輪狀病毒疫苗接種現狀及有效性研究進展

譚莎，許紅梅

（重慶醫科大學附屬兒童醫院感染科兒童發育疾病研究教育部重點實驗室國家兒童健康與疾病臨床醫學研究中心兒童發育重大疾病國家國際科技合作基地兒科學重慶市重點實驗室，重慶 400014）

0 引言

輪狀病毒（Rotavirus，RV）是2016年引起全球5歲以下兒童死亡的第三大病原體，僅次于瘧疾和肺炎鏈球菌[1]。而輪狀病毒胃腸炎（Rotavirus gastroenteritis, RVGE）占中國5歲以下兒童腹瀉病例的40%左右，每年可造成約6140萬美元的損失[2]。自從2006年輪狀病毒疫苗Rotarix和RotaTeq首獲WHO許可之后，輪狀病毒疫苗得到了迅速普及，輪狀病毒相關疾病也獲得了良好的預防作用。2006年至2016年全球因輪狀病毒胃腸炎住院的5歲以下兒童人數較疫苗接種前平均減少了38%[3]。然而輪狀病毒仍然是兒童腹瀉相關死亡的主要原因，2016年造成了近13萬人死亡[1]。為進一步提高對輪狀病毒疫苗的認識和重視，本文將從疫苗種類、覆蓋率、疫苗有效性及安全性等方面進行綜述如下。

1 輪狀病毒概述

輪狀病毒屬于呼腸病毒科，是一種直徑約70nm的無包膜RNA病毒。RV基因組大小約18.5Kb，由11段 雙 鏈RNA(dsRNA)組 成，編 碼6個結構蛋白(VP1‐4，VP6‐7)和6個非結構蛋白(NSP1‐NSP6)。根據內殼蛋白VP6決定的血清型將RV分為A‐J群，其中A群是導致人類胃腸道感染的最重要群。兩種外衣殼蛋白VP7(糖蛋白)和VP4(蛋白酶敏感蛋白)含有中位性表位，可誘導機體產生保護性免疫，因此VP7和VP4對疫苗的研制非常重要。兩者抗原性的不同構成了輪狀病毒G（VP7）和 P（VP4）基因型的雙重分類系統，目前已發現有41種G型和57種P型[4,5]。G/P基因型組合：G1P、G2P、G3P、G4P、G9P和G12P，造成全球近90%的輪狀病毒感染[4,6,8]。不同年份、不同地區的循環基因型存在一定差異。中國常見的RV基因型是 G3P、G1P和 G2P，近些年出現G9型檢出率增加，主要以G9P8和 G9P6 兩種形式流行[4,7,8]。

輪狀病毒主要通過糞口途徑傳播，患者糞便和嘔吐物中RV濃度可高達每克含1012微粒以上，并且持續數天。輪狀病毒感染多發于秋冬季節,為自限性疾病，主要表現為急性胃腸炎，癥狀輕可為無癥狀或輕度水樣腹瀉，重則伴隨脫水及酸中毒癥狀甚至死亡。越來越多的證據表明輪狀病毒感染并不局限于腸道，可累及中樞神經、呼吸道、循環血管、腎臟等多個系統損害，其中無熱或發熱性驚厥是輪狀病毒感染最常見的腸外并發癥[8]。

2 RV疫苗接種現狀

2.1 RV疫苗種類

疫苗接種是預防輪狀病毒感染及減少嚴重病例的最有效干預手段。2006年兩種人輪狀病毒口服活疫苗Rotarix(葛蘭素史克生技公司)和RotaTeq(默克公司)獲得WHO許可[9]，隨后均通過資格預審。截至2021年11月，82個國家在其免疫規劃中使用了Rotarix，16個國家使用了RotaTeq, 10個國家同時使用了Rotarix和RotaTeq[10]。還有兩種新獲許可的口服輪狀病毒活疫苗：Rotavac (巴拉特生物技術公司)和Rotasiil(印度血清研究所)于2018年通過WHO資格預審，然而兩者目前主要在印度和幾個低收入國家使用[11,12]。另外中國和越南也有研制出獲得國家使用許可的疫苗，分別為蘭州羔羊輪狀病毒減毒疫苗（Lanzhou lamb rotavirus vaccine, LLR,中國蘭州生物研究所）[13]、Rotavin-M1（越南疫苗和生物制品研究與生產中心）[14]。以上6種疫苗的生產及接種相關信息均總結在表1。

