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作者：香雪精準醫療--張海霞
發(fā)布時(shí)間：2020-04-23
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國內新冠疫情形勢向好態(tài)勢明顯，但海外疫情近期卻愈發(fā)嚴重，如何戰勝COVID-19依然是全社會(huì )關(guān)注的焦點(diǎn)。正如鐘南山院士所言，一方面研制治療COVID-19特效藥刻不容緩，而另一方面，COVID-19并非一次感染終生免疫，研制疫苗才是終結疫情最有力的科技武器。目前，我國正按照滅活疫苗、基因工程重組亞單位疫苗、腺病毒載體疫苗、減毒流感病毒載體疫苗、核酸疫苗共5種技術(shù)路線(xiàn)開(kāi)展COVID-19疫苗的緊急研制。其中，軍科院陳薇院士領(lǐng)銜的科研團隊進(jìn)行的腺病毒載體疫苗進(jìn)展最快，于3月17日完成了I期臨床試驗注冊，初步結果有望在6個(gè)月后公開(kāi)。
腺病毒疫苗
腺病毒，本身是一種會(huì )感染脊椎動(dòng)物的病毒，最早是從人類(lèi)的腺樣組織中分離出來(lái)的。如果感染了腺病毒，可能會(huì )引起呼吸系統和消化系統的不適，也可能會(huì )出現結膜炎、膀胱炎等癥狀。不過(guò)，如果不是感染的免疫缺陷者，腺病毒很少會(huì )致人死亡。像腺病毒這種殺不死人的病毒，可以被很好的利用，當成一個(gè)沒(méi)有殺傷力的“工具載體”。通俗地講，腺病毒疫苗就是把腺病毒基因組的關(guān)鍵區域“刪掉”，再把其他對人類(lèi)更危險的病毒的基因“裝上”。重組的腺病毒“偽裝”成這個(gè)要針對的危險病毒，在人類(lèi)的免疫系統里“游街”，讓免疫系統記住該危險病毒的樣子，生成抗體或激活T細胞，在病毒真正入侵的時(shí)候，就可以全軍出擊、迅速反應、當場(chǎng)消滅。在所有腺病毒中，人5型腺病毒（Ad5）是應用比較廣泛的一種，是科學(xué)家們最偏愛(ài)的“工具載體”，這次進(jìn)入臨床試驗的新冠疫苗，就是用它來(lái)完成的。
疫苗靶點(diǎn)
新型冠狀病毒粒子呈不規則形狀，直徑約60-220nm。病毒粒子外有包膜，膜表面有三種糖蛋白：刺突糖蛋白（S，Spike Protein，是受體結合位點(diǎn)、溶細胞作用和主要抗原位點(diǎn)）；小包膜糖蛋白（E，Envelope Protein，較小，與包膜結合的蛋白）；膜糖蛋白（M，Membrane Protein，負責營(yíng)養物質(zhì)的跨膜運輸、新生病毒出芽釋放與病毒外包膜的形成）。其中，S蛋白主要通過(guò)與宿主細胞受體結合介導病毒的入侵，是新冠病毒感染機體的關(guān)鍵組分，也是研制新冠肺炎疫苗和抗體抑制劑的關(guān)鍵靶點(diǎn)。制備新冠疫苗的神秘面紗還未掀開(kāi)，但我們可以從陳薇院士團隊研發(fā)的埃博拉疫苗中窺見(jiàn)一斑。研發(fā)埃博拉重組腺病毒疫苗時(shí),陳薇院士團隊選擇了毒性最強的蘇丹型和扎伊爾型埃博拉病毒作為研究對象,將埃博拉病毒包膜糖蛋白的基因進(jìn)行合成,并克隆入AdMax腺病毒系統的穿梭質(zhì)粒pDC316上。通過(guò)將穿梭質(zhì)粒和AdMax腺病毒系統的骨架質(zhì)粒(pBHGlox_E1,3Cre)共轉染至HEK293細胞,發(fā)生位點(diǎn)特異性重組,包裝出表達有埃博拉病毒包膜糖蛋白的復制缺陷型重組腺病毒疫苗。陳薇院士這次臨床測試的新冠疫苗，是把表達新冠病毒S蛋白的基因整合到腺病毒載體里面，生產(chǎn)出重組腺病毒，再打入人體。
接種方式
