文 | 張新 楊周寧

背景

當(dāng)前，新冠疫情在國內(nèi)外呈現(xiàn)不同的發(fā)展趨勢。一方面，國內(nèi)在疫情發(fā)生后果斷的管控措施，使得國內(nèi)疫情得到了有效的控制，進(jìn)入疫情防控的新階段；另一方面，國外在我國進(jìn)行防疫管控時(shí)，由于沒有采取積極的應(yīng)對措施，錯(cuò)失了我國為世界爭取的寶貴時(shí)間，使得多國相繼淪陷為疫情重災(zāi)區(qū)，國外感染人數(shù)已遠(yuǎn)超過國內(nèi)。

隨著新冠疫情在全球的大爆發(fā)，相對于當(dāng)前所采取的措施，疫苗是針對病毒防控最好的措施。在疫情發(fā)生后，國內(nèi)外多家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)便開始了新冠疫苗的研發(fā)工作。截至3月24日，全球有不少于106家公司和科研機(jī)構(gòu)，正在進(jìn)行至少73個(gè)新冠病毒疫苗項(xiàng)目的開發(fā)工作。項(xiàng)目以中國和美國為主，中國在研相關(guān)項(xiàng)目37個(gè)，包括與國外聯(lián)合研發(fā)9個(gè)；美國在研項(xiàng)目17個(gè)，包括與國外聯(lián)合開發(fā)9個(gè)。

表1 全球疫苗研發(fā)區(qū)域分析

常見疫苗種類和特性

隨著疫苗技術(shù)不斷發(fā)展，目前市面上應(yīng)用廣泛且成熟的疫苗主要是滅活病毒疫苗、減毒活疫苗和亞單位/重組蛋白疫苗，近年來，新興的病毒載體疫苗和核酸疫苗因其獨(dú)特的優(yōu)勢，也在快速研發(fā)和驗(yàn)證中。本次疫情的突發(fā)性，更加突顯了新技術(shù)疫苗應(yīng)用的重要性。

1. 全菌疫苗（全病毒疫苗）

全病毒疫苗通過將病毒滅活或降低病毒毒力的方式制作能激活免疫反應(yīng)的疫苗。

滅活的病毒疫苗通過化學(xué)(通常是福爾馬林)，加熱或輻射等方式處理病毒，使病毒失去毒性，但保留其主要抗原特征，仍然能夠激活人體的免疫反應(yīng)。常見的全病毒疫苗包括脊髓灰質(zhì)炎疫苗、甲肝疫苗、狂犬疫苗和一些流感疫苗。滅活病毒疫苗的免疫原性低于減毒活疫苗，通常需要多次接種才能激活足夠的免疫反應(yīng)。

減毒活疫苗是通過篩選獲得的不致病的病毒株系，通常采用將病毒在非天然宿主細(xì)胞中傳代的方法來篩選減毒活疫苗。病毒為了生存并感染非天然宿主細(xì)胞，將會(huì)產(chǎn)生突變，并適應(yīng)在新宿主細(xì)胞中復(fù)制，經(jīng)過多次傳代后，漸漸無法在天然宿主中正常繁殖。常見的減毒活疫苗包括黃熱病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、輪狀病毒疫苗和天花疫苗等。

減毒活疫苗與天然病原體相似度很高，因此可以誘導(dǎo)強(qiáng)烈而持續(xù)的免疫反應(yīng)，通過1至2次接種就可以提供終生免疫力。但對免疫力不足、有慢性病或器官移植的個(gè)體接種，可能導(dǎo)致疾病。減毒活疫苗保存和運(yùn)輸條件嚴(yán)格，需要冷藏維持疫苗活性。極少數(shù)情況下，減毒活疫苗有突變返祖而引起疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

全病毒疫苗應(yīng)用歷史悠久，有大量成熟產(chǎn)品，但諸多缺陷也限制其長遠(yuǎn)發(fā)展，特別在應(yīng)對突發(fā)疫情時(shí)不能滿足需求，下文將結(jié)合疫情討論。

2.亞單位疫苗

亞單位疫苗通過化學(xué)分解或蛋白水解方法使病毒蛋白分離，篩選并保留其中一部分有免疫活性的片段。常見的亞單位如傷寒疫苗。亞單位疫苗的副反應(yīng)較小，但抗原表位篩選的技術(shù)不成熟，并且分離得到的蛋白可能變性，導(dǎo)致免疫原性不強(qiáng)，需要免疫佐劑增強(qiáng)免疫原性。

