新冠疫情是人类近代史上前所未有的全球大流行。自疫情爆发以来,全球已有近2亿确诊病例和400万人死亡,而德尔塔、拉姆达等变异毒株的出现,使疫情防控又面临着新一轮的挑战。制药行业为开发安全、有效的疫苗作出了大量的努力。据报道,截至2021年7月,全球有184种新冠候选疫苗处于临床前开发阶段,105种疫苗处于临床开发阶段,且已有18种疫苗被至少一个国家或地区的监管机构批准紧急使用。到2021年年中,全球共接种了~30亿剂新冠疫苗。虽然挑战仍然存在,但疫苗接种为结束大流行带来了希望。
疫苗开发的过程通常相当漫长,但新冠疫苗开发的最新进展表明,建立在现有知识基础上的研究创新的累积,可加速这一过程。这使得新冠疫苗的快速开发能够追赶上大流行的速度。疫苗是一种生物制品,可以使机体针对某种传染病产生主动获得性免疫。它们通过刺激针对抗原 (病原体或其一部分) 的免疫反应来达到这一点。目前全球已获批(包括紧急使用授权)并正在使用的新冠疫苗基于其所使用的平台,可分为四大类:全病毒疫苗、蛋白质疫苗、病毒载体疫苗以及核酸疫苗。
全病毒疫苗
全病毒疫苗使用活性衰减(减毒)或灭活形式的SARS-CoV-2病毒来触发保护性免疫。减毒疫苗使用的是活性减弱的病毒,这种病毒仍然可以生长和复制,但不会致病。灭活疫苗使用通过加热、化学处理或辐照等方式“破坏”的病毒,因此它们不能感染细胞并复制,但仍然可以触发免疫反应。这类疫苗已经过多年试验和测试,是许多现有疫苗的基础。目前在使用的减毒活疫苗包括麻疹、口服脊髓灰质炎病毒和黄热病疫苗;灭活疫苗包括灭活脊髓灰质炎疫苗和季节性流感疫苗。
目前公开报道的新冠候选疫苗中有16种灭活疫苗和2种减毒活疫苗。减毒活疫苗的优势包括靶向和刺激强大的黏膜和细胞免疫,但这种疫苗的缺点在于风险性较高,比如新冠病毒可通过感染患者的粪便排出,所以减毒活疫苗也可能通过粪便排出,传播给未接种者,此外,也可能增加疫苗株与正在传播的野生型病毒之间重组而产生新的病毒变异的风险。鉴于此,灭活的全病毒疫苗相对来说是更安全也更易接受的方式。目前,已有数种灭活新冠候选疫苗获批紧急使用,包括中国生物制品集团武汉所和北京所的灭活病毒疫苗以及科兴生物的CoronaVac。
蛋白质疫苗
蛋白质疫苗包括亚单位疫苗以及病毒样颗粒疫苗。蛋白质亚单位疫苗由重组蛋白技术产生的病毒抗原片段组成。与全病毒疫苗相比,其易于生产,相对安全,耐受性良好,其局限性在于免疫原性低。因此,通常需要使用佐剂,以提高免疫原性。已上市的亚单位疫苗包括针对百日咳、肺炎链球菌和b型流感嗜血杆菌的疫苗。除了亚单位疫苗,其它基于蛋白质的候选疫苗使用模拟病毒结构的空病毒外壳,但由于其缺乏遗传物质而不具有传染性; 这种产品被称为“病毒类颗粒”。使用这种技术的已上市疫苗包括人类乳头瘤病毒疫苗。
目前领先的蛋白质新冠候选疫苗包括Novavax的NVX-CoV2373,其为使用Matrix M佐剂的全长重组SARS CoV-2糖蛋白纳米颗粒疫苗、安徽智飞龙科马生物制药的重组新冠病毒(CHO细胞)疫苗以及三叶草生物制药的三聚体亚单位刺突蛋白疫苗。
Repligen推出用于基于蛋白质的新冠疫苗纯化的NGL COVID-19刺突蛋白亲和填料
Ralf KuriyelRepligen 高级研发副总裁
“我们非常高兴能推出这种亲和填料,客户对这种填料在开发和生产基于刺突蛋白的疫苗的整体表现方面提供了积极的反馈,对此,我们感到深受鼓舞。”
病毒载体疫苗
病毒通过入侵宿主的细胞并“劫持”宿主的蛋白质制造机制,即后者读取病毒的遗传密码并制造新的病毒。这些病毒颗粒含有抗原,可以触发免疫反应。病毒载体疫苗使用类似的原理,病毒载体作为传递系统,提供了侵入细胞并插入新冠病毒抗原代码的方法。作为载体的病毒经过工程处理,不会引起疾病。这样,身体就可以安全的产生免疫反应,而不会患上疾病。被用作载体的病毒包括腺病毒、麻疹病毒和牛痘病毒等。在新冠疫情爆发之前,已有病毒载体疫苗被批准用于对抗埃博拉病毒病,其使用水疱性口炎病毒作为复制病毒载体。
