新型冠狀病毒肺炎疫苗研究進(jìn)展

郝妮萍，張立豐

（1.沈陽醫(yī)學(xué)院2020級(jí)碩士研究生，遼寧 沈陽110034；2.公共衛(wèi)生學(xué)院兒少衛(wèi)生與婦幼保健學(xué)教研室）

冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）屬于冠狀病毒科β-冠狀病毒屬，是新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）的病原體［1］。SARS-CoV-2基因組長約29.8 kb，編碼27個(gè)蛋白質(zhì)，包括4種主要結(jié)構(gòu)蛋白：包膜蛋白（E）、基質(zhì)蛋白（M）、核衣殼蛋白（N）和刺突蛋白（S）［2］，該病毒通過其表面的S蛋白與細(xì)胞上的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2受體結(jié)合來感染上皮細(xì)胞。由于抗擊SARS-CoV-2的迫切需要，針對S蛋白的候選疫苗目前正在開發(fā)中，產(chǎn)生保護(hù)性免疫應(yīng)答的COVID-19疫苗對于預(yù)防和減輕SARS-CoV-2感染引起的發(fā)病率和死亡率至關(guān)重要。

1 COVID-19疫苗研究現(xiàn)狀

為應(yīng)對COVID-19大流行，全球正在大力開發(fā)針對SARS-CoV-2的疫苗。接種疫苗可用于預(yù)防感染，降低疾病嚴(yán)重程度和阻斷傳播等，從而有助于控制SARS-COV-2疫情。目前，全球各國正在開發(fā)多種類型的COVID-19疫苗，包括核酸疫苗、減毒活疫苗（LAV）、滅活病毒疫苗、病毒載體疫苗、亞單位疫苗和重組蛋白疫苗［3］。

1.1 核酸疫苗 核酸疫苗是將mRNA或DNA的基因片段（主要用于表達(dá)病毒S蛋白）運(yùn)送入免疫接種宿主細(xì)胞，使其表達(dá)免疫原性病毒蛋白，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答［4］。這種方法顯示出很大的潛力，因?yàn)椴恍枰囵B(yǎng)或發(fā)酵，可以快速生產(chǎn)［5］。

1.1.1 DNA疫苗 DNA疫苗就是以DNA質(zhì)粒為載體，向宿主細(xì)胞運(yùn)送基因或其片段，編碼免疫原性抗原。這種方法可以有效地誘導(dǎo)體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)。DNA分子必須穿過核膜才能轉(zhuǎn)錄，而且它們的免疫原性一般較低。研究表明，接種編碼不同形式SARS-CoV-2的S蛋白的不同候選DNA疫苗后，接種疫苗的恒河猴能夠產(chǎn)生體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，疫苗誘導(dǎo)的中和抗體滴度與保護(hù)效果有關(guān)［6］。Inovio公司已經(jīng)開發(fā)出一種DNA疫苗（INO-4800），該疫苗主要通過運(yùn)送含SARSCoV-2 S蛋白的DNA質(zhì)粒來誘導(dǎo)T細(xì)胞活化［7］。INO-4800疫苗第一階段安全性數(shù)據(jù)表明，該疫苗可能是一種安全的增強(qiáng)劑，但是與第一劑相比，第二劑后副作用頻率沒有增加，增強(qiáng)能力有限，所以計(jì)劃進(jìn)一步測試DNA疫苗（INO-4800）的安全性和有效性［8］。

1.1.2 RNA疫苗 RNA疫苗在設(shè)計(jì)和表達(dá)疫苗抗原方面提供了靈活性，可以模擬自然感染期間抗原的結(jié)構(gòu)和表達(dá)。RNA是蛋白質(zhì)合成所必需的，而且不整合到基因組中，是瞬時(shí)表達(dá)的，可以被人體的自然機(jī)制代謝和消除，因此，它被認(rèn)為是安全的［9］。目前，由輝瑞（Pfizer）和德國生物技術(shù)公司（BioNtech）開發(fā)的候選疫苗BNT162b1，是一種脂質(zhì)納米顆粒配方的核苷酸修飾mRNA疫苗，可編碼SARS-CoV-2 S蛋白的三聚受體結(jié)合域（RBD），其在Ⅰ/Ⅱ臨床試驗(yàn)研究報(bào)告表明，該疫苗在大多數(shù)疫苗接種者中引起輕度到中度的局部和系統(tǒng)癥狀，與COVID-19康復(fù)組血清相比，第二劑疫苗接種后產(chǎn)生更高的中和效價(jià)［10］。2020年12月2日，英國批準(zhǔn)了第一個(gè)（第三階段試驗(yàn)后）RNA疫苗（BNT162b2），它由包裹在脂質(zhì)納米顆粒中的全長S蛋白的mRNA組成。2020年12月18日，美國批準(zhǔn)了第二個(gè)由莫德納公司研發(fā)的RNA候選疫苗mRNA-1273，該疫苗與BNT162b2相似，它也是由包裹在脂質(zhì)納米顆粒中的全長S蛋白的mRNA組成［11-13］。