3. 重組蛋白疫苗

重組蛋白疫苗運(yùn)用基因工程重組技術(shù)，通過細(xì)菌或酵母等載體表達(dá)病毒外殼中免疫原性較強(qiáng)的蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體的免疫反應(yīng)。常見應(yīng)用包括乙肝疫苗和流感病毒疫苗等。重組蛋白疫苗可以通過將表達(dá)蛋白的基因序列導(dǎo)入酵母等微生物進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。該類疫苗利用病毒最具有免疫原性的部分制成疫苗，能誘導(dǎo)較強(qiáng)的免疫反應(yīng)，但由于只使用單一蛋白成分，有時(shí)需要通過加強(qiáng)免疫才能保持免疫力。重組蛋白疫苗沒有致病性，可以應(yīng)用于免疫缺陷或有慢性病個(gè)體的接種。

4. 病毒載體疫苗

病毒載體疫苗原理與基因治療相同，是利用不具有治病性的病毒作為載體，通過保護(hù)性抗原基因重組到病毒中，在人體產(chǎn)生疫苗，激活機(jī)體免疫反應(yīng)獲得免疫力。病毒可以在人體特定部位或器官表達(dá)抗原，且本身具有免疫原性，能激活免疫反應(yīng)。病毒載體疫苗基因遞送效率高，但對載體的選擇有較高的技術(shù)要求，對病毒載體的操作和生產(chǎn)也有嚴(yán)格的規(guī)范要求。

通常選擇的病毒載體，一種是復(fù)制缺陷性病毒載體，病毒保留了完整的結(jié)構(gòu)和感染力，但自我復(fù)制功能喪失，需要特定轉(zhuǎn)化細(xì)胞或輔助病毒等的幫助進(jìn)行繁殖，從而使人體產(chǎn)生有效免疫力；另一種是有復(fù)制能力的病毒載體，它們可作為外源基因的載體而保持自身傳染性。目前，用作載體的病毒主要有腺病毒和痘病毒等，以及利用已經(jīng)獲批上市的減毒流感疫苗作為載體。

目前應(yīng)用最成熟的是腺病毒載體，對腺病毒載體的改造已有充分研究，腺病毒載體基因組穩(wěn)定，宿主范圍廣，不整合到人體基因等優(yōu)點(diǎn)。在產(chǎn)能上，也可以通過293細(xì)胞培養(yǎng)易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但腺病毒是常見的呼吸道病原體，人體普遍存在腺病毒的中和抗體，這些預(yù)存的中和抗體會(huì)降低腺病毒載體疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)；同時(shí)，腺病毒傳染性極強(qiáng)，載體制備時(shí)需避免腺病毒引起的隱性感染，是腺病毒載體疫苗研發(fā)中面臨的問題。

目前世界上獲批的病毒載體疫苗，有天津康希諾的以腺病毒5型為載體的埃博拉疫苗在中國獲批，和MERCK的以VSV為載體的埃博拉疫苗在FDA獲批。國內(nèi)有多家符合GMP標(biāo)準(zhǔn)的CMO企業(yè)可以生產(chǎn)。

5. 核酸疫苗

核酸疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗，是近些年興起的新型疫苗，通過將編碼疫苗的DNA或mRNA直接注射入人體，利用人體細(xì)胞產(chǎn)生疫苗，引起人體的免疫應(yīng)答。核酸疫苗制備簡單，但規(guī)?；a(chǎn)能力有待考驗(yàn)。目前世界上還沒有獲批產(chǎn)品。

DNA疫苗是表達(dá)病毒蛋白的DNA，被遞送入細(xì)胞后，DNA進(jìn)入細(xì)胞核，轉(zhuǎn)錄為mRNA，再在細(xì)胞質(zhì)中翻譯成蛋白質(zhì)，蛋白被呈遞到細(xì)胞表面，激活免疫反應(yīng)。DNA疫苗易于生產(chǎn)和儲(chǔ)存。DNA通過電穿孔或脂質(zhì)體膜融合等方式進(jìn)入細(xì)胞，其效率能否滿足需求仍需要論證。并且DNA有整合到宿主染色體和誘導(dǎo)自身免疫病的風(fēng)險(xiǎn)，此外，DNA疫苗需經(jīng)入核、轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程，起效較慢。

