9家中國企業獲批開展臨床試驗,詳解新冠病毒疫苗的五大技術路線

2020-11-29 瀟湘晨報

工信部新聞發言人黃利斌7月23日在國新辦發布會上說,我國現有13家企業陸續開展新冠肺炎疫苗產能建設,其中9家企業已獲批開展臨床試驗。

9家企業已獲批在華開展新冠疫苗臨床試驗

據世界衛生組織(WHO)截至7月21日的最新數據,全球已經有24種新冠病毒疫苗進入臨床試驗階段,其中,中國機構作為主要研發者的新冠病毒疫苗有8種,佔了1/3。此外,全世界還有142種疫苗正在臨床前研究階段。

中國公司研發的8種疫苗中,有4種是滅活疫苗(北京科興、武漢生物研究所、北京生物製品研究所、中國醫學科學院醫學生物學研究所),有1種RNA疫苗(解放軍軍事醫學研究院),2種蛋白亞單位疫苗(安徽智飛龍科馬生物製藥、三葉草生物製藥),1種非複製載體疫苗(天津康希諾生物)。

除了上述8種疫苗之外,復星醫藥獲德國BioNTech SE(簡稱「BioNTech」)授權的mRNA疫苗BNT162b1獲得國家藥品監督管理局臨床試驗批准,並將於江蘇泰州開展I期臨床試驗。

冠狀病毒是包膜病毒,主要結構包括單股正鏈核酸、刺突蛋白、膜蛋白、包膜蛋白、核衣殼蛋白。其中,刺突蛋白(spike protein,S蛋白)形成三聚體結構,負責識別並結合宿主細胞表面的受體,在病毒感染的第一步發揮重要作用。目前研發中的各個疫苗除了滅活疫苗外,其他技術路線的候選疫苗均以S蛋白作為主要靶點。

復星醫藥作為獲得BioNTech mRNA疫苗產品在中國大陸及港澳臺地區獨家開發和商業化授權的藥企。復星醫藥將負責推進該產品在中國大陸及港澳臺地區的臨床試驗、上市申請、市場銷售。BioNTech將負責提供區域內臨床試驗申請所需的技術材料和臨床前研究數據、配合區域內臨床試驗,並供應相關臨床試驗及市場銷售所需的產品。

①滅活疫苗是最傳統的經典技術路線

這些企業研發中的新冠病毒疫苗在技術路線上有何不同呢?

據中國國務院聯防聯控機制新聞發布會此前介紹,疫情暴發後中國選擇了5條技術路線加快推進新冠病毒疫苗研發,分別是滅活疫苗、基因工程重組亞單位疫苗、腺病毒載體疫苗、減毒流感病毒載體疫苗和核酸疫苗。中國採取的5條技術路線覆蓋了全球在研新冠病毒疫苗的主要類型。

這五種路徑下的疫苗有各自的有點和缺點。疫苗的成功上市需要克服一系列的挑戰,並不是想像的那麼容易。事實上,很多病原體到目前為止都沒有成功研發出疫苗,比如愛滋病病毒、C肝病毒、瘧疾。

滅活疫苗是最傳統的經典技術路線:即在體外培養新冠病毒,然後將其滅活,使之沒有毒性,但這些病毒的「屍體」仍能刺激產生抗體,使免疫細胞記住病毒的模樣。

滅活疫苗的優點是製備方法簡單快速,安全性比較高,它是應對急性疾病傳播通常採用的手段。滅活疫苗很常見,我國常用的B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,如接種劑量大、免疫期短、免疫途徑單一等,而它最可怕的缺點是有時候會造成抗體依賴增強效應(ADE),使病毒感染加重,這是一種會導致疫苗研發失敗的嚴重不良反應。

全病毒疫苗包括滅活和減毒疫苗,這是一種修改整個新冠病毒以引發免疫反應的疫苗。製造這些疫苗意味著要培育病毒——而且是大量的病毒。這樣的培養過程可能要花上幾個月的時間來生產出一批新疫苗。

對於傳統的滅活疫苗,產能將是一個巨大的瓶頸,新型疫苗生產規模的擴大相對而言要更容易。

② 腺病毒載體疫苗需要考慮如何克服「預存免疫」

腺病毒載體疫苗是用經過改造後無害的腺病毒作為載體,裝入新冠病毒的S蛋白基因,製成腺病毒載體疫苗,刺激人體產生抗體。S蛋白是新冠病毒入侵人體細胞的關鍵「鑰匙」,無害的腺病毒戴上S蛋白的「帽子」,假裝自己很「兇」,讓人體產生免疫記憶。陳薇院士團隊剛剛公布二期臨床試驗結果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路線。

病毒載體疫苗,利用腺病毒或其他病毒將新冠病毒的基因輸入細胞的疫苗。為了研發新冠病毒疫苗,幾個團隊將S蛋白基因添加到一種叫做腺病毒(adenovirus)的病毒中。腺病毒進入細胞,並將S蛋白的基因卸載於此。由於腺病毒缺少了一個自身的基因,所以它不會複製,對人體是安全的。

腺病毒載體疫苗的優點是:安全、高效、引發的不良反應少。這種疫苗有成功先例:此前,由陳薇院士團隊和天津康希諾生物技術有限公司聯合自主研製的重組伊波拉病毒病疫苗也是用腺病毒作載體。

