劉明磊,房恩岳,李玉華
綜述
登革熱疫苗最新研究進展
劉明磊*,房恩岳*,李玉華
目前,世界范圍內(nèi)登革熱流行區(qū)在不斷擴大,造成因登革病毒感染引起的住院和死亡人數(shù)不斷增加[1]。研究估計每年約有 5840 萬人感染登革病毒,造成大約 10 000 人死亡[2]。據(jù) WHO 報道,登革病毒感染病例在過去 5 年內(nèi)增加了 30 倍[3]。登革熱病例的快速增長是由于全球運輸、城市化進程加快以及氣候變暖促進了伊蚊(登革病毒傳播媒介)的傳播[4]。登革病毒有 4 個血清型(DENV1 ~ DENV4),不同血清型之間氨基酸序列的同源性為 65% ~ 70%。感染某一種血清型的登革病毒引起的疾病嚴(yán)重程度不同,從無癥狀感染至癥狀較輕的登革熱,還有嚴(yán)重的登革出血熱和登革休克綜合征[5]。
理論上,感染某種型別的登革病毒后,機體會產(chǎn)生對同型登革病毒的長期保護以及對異型登革病毒的短期保護作用。但是,也有學(xué)說認(rèn)為抗體和 T 細(xì)胞產(chǎn)生的非保護性的免疫應(yīng)答會加重另外一個型別的登革病毒的感染[6-8]。通過控制登革病毒的傳播媒介防控登革病毒傳播的技術(shù)尚不成熟[9]。研制和使用安全有效的疫苗是防控登革熱最經(jīng)濟和有效的手段。賽諾菲巴斯德公司研制的黃熱/登革嵌合減毒活疫苗 CYD-TDV[10]已在墨西哥、泰國、巴西、薩爾瓦多和哥斯達黎加等國家獲批使用[11]。III 期臨床試驗顯示疫苗在東南亞和拉丁美洲國家的整體保護效力分別為 56.7% 和 60.8%[12-13]。但是,在評價疫苗對 2 ~ 5 歲受試者的長期保護作用試驗中,與對照組相比,接種疫苗后的第 3 年,受試者有更高比例的風(fēng)險發(fā)生嚴(yán)重的登革病毒感染和住院治療[10]。另外兩種在研疫苗,日本武田制藥公司(Takeda)的 DENVax 和美國變態(tài)反應(yīng)與傳染病研究所(NIAID)的 TV003/TV005 嵌合減毒活疫苗正在進行有效性試驗。除此之外,中國的乙型腦炎/登革病毒 2 型(JEV/DENV-2)嵌合疫苗在非人靈長類動物的實驗顯示其具有良好的安全性和免疫原性[14],其他 3 個血清型的嵌合病毒 JEV/DENV-1、JEV/DENV-3、JEV/DENV-4[15-16]也已經(jīng)完成了臨床前研究。為了及時掌握登革熱疫苗最新研究進展,促進登革熱疫苗的研發(fā),本文就登革熱疫苗的最新進展情況進行綜述。
賽諾菲巴斯德公司研制的四價登革熱嵌合疫苗CYD-TDV(Dengvaxia),分別以 DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 型病毒株的編碼 PrM/E 蛋白基因替換用作疫苗生產(chǎn)株的黃熱病毒 17D(YFV 17D)的相應(yīng)基因獲得YFV/DENV1-4 嵌合病毒減毒株[17]。臨床前研究表明,CYD-TDV 的基因型和表型穩(wěn)定。其嗜內(nèi)臟性和神經(jīng)毒力特性弱于作為骨架的 YFV 17D 疫苗,并且沒有通過血液傳播給蚊子的風(fēng)險[18]。此外,體內(nèi)預(yù)存的針對 YFV 病毒的免疫不會干擾 CYD-TDV 的使用[18-19]。
臨床 IIb 和臨床 III 期試驗最能反映疫苗在人群中的實際效果,包括疫苗的效力,所以本文主要綜述該疫苗的幾次大規(guī)模的臨床 IIb 和臨床 III 期試驗以及最近正在開展的一些臨床試驗結(jié)果。
