新冠病毒疫苗研發(fā),任重而道遠(yuǎn)

新冠病毒”疫苗研發(fā)，任重而道遠(yuǎn)田地《百科知識》自2020年初新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)以來，包括中國在內(nèi)的一些國家的研究人員、科研機(jī)構(gòu)、制藥巨頭以及生物科技公司都紛紛表示，要投入和加快疫苗研發(fā)，畢竟只有疫苗才最有可能徹底消滅疾病，如天花和脊髓灰質(zhì)炎，都是依靠疫苗被消滅或是將要被消滅。人類戰(zhàn)勝疾病不是靠治好所有病人，而是讓病魔不再傳播和戕害健康人。各國的競爭和方案研發(fā)抗新型冠狀病毒的疫苗不僅是一場科研競爭，更是一種全新的科學(xué)探索。2003年，嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）暴發(fā)后，全球10多個國家的科學(xué)家花了約20個月才得到SARS-CoV的基因組序列，但此次〃新冠肺炎〃疫情暴發(fā)一個月左右，中國已經(jīng)聯(lián)合其他國家科學(xué)家完成了對2019-nCoV的測序，并且成功分離出了高滴度的病毒毒株（病毒能大量生長），這也為研發(fā)疫苗和藥物打下了基礎(chǔ)。美國國家衛(wèi)生研究院3H）和其下屬的過敏與傳染病研究所小內(nèi)口）表示，他們正在針對新型冠狀病毒研發(fā)疫苗，可以依賴的基礎(chǔ)是2019-nCoV與SARS-CoV、中東呼吸綜合征（MERS）病毒MERS-CoV同屬于冠狀病毒家族。在2003年SARS暴發(fā)后，研發(fā)人員研制了一款疫苗并已進(jìn)入1期人體臨床試驗。但隨著SARS疫情結(jié)束，這一研究未能進(jìn)一步推進(jìn)。不過，從理論上講，將SARS疫苗模型調(diào)整為針對新型冠狀病毒的疫苗是比較容易的，因為中國已經(jīng)對這一新型冠狀病毒進(jìn)行了測序。另一種方法是改編以前的單克隆抗體，這一抗體能夠幫助免疫系統(tǒng)攻擊異物。曾參與研制MERS、SARS疫苗的美國生物制藥公司諾瓦瓦克斯提出的一個方案是納米疫苗。他們表示正在開發(fā)一種抗擊2019-nCoV的候選疫苗，方法是使用重組納米粒子技術(shù)。澳大利亞昆士蘭大學(xué)研究人員正利用一種名為“分子鉗〃的專利技術(shù)以期快速生產(chǎn)針對新型冠狀病毒的疫苗，這種技術(shù)是給病毒蛋白增加一個基因，使其穩(wěn)定，并讓人體免疫系統(tǒng)能檢測到一種活病毒，從而制造抗體來消滅病毒。研究團(tuán)隊嘗試?yán)迷摷夹g(shù)開發(fā)針對MERS冠狀病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒和流感病毒的疫苗，已取得非常理想的試驗效果。不過，這種能增強(qiáng)新型冠狀病毒蛋白穩(wěn)定性的〃分子鉗〃是否可行，尚不清楚。疫苗開發(fā)首先要確認(rèn)疫苗的靶點(diǎn)，選擇抗原。所謂抗原就是病毒，但不能用有活性的全病毒，否則就會讓人感染，因此需要選取2019-nCoV上的某些分子或基因片段，這些分子和基因片段就是抗原。用它們來制成疫苗注射到人體，可以刺激人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體來中和（抑制、抗御和滅活病毒），從而起到避免感染和發(fā)病的目的。迄今，疫苗研發(fā)方式主要有兩種，一種是傳統(tǒng)的滅活疫苗，需要在安全級別較高的實(shí)驗室來做病毒培養(yǎng)、滅活。另一種就是基因工程疫苗。因此，研制抗新型冠狀病毒的疫苗采取的方案也不外乎以上兩種。方案一：滅活疫苗滅活疫苗的研發(fā)可以用流感疫苗的研發(fā)來理解?，F(xiàn)在的流感疫苗分為全病毒滅活疫苗、裂解疫苗和亞單位疫苗，每種疫苗均含有甲1亞型、甲3亞型和乙型3種流感滅活病毒或抗原組分，并且這3種疫苗的免疫原性（免疫刺激作用）和副作用差別也不大。20世紀(jì)七八十年代，研究人員在裂解疫苗的基礎(chǔ)上，又研制出了毒粒亞單位和表面抗原，即血凝素（HA）和神經(jīng)氨酸酶（NA）疫苗。通過選擇合適的裂解劑和裂解條件，將流感病毒表面的兩種糖蛋白一一HA和NA裂解下來，選用適當(dāng)?shù)募兓椒ǖ玫郊兓腍A和NA蛋白。這兩種蛋白幫助流感病毒進(jìn)入人體呼吸道細(xì)胞，導(dǎo)致人發(fā)病。這兩種蛋白也就是流感病毒的關(guān)鍵抗原，能刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體，以它們?yōu)榭乖瞥梢呙?，可以刺激人體產(chǎn)生針對整個流感病毒的抗體，中和流感病毒。另外，制備流感滅活疫苗必須使用特殊的無菌雞胚，使新流行的流感病毒的抗原變異株（即變異的HA和NA蛋白，每年都會產(chǎn)生變化）能在雞胚中高效復(fù)制，才有可能生產(chǎn)大量流感病毒以制備疫苗。要研制新型冠狀病毒滅活疫苗，就要提取出2019-nCoV或它的一部分，如2019-nCoV的S蛋白，這個蛋白與人體肺泡和呼吸道細(xì)胞上的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）蛋白（受體）結(jié)合，然后入侵人體。