文 | 張新 楊周寧

背景

當(dāng)前，新冠疫情在國(guó)內(nèi)外呈現(xiàn)不同的發(fā)展趨勢(shì)。一方面，國(guó)內(nèi)在疫情發(fā)生后果斷的管控措施，使得國(guó)內(nèi)疫情得到了有效的控制，進(jìn)入疫情防控的新階段；另一方面，國(guó)外在我國(guó)進(jìn)行防疫管控時(shí)，由于沒(méi)有采取積極的應(yīng)對(duì)措施，錯(cuò)失了我國(guó)為世界爭(zhēng)取的寶貴時(shí)間，使得多國(guó)相繼淪陷為疫情重災(zāi)區(qū)，國(guó)外感染人數(shù)已遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)內(nèi)。

隨著新冠疫情在全球的大爆發(fā)，相對(duì)于當(dāng)前所采取的措施，疫苗是針對(duì)病毒防控最好的措施。在疫情發(fā)生后，國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)便開始了新冠疫苗的研發(fā)工作。截至3月24日，全球有不少于106家公司和科研機(jī)構(gòu)，正在進(jìn)行至少73個(gè)新冠病毒疫苗項(xiàng)目的開發(fā)工作。項(xiàng)目以中國(guó)和美國(guó)為主，中國(guó)在研相關(guān)項(xiàng)目37個(gè)，包括與國(guó)外聯(lián)合研發(fā)9個(gè)；美國(guó)在研項(xiàng)目17個(gè)，包括與國(guó)外聯(lián)合開發(fā)9個(gè)。

表1 全球疫苗研發(fā)區(qū)域分析

常見疫苗種類和特性

隨著疫苗技術(shù)不斷發(fā)展，目前市面上應(yīng)用廣泛且成熟的疫苗主要是滅活病毒疫苗、減毒活疫苗和亞單位/重組蛋白疫苗，近年來(lái)，新興的病毒載體疫苗和核酸疫苗因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也在快速研發(fā)和驗(yàn)證中。本次疫情的突發(fā)性，更加突顯了新技術(shù)疫苗應(yīng)用的重要性。

1. 全菌疫苗（全病毒疫苗）

全病毒疫苗通過(guò)將病毒滅活或降低病毒毒力的方式制作能激活免疫反應(yīng)的疫苗。

滅活的病毒疫苗通過(guò)化學(xué)(通常是福爾馬林)，加熱或輻射等方式處理病毒，使病毒失去毒性，但保留其主要抗原特征，仍然能夠激活人體的免疫反應(yīng)。常見的全病毒疫苗包括脊髓灰質(zhì)炎疫苗、甲肝疫苗、狂犬疫苗和一些流感疫苗。滅活病毒疫苗的免疫原性低于減毒活疫苗，通常需要多次接種才能激活足夠的免疫反應(yīng)。

減毒活疫苗是通過(guò)篩選獲得的不致病的病毒株系，通常采用將病毒在非天然宿主細(xì)胞中傳代的方法來(lái)篩選減毒活疫苗。病毒為了生存并感染非天然宿主細(xì)胞，將會(huì)產(chǎn)生突變，并適應(yīng)在新宿主細(xì)胞中復(fù)制，經(jīng)過(guò)多次傳代后，漸漸無(wú)法在天然宿主中正常繁殖。常見的減毒活疫苗包括黃熱病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、輪狀病毒疫苗和天花疫苗等。

減毒活疫苗與天然病原體相似度很高，因此可以誘導(dǎo)強(qiáng)烈而持續(xù)的免疫反應(yīng)，通過(guò)1至2次接種就可以提供終生免疫力。但對(duì)免疫力不足、有慢性病或器官移植的個(gè)體接種，可能導(dǎo)致疾病。減毒活疫苗保存和運(yùn)輸條件嚴(yán)格，需要冷藏維持疫苗活性。極少數(shù)情況下，減毒活疫苗有突變返祖而引起疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

全病毒疫苗應(yīng)用歷史悠久，有大量成熟產(chǎn)品，但諸多缺陷也限制其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，特別在應(yīng)對(duì)突發(fā)疫情時(shí)不能滿足需求，下文將結(jié)合疫情討論。

2.亞單位疫苗

亞單位疫苗通過(guò)化學(xué)分解或蛋白水解方法使病毒蛋白分離，篩選并保留其中一部分有免疫活性的片段。常見的亞單位如傷寒疫苗。亞單位疫苗的副反應(yīng)較小，但抗原表位篩選的技術(shù)不成熟，并且分離得到的蛋白可能變性，導(dǎo)致免疫原性不強(qiáng)，需要免疫佐劑增強(qiáng)免疫原性。

