下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
卡介苗是预防结核病疫苗的重要组成之一，也是目前预防结核病唯一可用的上市疫苗。
卡介苗的历史至今已有一百多年，1882年Robert Koch发现结核分枝杆菌是结核病的致病菌后，研究者一直在寻找能够预防结核分枝杆菌感染的免疫制剂，包括结核菌素、极小剂量的结核活菌、各种方法处理的结核死菌等，但均因效果不佳而终止研究。1908年，法国医师和细菌学家Albert Calmette及其助手兽医Camille Guérin在法国里尔巴斯德研究所进行传代培养有毒结核分枝杆菌和培养基测试的研究中注意到，甘油马铃薯培养基上生长的有毒杆菌看起来毒性较小，因此改变了研究过程，将法国科学家Nocard 1902年从患结核性乳腺炎的奶牛身上分离到的牛型分枝杆菌进行连续传代培养，探索重复传代培养是否会产生一种减毒制剂可用作疫苗。这株强毒型牛结核分枝杆菌在甘油马铃薯培养基上经13年连续传代培养239次后，经动物实验结果证实，该菌株毒力减弱，注射动物不会致死，同时能引起动物对结核分枝杆菌的免疫力，免疫了该菌的动物再注射结核分枝杆菌毒株不引起发病，而对照组动物很快死去。1921年，Weill-Halle首次将该菌制备的疫苗应用于人体，一个母亲因结核病死亡的婴儿，在其出生后第3天、第5天和第7天给予口服菌苗。婴儿和患有结核病的外祖母一起生活，由于这个孩子服用了卡介苗，经观察数年发育良好，一生都没有得结核病。1924年，又给317名儿童口服了卡介苗，效果显著，证明其预防结核病安全、有效，从而在全球得以推广应用。1928年国际联盟（WHO前身）宣布口服卡介苗安全，采用其为标准疫苗。1928年，法国召开国家科学大会，为纪念两位科学家的功劳，将该菌株命名为卡介菌。后来统称其所制备的疫苗为卡介苗。
卡介苗的第一个正式临床研究是1937年在北美印第安人中进行，直到20世纪40年代后期，一些临床研究都显示卡介苗能很好地预防结核病。1948年，第一届国际卡介苗大会宣布卡介苗安全有效，第二次世界大战后卡介苗被广泛应用。
自原始的卡介苗培养物被分发到世界各地实验室，各地实验室采用传代培养方式保存菌种。不同实验室各自建立了传代方法，多数是在土豆胆汁或土豆苏通培养基上传代与保存，这种传代方式继续应用到20世纪40年代中期，在许多地区一直应用到五六十年代，甚至70年代。经过长期传代，在生物学特性、免疫学特性、保护效果和剩余毒力等方面产生显著差异，形成了不同卡介苗亚株。直到1956年，WHO推荐“干燥卡介苗的制造与检定规程”，其中规定卡介苗的生产须采用冻干种子批系统（seed lot system），各实验室随后执行才将其菌种传代代次固定。目前，全球制备疫苗使用较多的菌株包括：丹麦1331株（BCG Danish1331）、日本172-1株（BCG Tokyo172-1）、俄罗斯的莫斯科株（BCG Moscow-368）、保加利亚株（Bulgarian Sofia SL222）、法国巴斯德1173 P2 株（BCG Pasteur1173P2）、从丹麦菌株衍生的葛兰素1077株（BCG Glaxo1077）等。目前我国计划免疫用的卡介苗生产菌种系丹麦国立血清研究所丹麦823株的子代衍生菌株，由上海生物制品研究所于1974年冻干保存，称为卡介菌D 2 PB302株，国内外总计传代1155代（D 2 -1155）。
从1974年到现在，WHO将卡介苗纳入扩大免疫规划，并推荐在结核病高负担地区尽早接种卡介苗。全球每年大约有1亿儿童接种卡介苗。我国自1978年将卡介苗纳入计划免疫，每年约有1000万儿童接种卡介苗。目前卡介苗在常规婴儿免疫接种计划中的全球覆盖率高达90%。卡介苗的接种方式最初为口服方式，1939年多穿刺技术问世，1947年划痕技术引进，至目前主要采用皮内注射方式给药，另有部分仍采用多穿刺技术。
卡介苗对儿童结核性脑膜炎与粟粒型结核病的保护效果得到公认，但对肺结核的保护效果多年来一直有争议，尤其一直以来认为其对成人无效。