在泰國進行的一次臨床 IIb 期試驗(CYD23)[20],分為疫苗組和安慰劑對照組,共有年齡在 4 ~ 11 歲的 4002 名兒童參與試驗,疫苗采用在 0、6、12 月接種3 針的免疫程序。試驗結(jié)果顯示,疫苗的整體保護效力為 30.2%。疫苗對不同血清型登革病毒的保護效果不同,對DENV-1、DENV-2、DENV-4的保護效力分別為 61.2%、81.9%、90.0%,而對DENV-2 的保護效力只有3.5%。盡管保護效果不同,在接種第 3 針后的 28 天,疫苗對 4 個血清型均有強的中和抗體應(yīng)答。針對DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的中和抗體幾何平均值分別為 146、310、405、155。接種人群對受試疫苗有很好的耐受,沒有明顯的安全問題[20]。體外測得的中和抗體水平和疫苗的保護效力之間的差異性給我們一些啟示,即體內(nèi)應(yīng)答產(chǎn)生的中和抗體的質(zhì)量、中和抗體型別的特異性或許都和疫苗的保護效果相關(guān),并且僅有體液免疫應(yīng)答或許不能抵抗疾病[21-22]。
隨后在東南亞(CYD14)[12]和拉丁美洲(CYD15)[13]進行了兩次大規(guī)模的臨床 III 期試驗。在東南亞,受試者接種 5.0 log10CCID50每種血清型的嵌合疫苗,與疫苗批準(zhǔn)的注射劑量一致。該臨床試驗涉及 11 個地區(qū),招募了年齡在 2 ~ 14 歲的 10 275 名青少年兒童。結(jié)果顯示疫苗保護效力為 56.5%。與在泰國進行的登革熱疫苗臨床試驗 CYD23 的結(jié)果類似,疫苗對不同登革病毒血清型的保護效力不同。對DENV-3(78.4%)和DENV-4(75.3%)的保護效力較高,對DENV-2的保護效力最低(35.0%),對DENV-1的保護效力處于中間值(50%)。疫苗對 12 ~ 14 歲青少年的保護效力(74.4%)高于6 ~ 11 歲(59.5%)和 2 ~ 5 歲(33.7%)的兒童。疫苗對之前感染過登革病毒而使個體血清基礎(chǔ)免疫水平為陽性的兒童的保護效力(74.3%)明顯高于血清基礎(chǔ)免疫水平為陰性的兒童保護效力(35.5%)。盡管疫苗的保護效力不同,但針對 4 個血清型的登革病毒均產(chǎn)生了強的中和抗體??贵w的幾何平均滴度,DENV-1 為 166,DENV-2 為 355,DENV-3 為 207,DENV-4 為 151。本次臨床試驗一個很好的結(jié)果是,CYD-TDV 疫苗表現(xiàn)出了對預(yù)防重癥登革熱很好的效力,預(yù)防嚴(yán)重登革熱效力為 80.8%,預(yù)防登革出血熱為 88.5%,預(yù)防登革熱引起的住院治療為 67.2%[12]。
在拉丁美洲,與在東南亞接種的疫苗劑量相同,受試者接種 5.0 log10CCID50每種血清型的嵌合疫苗。此試驗涉及美國中南部的 22 個地區(qū),招募了 20 869 名 9 ~ 16 歲的青少年兒童。結(jié)果顯示,疫苗對受試者的整體保護效力為 60.8%,對登革病毒 4 個血清型的保護效力不同。對DENV-4的保護效力最高(77.7%),其次為DENV-3(74.0%),之后為DENV-1(50.3%),對DENV-2 的保護效力依然是最低的(42.3%)。中和抗體水平,DENV-2(574)和 DENV-3(508)較高,DENV-1(395)和 DENV-4(241)較低。與在東南亞進行的登革熱疫苗臨床試驗 CYD14 類似,疫苗表現(xiàn)出了對預(yù)防重癥登革熱很好的效力,預(yù)防嚴(yán)重登革(95.5%),預(yù)防登革出血熱(95.0%),預(yù)防登革熱引起的住院治療(80.3%)[13]。
