針對傳染性微生物的疫苗開發(fā)是一項(xiàng)了不起的成就，它通過減輕疾病負(fù)擔(dān)改變了人類歷史進(jìn)程。由于有了有效的疫苗，麻疹和水痘等兒童疾病如今已經(jīng)很少了；小兒麻痹癥在50年前給兒童和年輕人造成了毀滅性的傷害，現(xiàn)在已接近被根除；天花已被根除。天花疫苗的研制是一項(xiàng)特別顯著的成就，因?yàn)樗霈F(xiàn)在免疫學(xué)或微生物學(xué)的基本知識之前，所以我們重點(diǎn)講它。
引起天花的病毒是一種大型DNA病毒：大天花病毒，它與人類有古老的聯(lián)系。大約30%的天花病例是致命的。幸存者很好識別，因?yàn)樗麄兡樕虾蜕眢w上有特征疤痕或痘，這是這種疾病的典型特征。
在天花暴發(fā)期間進(jìn)行的幾項(xiàng)重要觀察為合理的干預(yù)工作奠定了基礎(chǔ)。首先，從天花中康復(fù)的人對之后（即使是幾年后再次爆發(fā)）的天花病毒感染有抵抗力；第二個(gè)觀察結(jié)果是，接觸少量來自感染者皮膚膿皰的物質(zhì)，為以前未受感染的人提供了一些預(yù)防疾病的保護(hù)。
是什么使醫(yī)療專業(yè)人員為了預(yù)防疾病而故意感染病人？觀察到康復(fù)者免受天花感染，這表明我們的病原體防御系統(tǒng)在識別和處理入侵者方面很有辦法，但第一次接觸病原體時(shí)，產(chǎn)生適當(dāng)反應(yīng)需要時(shí)間，因此，也許可以通過提供少量或減弱的病原體來啟動免疫防御系統(tǒng)。
亞洲的衛(wèi)生專業(yè)人員率先嘗試這種方法，他們使用了一種叫做天花接種的方法，這種方法是故意在鼻子或皮膚上接種少量干燥或新鮮的傳染性天花物質(zhì)。在人類旅行、傳播天花的同時(shí)，他們也傳播了這種潛在的治療方法，18世紀(jì)早期這種方法在全球范圍內(nèi)得到了很好的應(yīng)用。
數(shù)據(jù)確實(shí)表明，進(jìn)行天花接種的人得到了顯著的預(yù)防天花的保護(hù)作用。但這也存在風(fēng)險(xiǎn)，有時(shí)接種者會患上天花，有時(shí)其他傳染性病原體會隨著天花病毒一起傳播。
然而，1796年愛德華·詹納(Edward Jenner)進(jìn)行了重要的第三次觀察，為現(xiàn)代疫苗學(xué)奠定了基礎(chǔ)時(shí)，此時(shí)天花接種過程得到了廣泛應(yīng)用。感染牛痘病毒的奶牛在乳房上長出膿皰。雖然牛痘對牛來說通常不是什么嚴(yán)重的疾病，但擠奶女工經(jīng)常在擠奶時(shí)被感染，并在手臂和手上出現(xiàn)痘損。生過牛痘的擠奶女工不會得天花。因此，詹納使用毒性較低的牛痘物質(zhì)進(jìn)行接種，而不是使用更致命的天花病變物質(zhì)。盡管有人持懷疑態(tài)度，但他確定牛痘是否能抵御天花的試驗(yàn)是成功的，很快就從天花接種變成了牛痘接種。
20世紀(jì)60年代和70年代實(shí)施了密集的牛痘接種運(yùn)動。人們的反抗導(dǎo)致天花被消滅，這是唯一一種被消滅的人類病毒。隨著天花疫苗的成功，人們也在努力開發(fā)針對許多其他傳染性病原體的疫苗。
盡管我們現(xiàn)在的疫苗是在一個(gè)更可控的環(huán)境中生產(chǎn)的，但當(dāng)今許多高效疫苗都是基于類似天花疫苗的原理。最常見的兩種疫苗都是基于完整的病原體。減毒活疫苗非常有效，因?yàn)樗鼈兡M實(shí)際感染而不引起疾病，這是免疫系統(tǒng)經(jīng)歷病原體最自然的方式；而活疫苗往往非常有效，當(dāng)然潛在問題是，一些人可能會患上疾病，病原體還活著，因此可傳播。
為制造疫苗而減毒的病毒保留了快速進(jìn)化的潛力，因此可能會變得更加致命。由于減毒活疫苗含有活性物質(zhì)，必須冷藏，這可能會限制在世界某些地區(qū)的運(yùn)輸。
盡管如此，減毒活疫苗被廣泛使用，是預(yù)防麻疹、腮腺炎和黃熱病的高效疫苗的基礎(chǔ)。
用于制備疫苗的病原體可以通過加熱滅活或殺死，然后作為疫苗注射。甲型肝炎疫苗是一種滅活病毒疫苗。許多針對細(xì)菌病原體的疫苗都是基于被殺死的微生物。與活疫苗不同，這些疫苗必須在不復(fù)制的情況下刺激免疫反應(yīng)。
在失活過程中，分子結(jié)構(gòu)可能發(fā)生改變，不被免疫細(xì)胞識別。然而，雖然任何疫苗都可能存在問題，要么是因?yàn)樗荒芷鸬奖Ｗo(hù)作用，要么是因?yàn)橐呙缗浞街械哪承┏煞衷谀承┤松砩弦鹆素?fù)面反應(yīng)，但滅活疫苗不會引起傳播或傳染病的風(fēng)險(xiǎn)。
雖然病原體的復(fù)制有助于為適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)奠定基礎(chǔ)，但疫苗所提供的保護(hù)往往只針對一個(gè)或幾個(gè)病原體分子的部分。確定免疫系統(tǒng)細(xì)胞識別的關(guān)鍵分子是疫苗開發(fā)的重要進(jìn)步，因?yàn)橐呙缈梢员慌渲瞥芍缓兄匾肿?。這些疫苗被稱為亞單位疫苗，因?yàn)樗鼈冎话糠植≡w。這是一個(gè)非常有前途的研究領(lǐng)域。迄今為止，成功推向市場的亞單位疫苗很少。乙肝疫苗就是一個(gè)很好的例子。
疫苗顯然是改善全球人類健康和福祉的進(jìn)步之一。疫苗接種背后的概念很簡單：在不生病的情況下啟動免疫系統(tǒng)。
盡管取得了許多成功，但仍有許多疾病沒有疫苗。因此，關(guān)于免疫系統(tǒng)如何應(yīng)對多種病原體的未知細(xì)節(jié)，提供了一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。