但是，在制作時要對其滅活。方案二：基因工程疫苗基因工程疫苗是用基因工程方法或分子克隆技術(shù)，分離出病原的保護(hù)性抗原基因，將其轉(zhuǎn)入原核或真核細(xì)胞系統(tǒng)，如酵母、細(xì)菌、昆蟲細(xì)胞或哺乳動物細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生該病毒的保護(hù)性抗原，制成疫苗，并且要將病原體的毒力相關(guān)基因刪除，使其不帶毒力?；蚬こ桃呙缈梢苑譃榛蚬こ讨亟M亞單位（亞基）疫苗、重組活載體疫苗、基因缺失或突變疫苗、基因（核酸）疫苗、合成肽疫苗、單克隆抗體疫苗以及轉(zhuǎn)基因植物疫苗等多種類型。以亞基疫苗為例，可以闡明如何通過基因工程研制新型冠狀病毒疫苗。亞基疫苗是利用病原體結(jié)構(gòu)的某一部分，即亞基制得的疫苗。現(xiàn)在，桿狀病毒-昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)已成為用于表達(dá)異源基因的最佳表達(dá)系統(tǒng)之一，在該系統(tǒng)中表達(dá)的人乙型肝炎病毒表面抗原蛋白與乙型肝炎病毒表面相應(yīng)的天然蛋白結(jié)構(gòu)可以做到非常類似，而且產(chǎn)量也相當(dāng)可觀。因此，可以用該系統(tǒng)來生產(chǎn)乙型肝炎病毒表面抗原蛋白，再用后者作為抗原來制得疫苗。生產(chǎn)亞基疫苗首先要鑒定出病原體中哪些成分能夠激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生抗體，如單純皰疹病毒1型的衣殼糖蛋白D（gpD）、口蹄疫病毒衣殼蛋白1（VP1）都是能刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)抗體的抗原成分，再分離出編碼該蛋白亞基的基因，然后轉(zhuǎn)移到特定的載體DNA，如大腸桿菌質(zhì)粒DNA上，再大量增殖大腸桿菌，在菌體溶解后，就可獲得大量相應(yīng)的病毒蛋白亞基，即gpD和VP1。把這些病毒蛋白亞基純化，并與輔劑混合，就能以它們作為抗原，生產(chǎn)大量該病毒的亞基疫苗。具有代表性的是單純皰疹病毒疫苗、口蹄疫病毒疫苗、人乙型肝炎病毒疫苗等。同樣，如果經(jīng)研究表明2019-nCoV的S蛋白這種抗原能刺激人體產(chǎn)生抗御2019-nCoV的抗體，就可以分離編碼S蛋白的基因，然后轉(zhuǎn)移到大腸桿菌質(zhì)粒DNA上，經(jīng)過大量增殖，獲得大量的S蛋白，以其為抗原，并輔以佐劑，就能生產(chǎn)出抗新型冠狀病毒的基因工程疫苗，即亞基疫苗。相對而言，基因工程疫苗比傳統(tǒng)滅活疫苗具有更多優(yōu)點(diǎn)，如疫苗純度高，可以降低生產(chǎn)成本，安全性更高，效果更可靠，而且生產(chǎn)過程快，可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。所以抗新型冠狀病毒的疫苗很可能會采用基因工程疫苗的方案來制作。至于納米疫苗，其原理是，在陽離子脂質(zhì)納米粒子內(nèi)導(dǎo)入極微量（10~100咫）的病原體核酸，如2019-nCoV的核酸。但是，其前提是脂質(zhì)納米粒子具有足夠的包容空間和較強(qiáng)的吸附病毒核酸的能力；其次2019-nCoV的核酸可以提取或克隆出來，并且要證實(shí)核酸具有免疫原性，即能刺激人體產(chǎn)生抗體。研制疫苗，時間是關(guān)鍵對于研制抗新型冠狀病毒疫苗，一些研究人員信心滿滿，表示4個月或半年就可以研發(fā)出來。但是，謹(jǐn)慎一點(diǎn)的科學(xué)家則表示，疫苗研發(fā)是一個系統(tǒng)工程，從實(shí)驗室開始，到工藝開發(fā)和生產(chǎn)，到動物試驗和安全評估，再到人體1-3期臨床試驗和安全性及有效性評估，需要大量的科研人員參與，更需要大量研究經(jīng)費(fèi)的支撐，一般需要5~10年。而且，經(jīng)過多年還不一定能研制出來，如艾滋病疫苗。即使實(shí)驗室能在短時間內(nèi)完成新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)，而且也能通過動物試驗，但離成功研發(fā)出實(shí)用疫苗也還有一段距離。因為，人體試驗過程極其漫長并充滿變數(shù)。臨床試驗一般分為三個研究階段：1期臨床試驗是初步考察疫苗對人是否安全，一般需要20~100位受試者；2期臨床試驗主要是進(jìn)行疫苗劑量的探索研究，以及進(jìn)行初步的有效性評價和考察，一般需要幾百到上千位受試者；3期臨床試驗是為了全面評價疫苗的有效性和安全性，需要數(shù)千到幾萬例受試者。整個1-3期臨床試驗完成，就需要5~10年。另一方面，研制突發(fā)性傳染病疫苗還有一個短板，即疫苗進(jìn)入到2和3期臨床試驗（有時甚至是在1期）時，疫情就可能得到相當(dāng)程度的控制，并且消失，因而很難有大量受試者參與疫苗試驗。這也是為何2003年已經(jīng)進(jìn)入1期臨床試驗的SARS疫苗停止下來的重要原因之一。同