疫苗是人類抵抗病毒入侵的保護盾:天花這一危害人類數千年的烈性傳染病,因為疫苗的推廣而被徹底根除;麻疹、脊髓灰質炎、B肝等曾肆虐全球的傳染病,都是通過疫苗得到了有效控制。
在新冠病毒全球大流行的今天,人們期待新冠病毒疫苗儘早研發成功,為人類提供保護。但新冠疫苗的研發,還面臨著很多困難和障礙。
難點一,認識新敵人
要打敗一個新敵人,首先要認識和了解它。新冠病毒是過去18年裡第3種通過跨物種傳播而導致人類大規模感染的冠狀病毒,之前的兩種是SARS和MERS。
對同類病毒的研究經驗,能幫我們更好地了解新敵人。但遺憾的是,迄今尚無針對某種冠狀病毒的疫苗研發出來,SARS和MERS都沒有成功上市的疫苗。相對於其他病毒而言,我們對新冠病毒的生物學特徵、感染過程、致病性,以及人體對它產生的免疫應答仍然知之甚少。對新冠病毒的深入了解,還需花費我們很多時間。
雖然沒有現成的冠狀病毒疫苗以資借鑑,SARS和MERS還是讓我們對冠狀病毒的認識水平提高了。此次疫情爆發後,我國科學家迅速完成了新冠病毒基因測序、毒株分離等工作,為疫苗研發打下堅實基礎。
新冠病毒主要通過病毒表面的刺突蛋白Spike與人體的ACE2受體結合,來感染人類。S蛋白像一把鑰匙,ACE2受體像一把鎖,鑰匙開鎖後,病毒進入細胞。開發疫苗的主要目標,是阻止鑰匙打開鎖,以防止病毒感染細胞。科學家們的基礎研究能幫助人們找到新冠疫苗的靶點,找到阻止鑰匙開鎖的方法。
難點二,敵人會變身
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,導致疫苗失效。
糖基化是一種廣泛存在、結構複雜多變的蛋白質翻譯後修飾,在細胞和機體內發揮著重要功能。有學者對常見的包膜病毒的糖基化位點做了對比:C型肝炎病毒有4-11個糖基化位點,流感病毒有5-11個糖基化位點,伊波拉病毒有8-15個糖基化位點,愛滋病毒有多達20-30個糖基化位點。
這些糖基化位點會讓病毒容易產生多種突變。病毒糖基化後就相當於用了「易容術」偽裝,人體注射疫苗後產生的的抗體不一定能夠準確識別出體內病毒,也就起不到預防作用了。愛滋病毒的糖基化位點是流感病毒的3-6倍,這也是愛滋疫苗研發遲遲無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,有著龐大的結構,至少有66個糖基化位點!新冠病毒的糖基化位點至少是愛滋病毒的2倍,這也意味著疫苗開發工作異常艱難。
難點三,武器反傷己
新冠疫苗是人類應對病毒的武器,但抗體依賴性增強(ADE)效應有可能讓這個武器反過來加深對人類的傷害。ADE作用是指,當機體遭遇病原體感染時,原有的中和抗體不僅不能防止病毒侵入人體細胞,某些病毒在特異性抗體協助下複製或感染能力還會顯著增強,引發更嚴重的病理損傷。ADE效應成為登革熱疫苗數十年艱辛研發歷程中的主要障礙之一。比如,2016 年,菲律賓兒童接種了一款登革熱疫苗後,導致了約 600 名兒童的死亡。
科學家們曾在SARS疫苗研發的靈長類動物實驗中發現了ADE作用:如果猴子接種表達SARS病毒刺突蛋白的「重組痘苗-SARS疫苗」後再被SARS病毒感染,急性肺部損傷反而會加重。鑑於新冠病毒與SARS病毒相近的刺突蛋白結構和感染機制,新冠病毒疫苗也存在發生ADE作用的風險,在疫苗設計中應認真加以關注和研究。
不過,這方面近日有個好消息。5月6日,中國科學家在國際頂級學術期刊《科學》(Science)上率先發表了新冠病毒疫苗的動物實驗結果:《SARS-CoV-2病毒滅活疫苗的快速開發》。研究者開發了一種純化的滅活新冠病毒候選疫苗,用於動物實驗。其中,高劑量組的4隻恆河猴感染後的第7天,咽喉、肛門和肺部都未檢測到病毒,也沒有觀察到抗體依賴增強(ADE)現象。
除了上述三大困難外,新冠疫苗研發可能還有很多意想不到的困難需要一一克服,因為誰也無法保證疫苗研發一定能成功。愛滋病毒是RNA病毒,從上世紀80年代開始研發疫苗,至今不成功。呼吸道合胞病毒也是一種RNA病毒,還是一個典型的呼吸道病毒,已經研究了50年還沒有結果。
不過,我國新冠疫苗的研發目前進展順利,這讓人們對研髮結果還是很有信心。中國工程院院士王軍志就曾明確表示:截至目前,我國五大技術方向疫苗都總體進展順利。我國新冠疫苗研發進展目前總體上處於國際先進行列,不會慢於國外。