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深度解讀:后新冠時代,疫苗研發未來可期(內含福利)

作者:北京百普賽斯生物科技股份有限公司 2021-05-27T15:55 (訪問量:4666)

?2021年5月16-17日,全球新冠疫苗研發峰會在上海舉行,各大研究院所和疫苗公司的核心研發人員對疫苗研發成果作了匯報。與會各方對各種技術路線的疫苗展開了熱烈交流,并集中討論了面對新冠突變株如何規劃未來的疫苗開發。

什么是好疫苗?

疫苗要有很高的有效性、安全性、可及性。這是本次全球疫苗研發峰會上大家對好的疫苗達成的共識。

  • 有效性體現在疫苗是否能引起高水平、持久的體液免疫和細胞免疫,以及疫苗能否對變異株起到保護作用;

  • 安全性體現在不良反應微小可控,適合接種人群廣;

  • 可及性體現在疫苗生產、運輸、保存和分發接種的成本和操作難度低。

如何研發出同時滿足這些條件的疫苗、以及現有的疫苗是否能通過以上多方面的評價,是這次大會后續討論的重點。

圖1. 好的疫苗需要具備的特質

大會對國內外已用于大規模接種的疫苗進行了討論和對比。評估得到的結論是,國內新冠疫苗安全性強于國外,但誘導的抗體水平相對弱于國外。目前,新冠疫苗接種率最高的國家仍然是以色列,該國國民已經基本達到群體免疫水平,而我國接種劑量雖然名列前茅,但因為人口基數大,目前全民一劑疫苗接種率在30%左右,兩劑新冠疫苗的接種率大約為8.6%,距離群體免疫(>70%)仍有一定距離。

百花齊放

目前全球新冠疫苗開發有多種技術路線,我國采用的技術路線主要有五種,除了大家所熟知并已大范圍接種的滅活病毒疫苗之外,還有腺病毒載體疫苗、重組蛋白疫苗、mRNA疫苗、納米顆粒疫苗。其中陳薇院士團隊和康希諾公司合作研發的五型腺病毒載體疫苗,以及中科院微生物所和安徽智飛生物合作研發的RBD Dimer重組蛋白亞單位疫苗已獲批上市。

圖2. 我國已獲批的5款疫苗

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在此次大會上,康希諾和微生物所的研發人員對各自研發的疫苗進行了詳細介紹,展示了動物攻毒實驗數據和人體一期、二期臨床數據,結果顯示這兩款疫苗均有不錯的免疫效果,體現在能夠誘導較高水平的中和抗體和細胞免疫,能夠給接種者提供足夠的保護。

五型腺病毒載體疫苗:只打一針

康希諾強調,Ad5-nCoV疫苗(克威莎)只需要單針接種,雖然存在比較常見的不良反應如發熱、疼痛等,但均為一過性。研發人員還介紹,腺病毒載體疫苗是一種成熟的技術平臺,此前基于腺病毒載體開發的埃博拉疫苗和登革熱疫苗都已投放市場,收到良好的反饋,不存在安全性方面的顧慮。

圖3. 康希諾五型腺病毒載體疫苗Ad5-nCoV(克威莎)臨床數據小結

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RBD二聚體重組蛋白疫苗:更高效

微生物所強調重組蛋白疫苗ZF2001所用的抗原是由二硫鍵串聯的RBD二聚體,其免疫原性好于單體形式的RBD1。之所以選用RBD片段而不是完整的Spike蛋白作為抗原,其中一個重要考慮是為了避免抗體依賴性的感染增強作用 (Antibody-Dependent Enhancement, ADE),即一些結合在非中和位點、不具有中和活性的抗體可能會加強病毒對人體細胞的感染,這種機制是此前一款菲律賓登革熱疫苗失敗的主要原因。而RBD Dimer疫苗通過縮小抗原片段,減少ADE效應及其它由ADE引起不良反應的可能性,降低了潛在的風險。

