佘惠敏
新冠病毒是一種新病毒,疫苗研發(fā)有很多不確定因素,多種技術(shù)路線(xiàn)并進(jìn)才是多保險(xiǎn)方案。彭博社撰文稱(chēng),截至1月31日上午6時(shí)許,全球62個(gè)國(guó)家已經(jīng)接種了超過(guò)9440萬(wàn)劑新冠疫苗,平均每天接種447萬(wàn)劑。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前已被批準(zhǔn)上市或獲得緊急授權(quán)的新冠疫苗共有8種。那么,新冠疫苗研發(fā)有哪些技術(shù)路線(xiàn)?它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
科技部社會(huì)發(fā)展科技司司長(zhǎng)吳遠(yuǎn)彬介紹,疫情發(fā)生之初,科研攻關(guān)組就將疫苗的研發(fā)作為主攻方向之一,為了更大限度地提升疫苗研發(fā)的成功率,在梳理分析不同的技術(shù)基礎(chǔ)和可能性之后,科研攻關(guān)組布局了病毒的滅活疫苗、核酸疫苗、重組蛋白疫苗、腺病毒載體疫苗、減毒流感病毒載體疫苗這樣5條技術(shù)路線(xiàn)。
這5類(lèi)疫苗各有什么特點(diǎn)?
1.滅活疫苗
滅活疫苗是最傳統(tǒng)的經(jīng)典技術(shù)路線(xiàn),即在體外培養(yǎng)新冠病毒,然后將其滅活,使之沒(méi)有毒性,但這些病毒的“尸體”仍能刺激人體產(chǎn)生抗體,使免疫細(xì)胞記住病毒的模樣。2020年12月31日,國(guó)務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制發(fā)布,國(guó)藥集團(tuán)中國(guó)生物新冠滅活疫苗已獲得國(guó)家藥監(jiān)局批準(zhǔn)附條件上市。已有數(shù)據(jù)顯示,保護(hù)率為79.34%,實(shí)現(xiàn)安全性、有效性、可及性、可負(fù)擔(dān)性的統(tǒng)一,達(dá)到世界衛(wèi)生組織及國(guó)家藥監(jiān)局相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
滅活疫苗的優(yōu)點(diǎn)是:制備方法簡(jiǎn)單快速,安全性比較高,它是應(yīng)對(duì)急性疾病傳播通常采用的手段。滅活疫苗很常見(jiàn),我國(guó)常用的乙肝疫苗、脊灰滅活疫苗、乙腦滅活疫苗、百白破疫苗等都是滅活疫苗。
但滅活疫苗也有缺點(diǎn),如接種劑量大、免疫期短、免疫途徑單一等,而它最可怕的缺點(diǎn)是有時(shí)候會(huì)造成抗體依賴(lài)增強(qiáng)效應(yīng)(ADE),使病毒感染加重,這是一種會(huì)導(dǎo)致疫苗研發(fā)失敗的嚴(yán)重不良反應(yīng)。
2.腺病毒載體疫苗
腺病毒載體疫苗是用經(jīng)過(guò)改造后無(wú)害的腺病毒作為載體,裝入新冠病毒的S蛋白基因,制成腺病毒載體疫苗,刺激人體產(chǎn)生抗體。S蛋白是新冠病毒入侵人體細(xì)胞的關(guān)鍵“鑰匙”,無(wú)害的腺病毒戴上S蛋白的“帽子”,假裝自己很“兇”,讓人體產(chǎn)生免疫記憶。陳薇院士團(tuán)隊(duì)正在做二期臨床試驗(yàn)的新冠疫苗就是腺病毒載體疫苗,這是一種較為成熟的疫苗技術(shù)路線(xiàn)。
腺病毒載體疫苗的優(yōu)點(diǎn)是:安全、高效、引發(fā)的不良反應(yīng)少。這種疫苗有成功先例:此前,由陳薇院士團(tuán)隊(duì)和天津康希諾生物技術(shù)有限公司聯(lián)合自主研制的重組埃博拉病毒病疫苗也是用腺病毒作載體。
這種疫苗也有缺點(diǎn),重組病毒載體疫苗研發(fā)需要考慮如何克服“預(yù)存免疫”。以進(jìn)入臨床試驗(yàn)的重組新冠疫苗為例,該疫苗以5型腺病毒作載體,但絕大多數(shù)人成長(zhǎng)過(guò)程中曾感染過(guò)5型腺病毒,體內(nèi)可能存在能中和腺病毒載體的抗體,從而可能攻擊載體、降低疫苗效果。也就是說(shuō),疫苗的安全性高,但有效性可能不足。
3.核酸疫苗
核酸疫苗包括mRNA疫苗和DNA疫苗,是將編碼S蛋白的基因,mRNA或者DNA直接注入人體,利用人體細(xì)胞在人體內(nèi)合成S蛋白,刺激人體產(chǎn)生抗體。通俗地說(shuō),相當(dāng)于把一份記錄詳細(xì)的病毒檔案交給人體的免疫系統(tǒng)。美國(guó)莫德納公司已獲批二期臨床試驗(yàn)的mRNA新冠疫苗就屬于核酸疫苗。2020年12月,復(fù)星醫(yī)藥全球合作伙伴德國(guó)BioNTech獲得英國(guó)藥品和健康產(chǎn)品管理局(MHRA)批準(zhǔn)其mRNA新冠核酸疫苗BNT162b2的緊急使用授權(quán)。
