盤點國內外新冠疫苗研發,解析技術路線差異

新冠肺炎已成為全球大流行病,長期看,有效的疫苗才能徹底終結新冠肺炎的流行。

據世界衛生組織(World Health Organization,WHO)統計,全球新冠疫苗研發項目已有 44 個,至少有 96 家公司和學術團體在同時開發。研發時間上也從以往的 “10-15 年” 提速為現在的 “最快 18 個月”,各國都在與時間賽跑。

我國的疫苗研發 “五箭齊發”

生輝瞭解到,我國的科研攻關組佈局了病毒的滅活疫苗、核酸疫苗、重組蛋白疫苗、腺病毒載體疫苗及減毒流感病毒載體疫苗這五條技術路線。5 大賽道總計 91 個項目,中國佔據 39 個。

目前,已經有三個疫苗獲批進入臨床試驗,其中腺病毒載體疫苗首個獲批進入臨床研究,已於 3 月底完成了一期臨床試驗受試者的接種工作,並於 4 月 9 日開始招募二期臨床試驗志願者,這是全球首個啟動二期臨床研究的新冠疫苗品種。

盤點國內外新冠疫苗研發,解析技術路線差異

(來源:Vaccine Knowledge Project)

腺病毒載體疫苗和流感病毒載體疫苗都是病毒載體疫苗,核酸疫苗分為 mRNA 疫苗和 DNA 疫苗。

滅活疫苗是把病毒直接殺死後做成疫苗,成分比較複雜,可能含有不能導致產生免疫的成分,還可能帶來不良反應。從生物技術的角度說,滅活疫苗比較簡單,問題在於生產過程可能會有風險,因為它生產的是活病毒,萬一有洩漏,安全性也會有問題;另外滅活疫苗產量也可能有問題,因為培養病毒可能沒那麼快。

簡言之,滅活病病毒疫苗作用速度快、但抗原特異性較低。

而病毒載體疫苗和核酸疫苗都需要把病毒的 S 蛋白基因提取出來。腺病毒載體疫苗是把 S 蛋白基因嵌入到腺病毒裡面,然後把腺病毒注射進人體內,腺病毒本身不會致病,並且它攜帶的病毒 S 蛋白(S 蛋白決定了病毒的宿主範圍和特異性,是宿主中抗體的重要作用位點),可以在體內合成相關的 S 蛋白,相當於在體內生成疫苗。

但是不管是哪種類型的腺病毒載體都會面臨的問題是載體自身的免疫反應。機體預先存在的載體免疫會影響載體疫苗的初次免疫效果;載體疫苗接種產生的載體免疫反應會影響該疫苗再次免疫效果。研究提示 Merck HIV 疫苗 II 臨床試驗失敗與受試者事先存在的高水平腺病毒抗體有關。

核酸疫苗是將編碼病毒蛋白質的遺傳物質——核酸注入人體內,利用人體細胞合成目標蛋白來誘發相應免疫力。核酸疫苗根據成分主要分為 mRNA 疫苗和 DNA 疫苗。

其中,我國 mRNA 疫苗的研發路線獲取了科技部科技攻關應急專項,正處在緊鑼密鼓的研究當中。

mRNA疫苗的三大優勢

值得注意的是,mRNA 疫苗此前從未有過成功的案例,但作為一種新興技術仍獲得了國內外的重點專注。根據學術文獻,相較於傳統疫苗,mRNA 疫苗有三大優勢:

第一,與傳統疫苗相比較,mRNA 具有更強的免疫原性。mRNA 可以表達特定序列的靶蛋白誘導特異性免疫反應,同時作為核酸類的免疫原,mRNA 還可以誘導人體的天然免疫反應,具有 “自我佐劑”(self-adjuvant)的特點,兩方面的作用,使得疫苗具有更強的免疫原性。

第二,在安全性方面,mRNA 疫苗的遞送不需要特定的質粒載體,不進入細胞核內部,只需要在細胞質內瞬時表達抗原蛋白,不存在整合到人體基因組上的風險。

第三,mRNA 疫苗具有生產優勢。在成本上 mRNA 疫苗的 GMP 生產成本是傳統疫苗的 1/5 到 1/10。另外,同一條 mRNA 疫苗的生產線很容易被改造成符合 EMA 或 FDA 標準的不同抗原疫苗的生產線,因此,在應對突發傳染病時,mRNA 疫苗很容易在短時間內完成研發和生產。

