脊髓灰質炎疫苗

1936年時，紐約大學的研究助理莫里斯·布羅迪（Maurice Brodie）利用猴子的脊髓作為病毒生長環境，並以甲醛殺死病毒，以製成脊髓灰質炎疫苗。由於難以獲得足量的病毒，使其嘗試剛開始就受到阻礙。在測試疫苗時，布羅迪首先以自己和多位助手來作實驗，接著再將疫苗接種於3000名兒童，其中多人出現了過敏反應，且沒有出現免疫作用[15]。費城的病理學家約翰·科勒默（John Kollmer）也在同年宣稱研發出疫苗，不但同樣沒有使人免疫的能力，還造成了多名死亡案例[16]。

美國國家脊髓灰質炎免疫計畫（National Polio Immunization Program）早期於喬治亞州哥倫布所進行的大型疫苗接種活動。

到了1948年，由約翰·富蘭克林·恩德斯所領導的波士頓兒童醫院團隊，在實驗室的人體組織中成功培養出脊髓灰質炎病毒。恩德斯與同事托馬斯·哈克爾·韋勒和弗雷德里克·查普曼·羅賓斯也因這項貢獻而獲得1954年的諾貝爾生理學或醫學獎[17]。除此之外，同時期還有多項關鍵發現：包括病毒的3種血清型（serotype），也就是第一型（PV1，Mahoney）、第二型（PV2，MEF-1），與第三型（PV3，Saukett）；還有人體麻痺前血液中會出現病毒的現象，以及γ-球蛋白型態抗體在抵抗病毒方面的效用[8][18]。

美國在1952年與1953年，分別增加了5萬8000與3萬5000個病例，高於先前每年約2萬人的增加速度。當時在紐約萊德利實驗室（Lederle Laboratories）的希拉里·科普罗夫斯基曾宣稱在1950年成首先成功研發疫苗，不過直到沙克疫苗投入市場後5年，他的疫苗才正式脫離研究階段。此外，沙賓疫苗研發時所用的減毒性病毒樣本，也是由柯普洛夫斯基所提供，但他自己的疫苗因為部分會恢復致病性而失敗[19]。

第一種有效的疫苗，是匹茲堡大學的約納斯·沙克在1952年研發完成，這種疫苗稱為「去活化脊髓灰質炎疫苗」（inactivated poliovirus vaccine，IPV），又稱「沙克疫苗」，是利用3種血清型的致病性病毒株所研發。這些病毒首先培養於一種稱為綠猴腎細胞（Vero cell）的猴子腎臟組織，之後再以福馬林處理使其失去活性[8]。

注射沙克疫苗可使血液產生以免疫球蛋白G（IgG）為抗體的免疫作用，防止病毒血症（viremia）的發生，並保護運動神經元（motor neurons），進而阻礙脊髓灰質炎的感染，也因此降低了產生延髓型脊髓灰質炎（bulbar polio）以及後脊髓灰質炎症候群（post-polio syndrome）的風險。不過由於此疫苗並無法保護腸道的黏膜內襯（mucosal lining），因此已接種沙克疫苗的人們仍可能持續散播疾病。

1954年，疫苗於賓州匹茲堡的阿森納小學（Arsenal Elementary School）與華生兒童之家（Watson Home for Children）展開試驗。之後又在湯瑪斯·弗朗西斯（Thomas Francis）的領導下，進行了一場稱為弗朗西斯實測（Francis Field Trial）的大規模試驗工作，一開始是在維吉尼亞州的麥克林（McLean）進行，對當地富蘭克林·謝爾曼小學（Franklin Sherman Elementary School）的大約4000名兒童進行接種；最後在美國的44個州中，總共有大約180萬名兒童受試[20]。測試中約有440,000位兒童接受了一次以上的疫苗注射；另有210,000位兒童接受由培養基製成的安慰劑；對照組則是由120萬名無接受疫苗的兒童構成，並研究觀察他們是否受到脊髓灰質炎的感染[21]。結果發表於1955年4月12日，這場測試顯示沙克疫苗在對抗PV1方面有60%到70%的效果；而對抗PV2與PV3的效果則達到90%以上[22]。

沙克疫苗在1955年獲得許可，兒童接種活動也在不久後開始。March of Dimes組織在美國推動大規模防疫計畫，使美國到了1957年時，一年所增加的脊髓灰質炎病例減少到5600人[23]。IPV疫苗在美國一直到1960年代仍廣泛使用。強效型的IPV在1987年於美國通過許可，是目前美國所用的疫苗之一[24]。索尔克从未对其发明的疫苗申请专利，并且也未从中获利[25][26]。

