深度解讀!新型冠狀病毒疫苗研究的現狀及進展!

2020年7月29日 訊 /生物谷BIOON/ --據世衛組織最新實時統計數據，截至北京時間7月24日17時06分，全球新冠肺炎確診病例累計增至15257287例，累計死亡628240例。不斷刷新歷史紀錄的全球新冠疫情預示著人類或許已經無法期待疫情的自然消退，全球新冠疫情的持續惡化也意味著西方某些國家提出的「群體免疫「構想徹底破產，而疫苗的開發有望成為終結新冠肺炎疫情的終極武器已經成為全球各國的共識。

圖片來源：Institute for Research on Public Policy

目前，SARS-CoV-2已經給人類健康、社會經濟發展及全球醫療和公共衛生系統帶來了嚴重的威脅，而目前的臨床治療主要是對症支持治療。SARS-CoV-2會通過糖蛋白識別進入機體，當疫苗作用機體時，可誘導機體產生靶向糖蛋白的中和抗體，阻斷病毒進入宿主細胞。因此，研發安全有效並能夠快速開展人群接種的特異性疫苗至關重要。此前，基於SARS-CoV和MERS-CoV已經設計了多種疫苗，其中進入臨床試驗的疫苗包括滅活病毒疫苗、DNA 疫苗和載體疫苗等，儘管這些疫苗並未上市，但依然能為開發設計SARS-CoV-2疫苗提供一定的經驗。

自COVID-19疫情發生後，中國的科學家們分別從滅活病毒疫苗、減毒活疫苗、重組蛋白疫苗、核酸疫苗、腺病毒載體疫苗五大技術方向推進SARS-CoV-2疫苗設計和研發。對於五大疫苗的研發，國內的研究人員已經相繼開展臨床前研究並啟動了相應的臨床試驗。2020年6月20日，由中國醫學科學院醫學生物學研究所自主研製的新冠病毒滅活疫苗於雲南省紅河州進入II期臨床試驗；6月23日，國藥集團中國生物武漢生物製品研究所有限責任公司正式宣布其研發的新冠病毒滅活疫苗即將在阿聯開始國際臨床III期試驗；北京科興中維生物技術有限公司研製的新冠病毒滅活疫苗已於7月在巴西開展III期臨床試驗。英國牛津大學與阿斯利康製藥公司合作研發的AZD1222疫苗已進入 III期臨床試驗，美國生物製藥公司Moderna開發的一款名為mRNA1273的疫苗也即將進入III期臨床試驗[1]。

1、滅活疫苗

滅活病毒疫苗的研製過程中要保證病毒去感染性而又不喪失其免疫原性，此項技術易於實現且體液免疫應答效果較好，因此滅活病毒疫苗目前成為了新發傳染病的首選疫苗形式。目前來自中國的4種SARS-CoV-2滅活疫苗獲批進入臨床試驗，研發單位分別為中生集團武漢生物製品研究所（武漢生物）、北京科興中維生物技術公司（北京科興）、中生集團北京生物製品研究所（北京生物）、中國醫學科學院醫學生物學研究所（醫學生物學研究所）。另有6種滅活疫苗正處於臨床前研究階段，研發單位分別為北京科興/Dynavax、Valneva/Dynavax、醫學生物學研究所、日本大阪大學、哈薩克斯坦生物安全問題研究所、北京民海生物科技有限公司[2]。

中國在滅活病毒疫苗的研究方面有較為豐富的經驗，2020年4月14日國家藥品監督管理局通過兩種滅活SARS-CoV-2疫苗I和II期聯合臨床試驗的申請，且同步啟動相關臨床試驗，這兩類滅活新冠病毒疫苗分別是由國藥集團中國生物武漢生物製品研究所有限責任公司、北京科興中維生物技術有限公司等機構研製的，而且這兩種滅活疫苗是中國第一批獲得臨床研究的SARS-CoV-2滅活疫苗，目前武漢生物製品研究所研製的新冠病毒滅活疫苗I/II期臨床試驗揭盲結果顯示，受試者全部產生抗體；6月23日，國藥集團中國生物新冠滅活疫苗國際臨床（III期）阿拉伯聯合大公國啟動儀式在中國北京、武漢、阿聯阿布達比三地進行，這也標誌著全球首個新冠滅活疫苗國際臨床試驗（III期）正式啟動。

