新型冠狀病毒肺炎疫苗研究開發(fā)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)

王長征

重慶醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科 400016

2019年底開始爆發(fā)的新型冠狀病毒肺炎(新冠肺炎)已經(jīng)在全球大流行超過1年。這場對全球人類社會導致巨大健康、生命和經(jīng)濟影響的傳染性疾病,在全球范圍內(nèi)仍沒有被有效地控制。由于目前仍沒有針對新冠肺炎有效的治療藥物。疫苗成為了控制新冠肺炎流行的唯一希望。研發(fā)疫苗是當前全球應對新冠肺炎大流行的急迫需要。目前已有多種疫苗在我國及全球范圍內(nèi)批準緊急授權使用。疫苗的研發(fā)和使用甚至成為國家之間的競爭,成為了新聞的熱搜詞。但是在一些自媒體上充滿著許多不客觀、不科學的信息。這里將公開發(fā)表在國際著名學術期刊上的疫苗研發(fā)進展綜述如下,以饗讀者。

新冠肺炎病毒被世衛(wèi)組織(WHO)命名為“嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARSCo V-2)”。SARS Co V-2通過其刺突蛋白(S蛋白)與宿主細胞的乙酰膽堿酯酶2(acetylcholinesterase 2,ACE2)受體結合進入人體,感染人體發(fā)病。因此,病毒的S蛋白是目前開發(fā)疫苗的關鍵靶點。

過去,一種新的疫苗研發(fā)包括動物實驗(臨床前實驗)、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期臨床和審批等階段,通常需要數(shù)年,甚至10年以上。鑒于新冠肺炎大流行的嚴重危害,全球迫切需要有效的疫苗。過去的常規(guī)研發(fā)流程已經(jīng)不能滿足形勢的需要,研發(fā)進度被極大地提速。現(xiàn)將世界上主要的幾種疫苗研發(fā)的過程和進展介紹如下。

一、世界各國疫苗研究開發(fā)的進展情況

2020年6月中國康希諾生物公司與軍事醫(yī)學科學院陳薇院士團隊合作研究開發(fā)的Ad5-nCo V疫苗1期試驗結果發(fā)表[1]。這是全球最早發(fā)表的新冠病毒疫苗臨床研究結果。隨后,中國、英國和美國等國家的多種疫苗臨床研究結果陸續(xù)在國際頂級的學術期刊發(fā)表[2-5]。

當大家把目光聚焦中美英的疫苗研究開發(fā)競爭之時。俄羅斯衛(wèi)星疫苗Ⅴ在2020年8月被俄羅斯政府批準緊急使用,成為全球首款被批準緊急使用的SARS-Co V-2疫 苗。2020年12月11日 美 國FDA批準輝瑞疫苗緊急使用授權,1周后又批準了莫德納疫苗m RNA-1273緊急使用授權。同月,英國阿斯利康疫苗和我國國藥集團的疫苗也得到有關當局批準緊急使用。2021年2月強生公司和我國科興和康希諾疫苗也被批準有條件地使用。

如此密集地批準一種疫苗的使用,前所未有。鑒于形勢所迫,各國藥品監(jiān)管機構,普遍采用滾動跟進的方式審批,允許藥企一邊申報,一邊試驗和補充數(shù)據(jù),極大地縮短了疫苗的審批時間。

疫苗研究開發(fā)的1～2期試驗為驗證安全性和免疫原性(即疫苗在健康受試者產(chǎn)生免疫反應的情況)。3期試驗則是驗證疫苗的有效性,即觀察疫苗保護接種者免于新冠病毒感染的效力。在這場疫苗競賽中,輝瑞公司最快發(fā)表了他們的3期臨床試驗結果[6]。緊隨其后,莫德納、阿斯利康、俄羅斯的疫苗3期試驗結果也相繼發(fā)表[7-10]。我國最早發(fā)表1/2期數(shù)據(jù),但是3期試驗則落后于國外。其原因是國內(nèi)疫情已經(jīng)基本控制,無法開展3期臨床試驗,只能到國外進行,拖延了3期試驗的進度。

