疫苗冷链以及了解疫苗可预防疾病的疫苗安全基础

介绍

1974 年 5 月，世界卫生组织（WHO）启动了扩大免疫规划，旨在降低疫苗可预防疾病的发病率和死亡率。该规划最初针对六种病原体（结核病、脊髓灰质炎、白喉、破伤风、百日咳和麻疹），到 2010 年，其覆盖范围已扩大至包括乙型肝炎病毒、腮腺炎病毒、风疹病毒、B 型流感嗜血杆菌、水痘病毒、轮状病毒、肺炎球菌和人乳头瘤病毒，此后几年又陆续增加了更多病原体。以白喉-破伤风-百日咳疫苗第三剂接种率衡量，世卫组织扩大免疫规划的全球覆盖率从 1974 年的 3%~5%提高到 2019 年新冠疫情爆发前的 86%。到 2024 年，即世界卫生组织扩大免疫规划启动 50 周年之际，针对 14 种目标病原体的疫苗已在全球范围内挽救了约 1.54 亿人的生命。 这一数字相当于每 10 秒钟就有一条生命被挽救，其中 1.46 亿是 5 岁以下的儿童，1.01 亿是婴儿。每避免一例死亡，平均可获得 66 年的完全健康，疫苗接种对全球婴儿死亡率的下降贡献了 40%（世卫组织非洲区域为 52%）。 联合国儿童基金会每年在全球范围内采购 20 亿至 20 亿剂世卫组织扩大免疫规划疫苗，将其作为公共卫生的核心支柱，而全球疫苗产量约为 70 亿剂（2024 年世卫组织全球疫苗市场报告）。疫苗接种与联合国 17 项可持续发展目标中的 15 项相关，对社会繁荣至关重要。

然而，如果没有强大可靠的冷链体系支撑疫苗政策的实施，疫苗就无法挽救生命。疫苗冷链是更广泛的医疗保健生态系统的核心，该生态系统涵盖融资、采购、专业人员技能、数据和社区参与。疫苗冷链独立于疫苗产品和疾病目标，因此是世界各地所有疫苗接种政策得以实施和发挥作用的基础。疫苗冷链是国家公共卫生基础设施的重要组成部分，它保护社会免受所有疫苗可预防疾病的侵害，其重要性堪比能源、国防、交通以及其他对未来繁荣发展至关重要的系统。本文重点关注撒哈拉以南非洲中低收入国家的疫苗冷链，着重探讨未来以及下一代疫苗冷链的发展，以确保疫苗的可持续可靠获取，并减少全球健康不平等现象。

疫苗冷链

每条疫苗冷链本质上都是一个复杂的网络，由专用冷链设备组成，并通过温控运输物流相互连接，并受到持续的管理监督，以确保温度控制、疫苗有效期和库存分配方面的重大偏差得到及时纠正（ 图 1 ）。疫苗冷链的主要功能是保持已获准上市的、经临床试验验证安全有效的疫苗产品的生物活性，并及时将其分发到众多分散且需求广泛的地区。即使在疫苗储存或运输过程中温度发生短暂变化，也可能对疫苗造成不可逆转的损害，使其在需要时无法发挥免疫作用。

基于网络分析方法和术语，每件静态疫苗冷链设备（例如冰箱）都可以被视为一个节点，即网络图上的点。每个节点都具有不同的属性，例如存储容量、能源安全、疫苗库存和维护需求。疫苗库存的运输在节点之间被视为边，即网络图上连接节点的线条，用于描述节点之间的连接方式。每条边都具有特定的属性，例如距离或时间，以及是否采用主动或被动冷却和温度监测。一个国家的整个疫苗冷链可能包含成百上千个相互连接的节点和边；其中一些节点和边在功能或战略上比其他节点和边更为重要，而且通往各个诊所和地区的许多独特的供应链之间存在依赖关系，这些依赖关系在不同的情况下可能成为限制因素，从而影响国家疫苗接种政策的有效实施。