2020年5月6日，中國醫學科學院醫學實驗動物研究所秦川團隊等人研究開發了一種純化的滅活新冠病毒候選疫苗[3]，該疫苗可以在小鼠、大鼠和恆河猴體內誘導出特異性的SARS-CoV-2中和抗體，這些抗體能有效中和10個有代表性的SARS-CoV-2毒株，表明產生的抗體可能對SARS-CoV-2具有廣譜作用。恆河猴攻毒的進一步試驗表明，當接種3μg劑量時，它能起到部分保護作用；當接種6μg時，它能夠起到完全的保護作用，且不產生任何抗體依賴的增強作用。通過對恆河猴的臨床體徵、血液學以及組織病理學分析，表明此滅活疫苗是安全可靠的。

圖片來源：PRESSENZA

2、減毒活疫苗

減毒活疫苗是一類將病原體經過人工處理後，使病毒失去致病性，但保留了原有的增殖能力和免疫原性，其在體內的免疫時間長，且能誘導全身性免疫和黏膜免疫應答。目前已有多個減毒活疫苗成功上市，比如針對黃熱病、天花、麻疹、腮腺炎、風疹、水痘等減毒活疫苗，而當前國內對於SARS-CoV-2減毒活疫苗的研究進展相對緩慢。

3、重組蛋白疫苗

重組蛋白疫苗被認為是最安全的疫苗，其是將病毒的目標抗原基因整合到表達載體中，然後將表達載體轉化到細菌、酵母、哺乳動物或昆蟲細胞中，經誘導表達出大量的抗原蛋白，再通過純化而得到的疫苗。目前中國科學院微生物研究所已經完成疫苗設計，並在動物體內進行了相應測試，動物體內測試完成後，還需要檢測免疫效果並進行安全性評價；研究者認為，將重組蛋白疫苗設計為多聚體或病毒樣顆粒結構，同時選擇合適的疫苗佐劑，或許就能彌補其免疫原性弱的缺點；有研究表明，諸如MF59、AS03、AF03等角鯊烯成分的佐劑，能夠有效誘導重組蛋白疫苗的體液免疫和細胞免疫，且能誘導更廣泛的交叉反應，因此其可能更適合於SARS-CoV-2重組蛋白疫苗的開發[4-5]。

4、核酸疫苗

核酸疫苗也被稱為基因疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其原理是將某種抗原的DNA或者mRNA基因經肌肉注射或微彈轟擊等方法導入宿主體內，在宿主體內表達抗原蛋白，從而誘導宿主細胞產生對該抗原蛋白的免疫效應，以達到預防和治療疾病的目的；核酸疫苗的開發操作簡便、生產成本低，開發與生產周期短，可以快速響應疫情需要進入評價階段。

4.1 DNA 疫苗

DNA疫苗是將目的抗原的外源基因導入動物體細胞內，使外源基因在其活體內表達，產生的抗原誘導機體產生特異性的體液免疫和細胞免疫反應，2020年5月，刊登在Nature Communications雜誌上的一篇研究報告中[6]，INOVIO 公司的研究人員公布了其SARS-CoV-2的DNA疫苗IN0-4800的臨床前研究數據，數據顯示了該疫苗能對SARS-CoV-2產生強有力中和抗體和T細胞免疫應答，這是世界上第3款開始臨床試驗的新冠病毒候選疫苗，也是第1款進入I期人體臨床試驗的新冠病毒DNA疫苗。