mRNA疫苗與DNA疫苗基本原理相似，但mRNA無需進(jìn)入細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)就能快速翻譯，且mRNA本身可以作為免疫佐劑，進(jìn)一步促進(jìn)免疫反應(yīng)。mRNA會(huì)通過生理代謝途徑降解，副作用小，無整合基因組的風(fēng)險(xiǎn)。mRNA生產(chǎn)簡單快速，運(yùn)輸成本低。但mRNA容易降解，需要通過修飾提高穩(wěn)定性，大批量生產(chǎn)需要納米脂質(zhì)體技術(shù)保護(hù)mRNA，目前擁有該技術(shù)，并能夠進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)的公司較少，僅BioNTech、Moderna和CureVac以及國內(nèi)的斯微生物具備。mRNA疫苗進(jìn)展最快的已進(jìn)入臨床II期，如Moderna的巨細(xì)胞病毒（CMV）mRNA疫苗mRNA-1647。

6.其他疫苗

除了前面幾類當(dāng)前研究應(yīng)用比較多疫苗，像治療性疫苗和細(xì)胞性疫苗等一些新型疫苗，也已經(jīng)有了很大的發(fā)展。

治療性疫苗：與預(yù)防性疫苗不同，治療性疫苗是在機(jī)體已經(jīng)感染病原微生物或已經(jīng)患病的情況下，用來誘導(dǎo)機(jī)體進(jìn)行特異性免疫應(yīng)答，從而達(dá)到治療或阻止疾病惡化的疫苗。近幾年研究火熱的HIV治療性疫苗、HPV治療性疫苗、乙肝治療性疫苗等都屬于這類疫苗。

細(xì)胞性疫苗：是以細(xì)胞為載體，讓病毒的目的蛋白在細(xì)胞上表達(dá)，避免了病毒本身的致病性問題。此次，上海市公共衛(wèi)生臨床中心便應(yīng)用人源細(xì)胞為載體，開發(fā)人源細(xì)胞載體疫苗。

表2 不同類型疫苗的特點(diǎn)對比

新冠病毒疫苗的類型與發(fā)展趨勢

根據(jù)新冠病毒疫苗研發(fā)項(xiàng)目，48個(gè)已披露信息的項(xiàng)目涉及59個(gè)已公布類型的疫苗，其中核酸疫苗最多，有18個(gè)在研項(xiàng)目，占30.5%，其次是亞單位/重組蛋白類疫苗和病毒載體疫苗，分別有16個(gè)和13個(gè)，而減毒活疫苗和滅活疫苗數(shù)量很少，充分顯示出新技術(shù)在快速疫苗研發(fā)中的作用。

重組蛋白疫苗應(yīng)用成熟，研發(fā)與制備快速，機(jī)制明確，因此成為本次抗疫的主力之一。但重組蛋白疫苗通常靶向變異率較高的病毒S蛋白，一旦S蛋白發(fā)生變異，該類疫苗將會(huì)無效。因此，開發(fā)多價(jià)疫苗可以有效彌補(bǔ)該缺陷，而病毒載體疫苗和核酸疫苗也可以通過同時(shí)表達(dá)多個(gè)抗原的方式避免該問題。

mRNA疫苗雖不成熟，卻在本次疫情中爆發(fā)式的應(yīng)用，主要是由于其研發(fā)和生產(chǎn)周期短。而最傳統(tǒng)的滅活疫苗和減毒活疫苗已被新技術(shù)大量取代。滅活疫苗在處理病毒前要大量培養(yǎng)病毒，而新冠病毒的培養(yǎng)與操作需在生物安全3級（BSL-3）實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，疫苗研發(fā)企業(yè)都不具備相應(yīng)的條件，產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化有較大挑戰(zhàn)；減毒活疫苗需要通過多次傳代篩選合適的病毒株系，研發(fā)周期太長，難以應(yīng)對突發(fā)疫情。

圖1 新冠病毒疫苗類型占比

在今后的疫苗研發(fā)趨勢中，亞單位/蛋白疫苗/多肽仍然是主流形式，而核酸疫苗將會(huì)后來居上，成為新的主流疫苗形式，并日趨成熟，病毒載體疫苗由于效率高和靶向特定器官的特殊優(yōu)勢，在應(yīng)對某些特定病毒上是較好的選擇。

信息披露較詳細(xì)的48個(gè)項(xiàng)目，多是針對單一技術(shù)路徑進(jìn)行研究，有6個(gè)項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)以上路徑的研究。