为了便于理解，卢旺达是一个位于撒哈拉以南非洲、人口 1320 万的内陆国家，面积 26338 平方公里，位于东非。卢旺达素有“千丘之国”的美誉，其疫苗供应链面临着复杂的物流挑战。卢旺达的疫苗冷链由一个国家卫生执行机构（卢旺达生物医学中心）管理，其疫苗分发网络是许多非洲国家的典型代表，采用多层级网络，实现了并维持了较高的常规疫苗接种覆盖率（2018 年数据为 97%） 。 2022 年对卢旺达疫苗冷链供应进行的国家审计数据显示，为了达到这一覆盖率，1003 台符合世界卫生组织性能、质量和安全标准的疫苗冷藏柜通过 511 条独立的供应链连接到设有疫苗接种点的卫生中心，每年有 440 万剂疫苗通过这些网络输送，以保护卢旺达公民的健康。

疫苗等生物制品普遍存在一个共同的脆弱性，即从生产到给药都需要持续、不间断且受监控的温度控制 6,7 ，尽管并非所有产品都相同（ 图 2 ）。世界卫生组织扩大免疫规划所有疫苗的储存和分发目标温度范围通常为+2°C 至+8°C，但部分疫苗可以冷冻保存。疫苗在运输过程中采用主动或被动冷却，并储存在专用的疫苗分发网络中。该网络使用符合世卫组织性能、质量和安全标准的冷链设备，例如冰箱或冰柜、疫苗运输箱和温度监控系统。

世界卫生组织（WHO）的性能、质量和安全审批流程包括严格的技术评估，以及持续的、实时的设备故障、投诉或变更报告机制，以确保设备的性能、质量和安全。8 一台经世卫组织批准的疫苗冰箱通常售价为 3000-5000 美元（2228-3715 英镑；2580-4301 欧元），比同等容量的普通家用电器贵 3-10 倍。这类冰箱的设计旨在实现精确的温度稳定性、防冻保护、远程温度监控，并能应对完全断电和极端外部环境。卓越的设备性能至关重要。9 一台典型的经世卫组织批准的疫苗冰箱，即使在完全断电的情况下，只要冰箱门保持关闭，也能在 72 小时内将目标温度维持在 2-8°C。但在此期间，疫苗接种工作必须停止，直到工程师修复故障。用于人类的疫苗也应与其他产品分开存放，以最大程度地减少冰箱或冷冻室门的开启次数，并降低人为给药错误的风险。 2014 年和 2019 年美国发生的因误用胰岛素接种流感疫苗的病例报告 10,11 ，以及 2014 年叙利亚和 2018 年萨摩亚发生的因使用肌肉松弛剂作为疫苗稀释剂而导致的致命后果，以及其他类似的安全性事件，都凸显了制定严格规程来规范人用疫苗的分离、标签和处理的必要性 12,13 。疫苗冷链并非通用的医疗供应链，而是经过专门设计和高度专业化的体系 14 。

赋予疫苗政策权力

疫苗可预防疾病的发病率和死亡率在生命最初的几周和几个月内最为严重。世界卫生组织扩大免疫规划（以卢旺达为例）采用多价（一次注射多种疫苗抗原）和同步（同时接种不同抗原）疫苗接种方案，仅需在生命最初 15 个月内前往疫苗接种中心 8 次，即可预防 11 种不同的疫苗可预防疾病，其中包括孕期两次接种。然而，疫苗生产可能会显著改变疫苗政策中免疫接种计划最初推荐的疫苗物流需求。疫苗产品有时以单剂量小瓶包装生产（例如，轮状病毒疫苗），而另一些则是多剂量包装（例如，每瓶 20 剂的卡介苗）。世界卫生组织扩大免疫规划（以及最终的疫苗政策）中推荐的每剂疫苗的数量和接种间隔，与每瓶疫苗的生产剂量和容量相结合，给疫苗冷链的物流带来了截然不同的挑战。 如图 3 所示，疫苗政策转化为政策实施意味着，疫苗冷链中 3%至 70%的疫苗瓶储存量仅用于预防生命最初 15 个月内的两种疫苗可预防疾病（轮状病毒和肺炎球菌）。

疫苗损害、损失以及臭名昭著的“最后一公里”