4.2 mRNA 疫苗

mRNA疫苗是在體外合成含有編碼特定抗原的mRNA序列，將其遞送到機體內由細胞表達成抗原蛋白，誘導機體產生特異性免疫效應，進而達到免疫保護的作用。mRNA疫苗與DNA疫苗一樣能夠表達胞內抗原，但其解決了DNA疫苗免疫原性低、產生抗載體非特異免疫的問題，具有開發與生產時間短的優勢。美國製藥公司Moderna基於前期mRNA疫苗研發的基礎與美國國立衛生研究院聯合研究開發出了全球首個SARS-CoV-2 mRNA疫苗（mRNA-1273），並於2020年3月16日在美國凱撒醫療集團華盛頓衛生研究所正式開始人體臨床試驗；7月14日，Moderna公司在NEJM雜誌披露了mRNA-1273一期臨床中期分析結果[7]，研究結果表明，所有志願者體內均產生了高滴度抗體，其水平比大多數COVID-19康復患者體內所見的還要多，並且未發生嚴重的不良事件。Moderna在其官網上宣布，預計將於7月27日開始針對其研發的新冠病毒疫苗mRNA-1273開展III期臨床試驗，該試驗將評估這款疫苗對18歲及以上成年人的有效性、安全性和免疫原性，預計招募3萬名受試者。

7月24日，一篇發表在Cell雜誌上的研究報告中[8]，來自中國軍事醫學科學院的秦成峰研究員等人通過研究開發出了一款新型的mRNA新冠疫苗，在小鼠和非人靈長類動物模型中，這種疫苗能夠激發免疫反應，誘導產生中和抗體；值得一提的是，這款新型疫苗採用了先進的製劑技術，在室溫下能夠存放至少一周而依舊保持穩定。對於疫苗產品而言，有望大大減少運輸時的冷鏈要求，這款mRNA新冠疫苗已於6月19日獲批進入臨床試驗。近日，輝瑞公司和BioNTech也在medRxiv上公布了其mRNA新冠疫苗1期臨床試驗的進一步結果，文中指出，mRNA疫苗可同時誘導有效的抗體反應和T細胞應答。

圖片來源：factly.in

5、重組病毒載體疫苗

重組病毒載體疫苗是以病毒作為載體，將抗原基因重組到病毒基因組中，使用能表達抗原基因的重組病毒製成的疫苗。基於伊波拉疫苗成功研發的基礎上，來自軍事科學院軍事醫學研究院生物工程研究所陳薇院士團隊聯合康希諾生物股份公司，利用腺病毒作為載體，迅速開展重組SARS-CoV-2疫苗的藥學、藥效學、藥理毒理學等研究，快速完成了SARS-CoV-2疫苗的設計、重組毒種構建，以及進行疫苗安全性、有效性、廣譜性評價和質量覆核，於2020年3月16日開展I期臨床試驗。該疫苗是基於5型複製缺陷型腺病毒作為載體表達SARS-CoV-2 S蛋白的重組病毒載體疫苗。I期臨床研究試驗重點是通過觀察疫苗使用的安全性，確定不同劑量疫苗的人體耐受性。2020年4月12日，該疫苗進入了II期臨床試驗，是全球唯一一款進入人體II期臨床試驗的SARS-CoV-2疫苗。與I期臨床試驗相比，II期臨床試驗放開了年齡上限，讓部分60歲以上的高齡志願者加入其中，II期臨床研究試驗設計目的是針對疫苗在人群中初步有效性與安全性的結果進一步分析確認，且確定該疫苗的免疫程序和免疫劑量。同時，阿斯利康和牛津大學合作開發的腺病毒載體候選疫苗AZD-1222也已於5月宣布啟動II/III期臨床試驗，包括有10260名參與者，將於2021年8月結束。