在這兩次 III 期臨床試驗中,對一種或幾種登革病毒血清型抗體陽性的兒童中,有幾乎 80% 的兒童,免疫 CYD-TDV 后的保護效力是登革病毒抗體陰性的兒童的2 倍(83.7% 對比 43.2%),該結(jié)果提示,疫苗保護效果主要來源于個體的登革病毒基礎(chǔ)免疫水平而不是來源于疫苗接種[12-13]。
最近正在新加坡(NCT02824198)[23]和拉丁美洲國家(NCT02623725)[24]進行兩個登革熱疫苗臨床試驗,目的是評價受試者在疫苗免疫 3 針后,再加強免疫第 4 針的效果。在 HIV 感染的成人中進行的評價疫苗安全性和免疫原性的試驗(NCT02741128)也正在進行中[25]。
盡管賽諾菲巴斯德公司的疫苗已經(jīng)上市,其他研究者也在加緊研制登革熱候選疫苗。美國變態(tài)反應(yīng)與傳染病研究所將病毒的 3' 端非編碼區(qū)缺失一部分堿基,研制了預(yù)防 4 個病毒血清型的登革熱疫苗 TV003/TV005。該疫苗病毒毒力減弱,同時也具有好的免疫效果。具體是將 DENV-1、DENV-3 和 DENV-4 病毒 3' 端分別缺失部分堿基獲得減毒株。同時,以獲得的 DENV-4 減毒株為骨架,用 DENV-2 編碼 prM/E 蛋白的基因替換作為骨架的 DENV-4 病毒的相應(yīng)基因獲得 DENV4/2 嵌合減毒株[26]。根據(jù)上述策略構(gòu)建的疫苗配方不同,分為兩類登革熱疫苗,將分別含有103 ± 0.5PFU 4 個登革病毒血清型的基因改造過的病毒混合配制,叫做 TV003[27-28]。將 DENV-2 型病毒含量提高為 104 ± 0.5PFU,其他 3 種 DENV病毒的配比與 TV003 保持一致的登革熱疫苗命名為 TV005。因此TV003/TV005 含有DENV1-4 中的 DENV1、DENV3 和 DENV4 的病毒骨架,而登革病毒的骨架區(qū)能刺激機體產(chǎn)生 T 細(xì)胞免疫應(yīng)答,或許此疫苗會具有更好的免疫原性和保護效力[1]。實際的研究結(jié)果也表明,該疫苗接種后不僅產(chǎn)生了中和抗體應(yīng)答,也產(chǎn)生了 CD8+T 細(xì)胞應(yīng)答[28-30]。
為了評價登革熱疫苗 TV003 和 TV005 及其單針免疫和兩針免疫疫苗效果的不同,進行了一次隨機雙盲、安慰劑作對照的 I 期臨床試驗[28]。在接種第 1 針疫苗之后,大約 60% 的受試者出現(xiàn)了輕微的皮疹,少部分受試者出現(xiàn)了輕微的嗜中性白血球減少癥。在 TV003 和 TV005 組別中,76% 受試者檢測到了持續(xù) 1 ~ 3 天低水平的病毒血癥(< 1 log10PFU)。首次免疫后,針對DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的血清陽轉(zhuǎn)率,TV003 組分別為 92%、76%、97%、100%,TV005 組分別為 92%、97%、97%、97%。二次免疫后,針對 DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的血清陽轉(zhuǎn)率,TV003 組分別為 97%、94%、100%、100%,TV005 組分別為 94%、100%、100%、100%。對于機體產(chǎn)生的抗體滴度水平來說,與單次免疫相比,加強免疫一針后,TV003 和 TV005 組別抗體幾何平均滴度的提升均不明顯[28]。此試驗結(jié)果表明,對此疫苗來說,加強免疫一針或許不是必須的。