由于非洲社区的情况尤为复杂，老化的冷链设备、不稳定的电网电力或柴油发电机（或两者兼有）以及缺乏维护这些设备的技术人员，使得“最后一公里”物流环节脆弱不堪。 4,15-17 据估计，至少 25%的疫苗剂量因冷链保管失败（冷冻或暴露于过热环境）或疫苗瓶使用不完整而失效。因此，20%的非洲儿童未能完成全部免疫接种计划，每年有 3000 万至 35 岁的儿童罹患疫苗可预防疾病（非洲超过 50 万人死亡，占全球疫苗可预防死亡人数的 58%）。 18 据估计，疫苗因暴露于超出推荐温度范围而造成的全球浪费成本每年高达 341 亿美元，但其他估计表明，在儿童免疫接种方面每投入 1 美元，就能在低收入和中等收入国家带来 44 美元的经济效益，而真正的成本效益则需要采用不同的复杂衡量标准。 19 20

对于大多数疫苗而言，在疫苗专用冰箱或冷冻柜的长期控制下，正确储存的未开封疫苗瓶可保持 12-36 个月的稳定性，这为诊所提供了疫苗分发所需的时间，并增强了疫苗储备的韧性。然而，即使仅发生一次严重的温度偏差，也可能导致数千剂疫苗损失，有时医护人员甚至可能毫不知情，或缺乏应对此类危机的充分培训。 21 此外，如果没有温度偏差的记录，在诊所内也并非总能准确判断疫苗产品是否已失效。

过热会不可逆地改变蛋白质抗原的构型或形状（变性），而这对于正确的表位呈递和抗体识别至关重要；还会导致多糖与蛋白质载体分子（佐剂）之间的键断裂，而这些分子是 T 细胞依赖性抗体反应和持久免疫所必需的；此外，还会降低已减毒活疫苗制剂中使用的减毒病毒的活性。1996 年，为了检测疫苗是否过热，人们在每个疫苗瓶盖上都贴上了一种名为“疫苗瓶监测器”的小型热敏标签。疫苗瓶监测器采用浅色、温度敏感的方形图案，叠加在一个较大的深色圆形背景上作为参照。当疫苗暴露于过热环境时，方形图案的颜色会不可逆地变深，直至与背景颜色一致，从而使医护人员能够识别并丢弃受热影响的疫苗瓶。据估计，全球每年使用 2 亿至 2.5 亿个疫苗瓶监测器 22 ，不同的监测器针对不同的热敏感性进行了校准。在 37°C 下，疫苗瓶监测器 2（灵敏度最高）对大多数热敏产品（例如口服脊髓灰质炎活疫苗）将在 48 小时内达到颜色不变的程度；而疫苗瓶监测器 7、14 和 30（如标签所示）则分别在 7 天、14 天和 30 天后达到相同的终点，以满足其他产品的需要。然而，疫苗瓶监测器无法检测过冷或冻结，并且其对累积热量的反应存在延迟，这意味着近期短暂的过热可能无法被检测到。此外，这些监测器还会增加成本，并需要对医护人员进行培训。

过冷或冷冻对许多产品而言与高温一样危险，而且这种情况非常普遍，影响高达 30-40%的库存，并且可能发生在疫苗冷链的多个环节。 14,16 在零度以下，蛋白质或多糖亚单位结合物会发生不可逆的变化，例如佐剂聚集和沉淀、蛋白质抗原本身的结构改变，以及疫苗的沉淀或分层（有时可通过摇晃试验观察到，因为先前冷冻过的疫苗沉淀速度快四倍以上），这不仅会削弱免疫原性，还可能增加反应原性。 23

最后，在诊所即将结束、疫苗接种工作接近尾声时，当疫苗瓶被打开后，剩余的未使用剂量并非总能按照原生产商规定的有效期放回冰箱或冷冻室。已开封的疫苗瓶适用新的稳定性窗口，虽然不同产品的稳定性窗口可能有所不同，但某些疫苗，例如减毒活疫苗卡介苗和麻疹-风疹联合疫苗，如果当天到诊所的儿童人数不足以用完一瓶疫苗的所有剂量，则特别容易出现未用完和开封后疫苗浪费的情况。 24 25 卡介苗每瓶装 20 剂，这意味着在疫苗接种诊所结束时，剩余剂量很常见。此外，无论疫苗是否已放回冰箱，卡介苗都必须在开封后 4-6 小时内使用或丢弃，这导致了严重的浪费。在卡介苗接种方面，尽管新生儿接种卡介苗的唯一时机是 10 岁以下的婴儿，但一些地方操作规程中却不为 10 岁以下的新生儿打开卡介苗瓶，这种情况并不少见。 26-28