1995年，WHO在“关于卡介苗复种预防结核病的声明”中对卡介苗的效果进行了评述，认为卡介苗既不能预防原发性结核分枝杆菌感染，也不能预防大量传染性肺结核病例，因此不能降低社区中结核病传播。其依据是1927—1968年完成的19项临床试验研究中发现BCG保护效果相差悬殊，其保护效果为0～80%。其中最引人注意的是1968年南印度Chingleput地区观察26万人的一项大规模国际研究，结果显示卡介苗只能提供低水平的保护作用（15年平均保护力仅17%），该结果表明卡介苗没有保护作用。与上述研究结论相反的是英国医学研究委员会（BMRC）1972年的报告，将14～15岁无活动性结核病且家庭内无结核病患者的少年随机分组，严格对照，经15年以上逐年观察，结果可见：①卡介苗对结核病具有显著的预防作用，15年间使结核病发病率减少78%；②卡介苗对结核性脑膜炎、粟粒型结核病的预防作用最突出，未接种组出现10例，而接种组无病例；③卡介苗预防作用在接种后第一个5年内高达80%，高峰在2.5～5年，10～15年效果仍高达59%。
同时，1995年WHO在“关于卡介苗复种预防结核病的声明”中不提倡复种，对任何人都无须进行多次复种，理由是卡介苗复种无效。
由于卡介苗被认为对结核病的预防效果有限，研究者一直致力于结核新疫苗的研发，然而随着MVA85A疫苗临床试验在2013年宣布失败，卡介苗对结核病的预防保护效果重新引起了人们的思考与评估。
2013年英国国家健康研究所发表了卡介苗对结核病预防效果的研究报告，是迄今为止收集数据最多的系统回顾与Meta分析。综合分析的结论为：卡介苗对结核病的预防保护效果存在变异，主要原因是临床研究中没有剔除研究对象已受分枝杆菌致敏和研究现场靠近赤道（环境分枝杆菌影响）这两个因素，这两个因素则可解释卡介苗无效的大部分临床研究；卡介苗对结核病有预防作用，保护效期长达10年之久；由于大多数临床研究随访时间不够长，以至于未观察到卡介苗是否存在更长的保护期，仅有的1个临床结果表明卡介苗保护效力可超过15年；针对卡介苗长期保护效力研究的缺失，并不能作为判断卡介苗对成年人无效的证据。该研究最后建议，考虑目前仍缺乏卡介苗长久保护效力的临床证据，有必要对卡介苗进行更长时间保护效果的研究；且研究时应考虑受试者接种卡介苗时的结核菌素试验反应状态。
根据英国国家健康研究所的观点及WHO 2004年立场文件指出的“在结核菌素试验阳性个体中（无论其阳性结果是否由环境分枝杆菌、结核分枝杆菌或卡介苗所致），接种卡介苗并不能提高其对结核病的免疫力。”上述观点实际上明确了卡介苗的接种对象应为结核菌素试验阴性的个体。
以此为基础，再分析得出卡介苗无效的印度Chingleput临床研究可以发现，该研究的受试者多为结核菌素皮肤试验阳性者。该研究对入选人群是否感染结核分枝杆菌进行检测，阴性以3IU PPD-S≤7mm为判断标准，结果显示，总人数为260000名的研究对象中，仅115500名为阴性。但按照国际惯例，通常以5IU PPD-S≤5mm为阴性判断标准。因此，其筛选出的“阴性”人群，由于采用低剂量皮试试剂的同时还采用高判断标准，极可能存在大量结核分枝杆菌实际感染者；阳性则以3IU PPD-S≥12mm为分界标准，结果在15岁以上各年龄组人群中，男性阳性率高达62%～86%，女性阳性率为48.5%～72.3%。该研究同时对人群是否感染环境分枝杆菌进行检测，结果发现，研究人群感染率随年龄增加而升高。其中，1～4岁组感染率为34%，5～9岁组感染率为67%，10～19岁组感染率为92%，成年人中环境分枝杆菌感染率更高达90%。由此可见，该研究人群特点是青少年及成年人结核分枝杆菌感染率高，且全人群环境分枝杆菌感染率异常高，不符合卡介苗接种对象应为结核菌素试验阴性者的要求。因此，该研究的结果只能证明卡介苗对结核分枝杆菌或环境分枝杆菌已感染人群无效，对未感染人群无效的结论尚无确切证据，仅凭此认为卡介苗对成年人无保护作用的理由不充分。
由于卡介苗的接种对象应为结核菌素试验阴性的个体，以此基础分析卡介苗复种的研究，发现复种临床研究中，有的研究人群未做结核菌素试验，有的研究未将感染人群与未感染人群分开，也有的研究未进行未感染人群复种与未复种的比较，如马拉维进行卡介苗复种研究的入选对象为有卡痕者，并非结核菌素阴性人群，研究对象与拟进行二次加强免疫人群不一致。巴西开展的一项针对7～14岁儿童随机研究表明，在远离赤道区，重复接种卡介苗能提供19%的抗结核保护，而近赤道区的抗结核保护率仅为1%；同时该研究未对加强免疫人群进行限定。中国香港地区一项队列研究对加强接种人群进行了筛选，结果显示，结核菌素阴性的卡介苗加强免疫组结核病年发病率为12.5/万，而未入选组自然发病率为12.9/万，二者无差异。但该试验未提供结核菌素阴性未加强免疫人群的发病率。由此可见，卡介苗加强免疫并无统一的评价方式，同时由于加强免疫接种者对分枝杆菌敏感程度不统一，免疫接种时间各异，接种者所处的环境不同，导致提出的卡介苗进行二次加强免疫接种无效的观点可信度不高，因此已有的卡介苗复种临床研究结果确实不能证明卡介苗复种的效果，也不令人信服。而在结核分枝杆菌感染的筛查中，通常会发现两个或多个卡痕者PPD强阳性或定量干扰素结核分枝杆菌感染试验阳性率较一个或无卡痕者低。
