全球新冠肺炎疫情嚴峻形勢下不同類型疫苗研究進展分析

 

指導專家:朱 迅

原國家新藥咨詢委員會專家、著名免疫學家、醫學博士、法學碩士

致謝:本文是在朱迅博士指導之下完成,朱老師提供了豐富的技術知識,并對未來趨勢提供了專業見解,在此由衷感謝朱老師的悉心指導!

背景

當前,新冠疫情在國內外呈現不同的發展趨勢。一方面,國內在疫情發生后果斷的管控措施,使得國內疫情得到了有效的控制,進入疫情防控的新階段;另一方面,國外在我國進行防疫管控時,由于沒有采取積極的應對措施,錯失了我國為世界爭取的寶貴時間,使得多國相繼淪陷為疫情重災區,國外感染人數已遠超過國內。
隨著新冠疫情在全球的大爆發,相對于當前所采取的措施,疫苗是針對病毒防控最好的措施。在疫情發生后,國內外多家企業和科研機構便開始了新冠疫苗的研發工作。截至3月24日,全球有不少于106家公司和科研機構,正在進行至少73個新冠病毒疫苗項目的開發工作。項目以中國和美國為主,中國在研相關項目37個,包括與國外聯合研發9個;美國在研項目17個,包括與國外聯合開發9個。

表1  全球疫苗研發區域分析

 

常見疫苗種類和特性

隨著疫苗技術不斷發展,目前市面上應用廣泛且成熟的疫苗主要是滅活病毒疫苗、減毒活疫苗和亞單位/重組蛋白疫苗,近年來,新興的病毒載體疫苗和核酸疫苗因其獨特的優勢,也在快速研發和驗證中。本次疫情的突發性,更加突顯了新技術疫苗應用的重要性。
 
1. 全菌疫苗(全病毒疫苗)
全病毒疫苗通過將病毒滅活或降低病毒毒力的方式制作能激活免疫反應的疫苗。
滅活的病毒疫苗通過化學(通常是福爾馬林),加熱或輻射等方式處理病毒,使病毒失去毒性,但保留其主要抗原特征,仍然能夠激活人體的免疫反應。常見的全病毒疫苗包括脊髓灰質炎疫苗、甲肝疫苗、狂犬疫苗和一些流感疫苗。滅活病毒疫苗的免疫原性低于減毒活疫苗,通常需要多次接種才能激活足夠的免疫反應。
減毒活疫苗是通過篩選獲得的不致病的病毒株系,通常采用將病毒在非天然宿主細胞中傳代的方法來篩選減毒活疫苗。病毒為了生存并感染非天然宿主細胞,將會產生突變,并適應在新宿主細胞中復制,經過多次傳代后,漸漸無法在天然宿主中正常繁殖。常見的減毒活疫苗包括黃熱病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、輪狀病毒疫苗和天花疫苗等。
減毒活疫苗與天然病原體相似度很高,因此可以誘導強烈而持續的免疫反應,通過1至2次接種就可以提供終生免疫力。但對免疫力不足、有慢性病或器官移植的個體接種,可能導致疾病。減毒活疫苗保存和運輸條件嚴格,需要冷藏維持疫苗活性。極少數情況下,減毒活疫苗有突變返祖而引起疾病的風險。
全病毒疫苗應用歷史悠久,有大量成熟產品,但諸多缺陷也限制其長遠發展,特別在應對突發疫情時不能滿足需求,下文將結合疫情討論。
 
2.亞單位疫苗
亞單位疫苗通過化學分解或蛋白水解方法使病毒蛋白分離,篩選并保留其中一部分有免疫活性的片段。常見的亞單位如傷寒疫苗。亞單位疫苗的副反應較小,但抗原表位篩選的技術不成熟,并且分離得到的蛋白可能變性,導致免疫原性不強,需要免疫佐劑增強免疫原性。
 
3. 重組蛋白疫苗
重組蛋白疫苗運用基因工程重組技術,通過細菌或酵母等載體表達病毒外殼中免疫原性較強的蛋白,誘導機體的免疫反應。常見應用包括乙肝疫苗和流感病毒疫苗等。重組蛋白疫苗可以通過將表達蛋白的基因序列導入酵母等微生物進行大規模生產。該類疫苗利用病毒最具有免疫原性的部分制成疫苗,能誘導較強的免疫反應,但由于只使用單一蛋白成分,有時需要通過加強免疫才能保持免疫力。重組蛋白疫苗沒有致病性,可以應用于免疫缺陷或有慢性病個體的接種。
 