雖然在理論上 mRNA 疫苗有著突出的優點,但是目前研發最快的產品還處於臨床試驗階段。阻礙 mRNA 疫苗技術發展的最大障礙是其對先天性免疫的激活。

先天性免疫是人體免疫系統的第一道防線,可以通過模式識別受體(Pattern Recognition Receptor,PRR)識別入侵抗原的病原相關模式分子(Pathogen-Associated Molecular Patterns,PAMP),然後通過一系列複雜的細胞內部級聯反應進行免疫應答。mRNA 疫苗作為外源的核酸物質,進入體內後會被一系列位於細胞表面、內質網以及細胞質中的模式識別受體識別,並激發機體的先天性免疫應答。

研究發現,mRNA 疫苗誘導的先天性免疫反應可以誘導機體產生特異的 T 細胞和 B 細胞免疫,對人體產生預期的免疫保護效應,這是有利的一面。

但也有不利的一面,mRNA 疫苗作為一種單鏈 RNA 其本身也是一種 PRR,其單鏈結構和代謝產物可以激活激活 I 型干擾素介導的先天性免疫反應,最終阻止 mRNA 表達並降解 mRNA。

另外,在體外進行 mRNA 合成的過程中會產生雙鏈 RNA(double-strand RNA,dsRNA)。dsRNA 也是一種常見的的核酸類 PAMP,汙染了 dsRNA 的 mRNA 產品可以通過 I 型干擾素介導的免疫反應阻止 mRNA 的翻譯及降解 mRNA。這種對疫苗功效有害的免疫反應需通過調節 mRNA 的核酸序列,在純化階段採用先進工藝去除 dsRNA 等手段避免。

滅活病毒疫苗國內研發佔比高,mRNA 疫苗是國外發力重點

針對以上五大技術路線,生輝系統盤點了國內外疫苗研發進展情況。雖然實際樣本數量有限,但也能從中發現多內外疫苗研發的側重點差異。

盤點國內外新冠疫苗研發,解析技術路線差異

(來源:生輝根據公開資料整理)

檢索結果顯示:截至發稿日,我國從事疫苗研發的企業 / 機構為 20 家,國外企業 / 機構 12 家,國內外的研究重點側重不同:我國滅活病毒疫苗研發企業 / 機構數量較多,而國外企業 / 機構的研發重點多圍繞在 mRNA 疫苗上。

盤點國內外新冠疫苗研發,解析技術路線差異

(來源:生輝根據公開信息整理)

從技術路線來看,滅活病毒疫苗一直被公認是最經典的疫苗,人類對於它的研製已有 200 多年曆史,目前我國開發出的大部分疫苗都屬於這種類型,主要原因是我國在研製滅活疫苗方面擁有較強的科研和生產能力。

但滅活病毒疫苗也存在問題,“滅活疫苗是把病毒直接殺死後做成疫苗,成分比較複雜,可能含有不能導致產生免疫的成分,還可能帶來不良反應。從生物技術的角度說,滅活疫苗比較簡單,問題在於生產過程可能會有風險,因為它生產的是活病毒,萬一有洩漏,安全性也會有問題;另外滅活疫苗產量也可能有問題,因為培養病毒可能沒那麼快。” 疫苗專家陶黎納曾在經濟觀察報的採訪中表示

而國外新型冠狀病毒疫苗的研發多數集中在 mRNA 疫苗上。這種疫苗不需要像傳統疫苗那樣去長時間選育菌株,相較於傳統疫苗長達數月的生產週期,mRNA 疫苗僅需 40 天即可生產出來,具有獨特的時間優勢。

但是,mRNA 疫苗的研發技術門檻和要求也相對較高,對於新技術來說,安全性和有效性仍然是 mRNA 疫苗最大的挑戰。到目前為止,mRNA 疫苗療法尚未完全取得臨床上的驗證,還沒有 mRNA 疫苗正式上市。

從研發進展來看,國內外疫苗研發大致分為三個階段:實驗室研究、動物實驗和人體實驗。即:實驗室研製、臨床前研究、I、II、III 期臨床研究。從上表來看,目前多數企業仍處於臨床前階段或剛剛開始臨床,而有的也僅是達成初步合作方案,並無過多信息披露。

雖然國內外疫苗研發側重點存在差異,但可以看出,中國新冠疫苗研發佈局所有技術路線。我國正同時進行了滅活、重組蛋白、mRNA、DNA、重組病毒載體五種研發路線,統計顯示,大部分研發團隊都能在 4 月份完成臨床前研究,並啟動臨床試驗。

疫苗從研發到生產是個長鏈條。當前各國處於新冠肺炎疫情防控的不同階段,技術路線選擇各有側重,因此,在疫苗研發上,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,早日研發出新冠病毒疫苗。


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