3. 重組蛋白疫苗

重組蛋白疫苗運(yùn)用基因工程重組技術(shù)，通過(guò)細(xì)菌或酵母等載體表達(dá)病毒外殼中免疫原性較強(qiáng)的蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體的免疫反應(yīng)。常見應(yīng)用包括乙肝疫苗和流感病毒疫苗等。重組蛋白疫苗可以通過(guò)將表達(dá)蛋白的基因序列導(dǎo)入酵母等微生物進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。該類疫苗利用病毒最具有免疫原性的部分制成疫苗，能誘導(dǎo)較強(qiáng)的免疫反應(yīng)，但由于只使用單一蛋白成分，有時(shí)需要通過(guò)加強(qiáng)免疫才能保持免疫力。重組蛋白疫苗沒(méi)有致病性，可以應(yīng)用于免疫缺陷或有慢性病個(gè)體的接種。

4. 病毒載體疫苗

病毒載體疫苗原理與基因治療相同，是利用不具有治病性的病毒作為載體，通過(guò)保護(hù)性抗原基因重組到病毒中，在人體產(chǎn)生疫苗，激活機(jī)體免疫反應(yīng)獲得免疫力。病毒可以在人體特定部位或器官表達(dá)抗原，且本身具有免疫原性，能激活免疫反應(yīng)。病毒載體疫苗基因遞送效率高，但對(duì)載體的選擇有較高的技術(shù)要求，對(duì)病毒載體的操作和生產(chǎn)也有嚴(yán)格的規(guī)范要求。

通常選擇的病毒載體，一種是復(fù)制缺陷性病毒載體，病毒保留了完整的結(jié)構(gòu)和感染力，但自我復(fù)制功能喪失，需要特定轉(zhuǎn)化細(xì)胞或輔助病毒等的幫助進(jìn)行繁殖，從而使人體產(chǎn)生有效免疫力；另一種是有復(fù)制能力的病毒載體，它們可作為外源基因的載體而保持自身傳染性。目前，用作載體的病毒主要有腺病毒和痘病毒等，以及利用已經(jīng)獲批上市的減毒流感疫苗作為載體。

目前應(yīng)用最成熟的是腺病毒載體，對(duì)腺病毒載體的改造已有充分研究，腺病毒載體基因組穩(wěn)定，宿主范圍廣，不整合到人體基因等優(yōu)點(diǎn)。在產(chǎn)能上，也可以通過(guò)293細(xì)胞培養(yǎng)易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但腺病毒是常見的呼吸道病原體，人體普遍存在腺病毒的中和抗體，這些預(yù)存的中和抗體會(huì)降低腺病毒載體疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)；同時(shí)，腺病毒傳染性極強(qiáng)，載體制備時(shí)需避免腺病毒引起的隱性感染，是腺病毒載體疫苗研發(fā)中面臨的問(wèn)題。

目前世界上獲批的病毒載體疫苗，有天津康希諾的以腺病毒5型為載體的埃博拉疫苗在中國(guó)獲批，和MERCK的以VSV為載體的埃博拉疫苗在FDA獲批。國(guó)內(nèi)有多家符合GMP標(biāo)準(zhǔn)的CMO企業(yè)可以生產(chǎn)。

5. 核酸疫苗

核酸疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗，是近些年興起的新型疫苗，通過(guò)將編碼疫苗的DNA或mRNA直接注射入人體，利用人體細(xì)胞產(chǎn)生疫苗，引起人體的免疫應(yīng)答。核酸疫苗制備簡(jiǎn)單，但規(guī)模化生產(chǎn)能力有待考驗(yàn)。目前世界上還沒(méi)有獲批產(chǎn)品。

DNA疫苗是表達(dá)病毒蛋白的DNA，被遞送入細(xì)胞后，DNA進(jìn)入細(xì)胞核，轉(zhuǎn)錄為mRNA，再在細(xì)胞質(zhì)中翻譯成蛋白質(zhì)，蛋白被呈遞到細(xì)胞表面，激活免疫反應(yīng)。DNA疫苗易于生產(chǎn)和儲(chǔ)存。DNA通過(guò)電穿孔或脂質(zhì)體膜融合等方式進(jìn)入細(xì)胞，其效率能否滿足需求仍需要論證。并且DNA有整合到宿主染色體和誘導(dǎo)自身免疫病的風(fēng)險(xiǎn)，此外，DNA疫苗需經(jīng)入核、轉(zhuǎn)錄、翻譯的過(guò)程，起效較慢。

