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新冠疫情作為一次特殊的人類災難,給全球經濟生活和民眾健康都帶來了巨大損失。儘管目前國內疫情得到有效控制,但海外疫情形勢依然嚴峻,國內仍面臨海外疫情輸入風險。

疫苗作為預防控制傳染病最經濟有效手段,其成功研發是人類最終控制新冠疫情的關鍵所在,是全球的迫切需求。因此,世界各國都把研製疫苗擺在重要位置。隨著多項疫苗進入三期試驗以及輝瑞/BioNTech和Moderna疫苗的緊急使用授權,對抗新冠疫情終於走向了終局之戰

從無到有,從有到優,這些積極進展無疑在將近一年的新冠戰爭中,為人們控制疫情、恢復常態生活注入了一劑強心針。但同時,全球化時代下,除非人人都安全,否則無人會安全。在疫苗普及前,仍有不可迴避的諸多安全問題需要回應,終局並不是終點。

從無到有,從有到優

病毒是由一個核酸分子和蛋白質構成的非細胞形態,靠寄生生活的有機物種,可以分為DNA病毒和RNA病毒。其中,DNA病毒可以分為雙鏈DNA病毒、單鏈DNA病毒、雙鏈DNA逆轉錄病毒三種。RNA病毒又可以分為雙鏈RNA病毒、(+)單鏈RNA病毒、(-)單鏈RNA病毒和單鏈RNA逆轉錄病毒四種。

在病毒從基因組到蛋白質的轉變中,需要生成mRNA以完成蛋白質的合成和基因組的複製,不同的的病毒家族完成此過程的機制存在差異。與DNA病毒疫苗相比,RNA病毒疫苗的研發更加困難。主要原因在於,RNA病毒為單鏈結構較雙螺旋結構的DNA病毒穩定性差,變異速度更快,突變率更高。

新冠病毒就是一類(+)單鏈RNA病毒。新冠病毒所包含的單鏈RNA相當於細胞中的mRNA,可以直接在細胞內翻譯出所編碼的蛋白質,如衣殼蛋白和病毒的RNA聚合酶。隨後,在病毒RNA聚合酶的作用下複製病毒RNA,最後病毒RNA和衣殼蛋白自我裝配形成成熟的病毒顆粒。

新冠病毒作為一種有包膜的(+)單鏈RNA病毒,與SARS-CoV和MERS-CoV同為β-冠狀病毒屬,是感染人的第7種冠狀病毒,主要結構蛋白包括S蛋白(棘突)、E蛋白(包膜)、M懂蛋白(跨膜)和N蛋白(核衣殼)。

新冠病毒主要透過S蛋白與宿主細胞表面ACE2受體結合感染宿主細胞,其進化出更有效的S蛋白剪下機制,使之更有利於感染;對人體ACE2受體有更高的結合能力(其ACE2的親和力約為SARS的10-20倍),使得感染更有效。由於ACE2在肺、腎臟、肝臟、腸道、腦、眼、鼻、睪丸等器官組織中均有表達,因此,這些器官也都成為了冠狀病毒潛在的攻擊位點。

顯然,在疫情的大流行下,疫苗作為預防控制傳染病最經濟有效手段,透過讓健康人的免疫系統提前識別病原體以形成記憶,從而在真正感染時迅速形成高水平免疫應答以實現預防效果。疫苗的成功研發將成為人類最終控制新冠疫情的關鍵所在。

疫苗從無到有,從有到優,也經歷了漫長的技術攻關過程。疫苗的升級是抗原從完整到精準,平臺從專用到通用,免疫應著從單一到全面的過程。

一代苗是使用完整的病原體作為疫苗,包括減毒疫苗和滅活疫苗。其中,減毒疫苗利用減毒的流感病毒作為載體,攜帶S蛋白基因,共同刺激人體產生兩種病毒的抗體。滅活疫苗則透過體外培養病毒,用殺滅的病毒,刺激人體產生抗體。

二代疫苗將抗原精簡為病原體的蛋白或多糖,可以透過基因重組技術來實現抗原設計,並在體外表達、提純。重組蛋白疫苗,透過基因工程方法,在體外製備病毒的S蛋白,刺激人體產生抗體。之後,腺病毒載體疫苗將S蛋白的基因裝入改造後無害的腺病毒送入人體,在體內產生S蛋白,刺激人體產生抗體。