4. 病毒載體疫苗
病毒載體疫苗原理與基因治療相同,是利用不具有治病性的病毒作為載體,通過保護性抗原基因重組到病毒中,在人體產生疫苗,激活機體免疫反應獲得免疫力。病毒可以在人體特定部位或器官表達抗原,且本身具有免疫原性,能激活免疫反應。病毒載體疫苗基因遞送效率高,但對載體的選擇有較高的技術要求,對病毒載體的操作和生產也有嚴格的規范要求。
通常選擇的病毒載體,一種是復制缺陷性病毒載體,病毒保留了完整的結構和感染力,但自我復制功能喪失,需要特定轉化細胞或輔助病毒等的幫助進行繁殖,從而使人體產生有效免疫力;另一種是有復制能力的病毒載體,它們可作為外源基因的載體而保持自身傳染性。目前,用作載體的病毒主要有腺病毒和痘病毒等,以及利用已經獲批上市的減毒流感疫苗作為載體。
目前應用最成熟的是腺病毒載體,對腺病毒載體的改造已有充分研究,腺病毒載體基因組穩定,宿主范圍廣,不整合到人體基因等優點。在產能上,也可以通過293細胞培養易于實現產業化。但腺病毒是常見的呼吸道病原體,人體普遍存在腺病毒的中和抗體,這些預存的中和抗體會降低腺病毒載體疫苗誘導的免疫反應;同時,腺病毒傳染性極強,載體制備時需避免腺病毒引起的隱性感染,是腺病毒載體疫苗研發中面臨的問題。
目前世界上獲批的病毒載體疫苗,有天津康希諾的以腺病毒5型為載體的埃博拉疫苗在中國獲批,和MERCK的以VSV為載體的埃博拉疫苗在FDA獲批。國內有多家符合GMP標準的CMO企業可以生產。
 
5. 核酸疫苗
核酸疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗,是近些年興起的新型疫苗,通過將編碼疫苗的DNA或mRNA直接注射入人體,利用人體細胞產生疫苗,引起人體的免疫應答。核酸疫苗制備簡單,但規模化生產能力有待考驗。目前世界上還沒有獲批產品。
DNA疫苗是表達病毒蛋白的DNA,被遞送入細胞后,DNA進入細胞核,轉錄為mRNA,再在細胞質中翻譯成蛋白質,蛋白被呈遞到細胞表面,激活免疫反應。DNA疫苗易于生產和儲存。DNA通過電穿孔或脂質體膜融合等方式進入細胞,其效率能否滿足需求仍需要論證。并且DNA有整合到宿主染色體和誘導自身免疫病的風險,此外,DNA疫苗需經入核、轉錄、翻譯的過程,起效較慢。
mRNA疫苗與DNA疫苗基本原理相似,但mRNA無需進入細胞核,在細胞質就能快速翻譯,且mRNA本身可以作為免疫佐劑,進一步促進免疫反應。mRNA會通過生理代謝途徑降解,副作用小,無整合基因組的風險。mRNA生產簡單快速,運輸成本低。但mRNA容易降解,需要通過修飾提高穩定性,大批量生產需要納米脂質體技術保護mRNA,目前擁有該技術,并能夠進行規模化生產的公司較少,僅BioNTech、Moderna和CureVac以及國內的斯微生物具備。mRNA疫苗進展最快的已進入臨床II期,如Moderna的巨細胞病毒(CMV)mRNA疫苗mRNA-1647。
 
6.其他疫苗
 
除了前面幾類當前研究應用比較多疫苗,像治療性疫苗和細胞性疫苗等一些新型疫苗,也已經有了很大的發展。
治療性疫苗:與預防性疫苗不同,治療性疫苗是在機體已經感染病原微生物或已經患病的情況下,用來誘導機體進行特異性免疫應答,從而達到治療或阻止疾病惡化的疫苗。近幾年研究火熱的HIV治療性疫苗、HPV治療性疫苗、乙肝治療性疫苗等都屬于這類疫苗。
細胞性疫苗:是以細胞為載體,讓病毒的目的蛋白在細胞上表達,避免了病毒本身的致病性問題。此次,上海市公共衛生臨床中心便應用人源細胞為載體,開發人源細胞載體疫苗。
 