表1 世界主要疫苗研究開發(fā)發(fā)表數(shù)據(jù)情況

二、疫苗使用的技術和有效性

目前被批準使用的SARS-Co V-2疫苗采用的技術主要有4類,即RNA、腺病毒載體、滅活病毒和重組蛋白。

(一)基于RNA的基因工程疫苗

這是全新的疫苗技術,采用了脂質(zhì)納米顆粒包裹病毒的S蛋白mRNA。疫苗將S蛋白mRNA帶入接種者體內(nèi),轉(zhuǎn)錄和產(chǎn)生病毒的S蛋白,誘導機體的免疫反應,特異性地阻斷病毒S蛋白與人體內(nèi)的ACE2受體結合,保護人體免于病毒感染。這類疫苗的代表為輝瑞和莫德納疫苗。在1/2期試驗中,輝瑞和莫德納疫苗接種者體內(nèi)產(chǎn)生的保護抗體水平都可以達到或超過作為對照的新冠肺炎患者恢復期血清抗體水平[5]。莫德納疫苗3期數(shù)據(jù)顯示疫苗有效率為94.1%[8]。

輝瑞疫苗1～3期試驗的數(shù)據(jù)[4-6]顯示,疫苗的有效率為95%。2021年2月還發(fā)表了在以色列真實世界中應用的結果[11],該研究有1 163 534例接種者參與,疫苗有效率達90%以上。客觀地講,輝瑞疫苗技術最為先進,發(fā)表的研究數(shù)據(jù)最多。此外,輝瑞疫苗也是第一個得到WHO緊急使用認可的疫苗。

(二)腺病毒載體疫苗

該技術利用腺病毒作為載體將SARS-Co V-2的S蛋白基因?qū)肴梭w,誘導人體對SARS-Co V-2產(chǎn)生免疫。埃博拉疫苗就是腺病毒載體技術成功的范例。目前已獲批的腺病毒載體疫苗有中國康希諾、阿斯利康/牛津、俄羅斯衛(wèi)星Ⅴ、強生公司等幾種。

腺病毒載體疫苗的缺點是人類大多感染過腺病毒,體內(nèi)存在抗腺病毒抗體,有所謂的“預存免疫”。接種這種疫苗后預存免疫會攻擊疫苗、降低疫苗的作用。為了減少人體預存免疫的影響,阿斯利康使用改良的黑猩猩腺病毒載體,俄羅斯衛(wèi)星疫苗Ⅴ則用重組缺陷型腺病毒r Ad 26和r Ad 5型兩組病毒作為載體,將其分別用于初免-加強免疫接種,這樣可以使接種人預存免疫效應最小化。中國康希諾和強生公司則采用傳統(tǒng)的人腺病毒載體技術。

我國康希諾疫苗在巴基斯坦等多國進行3期臨床試驗。最近,巴基斯坦衛(wèi)生官員宣布,Ad5-nCo V在巴國進行的3期臨床試驗中期分析結果顯示,單針接種后,該疫苗總體保護效力為74.8%。強生公司疫苗的技術方法與我國康希諾相似,疫苗對中度和重度Covid-19聯(lián)合終點的保護效力為66%。

俄羅斯衛(wèi)星疫苗Ⅴ的3期臨床試驗的中期數(shù)據(jù)顯示[7],疫苗組和安慰劑組新冠肺炎感染率分別為0.1%(16/14 964例)和1.3%(62/4 902),總保護效力為91.6%。衛(wèi)星疫苗Ⅴ良好的保護效力可能與其新穎的疫苗技術有關。