应对公共卫生突发事件的准备

中低收入国家现有的疫苗冷链主要旨在按照世界卫生组织扩大免疫规划（EPI）的常规免疫程序，为孕妇、婴幼儿提供疫苗，并根据出生率进行调整，同时考虑疫苗损耗。然而，这些疫苗冷链的设计不足以应对突如其来的额外需求，例如补充免疫活动（有时也称为补种或紧急疫苗接种运动），也没有针对突发性产能损失（例如设备或能源故障）的冗余设计。新冠疫情造成的混乱以及儿童疫苗接种缺失导致的免疫缺口，已经引发了麻疹的广泛爆发，预计其他可避免的疫苗可预防疾病（例如脊髓灰质炎）的爆发也将随之而来。即使在新冠疫情爆发之前，脆弱的疫苗冷链基础设施遭受冲击，导致婴幼儿错失终身免疫的机会，从而无法预防多种疫苗可预防疾病，这一问题也已显而易见。以麻疹为例，在西非爆发埃博拉病毒疫情期间，社会流离失所和优先部署埃博拉病毒病疫苗的影响，导致麻疹死亡人数约为 7000 人，而埃博拉病毒死亡人数为 2243 人。29. 目前的疫苗冷链设计实际上采用分阶段解压的方式，既能将一次性运送的大量疫苗（通常包含数十万剂）储存起来，又能保证每天在疫苗接种点稳定供应数十剂疫苗。但同时，也需要保留在必要时迅速扩大疫苗供应的能力，以应对特殊的补充免疫活动。可持续的韧性至关重要，除了疫苗冷链基础设施外，还需要训练有素的工作人员和机构知识，以了解如何最好地使用和维护这一策略。

针对特定人群的疫苗接种计划对疫苗冷链的需求，超出了常规母婴健康保护的范畴。补充免疫活动所需的疫苗数量难以精确核实，但据估计，每年需要额外数百万剂疫苗，以便在事先不知道目标人群、接种规模、接种地点和时间的情况下，迅速填补人群的免疫缺口。以新冠肺炎疫情为例，在 2020 年 12 月底首批疫苗获批后，截至 2021 年底，全球约有 55 亿人接种了一剂或多剂针对 SARS-CoV-2 病毒的疫苗，这是疫苗推广后的前 12 个月内的数据。 其他值得注意的非计划性疫苗冷链需求包括控制埃博拉病毒（西非，2014-2016 年） 31,32 、痘病毒（东非，持续）和马尔堡病毒（卢旺达，2024 年） 33 的疫情。

然而，补充免疫接种活动还有一个鲜为人知但更为普遍且更为重要的需求，并非来自新的病原体，而是来自疫苗剂量缺失以及疫苗损伤或宿主因素（例如儿童营养不良）导致的免疫力不足。麻疹病毒就是一个典型的例子，其基本再生数（R0）为 12-18，使其成为一种高度传染性病毒，需要 95%的人群免疫率才能控制疫情。麻疹疫情在非洲大陆广泛爆发，尤其是在新冠疫情之后，甚至在一些此前被宣布为无麻疹国家的国家也出现了疫情，几乎所有死亡病例都发生在未接种任何常规疫苗的儿童中。高收入国家也出现了类似的麻疹疫情，共有 37 个国家（高于 2021 年的 22 个国家）报告了大规模且破坏性极强的疫情。 21 34 据美国疾病控制与预防中心和世界卫生组织估计，2022 年约有 13.6 万人死于麻疹，比 2021 年增加了 43%，原因是疫苗接种率和覆盖率面临挑战 。35