圖4. 安徽智飛重組蛋白疫苗ZF2001的RBD二聚體抗原設計

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mRNA疫苗:創新者

除了國內已經上市或獲得緊急授權使用的疫苗,許多研發者也分享了采用更為創新技術路線的在研疫苗,其中最吸引關注的是mRNA疫苗。mRNA的革命性優勢在于通過在人體內中將編碼抗原的mRNA翻譯成蛋白質產物,這種內源性蛋白可以高效地激活Th1型細胞免疫和體液免疫兩種通路,更好地引發全面的免疫應答。mRNA疫苗的制備無保護劑,無佐劑,無動物源性,無抗生素,具有相當高的安全性。目前,英、美、以色列等國家都是以Pfizer和Moderna開發的mRNA疫苗接種為主。不過,關于mRNA疫苗的主要顧慮,例如mRNA逆轉錄進入人體基因組的風險等,從目前的數據來看尚無明確的結論,有待更深入的評估。綜合來看,mRNA疫苗除了雙重免疫機制增強有效性、不含病毒成分確保安全性,還具有研發周期短、產能高的特點,對于未來各國防護新冠感染有著重大意義。

在我國處于領跑位置的mRNA疫苗是復星醫藥和Pfizer-BioNTech合作研發的BNT162b2 。研發者為我們詳細解讀了mRNA疫苗的開發工藝,并展示了從研發初期到真實世界的數據。BioNTech當時為該款疫苗立項了兩個項目,BNT162b1含有基于編碼RBD的mRNA,BNT162b2含有基于編碼Spike全長蛋白的mRNA,經FDA評估,BNT162b2最終入選了3期臨床。目前在美國,該疫苗正與大規模接種同期展開孕婦實驗、第三針實驗,12-16歲接種實驗,6個月-11歲接種實驗等。在我國港澳地區,BNT162b2已累計接種超100萬劑。

圖5. 復星醫藥和Pfizer-BioNTech合作疫苗BNT162b2在我國港澳地區使用情況

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對于中國何時能擁有自己的mRNA疫苗,科學家們給出了積極的反饋。目前看來,最有可能率先進入市場的是由沃森生物、蘇州艾博和軍事科學院軍事醫學研究院共同研制的ARCoV疫苗,該疫苗5月起在墨西哥開展III期臨床實驗。緊隨其后的斯微生物疫苗和麗凡達生物的疫苗也即將進入一期臨床。值得一提的是,本次參會的斯微生物代表介紹了自研mRNA疫苗的獨特優勢:疫苗可制成凍干制劑,克服了Pfizer和Moderna疫苗保存條件苛刻的缺點,這將極大地簡便疫苗在發展中地區的運輸和分發。

mRNA疫苗有著龐大而復雜的**和系統,技術壁壘較高,后來者難以輕松掌握或者繞開。近期,拜登政府計劃放開mRNA疫苗**,刺激疫苗的快速大批量生產,讓這種技術更適時地派上用場。初聞是全球眾多疫苗開發者的福音,但實際可操作性仍待觀望。

圖6. 美國拜登政府宣布放棄新冠疫苗知識產權**


圖7. mRNA疫苗**網2

納米顆粒疫苗:高效價

除了mRNA疫苗,中山大學人類病毒學研究所所長張輝教授團隊開發的納米顆粒疫苗也成為了本次展會的一個焦點3。此前,納米顆粒疫苗技術平臺以及被應用于HIV疫苗、各種腫瘤疫苗和冠心病疫苗的開發。在這款獨立研發的新冠疫苗中,研究者使用幽門螺旋桿菌的鐵蛋白作為納米顆粒的核心組分,在單個納米顆粒表面同時展示24個30-40kDa的新冠RBD抗原,該設計能夠提高免疫原性,有利于高效的抗原吞噬和呈遞。該納米顆粒結構在體外可以自發組裝,實現共價連接。經小鼠和恒河猴模型驗證,單針接種可以誘導超高的中和抗體滴度,雙針接種實現抗體飽和,在抗體水平自然下降后,第三針接種迅速回抬抗體水平,證明了疫苗的高效價和誘導免疫記憶的能力。研究者將免疫后的小鼠分別進行野生型、南非株、英國株新冠病毒上呼吸道感染,結果顯示小鼠的健康狀況良好,證明了該疫苗在應對突變株病毒上的有效性。

圖8. 中山大學病毒所張輝團隊研發的新冠納米顆粒疫苗

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未來可期

面對層出不窮、傳播越來越廣泛的病毒突變株帶來的挑戰,尤其是已經在南亞地區肆虐的印度突變株,本次大會重點討論了未來的疫苗解決方案。江蘇省疾控中心副主任朱鳳才提出了“序貫免疫”、“聯合免疫”等概念,即在中和抗體水平下降后,可能需要接種第三針同種或不同的疫苗,并在此后定期接種新冠疫苗,以保證人體對新型突變具有足夠的免疫力。也有專家提出,我們需要持續開發針對突變株的特異性疫苗,以保證人體能產生特異性的中和抗體。復旦大學的姜世勃教授認為,一種高效、廣譜的beta冠狀病毒通用疫苗將是未來所需,并以自己團隊研發的RBD-Fc疫苗評價數據作為理論基礎,提出疫苗的高效性決定了其持久性和廣譜性。