表3 多技術(shù)路徑項(xiàng)目

1.核酸疫苗

核酸疫苗是當(dāng)前研究項(xiàng)目、研究企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)最多的疫苗。核酸新冠疫苗，是將新冠病毒的S蛋白基因直接注射入人體，在人體內(nèi)表達(dá)S蛋白，引起人體的免疫反應(yīng)。相比其他類型疫苗，整體開發(fā)速度更快。正在研究的18個(gè)核酸疫苗項(xiàng)目中，有12個(gè)mRNA疫苗，6個(gè)DNA疫苗，其中已有1個(gè)進(jìn)行臨床研究，6個(gè)正在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)，3個(gè)預(yù)計(jì)4月份進(jìn)入臨床研究。

2月26日，上海市公共衛(wèi)生臨床中心的徐建青研究員給自己注射了DNA疫苗，成為全球第一個(gè)進(jìn)行人體注射的新冠疫苗。

3月16日，美國國家過敏與傳染病研究所(NIAID)與美國生物科技公司Moderna聯(lián)合開發(fā)的mRNA-1273新冠疫苗，開始進(jìn)行45人的臨床I期試驗(yàn)，是全球第一個(gè)開展臨床研究的疫苗。值得注意的是，該疫苗未經(jīng)過動(dòng)物藥效試驗(yàn)驗(yàn)證，直接進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，進(jìn)一步證明了研究人員對mRNA疫苗所具有的安全性的信心。

Inovio在我國科學(xué)家公布新冠病毒基因序列3小時(shí)后設(shè)計(jì)出了新冠疫苗，同時(shí)宣布最快將于今年夏天開始臨床試驗(yàn)。目前，Inovio聯(lián)合北京艾棣維欣和深圳康泰開發(fā)的DNA疫苗，預(yù)計(jì)在4月份將進(jìn)行臨床試驗(yàn)，研究進(jìn)展大于預(yù)期。

表4 核酸疫苗項(xiàng)目名單

2. 亞單位/重組蛋白/多肽疫苗

重組蛋白疫苗是于把病毒的S蛋白基因整合到真核表達(dá)系里，然后經(jīng)過體外大量培養(yǎng)，表達(dá)出病毒的S蛋白，經(jīng)過提純制成疫苗。目前速度相對較快，17個(gè)項(xiàng)目有4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入動(dòng)物試驗(yàn)，1個(gè)已產(chǎn)生抗體，2個(gè)完成候選疫苗，11個(gè)項(xiàng)目在研。其中，重組蛋白疫苗占絕對優(yōu)勢，亞單位和多肽疫苗各有1個(gè)。

上海市公共衛(wèi)生臨床中心和Novavax都在進(jìn)行納米顆粒疫苗的研發(fā)，通過基因工程技術(shù)將病毒膜蛋白組裝形成一個(gè)納米顆粒，能夠保證速度和安全，但是研發(fā)時(shí)間較長。

表5 重組蛋白疫苗項(xiàng)目名單

3.病毒載體疫苗

當(dāng)前的研究中，病毒載體疫苗采用了腺病毒載體、流感病毒載體、MVA-VLP病毒載體和馬痘病毒載體4種病毒載體。是將新冠病毒的S蛋白基因轉(zhuǎn)入病毒載體，然后注射入人體，在體內(nèi)表達(dá)S蛋白，引起機(jī)體免疫反應(yīng)。以腺病毒載體疫苗為主，有8個(gè)疫苗在研；流感病毒載體疫苗有2個(gè)；其他兩種各1個(gè)。

病毒載體疫苗的整體研發(fā)進(jìn)度較慢，除了1個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)外，均未進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。當(dāng)前，浙江疾控中心的項(xiàng)目正在準(zhǔn)備動(dòng)物試驗(yàn)，2個(gè)完成疫苗候選，1個(gè)完成分離毒株。

軍事醫(yī)學(xué)研究院生物工程研究所和天津康希諾聯(lián)合開發(fā)的重組新型冠狀病毒（2019-COV）疫苗（腺病毒載體），在3月16日獲批進(jìn)行臨床試驗(yàn)，截至3月22日，已對108名志愿者進(jìn)行人體注射。相比Moderna的mRNA新冠疫苗，該疫苗經(jīng)過了動(dòng)物試驗(yàn)的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為完善可靠。