新冠疫情造成的长期影响需要数十年才能完全显现，但目前资源匮乏国家的疫苗接种率仍然极低。2021 年的一份全球疫苗接种报告估计，在 1820 万未接种疫苗的儿童中，1280 万（70%）生活在中等收入国家，500 万（27%）生活在低收入国家。由于人群免疫力存在未知缺口，未来几年疫苗可预防疾病出现更多零星且难以预测的疫情的风险似乎不可避免。 22 36

新型疫苗技术

新冠疫情极大地加速了疫苗科学的发展，尤其是脂质纳米颗粒 mRNA 疫苗和基于 DNA 的病毒载体平台（统称为基因疫苗技术）的出现。基因疫苗的作用机制是为宿主提供合成靶蛋白所需的遗传物质，从概念上讲，宿主是疫苗生产过程中蛋白质合成的最后一步，这些蛋白质随后呈递给抗原呈递细胞，从而激活下游机制，产生持久的适应性免疫。脂质纳米颗粒 mRNA 疫苗使用包裹在仅由四种脂质构成的脂肪泡中的病原体来源的 mRNA，无需复杂的化学偶联步骤或受限的细胞系，这赋予了疫苗快速、大规模生产的关键优势。其生产周期可短至 3-6 个月，而蛋白偶联疫苗的生产周期为 5-11 个月，减毒活疫苗的生产周期为 4-6 个月。 23 37–40 迄今为止，仅有两种脂质纳米颗粒 mRNA 疫苗获得许可； 2021 年针对 SARS-CoV-2 病毒，2024 年针对呼吸道合胞病毒。对于病毒载体，如人腺病毒或猴腺病毒、水疱性口炎病毒和改良型安卡拉痘苗病毒，已获许可的疾病领域数量也较少，包括 SARS-CoV-2、登革热、埃博拉、天花和痘痘。

由于基因疫苗利用宿主细胞机制合成靶向病原体蛋白，并能与主要组织相容性复合体共表达，这与病毒在自然感染中的行为方式相似，因此基因疫苗非常适合病毒靶标。相比之下，细菌蛋白的表达依赖于细菌自身的机制以及其他因素，例如细菌多样性、保护所需的抗原数量以及免疫原性多糖靶标，这些因素使得 mRNA 和病毒载体递送系统难以实现。基因疫苗联合接种的研究，例如 SARS-CoV-2 疫苗与季节性流感疫苗和呼吸道合胞病毒疫苗的联合接种，已提供了良好的安全性和免疫原性数据，目前多价 mRNA 疫苗正在临床试验中研发。总而言之，基因疫苗技术的出现不会改变现有的常规母婴免疫接种计划，该计划仍然需要多价疫苗并覆盖多种细菌靶标。

吸取新冠肺炎疫情以及近期东非麻疹和马尔堡病毒疫情的经验教训，基因疫苗技术很可能在控制新型病毒病原体疾病暴发方面得到优先应用。非洲疾病控制中心的数据显示 ，截至 2023 年 9 月，非洲大陆共接种了 10.845 亿剂新冠肺炎疫苗，其中 3%至 80%为脂质纳米颗粒 mRNA 或病毒载体基因疫苗。 基因疫苗未来影响的关键在于其特殊的疫苗冷链要求。与世界卫生组织扩大免疫规划中使用的亚单位疫苗和减毒活疫苗不同，基因疫苗的长期稳定性需要储存在-20℃或更低的温度下，而目前根据新冠肺炎疫情前的需求设计的疫苗冷链并未针对这些条件进行优化。从−20 °C 取出后，基因疫苗在 2-8°C 冰箱温度下的稳定性通常为数周至数月，而非基因疫苗的稳定性则为 2-3 年（ 图 2 ）。 37 38

为适应未来基因疫苗的部署，疫苗冷链设计不仅需要目前许多中低收入国家疫苗冷链所不具备的超低温存储能力，还需要超快速的配送系统，以最大限度地降低疫苗损坏和浪费的风险。卢旺达是仅有的四个在 2022 年中期达到世卫组织设定的 70%人口疫苗覆盖率目标的非洲国家之一，该国新冠疫苗的部署数据显示，其疫苗冷链总容量（包括所有冰箱和冰柜）为 245,481 升，其中 20,374 升的疫苗冷冻容量（占总容量的 8.3%）是实现这一目标的关键（数据来自卢旺达生物医学中心 2022 年的审计报告）。这些数据表明，鉴于许多地区世卫组织扩大免疫规划中的疫苗（例如口服脊髓灰质炎疫苗和麻疹-风疹疫苗）的冷冻存储能力有限，中低收入国家的疫苗冷链可以如何进行调整以适应基因疫苗的部署。 45

