苗研究有不同原理、不同時間地點進行及不同試驗設計，因此臨床試驗效力不應直接比較。
不同種類的COVID-19疫苗
(摘錄自 Nature Reviews Immunology
volume 21 pages73–82 2021)
Reference:
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2. 衛生福利部疾病管制署網站：COVID-19疫苗 https://www.cdc.gov.tw/Category/Page/V_XD8H6OSUpaTIMWgopkNg#
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interim analysis of four randomised controlled trials in Brazil, South Africa,
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5. COVID-19
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6. N Engl J Med.
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9. J. L. Bernal, et
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ChAdOx1 adenovirus vector vaccine on symptomatic disease, hospitalisations and
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11. 林詠青 COVID-19 疫苗系列專欄：什麼是預防接種的不良事件和不良反應 疫情報導 2021年5月25日 第37卷第10期 https://www.cdc.gov.tw/File/Get/PTm0uLhIccDsOUhoywksjg
12. 臺大醫院旅遊醫學教育訓練中心網站：COVID-19疫苗簡介與常見Q&A http://travelmedicine.org.tw/upload/W_people/213.pdf
13. 臺大醫院旅遊醫學教育訓練中心網站：COVID-19 AZ疫苗自費接種常見Q&A http://travelmedicine.org.tw/upload/W_people/214.pdf
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