接種腺病毒疫苗有幾種不同的方式，如果采用肌肉注射(IM)的方式將重組腺病毒打入人體，重組腺病毒感染人體細胞后，會(huì )將病毒基因組注入體細胞內，讓人體細胞合成病毒蛋白。病毒蛋白作為外源蛋白會(huì )激發(fā)強烈的細胞免疫反應。如果采用滴鼻(IN)的方式，重組腺病毒和鼻黏膜接觸后，鼻相關(guān)淋巴組織中的特異抗原采樣細胞（如M細胞）會(huì )將抗原從黏膜表面轉移至底層淋巴組織，抗原很快會(huì )被皮下樹(shù)突狀細胞和巨噬細胞等抗原呈遞細胞內化和加工，并提呈給黏膜相關(guān)淋巴組織中的B細胞和T細胞，遭遇特異抗原刺激的B淋巴細胞活化、增殖，并最終分化成產(chǎn)生分泌型IgA的漿細胞。通過(guò)對埃博拉重組腺病毒不同免疫方式所產(chǎn)生的免疫效果進(jìn)行比較,結果發(fā)現,肌肉注射能誘導強烈的細胞免疫反應,而滴鼻的免疫方式雖然在脾細胞上不能檢測到IFN-γ的分泌,但其血清抗體水平比肌肉注射的免疫方式要高。此外,滴鼻的免疫方式還能產(chǎn)生高水平的分泌型肺洗液IgA抗體。當將兩種不同的免疫方式進(jìn)行組合時(shí)發(fā)現,先肌肉注射后滴鼻免疫的免疫方式,既能夠誘導產(chǎn)生強烈的細胞免疫反應,又可以激發(fā)強烈的血清IgG抗體和肺洗液分泌型IgA抗體水平。
預存免疫
由于5型腺病毒是人源病毒，有很大概率接受疫苗的人曾經(jīng)感染過(guò)腺病毒，免疫系統就會(huì )將矛頭直指腺病毒本身，卻放過(guò)了需要關(guān)注的抗原基因，從而降低了疫苗的功效。這就是預存免疫。作為陳薇科研團隊的合作者，康希諾公司創(chuàng )始人朱濤，在一篇有關(guān)重組腺病毒載體埃博拉疫苗的研究報告中指出：Ⅰ期臨床中，75%-85%受試者體內具有5型腺病毒的中和抗體，而55%-63%受試者體內具有更高滴度的腺病毒中和抗體。受試者體內的腺病毒中和抗體會(huì )減弱疫苗激發(fā)特異性的抗體反應，在接種28天后，身體抗體就開(kāi)始持續下降，6個(gè)月后下降到較低水平。為了減少中和抗體的影響，在初次免疫6個(gè)月后，研究人員以相同的疫苗和劑量進(jìn)行了加強免疫，即第二次接種。這一次，受試者體內都產(chǎn)生了足夠多的針對埃博拉病毒的抗體。這表明，通過(guò)加強免疫可以有效克服預存免疫對疫苗的影響。如今，搭載了新冠病毒抗原的人源5型腺病毒也會(huì )面臨預存免疫的問(wèn)題，因此新冠疫苗很可能也需要至少兩次的加強接種措施。
病毒變異
由于新冠病毒是一種新的病毒，當前的疫苗研發(fā)工作都是基于已有認知做出的。人們對病毒的認識是一個(gè)不斷深入的過(guò)程，加上病毒自身可能出現變異，疫苗研發(fā)存在一些不確定性。冠狀病毒的核酸為單鏈（+）RNA，長(cháng)27-31kb，是RNA病毒中最長(cháng)的RNA核酸鏈。冠狀病毒的RNA和RNA之間重組率非常高，病毒出現變異正是由于這種高重組率。重組后，RNA序列發(fā)生了變化，由此核酸編碼的氨基酸序列也變了，氨基酸構成的蛋白質(zhì)隨之發(fā)生變化，使其抗原性發(fā)生了變化。而抗原性發(fā)生變化的結果是導致原有疫苗失效，免疫失敗。
疫苗從研發(fā)到生產(chǎn)是個(gè)長(cháng)鏈條。一般來(lái)說(shuō)，疫苗研發(fā)要經(jīng)歷臨床前研究和臨床試驗階段，安全性、有效性得到驗證后，還需經(jīng)管理部門(mén)審批，相關(guān)企業(yè)拿到生產(chǎn)批件。之后一款疫苗才能規模生產(chǎn)，進(jìn)而上市應用。為提升新冠病毒疫苗研發(fā)進(jìn)度，在臨床前研究階段，科研人員已經(jīng)采取了一些非常規的方法。比如，為了與病毒搶時(shí)間，工藝設計、保護性評價(jià)、動(dòng)物模型等環(huán)節，這些往常需要串聯(lián)的工作，如今都在平行推進(jìn)。新冠病毒疫苗研發(fā)如同在鋼絲上高速行走，既要爭分奪秒，又要以安全性有效性為準繩。當前各國處于新冠肺炎疫情防控的不同階段，在疫苗研發(fā)上，有必要加強國際合作，形成合力，在保證安全性、有效性前提下，早日研發(fā)出新冠病毒疫苗。
參考文獻
1、基于重組腺病毒載體的烈性病原體疫苗研究。吳詩(shī)坡，2013-解放軍軍事醫學(xué)科學(xué)院;中國人民解放軍軍事醫學(xué)科學(xué)院：微生物學(xué)
2、重組腺病毒載體疫苗黏膜免疫機制與途徑研究。于龍，2007-軍事醫學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所病原微生物生物安全國家重點(diǎn)實(shí)驗室，微生物學(xué)免疫學(xué)進(jìn)展