核酸疫苗的優(yōu)點(diǎn)是:研制時(shí)不需要合成蛋白質(zhì)或病毒,流程簡(jiǎn)單,安全性相對(duì)比較高。核酸疫苗是全世界都在積極探索的疫苗研發(fā)新技術(shù),中國(guó)一些高校正開(kāi)展這條路線(xiàn)的研究。
這種疫苗的技術(shù)太新了,還沒(méi)有成功先例,所以也不知道研發(fā)過(guò)程中前方哪里可能有坑!從產(chǎn)業(yè)角度看,雖然其生產(chǎn)工藝本身并不復(fù)雜,但全球多數(shù)國(guó)家該領(lǐng)域基礎(chǔ)比較薄弱,尚未形成穩(wěn)定可控的大規(guī)模生產(chǎn)供應(yīng)鏈。所以它的缺點(diǎn)是:無(wú)成功先例,多數(shù)國(guó)家無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn),可能因價(jià)格較貴而難以普及到低收入國(guó)家。
4.重組蛋白疫苗
重組蛋白疫苗,也稱(chēng)基因工程重組亞單位疫苗。它是通過(guò)基因工程方法,大量生產(chǎn)新冠病毒最有可能作為抗原的S蛋白,把它注射到人體,刺激人體產(chǎn)生抗體。相當(dāng)于不生產(chǎn)完整病毒,而是單獨(dú)生產(chǎn)很多新冠病毒的關(guān)鍵部件“鑰匙”,將其交給人體的免疫系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。我國(guó)已掌握了大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量和高純度疫苗蛋白的技術(shù),這是一條可以大規(guī)??焖偕a(chǎn)疫苗的技術(shù)路線(xiàn)。
重組亞單位疫苗的優(yōu)點(diǎn)是:安全、高效、可規(guī)模化生產(chǎn)。這條路線(xiàn)有成功先例,比較成功的基因工程亞單位疫苗是乙型肝炎表面抗原疫苗。
重組亞單位疫苗的缺點(diǎn)是:需要找到一個(gè)好的表達(dá)系統(tǒng),這很困難。它的抗原性受到所選用表達(dá)系統(tǒng)的影響,因此在制備疫苗時(shí)就需對(duì)表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行謹(jǐn)慎選擇。
5.減毒流感病毒載體疫苗
減毒流感病毒載體疫苗是用已批準(zhǔn)上市的減毒流感病毒疫苗作為載體,攜帶新冠病毒的S蛋白,共同刺激人體產(chǎn)生針對(duì)兩種病毒的抗體。簡(jiǎn)單地說(shuō),這種疫苗就是低毒性流感病毒戴上新冠病毒S蛋白“帽子”后形成的融合病毒,可以一石二鳥(niǎo),既能防流感又能防新冠。在新冠肺炎與流感流行重疊時(shí),其臨床意義非常大。由于減毒流感病毒容易感染鼻腔,所以這種疫苗僅通過(guò)滴鼻的方式就可以完成疫苗接種。
減毒流感病毒載體疫苗的優(yōu)點(diǎn)是:一苗防兩病,接種次數(shù)少,接種方式簡(jiǎn)單。病毒減毒活疫苗是非常重要的一類(lèi)疫苗,我們平時(shí)常見(jiàn)的減毒活疫苗有:乙型腦炎減毒活疫苗、甲型肝炎減毒活疫苗、麻疹減毒活疫苗等。但減毒活疫苗的缺點(diǎn)是:研發(fā)過(guò)程漫長(zhǎng)。
需要注意的是,這條技術(shù)路線(xiàn)并不是直接將新冠病毒做減毒處理制成疫苗,因?yàn)槟切枰ㄟ^(guò)長(zhǎng)時(shí)間的病毒培養(yǎng)傳代減毒和篩選;而是把已經(jīng)減毒的流感病毒疫苗作為載體,將新冠病毒上致病的S蛋白通過(guò)生物工程的方法移到減毒的流感病毒疫苗上,這樣就可以節(jié)省大量的病毒培養(yǎng)傳代減毒和篩選時(shí)間。
新冠肺炎疫苗的研發(fā),面臨著很多困難和障礙。
難點(diǎn)一:認(rèn)識(shí)新敵人
要打敗一個(gè)新敵人,首先要認(rèn)識(shí)和了解它。新冠病毒是過(guò)去18年里第3種通過(guò)跨物種傳播而導(dǎo)致人類(lèi)大規(guī)模感染的冠狀病毒,之前的兩種是SARS和MERS。