针对全球卫生重大优先事项的新疫苗

中低收入国家传染病负担尚未得到满足，这促使疫苗应对措施种类不断增加，而所有这些措施都需要本已捉襟见肘的疫苗冷链容量。 39 过去十年，一些此前尚无疫苗的重大全球卫生优先事项的控制已开始依靠新获批的疫苗来实现。这些疫苗包括用于预防伤寒（V1 破伤风类毒素，Bharat Biotech International）、疟疾（RTS,S/ASO1，GSK）、呼吸道合胞病毒（RSVPreF3，GSK 和 mRNA-1345，Moderna）的疫苗，以及用于加速结束新冠肺炎疫情的多种新疫苗。

随着实验性候选疫苗研发取得科学突破，要使创新惠及中低收入国家，就必须考虑这些国家的疫苗冷链系统。例如，用于预防疟疾的 RTS,S/ASO1 疫苗需要接种四剂（分别在 5、6、7 和 12-18 个月龄接种），理想情况下应在疟疾传播季节之前接种，并与世界卫生组织现有的扩大免疫规划相结合。在非洲，呼吸道合胞病毒的传播全年持续，几乎没有季节性变化。然而，在中低收入国家，疟疾和呼吸道合胞病毒是导致婴儿出生后第一个月至第一年死亡的第一和第二大单一病原体（分别占所有死因的 11.8%和 6.7%），这使得它们对非洲社区尤为重要。 23 40 2021 年 10 月，世卫组织批准了 RTS,S/ASO1 疟疾疫苗，该疫苗被纳入儿童免疫规划，并于 2023 年 12 月获得预认证。该疫苗于 2024 年 1 月在喀麦隆系统性引入，目前已在 17 个非洲国家接种了约 1050 万剂。40 母体呼吸道合胞病毒疫苗以及新近获批的用于婴儿的长效呼吸道合胞病毒特异性单克隆抗体（如赛诺菲公司的 nirsevimab），由于需要冷链运输，尚未在非洲各国的医疗卫生体系中普及。

疫苗无需冷链运输

疫苗科学的长期目标之一是研发耐热疫苗产品，使其无需冷藏保存。与此同时，人们致力于开发和扩大一种疫苗冷链变体——温控链——在低收入和中等收入国家的应用范围。 46-48 其目标是将疫苗推广到疫苗冷链基础设施薄弱或缺失的地区，通常作为补充免疫活动的一部分。 49 目前，仅有少数疫苗产品获得世卫组织温控链预认证，包括 A 群脑膜炎球菌和 ACWY 结合疫苗、口服霍乱疫苗、部分人乳头瘤病毒疫苗、破伤风类毒素-乙型肝炎病毒联合疫苗以及伤寒结合疫苗。由世卫组织、联合国儿童基金会、全球疫苗免疫联盟、比尔及梅琳达·盖茨基金会和 PATH 共同牵头的疫苗创新优先战略正在推动温控链疫苗种类的扩展。 50 51

冻干技术提高了病毒载体的热稳定性和储存时间。目前的研究重点在于使用冷冻保护剂，例如低共熔溶剂和碳水化合物聚合物（海藻糖、蔗糖或结冷胶），这些物质能够使活病毒载体在 45℃下稳定保存六个月。此外，研究还涉及将病毒载体封装在耐热聚合物和脂质纳米颗粒中，使用微针或微阵列贴片，真空或喷雾干燥，以及插入较短核苷酸序列的 mRNA，这些方法在提高病毒载体的热耐受性方面展现出良好的前景。 7 52–56 人工智能的出现可能会进一步推动疫苗抗原、佐剂和热稳定性方法的研究进展。 57 58