7月20日，The Lancet雜誌分別介紹了中國和英國兩款新冠疫苗的臨床試驗成果[9-10]，腺病毒載體疫苗路線上的兩個「明星」呈現出「雙雄爭霸」的態勢。其中一款由中國工程院陳薇院士團隊及康希諾生物公司共同研發，另一款由英國牛津大學和阿斯利康公司開發。從實驗結果來看，兩款疫苗均能實現對新冠病毒（SARS-CoV-2）的免疫反應，並且誘導了高效的T細胞免疫應答。在中國團隊帶來的這項非複製型5型腺病毒（Ad5）新冠病毒疫苗臨床2期試驗中，508位參與者分別接受了高劑量（1E11 病毒顆粒，n=253）、低劑量（5E10病毒顆粒，n=129）疫苗以及安慰劑（n=126）注射。高劑量組和低劑量組均能對活SARS-CoV-2誘導顯著的中和抗體免疫應答，參與者中和抗體的中和活性的幾何平均滴度（GMT）分別為19.5和18.3。高劑量組中，有148人（59％）發生了中和抗體對活SARS-CoV-2反應的血清轉化，低劑量組中的數據為61人（47%）。而由英國研究人員進行的AZD1222腺病毒載體疫苗（ChAdOx1）1/2期臨床實驗中，共有1077名參與者分別接受了ChAdOx1 nCoV-19（n = 543）以及對照腦膜炎球菌結合疫苗MenACWY（n = 534）的接種。參與者的平均年齡為35歲（IQR 28-44歲），90%以上的參與者為白種人。研究結果表明，發現志願者接種ChAdOx1-nCoV-19第7天出現細胞免疫反應，並且第14天特異性T應答達到峰值（ELISPOT 856/10e6 PBMC），直至第56天仍繞保持在較高的水平。

當然了，在新冠疫苗的開發過程中，研究人員也面臨著多種問題與挑戰，比如疫苗單劑次免疫原性弱、病毒滅活不徹底、疾病風險以及安全量產問題等。COVID-19 是人類幾十年來防控難度最大、傳播速度最快、範圍最廣的全球性重大突發公共衛生事件；通過人群感染而獲得群體免疫的方法可行性並不高，而安全有效的疫苗才是遏止病毒傳播最有效的措施。病毒沒有國界，疫情已在全球範圍肆虐，疫苗的開發是一場與時間賽跑的研究，各國應加強科研合作，進一步探索SARS-CoV-2侵染組織的分子機制，加快SARS-CoV-2疫苗的研發。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

【1】梁育瑋，賴玲玲，王航. 新型冠狀病毒致病機理及其疫苗的研發進展 [J]. 微生物學免疫學進展，2020-07-17 14：06：50

【2】孟彤彤，孔慶福，王富珍，等. 新型冠狀病毒滅活疫苗研究進展 [J]. 中國疫苗和免疫，2020-06-30 09：44：32

【3】Qiang Gao，Linlin Bao，Haiyan Mao，et al. Development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2，Science 03 Jul 2020：Vol. 369，Issue 6499，pp. 77-81doi：10.1126/science.abc1932

【4】ZHANG N，CHANNappANAVAR R，MA C. Identification of an ideal adjuvant for  receptor-binding domain-based subunit vaccines against Middle East respiratory syndrome coronavirus[J]. 中國免疫學雜誌：英文版，2016，013(002)：180-190.

【5】楊利敏，田德雨， 劉文軍. 新型冠狀病毒疫苗研究策略分析[J]. 生物工程學報， 2020， 36(4)：593-604.

【6】Smith，T.R.F.，Patel， A.，Ramos， S. et al. Immunogenicity of a DNA vaccine candidate for COVID-19. Nat Commun 11， 2601 (2020). doi：10.1038/s41467-020-16505-0

【7】Lisa A. Jackson， M.D.， M.P.H.， Evan J. Anderson， M.D., Nadine G. Rouphael， M.D.， et al. An mRNA Vaccine against SARS-CoV-2 — Preliminary Report，NEJM，July 14， 2020， doi：10.1056/NEJMoa2022483

【8】Na-Na Zhang，Xiao-Feng Li，Yong-Qiang Deng，et al. A thermostable mRNA vaccine against COVID-19，Cell，23 July 2020，doi：10.1016/j.cell.2020.07.024

【9】Pedro M Folegatti，Katie J Ewer，Parvinder K Aley，et al. Safety and immunogenicity of the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine against SARS-CoV-2：a preliminary report of a phase 1/2， single-blind， randomised controlled trial，The Lancet，July 20，2020 doi：10.1016/S0140-6736(20)31604-4

【10】Feng-Cai Zhu，Xu-Hua Guan，Yu-Hua Li，et al. Immunogenicity and safety of a recombinant adenovirus type-5-vectored COVID-19 vaccine in healthy adults aged 18 years or older：a randomised，double-blind， placebo-controlled，phase 2 trial，The Lancet，July 20， 2020，doi：10.1016/S0140-6736(20)31605-6