阿斯利康疫苗還有一組讓科學家們疑惑不解的臨床試驗結果。阿斯利康疫苗有一項兩種不同劑量方案臨床試驗數(shù)據(jù)。接種方案都是兩劑注射,一組為半量/全量,另一組為全量/全量方案。結果讓人大跌眼鏡,前者的疫苗保護效力為90%,后者則僅為60%[12]。此外,阿斯利康疫苗一項單劑量注射標準劑量90 d內(nèi)的有效率為76.0%,也高過兩次標準劑量注射的有效性。當然,同一種疫苗在不同國家、不同時期有效性的差異是可以理解的。但是,半量/全量方案顯著優(yōu)于全量/全量方案則很難解釋其原因,推測可能與其使用的獨特的腺病毒載體有關[12]。

阿斯利康疫苗采用新設計的病毒載體,試驗中沒有發(fā)現(xiàn)接種者產(chǎn)生抗病毒載體的抗體,這是阿斯利康疫苗的“亮點”。但是,阿斯利康疫苗接種后極少數(shù)人發(fā)生了血小板減少和血栓形成的致死性嚴重不良事件,給這款疫苗的應用蒙上了陰影。

(三)滅活病毒疫苗

滅活病毒疫苗是最成熟的疫苗生產(chǎn)技術,流感疫苗就是使用這種技術。目前國內(nèi)有國藥集團2種和科興1種滅活病毒疫苗。

國產(chǎn)滅活疫苗的試驗1/2期臨床試驗結果顯示[13-15],疫苗具有良好的安全性和中等程度的免疫原性。國藥集團滅活疫苗接種后低、高劑量組的血清轉(zhuǎn)化率(即中和抗體的產(chǎn)生)在第14天為92%和98%,第28天則達到97%和100%。

2020年5月25日國藥集團疫苗3期試驗的中期分析結果發(fā)表[16]。這兩種滅活疫苗對有癥狀的新冠病毒感染的保護率分別為72.8%和78.1%。最近WHO宣布對國藥集團北京生物制品研究所的滅活疫苗緊急使用許可,成為第6種被WHO認可的疫苗。

(四)重組蛋白疫苗

中國科學院微生物研究所和安徽智飛龍科馬生物公司共同研發(fā)ZF2001疫苗是這種技術的新型疫苗。該技術利用基因工程的方式在體外用工程細胞表達新冠病毒S蛋白的受體結合域亞單位蛋白,然后將其制作為疫苗。ZF2001疫苗1/2期臨床試驗結果已正式發(fā)表[17]。該疫苗在注射第三劑后血清抗體轉(zhuǎn)化率才能達到93%～97%,而且其保護抗體的血清幾何平均滴度明顯低于莫德納[4]、輝瑞[5]、阿斯利康疫苗[3],也不及國藥集團武漢生物制品研究所的滅活疫苗[15]。

三、疫苗研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

因為疫情肆虐,疫苗的研究開發(fā)也受到政治因素的影響,迫于各種壓力,疫苗的研究開發(fā)進展被大大提速,一些常規(guī)的研究開發(fā)環(huán)節(jié)被省略,1～2期合并進行,3期試驗尚沒有完成,就匆忙批準疫苗使用等等。這些行動都是保護人類健康和生命的需要,新冠肺炎導致全球的生命逝去已經(jīng)超過300萬。權衡利弊,急迫地將候選疫苗投入使用是可以理解的。不過,快速投入使用的疫苗帶來潛在的隱患也不可忽視。

關于疫苗的安全性是比較熱門的話題。從正式發(fā)表的臨床試驗數(shù)據(jù)看,輕中度的不良反應比較常見,發(fā)生率最高的報道可達80%的接種者,嚴重的不良事件發(fā)生率較低(1%～10%)。通常年輕人比老年人不良反應更常見。這可能與年輕人的免疫應答更強烈有關。