在這次大會中,還有許多處于疫苗一線研發的科學家分享了各自的創新成果,包括清華大學張林琦教授關于疫苗理性設計(Rational design)的思路和相較于盲篩的優勢分析;中科院生物物理所的王祥喜博士對新冠病毒疫苗在作用原理和機制上的深入解析,等等。其它一些疫苗開發的后起之秀,如北京天成新脈研發的重組S1-Fc疫苗、北京震旦鼎泰研發的DNA疫苗等也紛紛也登上了舞臺,與大家現場分享了研發思路和實驗數據。這些疫苗是否能經得起臨床考驗,在不遠的未來值得期待。

隨著病毒不斷變化,新冠疫苗的研發道阻且長??偨Y來看,無論采用哪種技術路線,未來疫苗的大方向將集中在提高針對各種突變株的廣譜性和誘導免疫效應的持久性,并在爭取高效價的同時保證低風險,盡可能地把不良反應最小化。希望在科研工作者的努力下,不久的未來我國以及全世界都可以通過疫苗實現群體免疫,為一切“后新冠時代”的挑戰做好準備。


為助力加速疫苗研發,ACROBiosystems基于在重組蛋白領域多年的深耕和技術積累,針對新冠疫苗研究領域開發了多種試劑盒、蛋白、抗體等核心試劑,可用于疫苗研發生產質控和疫苗有效性評價。

圖9. ACROBiosystems可提供應用于疫苗開發各階段的產品

產品列表
應用領域 類別 相關產品
疫苗研發生產質控 抗原滴度檢測 原檢試劑盒
配對抗體
疫苗活性檢測 受體蛋白
疫苗有效性評價
(體液免疫)
中和抗體檢測 中和抗體檢測試劑盒
中和抗體質控品
抗原
突變抗原
受體蛋白
結合抗體檢測 IgG滴度檢測試劑盒
突變株IgG滴度檢測試劑盒
IgM滴度檢測試劑盒
總抗滴度檢測試劑盒
質控抗體
抗原
突變抗原
抗體亞型檢測 IgG亞型滴度檢測試劑盒
IgG抗體亞型
IgG抗體亞型二抗
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驗證數據

IgG滴度檢測試劑盒(RBD) (貨號:RAS-A021)

圖10. 抗原檢測試劑盒可檢測不同突變蛋白含量

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中和抗體滴度檢測試劑盒(貨號:TAS-K022)

圖11. 中和抗體試劑盒與FDA EUA批準同類產品相關性好(檢測接種疫苗后血清中中和抗體滴度)

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抗體亞型檢測試劑盒(貨號: RAS-T014/ RAS-T015/ RAS-T016/ RAS-T017

圖12. 抗體亞型檢測交叉驗證數據圖

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廣譜型中和抗體(貨號:S1N-M122

圖13. ELISA方法檢測中和抗體S1N-M122對突變株的中和能力

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我們建立了一個開放、專業、有深度的疫苗開發資源共享和技術交流平臺,本群聚焦疫苗領域研發進展情況、工藝和質量控制、臨床研究進展等相關主題的討論、熱點文章分享和解讀。也希望大家能夠更多的參與進來,討論各類問題~

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參考文獻:

1. Dai L, Zheng T, Xu K, et al. A UniversalDesign of Betacoronavirus Vaccines against COVID-19, MERS, and SARS. Cell.2020;182(3):722-733.e11. doi:10.1016/j.cell.2020.06.035
2. Gaviria, M.,Kilic, B. A network analysis of COVID-19 mRNA vaccine patents. NatBiotechnol 39, 546–548 (2021). https://doi.org/10.1038/s41587-021-00912-9
3. Ma X, Zou F, YuF, et al. Nanoparticle Vaccines Based on the Receptor Binding Domain(RBD) and Heptad Repeat (HR) of SARS-CoV-2 Elicit Robust Protective Immune Responses. Immunity. 2020 Dec 15;53(6):1315-1330.e9. doi:10.1016/j.immuni.2020.11.015.

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