為了評價 TV003 的免疫保護效力,采用了使用經(jīng)基因改造過的、低毒力的 DENV-2 病毒攻擊接種疫苗后的受試者,觀察疫苗是否能保護機體免受此 DENV-2 病毒感染產(chǎn)生的病毒血癥的發(fā)生以及是否出現(xiàn)皮疹、嗜中性粒細(xì)胞減少等不良反應(yīng)[31]。試驗結(jié)果顯示,疫苗組的受試者均未出現(xiàn)病毒血癥、皮疹、嗜中性粒細(xì)胞減少癥,而安慰劑對照組出現(xiàn)了病毒血癥和皮疹、嗜中性粒細(xì)胞減少癥,說明 TV003 疫苗具有很好的保護效力[31]。目前此疫苗正在臺灣進行 II 期臨床試驗(NCT03485144)[32]以及在巴西進行 III 期臨床試驗(NCT02406729)[33]。
日本武田制藥公司的 DENVax,來自美國 CDC 和 Inviragen 公司聯(lián)合研制的 DENVax 疫苗。通過傳代減毒的方法獲得了 DENV-2 減毒株 PDK-53,以之為骨架,分別用 DENV-1、DENV-3、DENV-4 的 prM/E 基因替換 DENV-2 減毒株 PDK-53 病毒相應(yīng)基因,獲得 DENV2/1、DENV2/3、DENV2/4 嵌合病毒[34]。此疫苗臨床前研究顯示了很好的疫苗病毒基因穩(wěn)定性、安全性和免疫原性[35-37]。由于此四價登革熱疫苗含有 DENV-2 的非結(jié)構(gòu)蛋白,因此,該疫苗不但可以刺激機體產(chǎn)生針對登革病毒的體液免疫,也能誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的細(xì)胞免疫應(yīng)答。
在哥倫比亞做的一次隨機雙盲的 I 期臨床試驗中[38],96 名 18 ~ 45 歲的受試者以兩針法,皮下或者皮內(nèi)免疫,第 1 針和第 2 針之間間隔 90 天。試驗分為低劑量組和高劑量組。低劑量組 40 名受試者,接種的疫苗含有 DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的量分別為 8 × 103、5 × 103、1 × 104、2 × 105PFU。高劑量組的 36 名受試者,接種的疫苗含有 DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的量分別為2 × 104、5 × 104、1 × 105、3 × 105PFU。對照組接種安慰劑。受試者對該疫苗有很好的耐受,沒有引起系統(tǒng)性的不良反應(yīng),僅有注射部位輕微的不良反應(yīng)。對于皮下或皮內(nèi)不同的注射方式以及低劑量或高劑量不同免疫方式的總體的結(jié)果是,62% 的受試者產(chǎn)生了對登革病毒4 個血清型的血清陽轉(zhuǎn),96% 的受試者產(chǎn)生了對登革病毒 3 個以上血清型的血清陽轉(zhuǎn)[39]。
在美國進行了另一次 I 期臨床試驗[39],受試者為72 名 18 ~ 45 歲未感染過黃病毒的中青年。試驗為隨機雙盲,安慰劑組作對照組。試驗也分為皮下和皮內(nèi)的接種方式,分為低劑量組的和高劑量組,免疫兩針,間隔 90 天,與在哥倫比亞進行的臨床試驗免疫方式一致。與哥倫比亞的臨床試驗結(jié)果一樣,受試者對該疫苗能很好的耐受,沒有產(chǎn)生系統(tǒng)性的不良反應(yīng),只是與安慰劑對照組相比,有更高比例的受試者出現(xiàn)了注射部位疼痛、紅斑疹等不良反應(yīng)。