《世界衛生組織新型結核病疫苗首選產品特性》的解讀與思考

董佳欣 趙愛華 夏煥章 徐苗

【Fundprogram】InvivoEvaluation System for the Effect of Drug-resistant TB on the Effectiveness of Vaccines and Drugs (2021YFC230170302)

目前,結核病仍是導致全球死亡人數最多的單病因傳染病之一,卡介苗(bacille Calmette-Guérin,BCG)是世界上唯一預防結核病的疫苗,能預防原發性結核病。但BCG在不同地區對不同人群的預防效果不同,且有耐藥結核病頻發和治療手段不足等問題,因此,亟需研制新型結核病疫苗。近十年間,有數十種從不同策略出發的新型結核病疫苗進入臨床前研究和臨床試驗階段,但疫苗種類發生了較大變化,部分疫苗已因安全性或有效性問題被淘汰出局。

當今學者的思路基本集中在替代BCG的初免預防疫苗、BCG初免后加強用預防疫苗和潛伏感染者治療性疫苗三類[1]。目前,已有16種新型結核病疫苗正在進行臨床試驗,囊括病毒載體疫苗、亞單位/佐劑疫苗、分枝桿菌減毒活疫苗、分枝桿菌滅活全菌體或提取物疫苗和mRNA疫苗等類型(https://newtbvaccines.org/pipeline-sortable/)。病毒載體類疫苗已進入臨床試驗階段的有MVA85A、ChAdOx1 85A、AdHU5 Ag85A和TB/FLU-04L;重組蛋白或佐劑疫苗已進入臨床試驗階段的有M72/AS01E、H56∶IC31、ID93/GLA-SE、GamTBvac和AEC/BC02;分枝桿菌滅活疫苗進入臨床試驗階段的有MycobacteriumVaccae(微卡)、DAR-901、RUTI和MIP;重組BCG疫苗進入臨床試驗階段的有VPM1002;結核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)減毒活疫苗進入臨床試驗階段的有MTBVAC疫苗和單克隆BCG;mRNA疫苗中的BNT164已進入臨床試驗階段。

隨著科技快速發展,新技術與新方法層出不窮,但至今仍未有新型結核病疫苗成功上市。為終止結核病流行,亟需開發新的結核病疫苗,世界衛生組織(World Health Organization,WHO)于2017年10月 3—4日在日內瓦召開專家會議審查和評議WHO首選產品特征,后于2018年發布了WHOPreferredProductCharacteristicsforNewTuberculosisVaccines(PPCs)(簡稱《首選產品特性》)[2]。該文件介紹了WHO對新型結核病疫苗的偏好。筆者對該文件進行解讀,希望能為疫苗研究工作者提供開發思路,開發出更符合實際需求的結核病新疫苗。

一、《首選產品特性》指導下的總體疫苗開發思路

WHO從當前研究現狀、全球疾病趨勢與世界不同國家地區經濟水平等多方面考慮,制定《首選產品特性》。以研究者的角度,根據目前臨床開發的關鍵節點、難點給出建議:一是建立合適的保護力模型;二是后期臨床開發終點的驗證與確認,探討了疫苗評價臨床替代終點的可行性。而后,從接種者的實際需求出發,提供了兩套指導結核病疫苗開發的PPCs:一是為青少年和成人開發安全、有效和可負擔的結核病疫苗;二是為新生兒和嬰兒開發比BCG更優秀的結核病疫苗。

二、臨床開發途徑

(一)感染模型的建立

結核病疫苗研發的難點之一,在于缺乏預測疫苗保護力的感染模型。合理的保護力模型是研究者驗證疫苗效力最有力的手段和途徑,也將是結核病疫苗研究工作的重大突破。

基于動物模型開展臨床前評價是判斷疫苗有效性和保護力的重要途徑,從鼠、兔等動物模型進展到對非人靈長類動物(non-human primates,NHP)進行攻毒實驗,表明疫苗有足夠潛力進入后期臨床試驗。如H56∶IC31疫苗[3-6]在小鼠和NHP模型中被證實的療效,使其成為治療性疫苗中高度關注的候選疫苗。疫苗保護力評價中常用的病理學評估費用高昂,不利于研究發展。目前,正電子發射計算機斷層掃描和計算機斷層掃描(PET/CT)的聯合應用已被用于NHP的動物模型,可診斷結核肉芽腫、更快評估MTB活性與組織損傷,降低病理研究成本,但MTB早期感染導致的影像學改變與疾病、生存終點之間的聯系尚需進一步研究[7-8],才能更有把握地評估保護力程度。

雖然受控人類感染模型(controlled human infection model,CHIM)已被證明在推進流感、瘧疾、腸道疾病和其他傳染病的疫苗開發方面的價值[2],但MTB的感染難度與潛在風險更大,主動感染人類使其致病具有倫理爭議。因此,需更安全、可控、易測的MTB感染方案,使影響最小化,才有可能用于評估候選疫苗。理想的MTB菌株氣溶膠感染方案[2],可通過基因改造菌株,使其可在體內正常生長繁殖,同時能在預計時間內終止其在體內存活,以確保受試者安全。此外,將BCG作為MTB感染替代模型的研究正在進行中[9-11]。安全有效的CHIM將使候選疫苗的預測結果更精準。