mRNA疫苗與DNA疫苗基本原理相似，但mRNA無(wú)需進(jìn)入細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)就能快速翻譯，且mRNA本身可以作為免疫佐劑，進(jìn)一步促進(jìn)免疫反應(yīng)。mRNA會(huì)通過(guò)生理代謝途徑降解，副作用小，無(wú)整合基因組的風(fēng)險(xiǎn)。mRNA生產(chǎn)簡(jiǎn)單快速，運(yùn)輸成本低。但mRNA容易降解，需要通過(guò)修飾提高穩(wěn)定性，大批量生產(chǎn)需要納米脂質(zhì)體技術(shù)保護(hù)mRNA，目前擁有該技術(shù)，并能夠進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)的公司較少，僅BioNTech、Moderna和CureVac以及國(guó)內(nèi)的斯微生物具備。mRNA疫苗進(jìn)展最快的已進(jìn)入臨床II期，如Moderna的巨細(xì)胞病毒（CMV）mRNA疫苗mRNA-1647。

6.其他疫苗

除了前面幾類當(dāng)前研究應(yīng)用比較多疫苗，像治療性疫苗和細(xì)胞性疫苗等一些新型疫苗，也已經(jīng)有了很大的發(fā)展。

治療性疫苗：與預(yù)防性疫苗不同，治療性疫苗是在機(jī)體已經(jīng)感染病原微生物或已經(jīng)患病的情況下，用來(lái)誘導(dǎo)機(jī)體進(jìn)行特異性免疫應(yīng)答，從而達(dá)到治療或阻止疾病惡化的疫苗。近幾年研究火熱的HIV治療性疫苗、HPV治療性疫苗、乙肝治療性疫苗等都屬于這類疫苗。

細(xì)胞性疫苗：是以細(xì)胞為載體，讓病毒的目的蛋白在細(xì)胞上表達(dá)，避免了病毒本身的致病性問(wèn)題。此次，上海市公共衛(wèi)生臨床中心便應(yīng)用人源細(xì)胞為載體，開發(fā)人源細(xì)胞載體疫苗。

表2 不同類型疫苗的特點(diǎn)對(duì)比

新冠病毒疫苗的類型與發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)新冠病毒疫苗研發(fā)項(xiàng)目，48個(gè)已披露信息的項(xiàng)目涉及59個(gè)已公布類型的疫苗，其中核酸疫苗最多，有18個(gè)在研項(xiàng)目，占30.5%，其次是亞單位/重組蛋白類疫苗和病毒載體疫苗，分別有16個(gè)和13個(gè)，而減毒活疫苗和滅活疫苗數(shù)量很少，充分顯示出新技術(shù)在快速疫苗研發(fā)中的作用。

重組蛋白疫苗應(yīng)用成熟，研發(fā)與制備快速，機(jī)制明確，因此成為本次抗疫的主力之一。但重組蛋白疫苗通常靶向變異率較高的病毒S蛋白，一旦S蛋白發(fā)生變異，該類疫苗將會(huì)無(wú)效。因此，開發(fā)多價(jià)疫苗可以有效彌補(bǔ)該缺陷，而病毒載體疫苗和核酸疫苗也可以通過(guò)同時(shí)表達(dá)多個(gè)抗原的方式避免該問(wèn)題。

mRNA疫苗雖不成熟，卻在本次疫情中爆發(fā)式的應(yīng)用，主要是由于其研發(fā)和生產(chǎn)周期短。而最傳統(tǒng)的滅活疫苗和減毒活疫苗已被新技術(shù)大量取代。滅活疫苗在處理病毒前要大量培養(yǎng)病毒，而新冠病毒的培養(yǎng)與操作需在生物安全3級(jí)（BSL-3）實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，疫苗研發(fā)企業(yè)都不具備相應(yīng)的條件，產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化有較大挑戰(zhàn)；減毒活疫苗需要通過(guò)多次傳代篩選合適的病毒株系，研發(fā)周期太長(zhǎng)，難以應(yīng)對(duì)突發(fā)疫情。

圖1 新冠病毒疫苗類型占比

在今后的疫苗研發(fā)趨勢(shì)中，亞單位/蛋白疫苗/多肽仍然是主流形式，而核酸疫苗將會(huì)后來(lái)居上，成為新的主流疫苗形式，并日趨成熟，病毒載體疫苗由于效率高和靶向特定器官的特殊優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)對(duì)某些特定病毒上是較好的選擇。