這種疫苗也有缺點,重組病毒載體疫苗研發需要考慮如何克服「預存免疫」。以進入臨床試驗的重組新冠疫苗為例,該疫苗以5型腺病毒作載體,但絕大多數人成長過程中曾感染過5型腺病毒,體內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,疫苗的安全性高,但有效性可能不足。

③ 核酸疫苗流程簡單但無先例

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,利用人體細胞在人體內合成S蛋白,刺激人體產生抗體。通俗的說,相當於把一份記錄詳細的病毒檔案交給人體的免疫系統。美國莫德納公司的mRNA新冠疫苗就屬於核酸疫苗。

基因類疫苗中的一種被稱作DNA疫苗。

一段被編碼的DNA片段將被輸送到細胞中,細胞讀取病毒基因後,在稱為mRNA(Messenger RNA)的分子中複製,然後使用mRNA組裝病毒蛋白。免疫系統在檢測到這些蛋白質後,將被激活啟動防禦。

核酸疫苗的優點是:研製時不需要合成蛋白質或病毒,流程簡單,安全性相對比較高。核酸疫苗是全世界都在積極探索的疫苗研發新技術,目前全球還沒有核酸疫苗上市。中國一些高校正開展這條路線的研究。

科學界預計,上市速度最快的可能是基於DNA以及RNA的新冠疫苗,因為核酸疫苗不需要培養或者發酵,而僅需要合成過程。此外,與傳統疫苗相比,RNA疫苗序列設計靈活,有利於批量製備候選疫苗抗原,因此RNA疫苗被認為可以填補常規疫苗在傳染性疾病暴發期的空白。

不過,這種疫苗的技術太新了,還沒有成功先例,所以也不知道研發過程中前方哪裡可能有障礙。從產業角度看,雖然其生產工藝本身並不複雜,但全球多數國家該領域基礎比較薄弱,尚未形成穩定可控的大規模生產供應鏈。所以它的缺點是:無成功先例,多數國家無法大規模生產,可能因價格較貴而難以普及到低收入國家。

雖然還沒有人用DNA或RNA疫苗上市,但用於動物身上的獸用DNA疫苗在我國已有先例。

2018年5月,中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所研製的用於預防H5亞型禽流感的DNA疫苗,經過嚴格的審評程序,獲得國家一類新獸藥證書。這是我國獲得批准的首個DNA疫苗產品。

一些研究人員想跳過DNA,直接將mRNA送入細胞。這樣細胞將會直接讀取mRNA,並產生激起免疫反應的S蛋白。

④ 重組蛋白疫苗可大規模快速生產疫苗

重組蛋白疫苗,也稱基因工程重組亞單位疫苗。它是通過基因工程方法,大量生產新冠病毒最有可能作為抗原的S蛋白,把它注射到人體,刺激人體產生抗體。相當於不生產完整病毒,而是單獨生產很多新冠病毒的關鍵部件「鑰匙」,將其交給人體的免疫系統認識。我國已掌握了大規模生產高質量和高純度疫苗蛋白的技術,這是一條可以大規模快速生產疫苗的技術路線。

重組亞單位疫苗的優點是:安全、高效、可規模化生產。這條路線有成功先例,比較成功的基因工程亞單位疫苗是B型肝炎表面抗原疫苗。

重組疫苗。酵母或其他細胞可以被工程化改造,使其攜帶病毒的基因並分離出病毒蛋白,即可收穫其病毒蛋白並放入疫苗中。這種冠狀病毒疫苗會含有整個S蛋白或小部分蛋白。

重組亞單位疫苗的缺點是需要找到一個好的表達系統,這很困難。它的抗原性受到所選用表達系統的影響,因此在製備疫苗時就需對表達系統進行謹慎選擇。

在中國預防醫學雜誌一篇名為《新型冠狀病毒疫苗研發進展與挑戰》文章中,重組蛋白疫苗激發T細胞應答能力較弱,可能需要疫苗佐劑。

病毒樣顆粒疫苗(Virus-Like Particle Vaccines)。

在蛋白疫苗這一類別中還有一種名為病毒顆粒樣疫苗。它們含病毒蛋白的顆粒,但不能引起疾病,因為它們不是真正的病毒,但它們仍然可以向免疫系統展示出新冠病毒蛋白質的樣子。人們熟悉的HPV疫苗就屬於這一類。

⑤ 減毒流感病毒載體疫苗可以「一石二鳥」

減毒流感病毒載體疫苗是用已批准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,共同刺激人體產生針對兩種病毒的抗體。簡單地說,這種疫苗就是低毒性流感病毒戴上新冠病毒S蛋白「帽子」後形成的融合病毒,可以一石二鳥,既能防流感又能防新冠。在新冠肺炎與流感流行重疊時,其臨床意義非常大。由於減毒流感病毒容易感染鼻腔,所以這種疫苗僅通過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點是:一苗防兩病,接種次數少,接種方式簡單。病毒減毒活疫苗是非常重要的一類疫苗,我們平時常見的減毒活疫苗有:乙型腦炎減毒活疫苗、A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是:研發過程漫長。

需要注意的是,這條技術路線並不是直接將新冠病毒做減毒處理製成疫苗,因為那需要通過長時間的病毒培養傳代減毒和篩選;而是把已經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,這樣就可以節省大量的病毒培養傳代減毒和篩選時間。

南都記者吳斌 綜合新華社 發自北京

【來源:南方都市報】

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