除WHO提出的此2種預防模型之外,結核分枝桿菌潛伏感染模型也同樣值得關注。許多新型疫苗已被用于結核分枝桿菌潛伏感染的免疫治療,可緩解疾病進展,減少MTB的流行。通常用低劑量MTB感染動物或對感染MTB的動物使用抗結核藥物來建立潛伏感染模型進行疫苗評估。有學者對新型亞單位疫苗AEC/BC02進行評價,發現其在豚鼠預防感染模型中未能有效預防感染,但在豚鼠潛伏感染模型中降低了豚鼠肺和脾中的細菌負荷,可有效控制MTB再激活,有望成為一種治療性疫苗[12-13]。

(二)臨床評價終點的驗證與確立

使用標準化臨床終點對評估結核病疫苗安全性和有效性來說至關重要[14]。WHO提出最理想的結核病疫苗臨床試驗終點可以評估預防感染(prevention of infection,PoI)、預防疾病(prevention of disease,PoD)和預防復發(prevention of recurrence,PoR)的1個或多個明確目標。面對目標人群的復雜情況,研究者究竟該選擇哪一臨床終點進行疫苗開發,應充分考慮其利弊。

PoD是最佳臨床評估終點,但從MTB感染到活動性結核病發病過程長,其Ⅲ期臨床試驗往往規模大、費用高,且持續時間長。M72/AS01E疫苗的臨床Ⅱb期試驗隨訪2.3年后,證明其在病原學陽性成人患者中對活動性肺結核提供了54.0%(90%CI:14%～75%)的保護,3年的疫苗效力為49.7%(90%CI:12.1%～71.2%),長期保護效果需更久隨訪數據支持[15]。PoI即預防持續MTB感染,評估預防感染方面的效力,在MTB新發感染率高的地區,PoI比PoD研究更容易找到高風險的未感染研究對象。截至目前,BCG是唯一獲得許可的基于PoI方法的MTB暴露前疫苗[16]。在南非以H4∶IC31疫苗與BCG復種方案進行的PoI研究,發現BCG比H4∶IC31能更大程度降低QuantiFERON-TB Gold檢測持續陽轉率[17]。PoR用于晚期結核病疫苗評價,結核病復發率高且多在停止治療1年內,需要足夠大樣本量,以實現后期隨訪評估。H56∶IC31 是基于PoR方法開發的結核病疫苗,Ⅱb期臨床試驗正在坦桑尼亞和南非HIV陰性藥物敏感活動性結核病成人患者中進行(NCT03512249)[18-19]。

PoI和PoR比PoD具有更多優勢,但其本身的缺陷是否影響作為臨床替代終點還需斟酌。目前困難在于沒有證據表明PoI與PoR研究的結果可以預測PoD研究的結果,在二者與PoD聯系起來前,作為替代臨床終點還有待考量。PoI從源頭防治益處良多,但并非所有MTB感染者都會進展為活動性結核病,也許該類感染者不進展為結核病并不是候選疫苗的作用,也就是說這類感染者可能與疫苗有效性囊括人群重疊,因此,對不干預治療就進展為活動性結核病的人群可能是無效的,目前以PoI為終點不足以證明候選疫苗的有效性。細菌學確診的結核病患者是結核病疫苗效力評估的首選方法,γ-干擾素釋放試驗(interferon-gamma release assay,IGRA)和結核菌素皮膚試驗(tuberculin skin test,TST)無法達到準確評估疫苗效力所需的精度,若接種過BCG或基于MTB的疫苗會導致假陽性,干擾PoI評估。PoR試驗的結果也并不能支持在一般人群中的評估結果,且PoR評估結果差并不意味著疫苗不值得被視為預防感染或疾病的疫苗。

結核病預防目標人群的BCG免疫與MTB感染背景十分復雜,達到WHO同時評估多個臨床終點的目標有些理想化,當前疫苗開發方案大多專注于其中一個終點。同時,MTB感染篩查手段也在不斷創新,基于結核分枝桿菌抗原皮膚試驗(Mycobacteriumtuberculosisantigen-based skin tests,TBST)新技術開發的重組MTB抗原類制品可用于結核分枝桿菌潛伏感染和結核病診斷,敏感度高,特異度好[20-21],可減少TST假陽性,增加了臨床替代終點的可行性?？傊?從多方面為結核病精準免疫防治體系布局,才能打破瓶頸,找到更能控制MTB感染的通途。