表6 載體疫苗項(xiàng)目名單

4.滅活病毒和減毒疫苗

由于滅活病毒疫苗激活免疫效應(yīng)比減毒疫苗較差，減毒疫苗研發(fā)周期較長，項(xiàng)目進(jìn)展相對較慢，面對快速應(yīng)對疫情的需求，項(xiàng)目相對較少。滅活病毒疫苗有5個(gè)項(xiàng)目在研，減毒疫苗有3個(gè)項(xiàng)目在研。浙江省疾控中心的滅活疫苗進(jìn)展相對較快，已經(jīng)篩選到第4代疫苗毒株。

表7 滅活病毒和減毒疫苗項(xiàng)目名單

5.其他疫苗

當(dāng)前，除上述幾種疫苗外，還有治療性疫苗、人源細(xì)胞載體疫苗、酵母載體疫苗等。

貝達(dá)藥業(yè)聯(lián)合北京鼎成、杭州瑞普基因正在開發(fā)2019-nCoV新型冠狀病毒通用DC治療性疫苗。其具有靶向清除病毒感染細(xì)胞的功能，精準(zhǔn)高效、安全，是全球唯一的兼具治療和預(yù)防功能的新冠疫苗，目前處于早期研發(fā)階段。

上海市公共衛(wèi)生臨床中心的人源細(xì)胞載體疫苗是世界首個(gè)以人源細(xì)胞為載體的疫苗。是將病毒的S蛋白表達(dá)在人的細(xì)胞膜上，能夠極大地提高疫苗的安全性，而且不需要分離病毒與病毒擴(kuò)張，具有總體快速、安全、高效的特點(diǎn)，已開始進(jìn)行靈長類動(dòng)物試驗(yàn)。

天津大學(xué)的食品級安全酵母載體口服疫苗，以食品級安全釀酒酵母作為載體，以新型冠狀病毒S蛋白作為靶點(diǎn)產(chǎn)生抗體。目前，已完成了重組菌株構(gòu)建等核心技術(shù)開發(fā)。

總結(jié)

就當(dāng)前新冠疫苗研發(fā)進(jìn)度而言，核酸疫苗、亞單位/重組蛋白/多肽疫苗、病毒載體疫苗作為新型疫苗，充分顯示了技術(shù)上的優(yōu)勢，整體研究進(jìn)度超出預(yù)期。滅活病毒疫苗的研發(fā)生產(chǎn)受P3實(shí)驗(yàn)室的限制，大規(guī)模培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)化難度高；減毒疫苗受技術(shù)的影響，研發(fā)周期長，兩者在當(dāng)前疫情中不具有優(yōu)勢。

核酸疫苗和病毒載體疫苗各有1個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入臨床研究，在當(dāng)前更受矚目。國外mRNA疫苗越過動(dòng)物試驗(yàn)直接進(jìn)入臨床試驗(yàn)，國內(nèi)病毒載體疫苗臨床前研究也不完整，安全性、有效性等諸多問題難以證明，生產(chǎn)工藝和質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)尚待完善。重組蛋白疫苗暫時(shí)沒有項(xiàng)目進(jìn)入臨床，稍落下風(fēng)，但技術(shù)相對成熟，安全性高，后期更具優(yōu)勢，極有可能批量進(jìn)行臨床試驗(yàn)。但受疫情快速發(fā)展的影響，加快研究進(jìn)度，簡化疫苗研發(fā)流程，有其合理必要性。

不過，從前面研究的冠狀病毒疫苗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常會(huì)有免疫增強(qiáng)的發(fā)生，甚至對身體造成致命的傷害，如何避免潛在免疫增強(qiáng)所造成的機(jī)體損傷，也成為研究中需要解決的問題。同時(shí)，關(guān)于疫苗的認(rèn)知還有不清楚的地方，這都決定了新冠疫苗的研究不會(huì)一蹴而就，可能還需要相當(dāng)長的時(shí)間。

由于對疫苗的認(rèn)識(shí)有限，同時(shí)，新冠疫苗的研究依舊在進(jìn)行中，我們的認(rèn)知也會(huì)不斷深入和改變，接下來我們會(huì)繼續(xù)對新冠疫苗的研究保持關(guān)注，及時(shí)的發(fā)布相關(guān)信息。

原標(biāo)題：全球新冠肺炎疫情嚴(yán)峻形勢下不同類型疫苗研究進(jìn)展分析