表1 全球和個別國家許可的口服輪狀病毒活疫苗

在新型RV疫苗中，由印度尼西亞國營制藥企業PT BioFarma研制的RV3-BB很具前景。RV3-BB是由新生兒G3P[6]人輪狀病毒株組成，因此致力于新生兒及嬰兒輪狀病毒疾病的預防。一項于2013~2016年進行的雙盲、安慰劑對照并且應用于新生兒和嬰兒的RV3-BB 2期臨床試驗顯示該疫苗有效力在新生兒組為75%(95%CI:44~91),嬰兒組為51%(95%CI:7~76)，兩者聯合組63%(95%CI:34~80)[15]。中國正在研究的人羊重組G2、G3、G4三價輪狀疫苗（LLR3）也有新的進展。2020年報道的一項3期臨床試驗中表明LLR3對任意嚴重程度RVGE、重度RVGE和住院RVGE的疫苗有效力分別為56.6% (95%CI: 50.7~61.8)、70.3% (95%CI: 60.6~77.6)和74.0% (95%CI: 57.5~84.1)[16]。除了口服RV疫苗，腸外非復制型RV疫苗也受到高度關注[17]，例如由適宜衛生科技組織(PATH)開發的三價亞單位疫苗P2-VP8*，美國疾病預防控制中心正在研制的單價人輪狀病毒G1P[8]熱滅活疫苗CDC-9。除此之外，病毒樣顆粒、納米顆粒疫苗和mRNA疫苗也在開發中[18]。

2.2 RV疫苗覆蓋率

Rotarix和RotaTeq較高的保護力促使WHO在2009年正式建議所有國家將RV疫苗納入嬰兒免疫規劃[9]。截至2021年11月，全球已有111個國家和3個次國家地區引入嬰兒輪狀病毒常規疫苗接種[10]。但整體來講輪狀疫苗覆蓋率并不高，據2019年WHO聯合國兒童基金會國家免疫覆蓋率監測的數據，在引進RV疫苗的98個國家中有38個國家的疫苗覆蓋率為90%至100%，23個國家的疫苗覆蓋率為80%至89%，17個國家的疫苗覆蓋率為70%至79%，4個國家的疫苗覆蓋率為60%至69%，16個國家的疫苗覆蓋率低于60%，全球未接種RV疫苗的兒童數量約占世界兒童人口的約41%[19]。輪狀病毒感染負擔最嚴重的撒哈拉以南的非洲、亞洲部分地區的一些中低收入國家，甚至尚未開展RV疫苗接種。而在領先推廣RV疫苗的國家中則發現其RV疫苗覆蓋率雖然居世界前列，但仍落后于其他常規疫苗覆蓋率。一項美國實施疫苗后十年獲得的數據顯示19-35月齡兒童的RV疫苗覆蓋率低于百白破、脊髓灰質炎病毒、肺炎球菌結合疫苗接種覆蓋率[20]。

3 RV疫苗有效性

3.1 疾病負擔的減輕

全球輪狀病毒監測網絡(Global rotavirus surveillance network ，GRSN)是由WHO組織的以定點醫院為基礎的腹瀉主動監測系統。根據GRSN數據發現在輪狀病毒疫苗引入之前，、輪狀病毒性胃腸炎占所有腹瀉住院病例的三分之一以上。2008年全球范圍內有45.3萬5歲以下兒童死于輪狀病毒引起的腹瀉，占 5 歲以下兒童總死亡人數的5%，并且其中90%以上的死亡病例發生于發展中國家[21]。但隨著RV疫苗的接種，全球5歲以下兒童輪狀病毒感染死亡人數從2008年的45.3萬下降到2016年的12.85萬[1]。Burnett等人使用2006-2019年疫苗有效力相關研究發表的數據進行系統分析后發現，5歲以下兒童因輪狀病毒住院的比例較疫苗接種前下降59% (IQR:46%-74%)，全球每年因急性胃腸炎死亡的人數較疫苗接種前下降36% (IQR:28%-46%)[22]。也有模型預測如果所有43個亞洲國家均引入RV疫苗地話，每年輪狀病毒相關的住院人數估計將減少71萬人(下降49%)，輪狀病毒相關死亡人數將減少3.5萬人(下降40%)[23]。另外也有研究表明疫苗對輪狀病毒腸外并發癥起到積極的保護作用，例如日本引入RV疫苗后輪狀病毒胃腸炎相關驚厥的住院患者比例顯著下降[24]。