三、候選疫苗開發方向

(一)PPCs對不同人群的開發重點

第一套PPCs是為青少年和成人疫苗產品填補空白。由于MTB傳播常來源于青少年和成人,這類人群的疫苗研究對預防活動性結核病意義重大。該類疫苗的PPCs包括:疫苗預防結核病應達到50%或更高的功效,在不同地區氣候環境中,無論受試者是否暴露于MTB環境中或有無潛伏感染證據,候選疫苗均應對其有保護作用。同時,應考慮評估疫苗對預防結核分枝桿菌潛伏感染者發展為結核病和結核病復發的效果。從長遠考慮,還應評估疫苗使用對耐藥結核病發生率的影響,預防藥物敏感結核病的疫苗也應能預防耐藥結核病。疫苗的安全性和有效性應與目前WHO推薦用于青少年和成人的其他常規疫苗相似,顯示無或僅輕度、短暫的不良反應,無與疫苗接種相關的嚴重不良事件。

第二套PPCs是為新生兒和嬰兒開發比當前唯一使用疫苗BCG更優秀的疫苗產品。該人群脆弱易感,易發生嚴重播散性結核病、結核性腦膜炎和肺結核,死亡率較高,是重點防護對象[22]。BCG已證實的保護力使眾多國家將新生兒接種BCG納入計劃免疫疫苗之一,因此,新疫苗的預防有效性與基線發病率相比應≥80%,或至少優于BCG效力。在臨床試驗階段可開展新疫苗與BCG隨機對照研究以證明其有效性優于BCG,也可考慮BCG加強免疫方案;使用此對照研究方案時,需確保不接種或晚接種BCG對嬰幼兒的影響不大。若候選疫苗預防兒童結核病死亡率和全因死亡率的效果優良,可繼續開展大規模試點研究。候選疫苗與BCG相比安全性應有所提高,尤其是注射部位腫脹、疼痛、瘢痕,以及局部淋巴結腫大的發生頻率和嚴重程度應降低,盡量減少給藥部位的疼痛。

(二)公共衛生需求

新疫苗應對HIV感染者、其他免疫缺陷病患者、老年人、孕婦和哺乳期婦女安全。理想情況是,在初次免疫疫苗后應獲得10年或更長時間的保護,成人與青少年疫苗在完成初步免疫方案后需證明至少2年內有效,而嬰幼兒需確保2年以上有效。所需的劑量和加強劑數量盡量減少,不僅避免接種的復雜性,也能減輕中低收入國家和地區的經濟壓力?？稍诔醮谓臃N疫苗后長期隨訪研究,了解保護持續時間和評估加強針的需求,也可考慮異源加強方案,最好在完成初免后10年或更長時間進行加強,高于5年/次的加強劑可能造成較大經濟負擔。聯合使用時對其他疫苗有良好的安全性且無免疫干擾,且對MTB感染篩查的免疫標志物無影響。

除了WHO預認證的最低要求外,對規劃適宜性相關方面也應考慮。如易于管理和熱穩定性好等,應方便公共衛生管理。WHO多次強調藥物劑量、治療方案和成本應符合經濟負擔,成本不應成為中低等收入國家獲得服務的障礙。WHO還建議可對結核病新疫苗的影響力進行建模,預測其對結核病流行的總體影響、對耐藥結核病的具體影響,以及對與抗結核藥物使用的影響,在模型和實際使用研究中評估對衛生系統及醫療設施等其他方面影響。

四、實用價值

自《首選產品特性》發表以來,已有諸多學者參照其中觀點進行研究。有學者制定了《結核病疫苗研發全球路線圖》,以《首選產品特性》文件為起點,對疫苗開發確立全球共同愿景,為開發和交付疫苗的活動提供指導[23-24]。Clark等[25]假設模型疫苗的特征與《首選產品特性》中的建議一致,建模預測評估候選疫苗,了解疫苗的潛在效果。國內學者關注到M72/AS01E對結核分枝桿菌潛伏感染者的保護力達54%(90%CI:14%～75%),與《首選產品特性》中提出的標準對比,已經顯示不錯的結果[26]。

《首選產品特性》文件對國內外結核病候選疫苗的研發和評估具有指導意義。如國產疫苗注射用母牛分枝桿菌(微卡)2021年獲批增加預防結核分枝桿菌潛伏感染人群發病的適應證,產品說明書中注明其預防新發結核病的疫苗保護率為54.7%(95%CI:29.8%～70.8%),高于《首選產品特性》文件中最低目標水平。AEC/BC02疫苗是國內第一個進入臨床試驗階段的重組蛋白類結核病疫苗,目前正在中國湖南開展Ⅱ期臨床試驗(NCT05284812),臨床結果可與《首選產品特性》文件對比,判斷其是否有潛力進入后續臨床試驗。

五、結語與展望

筆者對《首選產品特性》進行解讀和分析,結合MTB感染情況和疫苗研發現狀,分析WHO對結核病疫苗參數的偏好,為后續結核病疫苗研究提供參考。《首選產品特性》的發布為結核病候選疫苗的開發提供了指導方向,補充了疫苗開發階段中需要關注的重點,并提供改進的方向。開發新的、安全有效的結核病疫苗將是遏制結核病的關鍵工具,希望未來有更多新疫苗獲批上市,為全球終結結核病做出貢獻。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻董佳欣:采集數據、起草文章;趙愛華、夏煥章和徐苗:對文章的知識性內容作批評性審閱、指導