接種兩針疫苗后,受試者對 DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4的血清陽轉(zhuǎn)率分別為 84.2%、92.1%、86.8%、71.1%;產(chǎn)生的針對DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的抗體滴度分別為 54.1、292.8、32.3、15.0。高劑量免疫兩針后,超過 90% 的受試者產(chǎn)生了針對 3 個以上登革病毒血清型的抗體應(yīng)答[39]。
在完成了哥倫比亞和美國臨床 I 期試驗的基礎(chǔ)上,在波多黎各、哥倫比亞、新加坡、泰國開展了臨床 II 期試驗[40]。試驗分為兩個階段,研究疫苗對于成人和兒童的安全性和免疫原性。第一階段選擇 148 名年齡在 1.5 ~ 45 歲之間的志愿者,按照年齡遞減分成 4 組。第二階段是確定了疫苗在兒童中安全后才進行的,招募 212 名年齡在 1.5 ~ 11 歲的志愿者作為第 5 組。受試者分兩次注射 DENVax 疫苗,含有DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 的病毒量分別為 2 × 104、5 × 104、1 × 105、3 × 105PFU。受試者對該疫苗能很好的耐受,沒有明顯的全身性不良反應(yīng)。然而,注射部位疼痛和紅斑疹的發(fā)生率疫苗組要高于安慰劑對照組。多達 97% 的受試者在注射兩劑疫苗后產(chǎn)生了針對4 個血清型登革病毒的血清陽轉(zhuǎn)。針對 DENV-1 和 DENV-2 的抗體幾何平均滴度較高,DENV-4 最低。5 個小組抗體滴度的變化范圍 DENV-1 為 582 ~ 1187,DENV-2 為 582 ~ 1187,DENV-3 為 196 ~ 630,DENV-4 為 41 ~ 210[40]。
近期,評價該疫苗效力的一個大規(guī)模的臨床 III 期試驗正在進行中,同時登革熱疫苗接種后引起的住院治療和嚴(yán)重登革病毒感染癥狀的發(fā)生率(NCT02747927)[41]也將會被關(guān)注。
乙型腦炎減毒疫苗株SA14-14-2 是中國食品藥品檢定研究院的俞永新院士及其帶領(lǐng)的研究小組通過傳代減毒方法獲得的減毒株,以此疫苗株制備的乙型腦炎減毒活疫苗被廣泛使用于中國和其他一些東南亞國家,具有很好的安全性和免疫原性。以其作為病毒骨架來研制嵌合登革熱疫苗具有良好的前景。研究人員以疫苗株 SA14-14-2 為骨架,分別用 DENV-1、DENV-2、DENV-3、DENV-4 型病毒株的 PrM/E 基因替換乙腦病毒的相應(yīng)基因獲得 JEV/DENV1-4 嵌合病毒。已完成了臨床前的安全性評價、免疫原性及工藝研究,正在向臨床研究階段推進[14-16]。
最先上市的登革熱疫苗CYD-TDV于 2015/2016 年獲批在一些國家使用。然而幾次大規(guī)模的臨床試驗(CYD23、CYD14、CYD15)結(jié)果顯示其對 DENV-2 型的保護效力低于對其他血清型的保護效力。疫苗保護效果也依賴于機體針對登革病毒的基礎(chǔ)免疫水平。對年齡小于9 歲兒童和未接觸過登革病毒的人群保護效力偏低。并且年齡小于 9 歲兒童在接種疫苗后有住院治療風(fēng)險增加的危險。所以,仍需研制更好的登革熱疫苗。另外兩種嵌合疫苗,日本武田公司的 DENVax 和美國 NIAID 研制的 TV003/TV005疫苗也正在進行臨床 III 期試驗。