疫苗生产

过去十年，世卫组织宣布了七起“立即关注的突发公共卫生事件”，分别是 H1N1 流感病毒（2009-2010 年）、埃博拉病毒病（西非，2013-2016 年）、脊髓灰质炎（2014 年至今）、寨卡病毒（2015-2016 年）、埃博拉病毒病（刚果民主共和国，2018-2020 年）、SARS-CoV-2 病毒（2020-2023 年）和痘病毒（2024-2025 年）。此外，还有一些规模较小的疫情，例如马尔堡病毒（2024 年，卢旺达）等，这些疫情需要迅速部署疫苗并同时提供其他疫苗储备。 59-61 撒哈拉以南非洲地区未来可能还会面临更多由已知威胁以及未知威胁（例如世卫组织用来指代具有流行或大流行潜力的假想新病原体的“X 疾病”）引发的传染病疫情。

即使努力扩大区域和本地生产，中低收入国家仍然依赖国际供应，这限制了其免疫规划的响应能力。全球前十大疫苗生产商占据了 75%的疫苗市场份额。 62 欧盟以 44%的全球出口量（不包括欧盟内部贸易）位居榜首，其次是印度（25%）和美国（15%）。然而，根据 2017-2019 年的数据，印度生产并出口了低收入国家使用的 81%的疫苗。 63 疫苗生产商通常将其专利授权给低收入国家的生产商，由后者再销售给其他低收入国家。印度血清研究所目前是世界上最大的疫苗生产商，每年生产 15 亿剂疫苗（占全球供应量的 60%），供应约 170 个国家。为中低收入国家提供疫苗的资金和其他采购机制，例如由全球疫苗免疫联盟（Gavi，2000 年至今）和流行病防范创新联盟（2017 年至今）协调的机制，与确保全民享有疫苗的全球倡议（世卫组织认可的 2030 年免疫议程，IA2030）以及应对因新冠疫情造成的免疫缺口（2023-2024 年大追赶计划）、将世卫组织扩大免疫规划扩展到 17 种疫苗可预防疾病以及许多针对特定疾病的控制和消除举措密切相关。 这些举措包括针对脊髓灰质炎（全球根除脊髓灰质炎行动，1988 年）、破伤风（母婴破伤风消除行动，1989 年）、麻疹和风疹（麻疹和风疹行动，2001 年）、结核病（终止结核病战略，2015 年）、病毒性肝炎（全球卫生部门病毒性肝炎战略，2016 年）、疟疾（全球疟疾技术战略，2016 年）、黄热病（消除黄热病流行战略，2017 年）、人乳头瘤病毒（加速消除宫颈癌全球战略，2020 年）等疾病的专项疫苗接种。 59 60 截至 2025 年，非洲仅生产该大陆所用疫苗的约 1.1%。非洲联盟已加强可持续性建设和应对未来疫情的准备工作，其中包括《非洲疫苗生产伙伴关系行动框架》，旨在到 2040 年实现非洲大陆 60%的疫苗生产目标，这是非洲联盟《2063 年议程》的一部分。此外，许多非洲国家正与流行病防范创新联盟、BioNTech 公司及其他机构合作，筹备 mRNA 疫苗的生产。未来非洲的疫苗冷链体系需要适应这一举措。

气候变化动态

气候变化的影响与疫苗冷链脆弱性和韧性的各个方面都存在重叠，在原本就脆弱的中低收入国家尤为严重。气温上升、降水过多（洪水）和降水过少（干旱）等现象在大片地理区域蔓延，构成了一项“同一健康”紧急事件 ， 其根源在于疾病媒介、环境感染库以及人口迁移和密度的变化。61 疾病媒介，例如按蚊 、 伊蚊和库蚊， 硬蜱， 蠓等，在热带和亚热带地区传播着大量的传染病（世界卫生组织估计占所有传染病的 17%）。 64 65 由原生动物（疟疾、利什曼病、昏睡病和丝虫病）、病毒（登革热、基孔肯雅热、寨卡病毒病、黄热病、西尼罗河病毒病、日本脑炎、奥罗普切病毒病和裂谷热）、蠕虫（血吸虫病和钩虫病）等引起的媒介传播疾病的流行病学特征可能会增加。食物和水传播的疫苗可预防疾病（ 伤寒沙门氏菌病 、 副伤寒沙门氏菌病 、霍乱弧菌病、脊髓灰质炎、轮状病毒病等），统称为腹泻性疾病，目前已占 1-4 岁儿童所有死因的 12%（与疟疾的死亡率相当）。 23 空气传播感染可能会因人口密度增加而发生变化，季节性减弱（在高收入国家更为常见），这可能会降低呼吸道疫苗在年度季节性流感、SARS-CoV-2 感染和呼吸道合胞病毒感染中部署时间的效果。61 个非洲疫苗冷链网络很可能在最需要的时候出现在错误的地点和错误的时间。