三代疫苗主要為核酸疫苗,是將抗原簡化成頂層的核酸物質,接種後借用人體細胞實現一步到位的胞內抗原表達。當前,疫苗技術升級正處於二代疫苗向三代疫苗邁進的節點,新冠疫苗的研發加速了三代疫苗技術的應用與成熟

究其原因,則是因為冠狀病毒透過S蛋白結合ACE2進入細胞後,在人體細胞中進行復制和釋放。從人體防禦機制上看,病毒會被抗原呈遞細胞攝入,展現給輔助性T細胞,以啟用B細胞產生抗體、細胞毒性T細胞識別並摧毀病毒的感染細胞。這意味著,體液免疫和細胞免疫對疫苗均很重要

從疫苗開發角度看,結合體液免疫和細胞免疫,理想的新冠疫苗應具備:可激發廣泛的免疫應答體液免疫(包含粘膜免疫)、細胞免疫;可刺激B細胞產生強中和抗體,非中和抗體產生少;可啟用以TH1為主的CD4+T細胞(輔助T細胞)和CD8+T細胞(細胞毒性T細胞)。而三代疫苗的優勢正在於其優異的免疫原性,可有效的誘導體液免疫和細胞免疫,非常契合理想疫苗的特徵

Moderna、BioNtech分庭抗禮

根據WHO統計資料,截至2020年11月12日,全球已有48款新冠疫苗進入臨床研發階段,其中11款進入臨床三期,另有164款處於臨床前研發階段。從目前的研發程序看,進入或完成期臨床的11款疫苗包括4款滅活疫苗、4款重組載體疫苗、1款重組蛋白疫苗和2款mRNA疫苗。

其中,2款mRNA疫苗都屬於核酸疫苗,是指將在體外合成病毒相關序列mRNA傳遞到人體細胞內形成免疫。與滅活疫苗和重組疫苗相比,mRNA疫苗的生產無需依賴細胞擴增的過程,生產更容易放大

目前,全球共有兩款mRNA疫苗進入臨床期,分別是美國Moderna公司研發的mRNA疫苗和美國輝瑞(Pfizer)、德國BioNTech共同研發的mRNA疫苗。上述公司均於11月對外公佈了疫苗II期臨床最終資料,並提交上市申請。而從上週到今天,輝瑞/BioNTech和Moderna的mRNA疫苗都已相繼通過了FDA緊急授權使用,正式進入市場

其中,輝瑞/BioNTechⅢ期臨床最終結果顯示疫苗有效率達95%。11月18日,輝瑞和BioNTech公佈了三期臨床試驗最終功效分析。在43000名受試者中,共產生了170例確診病例,其中安慰劑組共162例,mRNA疫苗組僅8例,BioNTech的mRNA疫苗有效率高達95%。

此外,在Ⅲ期臨床試驗中,疫苗接種人群年齡範圍為12-85歲,涵蓋心肝肺慢性病患者、免疫缺陷患者、艾滋病患者、肝炎患者,針對特定人群表現出良好的耐受性,並未出現任何嚴重的安全隱患。

Moderna疫苗有效率則達94.1%。11月30日,Moderna釋出疫苗試驗最終資料。在30000名受試人群中,196名患者出現新冠肺炎,其中包括30名重症新冠患者。

在196名新冠患者中,接種安慰劑的有185例,接種疫苗的僅11例。這意味著疫苗對於預防新冠感染的有效率高達94.1%,對重症病例的有效率達100%。儘管最終結果略低於Ⅲ期期中94.5%的結果,但遠高於FDA對上市疫苗達到50%有效率的評估要求。

值得一提的是,Moderna的mRNA疫苗相較於輝瑞/BioNTech疫苗更易於儲存,普適性較高。由於mRNA疫苗較不穩定,因此對疫苗的儲存條件要求十分嚴苛。輝瑞的mRNA疫苗需要在超低溫環境下儲存,在-70攝氏度的冰凍箱中可儲存6個月,在加有乾冰的特製保溫運輸箱中可儲存15天,而在普通醫院冰箱2-8℃的環境中僅可儲存5天。