DENVax 疫苗在 II 期臨床試驗中的總體效果不錯,但是對 DENV-3、DENV-4 的保護效果低于 DENV-1 和 DENV-2。TV003/TV005 疫苗單劑量免疫后,在使用 1 株減毒不徹底的 DENV2 型病毒攻擊來評價疫苗保護效力的試驗中,疫苗組受試者均未出現(xiàn)皮疹、嗜中性粒細(xì)胞減少等不良反應(yīng),而對照組出現(xiàn)了這些不良反應(yīng)的癥狀,說明此疫苗具有很好的免疫保護效力。此外,我國的研究人員以乙型腦炎減毒活疫苗病毒(JEV)為骨架,構(gòu)建了 JEV/DENV1-4 四價嵌合減毒疫苗候選株。臨床前的研究表明其具有很好的安全性和免疫原性,目前正在向臨床研究階段推進。
這幾種疫苗均為減毒活疫苗,其中CYD-TDV 和 JEV/DENV1-4,均使用登革以外的另一種黃病毒做骨架獲得嵌合登革病毒,CYD-TDV 是用黃熱疫苗株YFV 17D 做嵌合病毒骨架,JEV/DENV1-4 是用乙型腦炎疫苗株SA14-14-2 做嵌合病毒骨架,所以,同CYD-TDV 一樣,JEV/DENV1-4 也缺少 DENV 病毒骨架區(qū),或許不能誘導(dǎo)產(chǎn)生針對 DENV 病毒的細(xì)胞免疫應(yīng)答。JEV/DENV1-4 疫苗的下一步研究計劃之一就是確定此疫苗包含的 JEV 病毒骨架是否能產(chǎn)生針對登革病毒的交叉反應(yīng)性的細(xì)胞免疫應(yīng)答。武田公司的DENVax 同為嵌合疫苗,不同之處在于,其采用一株減毒的 DENV-2 做病毒骨架,所以此疫苗包含DENV-2 病毒骨架區(qū)。而美國 NIAID 研制的 TV003/TV005,是使用基因重組技術(shù),獲得 DENV-1、DENV-3、DENV-4 減毒株,再以改造過的 DENV-4 減毒株為骨架獲得 DENV4/2 嵌合減毒株,所以此疫苗為重組/嵌合活疫苗,包含了 4 種登革病毒血清型中的 3 種的病毒骨架。登革病毒骨架區(qū)可以刺激機體產(chǎn)生細(xì)胞因子應(yīng)答,就這點而言,或許武田公司的 DENVax 和美國 NIAID 研制的 TV003/TV005 疫苗前景更好。
研制登革熱疫苗面臨著缺乏很好的動物模型,以及在登革熱流行區(qū)人群對登革病毒的基礎(chǔ)免疫水平存在差異等難題。此外,很多疫苗在臨床前和早期的臨床研究中以血清陽轉(zhuǎn)率和中和抗體的水平作為評價疫苗免疫原性的指標(biāo),但是在后續(xù)的臨床研究中卻發(fā)現(xiàn),注射疫苗后受試者產(chǎn)生了針對登革病毒某個型別很高的中和抗體水平,但是保護效果卻不理想。有研究者認(rèn)為,登革熱疫苗的有效保護,不僅僅是依靠體液免疫,T 細(xì)胞免疫水平也發(fā)揮著重要的作用。
綜上,登革熱疫苗的研發(fā)雖然面臨著一些困難,但是許多研究機構(gòu)都在積極努力中,在登革病毒特點、登革熱疫苗生產(chǎn)工藝、疫苗免疫效果評價以及疫苗的質(zhì)量控制等方面都取得了不錯的結(jié)果。可以預(yù)見,在不久的將來能研制出滿足登革熱控制需求的免疫效果好又安全的疫苗。
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102629 北京,中國食品藥品檢定研究院蟲媒病毒疫苗室(劉明磊、房恩岳、李玉華);130012 吉林,長春生物制品研究所有限責(zé)任公司(劉明磊)
李玉華,Email:liyuhua@nifdc.org.cn
2019-11-11
*同為第一作者
10.3969/j.issn.1673-713X.2019.06.012