信息披露較詳細(xì)的48個(gè)項(xiàng)目，多是針對(duì)單一技術(shù)路徑進(jìn)行研究，有6個(gè)項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)以上路徑的研究。

表3 多技術(shù)路徑項(xiàng)目

1.核酸疫苗

核酸疫苗是當(dāng)前研究項(xiàng)目、研究企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)最多的疫苗。核酸新冠疫苗，是將新冠病毒的S蛋白基因直接注射入人體，在人體內(nèi)表達(dá)S蛋白，引起人體的免疫反應(yīng)。相比其他類型疫苗，整體開發(fā)速度更快。正在研究的18個(gè)核酸疫苗項(xiàng)目中，有12個(gè)mRNA疫苗，6個(gè)DNA疫苗，其中已有1個(gè)進(jìn)行臨床研究，6個(gè)正在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)，3個(gè)預(yù)計(jì)4月份進(jìn)入臨床研究。

2月26日，上海市公共衛(wèi)生臨床中心的徐建青研究員給自己注射了DNA疫苗，成為全球第一個(gè)進(jìn)行人體注射的新冠疫苗。

3月16日，美國(guó)國(guó)家過(guò)敏與傳染病研究所(NIAID)與美國(guó)生物科技公司Moderna聯(lián)合開發(fā)的mRNA-1273新冠疫苗，開始進(jìn)行45人的臨床I期試驗(yàn)，是全球第一個(gè)開展臨床研究的疫苗。值得注意的是，該疫苗未經(jīng)過(guò)動(dòng)物藥效試驗(yàn)驗(yàn)證，直接進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，進(jìn)一步證明了研究人員對(duì)mRNA疫苗所具有的安全性的信心。

Inovio在我國(guó)科學(xué)家公布新冠病毒基因序列3小時(shí)后設(shè)計(jì)出了新冠疫苗，同時(shí)宣布最快將于今年夏天開始臨床試驗(yàn)。目前，Inovio聯(lián)合北京艾棣維欣和深圳康泰開發(fā)的DNA疫苗，預(yù)計(jì)在4月份將進(jìn)行臨床試驗(yàn)，研究進(jìn)展大于預(yù)期。

表4 核酸疫苗項(xiàng)目名單

2. 亞單位/重組蛋白/多肽疫苗

重組蛋白疫苗是于把病毒的S蛋白基因整合到真核表達(dá)系里，然后經(jīng)過(guò)體外大量培養(yǎng)，表達(dá)出病毒的S蛋白，經(jīng)過(guò)提純制成疫苗。目前速度相對(duì)較快，17個(gè)項(xiàng)目有4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入動(dòng)物試驗(yàn)，1個(gè)已產(chǎn)生抗體，2個(gè)完成候選疫苗，11個(gè)項(xiàng)目在研。其中，重組蛋白疫苗占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，亞單位和多肽疫苗各有1個(gè)。

上海市公共衛(wèi)生臨床中心和Novavax都在進(jìn)行納米顆粒疫苗的研發(fā)，通過(guò)基因工程技術(shù)將病毒膜蛋白組裝形成一個(gè)納米顆粒，能夠保證速度和安全，但是研發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)。

表5 重組蛋白疫苗項(xiàng)目名單

3.病毒載體疫苗

當(dāng)前的研究中，病毒載體疫苗采用了腺病毒載體、流感病毒載體、MVA-VLP病毒載體和馬痘病毒載體4種病毒載體。是將新冠病毒的S蛋白基因轉(zhuǎn)入病毒載體，然后注射入人體，在體內(nèi)表達(dá)S蛋白，引起機(jī)體免疫反應(yīng)。以腺病毒載體疫苗為主，有8個(gè)疫苗在研；流感病毒載體疫苗有2個(gè)；其他兩種各1個(gè)。

病毒載體疫苗的整體研發(fā)進(jìn)度較慢，除了1個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)外，均未進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。當(dāng)前，浙江疾控中心的項(xiàng)目正在準(zhǔn)備動(dòng)物試驗(yàn)，2個(gè)完成疫苗候選，1個(gè)完成分離毒株。

軍事醫(yī)學(xué)研究院生物工程研究所和天津康希諾聯(lián)合開發(fā)的重組新型冠狀病毒（2019-COV）疫苗（腺病毒載體），在3月16日獲批進(jìn)行臨床試驗(yàn)，截至3月22日，已對(duì)108名志愿者進(jìn)行人體注射。相比Moderna的mRNA新冠疫苗，該疫苗經(jīng)過(guò)了動(dòng)物試驗(yàn)的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為完善可靠。