目前已报道有16种非复制型和2种复制型候选病毒载体新冠疫苗处于不同的开发阶段,其中,已获得紧急使用授权的产品包括康希诺生物基于腺病毒5型载体的单剂疫苗、阿斯利康和牛津大学开发的ChAdOx1-S - (AZD1222)以及强生的Ad26.COV2.S。
核酸疫苗
新冠病毒核酸疫苗以脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)的形式作为体内生产新冠病毒蛋白的遗传指令,以诱导免疫反应。在新冠疫情之前,该平台未经证实,因为此前获批的疫苗均未使用该技术。DNA疫苗使用编码抗原的DNA片段,首先将其插入细菌质粒中。质粒是环状的DNA片段,用来储存和共享有利于其生存的基因。质粒可以独立复制,为细胞间基因转移提供了一个简单的工具。正因为如此,它们已经被广泛应用于基因工程中。这使得宿主机制可将抗原信息翻译成细胞内的蛋白质。而RNA疫苗是目的抗原编码信使RNA (mRNA)或自扩增RNA,后者是细胞工厂用来生产蛋白质的分子模板。RNA一般封装在纳米颗粒中,以提高其稳定性并帮助其达到目的细胞。一旦DNA或RNA进入细胞并开始产生抗原,这些抗原就会展示在细胞表面,免疫系统可以检测到它们,从而引发反应。这种反应包括杀伤性T细胞 、产生抗体的B细胞以及支持产生抗体的辅助T细胞。
目前至少已经报道有10种DNA和18种RNA候选疫苗,前者包括Inovio Pharmaceuticals和艾棣维欣开发的、目前处于II/III期临床研究的DNA疫苗INO-4800,后者如艾博生物和沃森生物开发的、目前处于III期临床阶段的mRNA疫苗ARCoV。针对新冠病毒的两种mRNA疫苗已获紧急使用授权,包括Moderna的mRNA-1273和Pfizer/BioNTech以及复星医药的BNT162b2(商品名Comirnaty)。这是疫苗史上核酸疫苗第一次被批准用于公共卫生项目。
500 Million Pfizer COVID-19 Vaccine Doses Manufactured with KrosFlo Max Filters and ProConnex Flow Paths
- Pfizer
谢华
Repligen中国区总经理
“我们对能参与到新冠疫苗的开发工作中来感到非常自豪,也非常高兴能够得到客户的认可,我们将继续利用我们极具创新性的产品和优质的服务,为开发可改善甚至拯救生命的疫苗和治疗药物的客户,提供全面且可持续的支持!”
参考文章
Y.Yan, Y.Pang, Z.Lyu, et al., The COVID-19 Vaccines: Recent Development, Challenges and Prospects. Vaccines, 2021, 9, 349.
J.Mellet, M.S.Pepper, A COVID-19 Vaccine: BigStrides Come with Big Challenges. Vaccines, 2021, 9, 39.
K.Bok, S.Sitar, B.S.Graham, et al., Accelerated COVID-19 vaccine development: milestones, lessons, and prospects. Immunity, https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.07.017.
N.Pardi, mRNA Innovates the Vaccine Field. Vaccines, 2021, 9,486.
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