1.2 LAV LAV是免疫原性最強(qiáng)的疫苗，不需要佐劑就能激發(fā)模擬自然感染的免疫應(yīng)答。LAV含有減毒的活病毒，具有低毒力特性，不會(huì)在免疫系統(tǒng)正常的個(gè)體中引起疾病。它們繁殖緩慢，因此在單次免疫后很長一段時(shí)間內(nèi)仍是持續(xù)的抗原源，進(jìn)而無需加強(qiáng)劑量［14］。印度血清研究所已經(jīng)與美國生物技術(shù)公司（Codagenix）合作，目前正在共同開發(fā)一種針對SARS-CoV-2的減毒活疫苗［15］。此外有研究表明，冷適應(yīng)株減毒活疫苗（SARS-CoV-2/human/Korea/CN UHV03-CA22℃/2020）減毒作用在轉(zhuǎn)基因小鼠（K18-Hace 2小鼠）中得到證實(shí)［16］。

1.3 滅活病毒疫苗 由武漢生物制品和國藥研究所研發(fā)的滅活病毒疫苗的第二階段試驗(yàn)結(jié)果顯示，與較短的間隔時(shí)間（14 d組）相比，第1次和第2次注射之間的較長間隔（21 d和28 d）產(chǎn)生了更高的抗體應(yīng)答，患者的不良反應(yīng)發(fā)生率降低并表現(xiàn)出免疫原性［17］。根據(jù)國務(wù)院新聞發(fā)布會(huì)報(bào)道，2020年12月30日，北京生物制品研究所有限責(zé)任公司公布了滅活病毒疫苗Ⅲ期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示：接種后安全性和有效性良好，2劑次后受種者均產(chǎn)生高滴度抗體，中和抗體陽轉(zhuǎn)率為99.52%，針對COVID-19的保護(hù)效力為79.34%［18］。

1.4 病毒載體疫苗 病毒載體疫苗其中一個(gè)基本優(yōu)勢是選擇的抗原在活躍的異源病毒感染的背景下表達(dá)，具有很強(qiáng)的免疫原性，可以有效地誘導(dǎo)B細(xì)胞和T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答［19］。由康希諾生物公司和北京生物技術(shù)研究所（BIB）聯(lián)合研制的攜帶重組SARS-CoV-2的5型腺病毒（Ad5）載體疫苗，該疫苗編碼SARS-CoV-2的全長S蛋白，對SARS-COV-2感染有保護(hù)作用［20］。此外，由Janssen制藥公司設(shè)計(jì)的SARS-CoV-2 S蛋白的單劑26型腺病毒（AD26）載體疫苗，第1和第2年臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，在非人類靈長類動(dòng)物中，在針對SARS-CoV-2的單針疫苗具有強(qiáng)大的保護(hù)作用，現(xiàn)已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)階段［21］。

1.5 亞單位疫苗 亞單位疫苗由來自病毒的純化免疫原性蛋白質(zhì)或肽組成。大多數(shù)亞單位疫苗側(cè)重于S蛋白。第1種蛋白質(zhì)亞單位疫苗（NVXCoV2373）由Novavax公司開發(fā)，該疫苗是一種由Matrix-M1佐劑配制的三聚體全長重組S蛋白的“納米顆粒”，在可接受的安全性下增強(qiáng)免疫反應(yīng)。當(dāng)加入Matrix-M1佐劑時(shí)，同一個(gè)體的第2次疫苗接種導(dǎo)致中和抗體和T輔助細(xì)胞反應(yīng)增加，參與者抗體表達(dá)水平與住院COVID-19患者的水平相同［22］。2020年8月，中國第1個(gè)基于蛋白質(zhì)的疫苗開始了第三階段試驗(yàn)，包括對29 000名18歲及以上的志愿者進(jìn)行測試。這種疫苗是由安徽志飛龍科生物制藥有限公司和中國科學(xué)院微生物研究所聯(lián)合開發(fā)［23］。與此同時(shí)，一種基于重組蛋白抗原的疫苗已經(jīng)添加到政府支持的OWS產(chǎn)品組合中，來自人群臨床試驗(yàn)的初步數(shù)據(jù)已經(jīng)開始進(jìn)入公共領(lǐng)域，第1批疫苗已在2020年12月中旬接種完畢［24］。