最受關注的是阿斯利康疫苗接種后發(fā)生的血栓和出血嚴重不良事件。根據(jù)Greinacher等[18]報道,在接種疫苗后5～16 d,有11例發(fā)生了嚴重的血栓和出血的不良事件。其中致命性顱內(nèi)出血1例、腦靜脈血栓9例,內(nèi)臟靜脈血栓3例,肺栓塞3例,其他血栓4例、彌散性血管內(nèi)凝血5例(相同患者可有多種事件),共6例死亡。這些患者呈抗血小板因子4抗體陽性,他們體內(nèi)存在血小板因子4依賴性的血小板活化。這種疫苗導致的血栓性血小板減少,其臨床特征類似于自身免疫性肝素誘導的血小板減少癥,被稱為“免疫血栓性血小板減少(immune thrombotic thrombocytopenia,ITT)綜合征。美國強生疫苗也發(fā)生了1例ITT,強生疫苗也采用的腺病毒載體疫苗。阿斯利康疫苗接種后的ITT發(fā)生率大約為1/100萬。為什么極少數(shù)人會發(fā)生這種嚴重的不良事件,疫苗的什么成分導致ITT發(fā)生目前還不清楚。新近,歐盟已經(jīng)認定ITT為阿斯利康疫苗接種后的罕見不良事件,但并沒有禁用阿斯利康疫苗,只是提醒如果接種該疫苗后發(fā)生類似癥狀的患者應該盡早就醫(yī)。

接種疫苗后的死亡事件曾經(jīng)被一些媒體大肆炒作。從學術期刊正式發(fā)表的結果看,輝瑞疫苗試驗中發(fā)生疫苗組2例、安慰劑組4例死亡。莫德納疫苗試驗中疫苗組2例死亡,安慰劑組3例。阿斯利康疫苗試驗中發(fā)生對照組3例,疫苗組1例死亡。從整體上看,疫苗組的死亡與安慰劑對照組沒有明顯差別。對疫苗被批準使用后發(fā)生的接種后死亡事件,僅阿斯利康疫苗被認定與發(fā)生的ITT死亡有關。因此,對接種疫苗發(fā)生的死亡也應該客觀、科學地看待,讓專業(yè)權威機構去對死亡原因下結論。

SARS Co V-2疫苗作用機制仍不完全清楚。產(chǎn)生中和抗體是疫苗保護人群免受病毒感染的重要機制,但并不是其全部機制。目前疫苗產(chǎn)生的保護抗體可以在體內(nèi)存在多長時間仍不清楚。因為研究開發(fā)疫苗的急迫性,所有試驗觀察的時間都不長。阿斯利康疫苗在探索性分析中,觀察了單一標準疫苗劑量接種后90天內(nèi)的有效性為76.0%。輝瑞疫苗僅觀察了2個月的有效率。從免疫學角度講,細胞免疫產(chǎn)生的保護作用比體液免疫更長久,但是對SARS Co V-2疫苗產(chǎn)生的保護性細胞免疫作用還所知甚少。

新的疫苗開發(fā)技術,尤其是RNA基因工程技術疫苗帶來了更高的免疫保護效應,但這些技術是否誘導機體有害的附加免疫反應,例如腺病毒載體疫苗接種后發(fā)生的ITT等仍需要更多研究。

目前SARS Co V-2正在以很快的速度發(fā)生變異,發(fā)生在病毒S蛋白上的變異已經(jīng)增強了病毒的感染性。當人類用疫苗對抗病毒之時,SARS Co V-2對疫苗產(chǎn)生免疫逃逸的突變也隨時可能發(fā)生,新近報道,在美國417例接種過2劑輝瑞或莫德納疫苗的人之中發(fā)現(xiàn)2例所謂“突破性感染”[19]。稱為“突破性感染”,是因為被感染者已經(jīng)接種了疫苗,而且體內(nèi)也產(chǎn)生了高滴度的抗體水平,但仍然被感染。

有人預言新冠肺炎病毒可能會像流感病毒一樣與人類長期共存,疫苗的作用有限。這種觀點有些悲觀。從美國、英國等國家接種疫苗后感染人數(shù)的大幅減少,看到了疫苗的作用。但是,我們也不應該盲目樂觀,認為“苗到疫止”。人類與新冠病毒的斗爭不會嘎然截止,抗疫仍需努力。

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