1963年美國疾病控制與預防中心的宣傳海報，圖中的蜜蜂稱「Wellbee」，用以鼓勵大眾接受口服沙賓疫苗。

中国医学科学院医学生物学研究所生产的I型III型脊髓灰质炎减毒活疫苗糖丸（人二倍体细胞）

在沙克疫苗獲得成功後數年，阿爾伯特·沙賓也研發出又稱「沙賓疫苗」的口服脊髓灰質炎疫苗（oral polio vaccine，OPV）[27]。這種疫苗是利用減毒性活病毒所製成，原理在於使病毒處於低於一般體溫的非人類細胞中，進而使病毒的基因組自然發生突變。

減毒性的沙賓1號病毒株（Sabin 1 strain）與其帶致病性的親代（PV1血清型）之間，共有57個核苷酸的發生替換；2號病毒株有2個核甘酸替換，使其毒性減弱；3號則有10個替換參與毒性的減弱[8]。主要的減毒性因素在於突變發生於3株病毒的內部核糖體進入位點（internal ribosome entry site，IRES）[28]，使其中的莖環結構發生變化，減低病毒在宿主細胞中轉譯自身RNA模板的能力[29]。沙賓疫苗中的減毒性病毒在腸道，也就是感染的主要部位中能有效地複製；不過在神經系統組織中則否。此外，沙賓疫苗在服用上較為簡易，且免疫時間也較沙克疫苗為久[28]。

1961年，第一型與第二型病毒的單價口服脊髓灰質炎疫苗（monovalent oral poliovirus vaccine，MOPV；單價疫苗是只針對其中一型病毒的疫苗）獲得許可；隔年第三型MOPV的許可也獲通過。到了1963年，三價口服OPV許可通過，並逐漸取代去活化病毒，成為多數國家主要使用的疫苗類型[15]。在1961時，全美國的病例只剩下161例[30]。沙宾拒绝为其发明的脊灰疫苗申请专利，并于1972年将其疫苗生产所用的病毒毒株无偿捐赠给了世界卫生组织[31][32]。

1959年3月，中国卫生部决定派顾方舟等人到苏联考察脊灰疫苗的生产工艺[33]。当时美国科学家阿尔伯特·沙宾正与苏联科学家米哈伊尔·楚马科夫合作，在苏联进行大规模“口服脊髓灰质炎疫苗（OPV）”的接种试验[32][34]。1959年12月，中国卫生部采纳了顾方舟的建议，批准成立“脊灰活疫苗研究协作组”、顾方舟担任了组长，进行脊髓灰质炎活疫苗的研究工作[35]。1960年，该研究组研制出首批“沙宾型”的脊髓灰质炎液体活疫苗，后于1962年研制出可在室温下保存7天的“糖丸”活疫苗[36][37]。

2015年，中国医学科学院医学生物学研究所生产的Sabin株IPV获批上市[38]。因世界卫生组织宣布第二型脊髓灰质炎病毒已经于2015年绝灭，为避免该病毒造成的疫苗衍生病毒风险，中国于2016年5月1日修改了脊髓灰质炎免疫规划，包括将IPV纳入国家免疫规划，实行“1剂IPV+3剂OPV”的免疫程序，以及停用原本在中国广泛使用的三价糖丸，改用不含第二型病毒减毒毒株的二价滴剂或糖丸[39]。

口服沙賓疫苗中所含的減毒性病毒有可能再度轉變，成為帶有致病性的病毒[40][41]。因此而生的病毒稱為疫苗衍生脊髓灰質炎病毒（vaccine-derived poliovirus，VDPV），產生疫苗相关麻痹與一般外源性的脊髓灰質炎無法辨別[42]。這種情形相當少見（世界卫生组织估计，接种脊灰减活疫苗发生相关麻痹的概率约为1/25万首次接种剂次），但仍在一些口服疫苗涵蓋率較低的地區爆發，可能原因在恢復致病性的病毒與疫苗中的病毒相近，因此本身就是疫苗的對抗目標[43][44]。

中國曾在2006年發生VDPV疫情[45]。其他發生地點還有柬埔寨（2005年-2006年）、緬甸（2006年-2007年）、伊朗（1995年，2005年-2007年）、敘利亞、科威特、埃及，以及奈及利亞（2007年）等地[46]。

为了完全避免疫苗相关麻痹，脊灰灭活疫苗正在逐渐取代脊灰减活疫苗。

每75萬名疫苗接受者中，平均約有1人產生疫苗相關麻痺型脊髓灰質炎（vaccine-associated paralytic poliomyelitis，VAPP），不過詳細的發生比例依地區而異[47]，且成人發生的機會也高於兒童。此外，免疫不全（immunodeficient）的兒童，尤其是B淋巴細胞疾病患者，由於合成抗體能力較弱，得到VAPP的機會較一般兒童為高[42]。

VAPP曾於白俄羅斯（1965年-1966年）、埃及（1983年-1993年）、伊斯帕尼奧拉島（2000年-2001年）、菲律賓（2001年），以及馬達加斯加（2001年-2002年）[48]。與海地（2002年）[49]等地方爆發。