表6 載體疫苗項(xiàng)目名單

4.滅活病毒和減毒疫苗

由于滅活病毒疫苗激活免疫效應(yīng)比減毒疫苗較差，減毒疫苗研發(fā)周期較長(zhǎng)，項(xiàng)目進(jìn)展相對(duì)較慢，面對(duì)快速應(yīng)對(duì)疫情的需求，項(xiàng)目相對(duì)較少。滅活病毒疫苗有5個(gè)項(xiàng)目在研，減毒疫苗有3個(gè)項(xiàng)目在研。浙江省疾控中心的滅活疫苗進(jìn)展相對(duì)較快，已經(jīng)篩選到第4代疫苗毒株。

表7 滅活病毒和減毒疫苗項(xiàng)目名單

5.其他疫苗

當(dāng)前，除上述幾種疫苗外，還有治療性疫苗、人源細(xì)胞載體疫苗、酵母載體疫苗等。

貝達(dá)藥業(yè)聯(lián)合北京鼎成、杭州瑞普基因正在開發(fā)2019-nCoV新型冠狀病毒通用DC治療性疫苗。其具有靶向清除病毒感染細(xì)胞的功能，精準(zhǔn)高效、安全，是全球唯一的兼具治療和預(yù)防功能的新冠疫苗，目前處于早期研發(fā)階段。

上海市公共衛(wèi)生臨床中心的人源細(xì)胞載體疫苗是世界首個(gè)以人源細(xì)胞為載體的疫苗。是將病毒的S蛋白表達(dá)在人的細(xì)胞膜上，能夠極大地提高疫苗的安全性，而且不需要分離病毒與病毒擴(kuò)張，具有總體快速、安全、高效的特點(diǎn)，已開始進(jìn)行靈長(zhǎng)類動(dòng)物試驗(yàn)。

天津大學(xué)的食品級(jí)安全酵母載體口服疫苗，以食品級(jí)安全釀酒酵母作為載體，以新型冠狀病毒S蛋白作為靶點(diǎn)產(chǎn)生抗體。目前，已完成了重組菌株構(gòu)建等核心技術(shù)開發(fā)。

總結(jié)

就當(dāng)前新冠疫苗研發(fā)進(jìn)度而言，核酸疫苗、亞單位/重組蛋白/多肽疫苗、病毒載體疫苗作為新型疫苗，充分顯示了技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，整體研究進(jìn)度超出預(yù)期。滅活病毒疫苗的研發(fā)生產(chǎn)受P3實(shí)驗(yàn)室的限制，大規(guī)模培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)化難度高；減毒疫苗受技術(shù)的影響，研發(fā)周期長(zhǎng)，兩者在當(dāng)前疫情中不具有優(yōu)勢(shì)。

核酸疫苗和病毒載體疫苗各有1個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入臨床研究，在當(dāng)前更受矚目。國(guó)外mRNA疫苗越過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)直接進(jìn)入臨床試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)病毒載體疫苗臨床前研究也不完整，安全性、有效性等諸多問(wèn)題難以證明，生產(chǎn)工藝和質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)尚待完善。重組蛋白疫苗暫時(shí)沒(méi)有項(xiàng)目進(jìn)入臨床，稍落下風(fēng)，但技術(shù)相對(duì)成熟，安全性高，后期更具優(yōu)勢(shì)，極有可能批量進(jìn)行臨床試驗(yàn)。但受疫情快速發(fā)展的影響，加快研究進(jìn)度，簡(jiǎn)化疫苗研發(fā)流程，有其合理必要性。

不過(guò)，從前面研究的冠狀病毒疫苗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常會(huì)有免疫增強(qiáng)的發(fā)生，甚至對(duì)身體造成致命的傷害，如何避免潛在免疫增強(qiáng)所造成的機(jī)體損傷，也成為研究中需要解決的問(wèn)題。同時(shí)，關(guān)于疫苗的認(rèn)知還有不清楚的地方，這都決定了新冠疫苗的研究不會(huì)一蹴而就，可能還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

由于對(duì)疫苗的認(rèn)識(shí)有限，同時(shí)，新冠疫苗的研究依舊在進(jìn)行中，我們的認(rèn)知也會(huì)不斷深入和改變，接下來(lái)我們會(huì)繼續(xù)對(duì)新冠疫苗的研究保持關(guān)注，及時(shí)的發(fā)布相關(guān)信息。

原標(biāo)題：全球新冠肺炎疫情嚴(yán)峻形勢(shì)下不同類型疫苗研究進(jìn)展分析