表2  不同類型疫苗的特點對比

 

新冠病毒疫苗的類型與發展趨勢

根據新冠病毒疫苗研發項目,48個已披露信息的項目涉及59個已公布類型的疫苗,其中核酸疫苗最多,有18個在研項目,占30.5%,其次是亞單位/重組蛋白類疫苗和病毒載體疫苗,分別有16個和13個,而減毒活疫苗和滅活疫苗數量很少,充分顯示出新技術在快速疫苗研發中的作用。
重組蛋白疫苗應用成熟,研發與制備快速,機制明確,因此成為本次抗疫的主力之一。但重組蛋白疫苗通常靶向變異率較高的病毒S蛋白,一旦S蛋白發生變異,該類疫苗將會無效。因此,開發多價疫苗可以有效彌補該缺陷,而病毒載體疫苗和核酸疫苗也可以通過同時表達多個抗原的方式避免該問題。
mRNA疫苗雖不成熟,卻在本次疫情中爆發式的應用,主要是由于其研發和生產周期短。而最傳統的滅活疫苗和減毒活疫苗已被新技術大量取代。滅活疫苗在處理病毒前要大量培養病毒,而新冠病毒的培養與操作需在生物安全3級(BSL-3)實驗室中進行,疫苗研發企業都不具備相應的條件,產品產業化有較大挑戰;減毒活疫苗需要通過多次傳代篩選合適的病毒株系,研發周期太長,難以應對突發疫情。

圖1  新冠病毒疫苗類型占比

在今后的疫苗研發趨勢中,亞單位/蛋白疫苗/多肽仍然是主流形式,而核酸疫苗將會后來居上,成為新的主流疫苗形式,并日趨成熟,病毒載體疫苗由于效率高和靶向特定器官的特殊優勢,在應對某些特定病毒上是較好的選擇。
 
信息披露較詳細的48個項目,多是針對單一技術路徑進行研究,有6個項目同時進行兩個以上路徑的研究。

表3  多技術路徑項目

 
1.核酸疫苗
核酸疫苗是當前研究項目、研究企業和科研機構最多的疫苗。核酸新冠疫苗,是將新冠病毒的S蛋白基因直接注射入人體,在人體內表達S蛋白,引起人體的免疫反應。相比其他類型疫苗,整體開發速度更快。正在研究的18個核酸疫苗項目中,有12個mRNA疫苗,6個DNA疫苗,其中已有1個進行臨床研究,6個正在進行動物試驗,3個預計4月份進入臨床研究。
2月26日,上海市公共衛生臨床中心的徐建青研究員給自己注射了DNA疫苗,成為全球第一個進行人體注射的新冠疫苗。
3月16日,美國國家過敏與傳染病研究所(NIAID)與美國生物科技公司Moderna聯合開發的mRNA-1273新冠疫苗,開始進行45人的臨床I期試驗,是全球第一個開展臨床研究的疫苗。值得注意的是,該疫苗未經過動物藥效試驗驗證,直接進行了臨床試驗,進一步證明了研究人員對mRNA疫苗所具有的安全性的信心。
Inovio在我國科學家公布新冠病毒基因序列3小時后設計出了新冠疫苗,同時宣布最快將于今年夏天開始臨床試驗。目前,Inovio聯合北京艾棣維欣和深圳康泰開發的DNA疫苗,預計在4月份將進行臨床試驗,研究進展大于預期。

表4  核酸疫苗項目名單

 
2. 亞單位/重組蛋白/多肽疫苗
重組蛋白疫苗是于把病毒的S蛋白基因整合到真核表達系里,然后經過體外大量培養,表達出病毒的S蛋白,經過提純制成疫苗。目前速度相對較快,17個項目有4個項目進入動物試驗,1個已產生抗體,2個完成候選疫苗,11個項目在研。其中,重組蛋白疫苗占絕對優勢,亞單位和多肽疫苗各有1個。
上海市公共衛生臨床中心和Novavax都在進行納米顆粒疫苗的研發,通過基因工程技術將病毒膜蛋白組裝形成一個納米顆粒,能夠保證速度和安全,但是研發時間較長。