非疫苗技术

对新技术及其协同整合的投资，以及熟练劳动力的培养，将成为未来疫苗在非洲中低收入国家产生更大影响的关键因素。 66-71 诸如冷链设备优化平台和全球疫苗免疫联盟（Gavi，2017-2021 年，2.5 亿美元）等项目，以及联合国儿童基金会和世界卫生组织的其他举措，已与中低收入国家共同投资，以支持其获得高性能疫苗冷链设备。 71 经世卫组织性能、质量和安全认证的新型冰箱技术，可利用人工智能优化压缩机效率和能源需求预测算法，比旧式冰箱节能 20-40%，并可使用低全球变暖潜能值的制冷剂，例如 R290 和 R600a（丙烷和异丁烷）的混合物，而非传统的氢氟碳化合物。 72 小型、完全太阳能供电且经世卫组织认证的冰箱，可以消除依赖电网基础设施和长期能源成本所带来的所有风险和地域限制。 10 73–75

对于疫苗冷链网络的末端环节，无人机和空中物流已被证明具有长期成本效益，能够供应数百万剂疫苗（尼日利亚、加纳），减少 60%的疫苗缺货（加纳），在兽医疾病防控（例如裂谷热）方面可跨部门灵活应用（卢旺达），并能安全地将非洲中低收入国家偏远农村诊所的疫苗库存量减少 3%至 90%（卢旺达） 76-79 （Rukundo 等人，投稿中，2026）。技术还有助于在整个疫苗冷链网络中嵌入疫苗库存的数字化可见性、追踪和区块链责任机制 80,81 。目前，采用 GS1 二维码的智能标签和更先进的技术（例如射频识别）可以实现对疫苗库存的实时追踪和认证，直至初级包装级别。更进一步的做法是，对每个小瓶进行独特的标签，以便实时全面了解疫苗冷链中开封和关闭的小瓶的损失和系统效率低下情况。

这种方法不仅可以提升公共卫生机构和非政府组织的运作效率，还有助于解决公众日益严重的疫苗犹豫问题。疫苗犹豫是一个复杂的问题，往往具有地域性，并受到非洲及其他地区社会和科学因素的双重影响，这给系统性和定量分析带来了挑战。 8 82 83 然而，通过使用针对特定疫苗瓶的数字产品护照， 84 可以缓解人们对假冒疫苗、过期疫苗或因温度变化而损坏的疫苗的担忧。这种数字产品护照已在其他复杂的供应链中得到应用，使个人能够验证自己或孩子接种的疫苗质量。

结论

疫苗冷链是至关重要的冷却和国家基础设施，支撑着疫苗在全球范围内的历史性影响，并维系着疫苗政策的实施和广泛的社会保护。然而，系统缺陷可能导致疫苗库存的重大损失，并无法满足民众的需求。这种缺陷在撒哈拉以南非洲国家最为严重，这些国家承受着疫苗可预防疾病和死亡的最大负担。当前和未来的发展前景包括：需要找到途径在低收入和中等收入国家产生影响的创新，以及应对前所未有的、不可预测的产能和性能威胁。为了提高和维持疫苗安全，面向非洲社区的下一代疫苗冷链系统需要确保疫苗及时送达所有社区，最大限度地减少浪费，提供良好的性价比，并维护公众的信任。与此同时，非洲低收入和中等收入国家必须变得更加灵活，以应对气候变化导致的产能意外损失或需求高峰，并将疫苗科学、冷却技术、运输物流和数字化追踪方面的最新创新和进展作为优先事项。未来的不确定性要求我们具备强大的敏捷性。