Moderna疫苗對於儲存環境的要求則寬鬆許多,在零下20℃的環境中可儲存6個月,在2-8℃的普通冰箱中可儲存一個月,甚至在室溫環境中也可以儲存12個小時,極大地增強了疫苗的普適性。實際上Modema疫苗對溫度的寬鬆得益於公司特有的脂質奈米顆粒技術,該技術可將RNA藥物、疫苗等遞送入細胞,從而增強疫苗的穩定性。

除了Moderna和BioNtech的2款疫苗,我國共5款新冠疫苗處於臨床三期。其中,國藥集團兩款滅活疫苗或於12月中下旬率先上市。在5款處於臨床期的新冠疫苗中,包括三款滅活疫苗、一款腺病毒載體疫苗和一款重組蛋白疫苗。目前,國藥集團的兩款滅活疫苗處於領跑地位,已於11月末提交上市申請

此外,在腺病毒載體疫苗中,牛津大學阿斯利康腺病毒載體疫苗綜合有效率達70%。牛津大學阿斯利康採用的為黑猩猩腺病毒載體,透過對黑猩猩腺病毒進行基因改造使之編碼人類新冠病毒刺突蛋白。11月23日,阿斯利康宣佈Ⅲ期臨床中期結果顯示,新冠肺炎疫苗對病毒的平均保護效力為70%。

可以說,在全球一眾疫苗裡,mRNA疫苗研發一騎當先,形成了Moderna和BioNtech分庭抗禮的局面,而這些積極進展無疑在將近一年的新冠戰爭中,為人們控制疫情、恢復常態生活注入了一劑強心針。

疫苗普及仍需迴應安全問題

儘管《自然》在一篇社論中指出,多款疫苗的有效率超過了90%,這是一個意料之外的好結果。早期的研究表明候選疫苗可以促進免疫反應,最新的資料又表明這些免疫反應的確可以起到保護效果,但這並不是終點

一是仍需確認疫苗在高危人群中的保護效果,尤其是指老齡群體、肥胖群體、或是糖尿病群體。隨著年齡的增加,新冠病死率逐漸升高,而疫苗的接種效果卻與之相反,年齡越大,免疫效果越差。

新冠病死率資料顯示,心血管疾病患者、糖尿病患者、慢性呼吸疾病患者、高血壓患者、癌症患者病死率高,但這些人群同時又是疫苗接種的禁忌人群或免疫效果欠佳。

二是疫苗研發仍需警惕可能存在ADE(抗體依賴增強)。ADE現象在登革熱、黃熱病等多種病毒中被發現。SARS疫苗和MERS疫苗的研發經驗表明,新冠病毒的某些單克隆抗體在體外可能存在ADE效應,但體外實驗發現ADE現象,不代表一定會影響臨床結果。

決定抗體是否會引起ADE的因素主要包括:抗體的特異性、滴度、親和力以及抗體的亞型等。因此,提高抗體質量是減輕ADE關鍵。目前,新冠疫苗研發,已公佈的多項動物結果和臨床試驗結果均未出現明確的ADE證據,在後續的疫苗研發中,自然也不可掉以輕心。

最後,新冠病毒是RNA病毒,在傳播過程中容易發生變異。目前新冠疫苗抗原設計主要以S蛋白為抗原,需要關注S蛋白的序列變化,尤其是RBD區域是否存在引起與中和抗體結合位點改變的突變。

近日,英國官方發出緊急警告,稱一種新的具有高度傳染性的新冠病毒變種正在英國傳播。根據研究結論,N501Y的病毒變異正是改變了病毒表面的刺突蛋白(S蛋白),並且已被確定為對人和鼠ACE2的結合親和力增加,從而增加該蛋白粘附與進入人體細胞的能力。

新變種是否會影響疫苗的效果受到廣泛關注。對於此,研究人員已及時做出了迴應,表示病毒要進化到足以使當前的疫苗無效,通常需要幾年,而不是幾個月。儘管如此,科學家仍需要密切追蹤進化中的病毒,以發現可能使其擁有領先於疫苗的突變。

全球化時代下,除非人人都安全,否則無人會安全。隨著多項疫苗進入三期試驗,以及輝瑞/BioNTech和Moderna疫苗的緊急使用授權,對抗新冠疫情終於露出曙光。但在疫苗普及前,仍有不可迴避的諸多安全問題需要回應,終局並不是終點

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