表5  重組蛋白疫苗項目名單

 
3.病毒載體疫苗
當前的研究中,病毒載體疫苗采用了腺病毒載體、流感病毒載體、MVA-VLP病毒載體和馬痘病毒載體4種病毒載體。是將新冠病毒的S蛋白基因轉入病毒載體,然后注射入人體,在體內表達S蛋白,引起機體免疫反應。以腺病毒載體疫苗為主,有8個疫苗在研;流感病毒載體疫苗有2個;其他兩種各1個。
病毒載體疫苗的整體研發進度較慢,除了1個進入臨床試驗外,均未進行動物試驗。當前,浙江疾控中心的項目正在準備動物試驗,2個完成疫苗候選,1個完成分離毒株。
軍事醫學研究院生物工程研究所和天津康希諾聯合開發的重組新型冠狀病毒(2019-COV)疫苗(腺病毒載體),在3月16日獲批進行臨床試驗,截至3月22日,已對108名志愿者進行人體注射。相比Moderna的mRNA新冠疫苗,該疫苗經過了動物試驗的驗證,實驗數據更為完善可靠。

表6  載體疫苗項目名單

 
4.滅活病毒和減毒疫苗
由于滅活病毒疫苗激活免疫效應比減毒疫苗較差,減毒疫苗研發周期較長,項目進展相對較慢,面對快速應對疫情的需求,項目相對較少。滅活病毒疫苗有5個項目在研,減毒疫苗有3個項目在研。浙江省疾控中心的滅活疫苗進展相對較快,已經篩選到第4代疫苗毒株。

表7  滅活病毒和減毒疫苗項目名單

 
5.其他疫苗
當前,除上述幾種疫苗外,還有治療性疫苗、人源細胞載體疫苗、酵母載體疫苗等。
貝達藥業聯合北京鼎成、杭州瑞普基因正在開發2019-nCoV新型冠狀病毒通用DC治療性疫苗。其具有靶向清除病毒感染細胞的功能,精準高效、安全,是全球唯一的兼具治療和預防功能的新冠疫苗,目前處于早期研發階段。
上海市公共衛生臨床中心的人源細胞載體疫苗是世界首個以人源細胞為載體的疫苗。是將病毒的S蛋白表達在人的細胞膜上,能夠極大地提高疫苗的安全性,而且不需要分離病毒與病毒擴張,具有總體快速、安全、高效的特點,已開始進行靈長類動物試驗。
天津大學的食品級安全酵母載體口服疫苗,以食品級安全釀酒酵母作為載體,以新型冠狀病毒S蛋白作為靶點產生抗體。目前,已完成了重組菌株構建等核心技術開發。
 

總結

就當前新冠疫苗研發進度而言,核酸疫苗、亞單位/重組蛋白/多肽疫苗、病毒載體疫苗作為新型疫苗,充分顯示了技術上的優勢,整體研究進度超出預期。滅活病毒疫苗的研發生產受P3實驗室的限制,大規模培養、產業化難度高;減毒疫苗受技術的影響,研發周期長,兩者在當前疫情中不具有優勢。
核酸疫苗和病毒載體疫苗各有1個項目進入臨床研究,在當前更受矚目。國外mRNA疫苗越過動物試驗直接進入臨床試驗,國內病毒載體疫苗臨床前研究也不完整,安全性、有效性等諸多問題難以證明,生產工藝和質控標準尚待完善。重組蛋白疫苗暫時沒有項目進入臨床,稍落下風,但技術相對成熟,安全性高,后期更具優勢,極有可能批量進行臨床試驗。但受疫情快速發展的影響,加快研究進度,簡化疫苗研發流程,有其合理必要性。
不過,從前面研究的冠狀病毒疫苗中發現,經常會有免疫增強的發生,甚至對身體造成致命的傷害,如何避免潛在免疫增強所造成的機體損傷,也成為研究中需要解決的問題。同時,關于疫苗的認知還有不清楚的地方,這都決定了新冠疫苗的研究不會一蹴而就,可能還需要相當長的時間。
由于對疫苗的認識有限,同時,新冠疫苗的研究依舊在進行中,我們的認知也會不斷深入和改變,接下來我們會繼續對新冠疫苗的研究保持關注,及時的發布相關信息。
 

END

         作者 | 張新、楊周寧

責編 | 老姜

摘自: 張新,楊周寧 火石創造

国产在线精品亚洲综合网|2019天天爽日日拍视频|新天堂2-暖暖视频 免费 日本最新更新