2 COVID-19疫苗安全性評(píng)估

潛在的候選疫苗需要在合適的動(dòng)物上進(jìn)行安全性、免疫原性和有效性評(píng)估。根據(jù)問題的不同，用于評(píng)估疫苗的模型不同，包括小鼠（人類ACE2受體轉(zhuǎn)基因）、倉鼠、雪貂和非人靈長類動(dòng)物［25］。為評(píng)估疫苗的安全性、有效性和免疫原性，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開展三階段臨床評(píng)估。第一階段包括10名（30~50）的健康志愿者，評(píng)估安全性、免疫原性和劑量范圍；第二階段需要100名志愿者，評(píng)估安全性和免疫原性；第三階段包括10 000名志愿者，評(píng)估有效性，第三階段通常是安慰劑對照研究，在繼續(xù)研究安全性的同時(shí)，將對療效進(jìn)行評(píng)估［26］。為了確保疫苗的安全性，全球合作伙伴需在一個(gè)強(qiáng)大的系統(tǒng)中進(jìn)行合作，以便及時(shí)檢測和闡明任何安全信號(hào)，實(shí)時(shí)全球數(shù)據(jù)交換至關(guān)重要，因?yàn)閷⒚庖呓臃N后不良事件（AEFIs）報(bào)告匯集到更大的數(shù)據(jù)庫中將有助于更早地檢測到安全信號(hào)［27］。如果一種疫苗的不良反應(yīng)率只有1%，若全球人口接種疫苗，大約有7 800萬人受到影響。如果疫苗在全球分發(fā)，其不良反應(yīng)率應(yīng)該保持在極低的水平。在不同的動(dòng)物模型和臨床試驗(yàn)中進(jìn)行綜合的安全性評(píng)價(jià)，合理設(shè)計(jì)抗原和佐劑，將有助于降低疫苗相關(guān)疾病強(qiáng)化（VADE）的發(fā)病率［28］。

3 COVID-19疫苗研發(fā)挑戰(zhàn)

3.1 缺乏動(dòng)物模型 到目前為止，我們面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是缺乏恰當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型。急性傳染病最常見的模型是小動(dòng)物，如小鼠。然而，SARS-CoV-2不會(huì)自然感染小鼠，因?yàn)樾∈蟮腁CE2受體對SARS-CoV-2感染不敏感［29］。雖然研究人員已經(jīng)建立了一些非人靈長類動(dòng)物感染模型，如通過呼吸道感染SARS-CoV-2的恒河猴［30］，但是，該動(dòng)物模型提供的感染信息仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

3.2 缺乏評(píng)估標(biāo)準(zhǔn) 第二個(gè)挑戰(zhàn)即缺乏評(píng)估疫苗效力的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在正常的疫苗開發(fā)中評(píng)估疫苗保護(hù)作用的第三階段臨床試驗(yàn)通常需要至少一至幾年的時(shí)間；然而，面對SARS-CoV-2全球大流行，科學(xué)家們迫切需要?jiǎng)?chuàng)建評(píng)估疫苗效力的標(biāo)準(zhǔn)。不同機(jī)構(gòu)使用不同的檢測方法、單位和統(tǒng)計(jì)方法，很難對結(jié)果進(jìn)行真正的平行比較，即使使用相同的方法，不同病毒株結(jié)果有很大差異［31］。

3.3 致病機(jī)制復(fù)雜 第三個(gè)挑戰(zhàn)即對SARS-CoV-2致病機(jī)制的研究還未完全闡明。研究表明，SARS-CoV-2變異株D614G雖然可以被舊株病毒感染恢復(fù)的患者抗血清中和［32］，但我們不能忽視病毒進(jìn)化可能導(dǎo)致疫苗無效的可能性。

4 展望

2020年7月15日，世界衛(wèi)生組織宣布150多個(gè)國家參與“COVID-19疫苗全球獲取”倡議，旨在保證在全球快速、公平地獲得疫苗［33］。數(shù)月后，全球?qū)⒂袛?shù)百萬人（也可能數(shù)億）接觸到新疫苗。因此，管理和研發(fā)機(jī)構(gòu)必須制定相應(yīng)策略，最大程度地提高個(gè)體、群體的有效性和安全性，同時(shí)，公眾在意識(shí)層面充分領(lǐng)悟疫苗的有效性，以及合理調(diào)配疫苗的接種需求［34］。

安全有效的疫苗將對阻斷COVID-19大流行具有深遠(yuǎn)的公共衛(wèi)生意義。完整的臨床試驗(yàn)評(píng)估疫苗的安全性和有效性必不可少的。疫苗應(yīng)涵蓋包括兒童、老年人、孕婦和有潛在疾病的群體。全球研發(fā)團(tuán)隊(duì)快速應(yīng)對和通力合作將為COVID-19防控提供更有效的對策［35］。