3.2 疫苗具體有效力

多項關于輪狀病毒疫苗（主要為Rotarix和RotaTeq）研究表明其疫苗有效力在兒童死亡率各階層國家之間存在梯度，呈高死亡率國家低效力狀態。一項納入全球15項隨機對照試驗的Cochrane文獻顯示RotaTeq疫苗可有效預防2歲以下幼兒重度輪狀病毒性胃腸炎病例的發生，但有效力在高病死率國家（41%-57%）和低病死率國家（82%-92%）之間存在差異[25]。Jonesteller等人在使用2016年12月2日之前發表的數據進行的一項全面系統分析報告稱，Rotarix疫苗在兒童低死亡率國家的中位有效力為84%，而在高死亡率國家則為57%，同時RotaTeq疫苗在兒童低死亡率和高死亡率的國家中疫苗的中位有效力分別為90%和45%[26]。在前面提到的Burnett等人的系統分析中顯示疫苗有效力在兒童死亡率各階層國家及接種年齡均存在梯度，Rotarix疫苗對12個月以下兒童在低、中、高死亡率國家中的有效力分別為86% (95% CI 81-90)、77%(66-85)、63%(54-70)，而 對12-23個月兒童則分別為86%(81-90)、 54%(23-73)、 58%(38-72)[27]。導致高死亡率國家低效力的機制尚不明確，可能因素包括輪狀病毒流行株不同、與口服脊髓灰質炎疫苗的共同效應、母源性輪狀病毒特異抗體滴度、合并感染（如諾如病毒和腸道細菌）、腸道微生物環境、機體免疫狀態、一般營養狀態等[28]。然而從疾病負擔方面來看，由于高死亡率國家（多為發展中國家）的嚴重輪狀病毒疾病的基線發病率明顯更高，其通過疫苗接種減輕的疾病負擔比低死亡率國家更大。這也是WHO強調疾病負擔沉重的發展中國家引入輪狀病毒疫苗的原因。

3.3 疫苗普遍接種后RV流行病學改變

疫苗接種使輪狀病毒的臨床及分子流行病學均發生改變。在美國實施疫苗后近十年獲得的數據顯示，與實施疫苗規劃前相比，輪狀病毒檢測陽性率持續下降，同時還出現了四個顯著的季節性趨勢改變：兩年一次的模式、發病季節延遲、持續時間縮短以及從西至東常規模式的中斷[20]。RV基因型對RV疫苗的開發非常重要，而疫苗接種可能會使非疫苗毒株流行率增加。例如引入疫苗之前G1是澳大利亞最流行的基因型，其次是G2、G4、G3和G9，疫苗引入后澳大利亞人群流行的基因型出現G8和G10頻率增加，并發現G12P[8]、G3P[8]新基因型[29]。RV疫苗也引起了兒童腹瀉病原學改變，在美國、芬蘭等國家發現RV疫苗實施后，隨著輪狀病毒疾病發病率下降，諾如病毒逐漸成為兒科嚴重腸胃炎的主要原因[30]。

4 RV疫苗安全性

腸套疊風險是口服輪狀病毒減毒活疫苗首要考慮的安全因素。首個輪狀病毒疫苗Rotashield在被發現與腸套疊風險有關后于1999年撤出美國市場[31]。然而在目前RV疫苗安全性分析研究中，RV疫苗腸套疊風險并不高。據美國統計在每10萬個接種RV疫苗的嬰兒中大約會有1至5例腸套疊病例[32]。在前面提到的Cochrane文獻也發現接種Rotarix、RotaTeq或Rotavac后發生嚴重不良事件的風險并不高[25]。2018年一項納入7個使用Rotarix的非洲國家腸套疊監測網絡數據分析顯示Rotarix疫苗接種后發生腸套疊的風險并不高于腸套疊原本的背景風險[33]。腸套疊的自然發病高峰年齡段與接種RV疫苗的年齡段有重合，所以RV疫苗接種引起的腸套疊風險評估還需調整基線發病率。RV疫苗相對較低的風險性使各個國家對RV疫苗納入免疫規劃始終保持著積極的態度。

5 中國RV疫苗使用現狀

中國目前使用的疫苗主要為2000年上市的LLR和2018 年在中國大陸地區獲批準上市的RotaTeq，兩者均屬于國家非免疫規劃疫苗。RotaTeq在中國的一項隨機對照臨床試驗中顯示其針對輪狀病毒性胃腸炎預防有效力為69.3% (95% CI: 54.5-79.7)，針對疫苗所含血清型引起的嚴重病例有效力為78.9% (95% CI: 59.1-90.1)[34]。關于LLR疫苗的研究，一項在北京7家醫院進行的病例對照研究顯示2015-2017年北京5歲以下兒童的LLR疫苗平均覆蓋率為10.8%，2-35月齡兒童的LLR疫苗有效力為36.2% (95%CI,4.7-57.3)，針對G9型輪狀病毒感染的疫苗有效力為40.8% (95%CI, 7.8-61.9)[35]。疫苗接種率低、接種過程不完整是目前中國輪狀疫苗接種的主要問題，可能與RV疫苗尚未納入國家免疫規劃、價格較高、接種方案較復雜有關。在劉艷等[36]對2014年中國6 省份兒童LLR疫苗接種現狀分析的研究中表明LLR疫苗首劑接種率為32.84%，12 周齡內接種率僅為2.5%，而在接種過LLR疫苗的兒童中90%只接種了一劑，與WHO建議的免疫接種程序差異較大。

6 展望

在過去的15年里，全世界已有100多個國家安全有效地實施了輪狀病毒疫苗接種。輪狀病毒疾病負擔明顯有所減輕的同時，也存在疫苗覆蓋率較低、高死亡率國家低效力等問題。而這些問題也促使著新一代更具有效性和安全性的RV疫苗的研制。