對(duì)同類(lèi)病毒的研究經(jīng)驗(yàn),能幫我們更好地了解新敵人。但遺憾的是,迄今尚無(wú)針對(duì)某種冠狀病毒的疫苗和藥物研發(fā)出來(lái),SARS和MERS都沒(méi)有特效藥物和成功上市的疫苗。相對(duì)于其他病毒而言,我們對(duì)新冠病毒的生物學(xué)特征、感染過(guò)程、致病性,以及人體對(duì)它產(chǎn)生的免疫應(yīng)答仍然知之甚少。對(duì)新冠病毒的深入了解,還需花費(fèi)我們很多時(shí)間。
但SARS和MERS還是讓我們對(duì)冠狀病毒的認(rèn)識(shí)水平提高了。此次疫情暴發(fā)后,我國(guó)科學(xué)家迅速完成了新冠病毒基因測(cè)序、毒株分離等工作,為疫苗研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
難點(diǎn)二:敵人會(huì)變身
新冠病毒是一種高度糖基化的RNA病毒,這意味著它容易變身,導(dǎo)致疫苗失效。
糖基化是一種廣泛存在、結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的蛋白質(zhì)翻譯后修飾,在細(xì)胞和機(jī)體內(nèi)發(fā)揮著重要功能。有學(xué)者對(duì)常見(jiàn)的包膜病毒的糖基化位點(diǎn)做了對(duì)比:丙型肝炎病毒有4至11個(gè)糖基化位點(diǎn),流感病毒有5至11個(gè)糖基化位點(diǎn),埃博拉病毒有8至15個(gè)糖基化位點(diǎn),艾滋病毒有多達(dá)20至30個(gè)糖基化位點(diǎn)。
這些糖基化位點(diǎn)會(huì)讓病毒容易產(chǎn)生多種突變。病毒糖基化后就相當(dāng)于用了“易容術(shù)”偽裝,人體注射疫苗后產(chǎn)生的抗體不一定能夠準(zhǔn)確識(shí)別出體內(nèi)病毒,也就起不到預(yù)防作用了。艾滋病毒的糖基化位點(diǎn)是流感病毒的3倍至6倍,這也是艾滋疫苗研發(fā)遲遲無(wú)法成功的主要原因之一。
而最新研究顯示,新冠病毒是高度糖基化的球形顆粒,有著龐大的結(jié)構(gòu),至少有66個(gè)糖基化位點(diǎn)!新冠病毒的糖基化位點(diǎn)至少是艾滋病毒的兩倍,這也意味著疫苗研發(fā)工作異常艱難。
難點(diǎn)三:武器反傷己
新冠疫苗是人類(lèi)應(yīng)對(duì)病毒的武器,但ADE效應(yīng)有可能讓這個(gè)武器反過(guò)來(lái)加深對(duì)人類(lèi)的傷害。ADE是指,當(dāng)機(jī)體遭遇病原體感染時(shí),原有的中和抗體不僅不能防止病毒侵入人體細(xì)胞,某些病毒在特異性抗體協(xié)助下復(fù)制或感染能力還會(huì)顯著增強(qiáng),引發(fā)更嚴(yán)重的病理?yè)p傷。ADE效應(yīng)成為登革熱疫苗數(shù)十年艱辛研發(fā)歷程中的主要障礙之一。
科學(xué)家們?cè)赟ARS疫苗研發(fā)的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了ADE作用:如果猴子接種表達(dá)SARS病毒刺突蛋白的“重組痘苗-SARS疫苗”后再被SARS病毒感染,急性肺部損傷反而會(huì)加重。鑒于新冠病毒與SARS病毒相近的刺突蛋白結(jié)構(gòu)和感染機(jī)制,新冠病毒疫苗也存在發(fā)生ADE作用的風(fēng)險(xiǎn),在疫苗設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真加以關(guān)注和研究。
2020年5月6日,中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上率先發(fā)表了新冠病毒疫苗的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果:《SARS-CoV-2病毒滅活疫苗的快速開(kāi)發(fā)》。研究者開(kāi)發(fā)了一種純化的滅活新冠病毒候選疫苗,用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。其中,高劑量組的4只恒河猴感染后的第7天,咽喉、肛門(mén)和肺部都未檢測(cè)到病毒,也沒(méi)有觀察到ADE現(xiàn)象。
除了上述三大困難外,新冠疫苗研發(fā)可能還有很多意想不到的困難需要一一克服,因?yàn)檎l(shuí)也無(wú)法保證疫苗研發(fā)一定能成功。艾滋病毒是RNA病毒,從上世紀(jì)80年代開(kāi)始研發(fā)疫苗,至今不成功。
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