卡介苗是否能预防原发感染也有了新的证明，2014年Roy A等发表了卡介苗对儿童保护作用的系统评价，结果显示以预防活动性肺结核为评价指标，卡介苗接种的保护率为71%，以预防感染后发病为评价指标，卡介苗接种的保护率为58%；以预防感染为评价指标，卡介苗接种的保护率为27%。结论是卡介苗不限于预防结核发病，同样能预防结核潜伏感染者发病。从这篇文献可见，卡介苗对原发感染有约20%预防效果。
2018年2月WHO结合结核病领域的最新进展，发表了最新的卡介苗立场文件，对卡介苗的一些观点与1995年的声明及2014年立场文件观点均有变化，尤其针对卡介苗预防肺结核的疫苗效力及预防原发感染的报道有了本质改变，不再报道卡介苗对肺结核的保护效力为0～80%，而针对研究人群是否经过了严格结核菌素皮肤试验（tuberculin skin test，TST）筛选来评价卡介苗的保护效力，经过严格TST筛选的研究卡介苗对肺结核的保护力均大于50%。肯定了卡介苗接种能适度预防结核分枝杆菌原发感染，说明了卡介苗显著的额外效益。
关于卡介苗的接种，WHO仍然推荐在结核高负担地区尽早接种卡介苗，“所有健康新生儿应在出生时给予单剂卡介苗，既预防结核病，也能预防麻风病”；而在结核低负担国家，推荐选择结核高风险人群进行免疫接种。同时建议接种的人群还包括：高负担地区的TST或γ干扰素释放试验（interferon gamma release assays，IGRA）阴性的大龄儿童、青少年和成人；从结核和/或麻风低发病率地区到高发病率地区未接种过疫苗的TST或IGRA阴性的大龄儿童、青少年和成人；结核高发与低发地区有职业暴露风险的，未接种过疫苗的TST或IGRA阴性者，例如医务工作者、实验室工作人员、医学生、监狱工作人员及其他职业暴露人员。该推荐建议间接否定了卡介苗对成人无效的观点，为今后卡介苗对青少年或成人临床研究提供了依据，也能帮助各国卫生部门与免疫规划人员重新审视本国的卡介苗接种政策。而对于复种，WHO仍然不建议复种。但2018年2月发表的一项研究报告显示，接种过卡介苗的未感染人群再次接种卡介苗后，预防结核分枝杆菌感染的效力为45.4%，而结核新疫苗H4:IC31的效力为30%。随后2018年6月，比尔及梅琳达盖茨基金会下的盖茨医学研究院计划在青少年中进行卡介苗测试，希望了解能否通过改变免疫方案来减少结核病发病和死亡情况。因此WHO针对卡介苗复种的观点尚待商榷。
卡介苗作为目前预防结核病唯一可用的疫苗，其本身有三个缺陷。首先，卡介苗菌种在减毒及随后的传代过程中，基因组丢失了很多缺失区（regions of deletion，RD），有的RD涉及的开放读码框架是编码具有免疫原性的保护性抗原，如与结核分枝杆菌比较，卡介苗菌株不能分泌ESAT-6与CFP-10等与抗结核保护力相关的抗原。其次，卡介苗对结核菌素皮肤试验阳性者无效，这部分人群包括结核分枝杆菌感染者、非结核环境分枝杆菌感染者及卡介苗接种者。最后，卡介苗免疫为感染免疫，接种后随着活菌在体内的减少，其诱导的免疫保护力也逐渐降低，远期保护效果不佳，具体表现为在婴幼儿时期接种不能预防青少年及成人结核病。因此结核病的预防不能仅仅依靠卡介苗，还要综合考虑人群的免疫及感染状态，根据人群的免疫状态和分枝杆菌感染状态不同，选择不同的预防方式，接种不同类型的疫苗可能是结核病预防的方向。如对未感染分枝杆菌（包括未被结核分枝杆菌感染的未接种过卡介苗或卡介苗接种后TST阴转）人群可以直接接种卡介苗预防结核病；而接种过卡介苗仍维持TST阳性的人群则应接种能加强卡介苗保护作用的初免-加强疫苗；对已感染结核分枝杆菌尚未发病、处于潜伏期的人群，则需要接种能预防休眠期结核分枝杆菌活化的疫苗。当然，对接种人群免疫状态的认识，是构建结核病免疫预防策略的基础，也影响着结核新疫苗的研究方向。
无论如何，验证卡介苗对未感染的青少年或成人是否有效，是卡介苗研究的发展趋势与研究方向，通过实验大数据解决卡介苗有效性问题，无论成功与否，对国内外结核病免疫预防策略及结核病疫苗研究的决策都有重大指导意义。
总之，在结核分枝杆菌疫苗目前的研究现状下，越来越多的证据证明卡介苗的效力可能被低估了，研究者应在充分认识卡介苗的基础上，充分利用卡介苗为预防结核病发挥作用。
（赵爱华 王国治）