杰克说药丨辉瑞疫苗能扭转全球新冠疫情困境吗？

撰文/@Jie Jack Li

翻译/梁倍玮 睿智医药董事会秘书办公室

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杰克说药是著名药史专家Jie Jack Li（李杰）教授专为同写意打造的药林外史精品专栏，将讲述一个个药物发现背后的故事。李杰教授现为上海睿智的副总裁，先后出版了30本有机和药物化学方面的书籍以及药物发现史，其中10本与诺奖得主E. J. Corey合作完成。其《Blockbuster Drugs》一书获 2015 Alpha Sigma Nu Science Book 奖，并被翻译成中文出版，深受欢迎。

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2020年11月9日，辉瑞与BioNTech公司对外宣布称，其共同开发的针对新冠的疫苗候选物从临床试验III期试验首次中期分析来看取得成功。简单来说，其开发的信使核糖核酸疫苗PF-7302048（BNT162）安全性很好，抵抗病毒的有效率达到了90%。这一数据类同于天花疫苗。

与此相比，我们经常接触的流感疫苗在抑制流感病毒的有效率仅有40–70%。辉瑞首席执行官称该疫苗是数百年医学史上的又一重大突破，且辉瑞接下来将向FDA申请紧急使用授权。值得注意的是，该款疫苗仅在六个月前才开展的临床试验。

辉瑞疫苗有效临床数据的这一好消息太及时了。2020年11月9日当天，美国新增新冠确诊病例十万例、死亡逾一千例。截止目前，美国新冠确诊病例超过一千万例，死亡人数超过二十四万。这反应了以川普为领导的政府在控制新冠流行方面的懒惰与无能。但美国人民不愿意佩戴口罩以及在新冠大流行的背景下仍经常开大型聚会也是导致新冠难以被控制的原因。更重要的是，更多的民众需要学会尊重科学与医学。

那么疫苗的原理是什么？其又是如何发挥作用？辉瑞的疫苗又能否成为扼杀新冠的“救世主”？

在人类历史上，我们在使用疫苗防治感染和疾病方面取得了巨大的进步。

天花接种是十六世纪在中国发展起来的一项对抗天花病毒的复杂技术，它需要把天花病人的的痘痂涂在待接种者新割的伤口上。爱德华·詹纳作为现代疫苗接种的先锋，他在1796年使用相对温和的牛痘病，产生了对天花病毒的免疫力。在世界卫生组织的领导下，天花病毒在1980年得以根除，这很大程度上得益于全球疫苗接种运动。

从那时候起，在对抗许多致命的细菌和病毒的疫苗逐步取得了很大的进展。十九世纪八十年代，法国的路易斯·巴斯德发明了狂犬疫苗。埃米尔·冯·贝林因发现白喉被授予第一届1901年的诺贝尔生理学和医学奖。

他将白喉毒素注射到马等这一类动物身上，让白喉杆菌感染几天后，然后从马的血清中获得对抗白喉细菌的抗体（抗毒素），这也就是疫苗。二十世纪初，针对炭疽，痢疾，肺炎和链球菌感染的疫苗通过使用同样的血清抗毒素方法从而逐步被发明出来。

1917–1918年期间的西班牙流感流感导致全球二千三百万人死亡。二十世纪三十年代，流感病毒成功被分离出来，因携带不同的抗原，甲型和乙型这两类流感病毒被分离且得到鉴定。

作为诱发抗体产生的发生器，抗原的定义需再作赘述。抗原，通常作为外源蛋白，是一类能引起身体免疫反应的物质，其中细菌以及病毒均可被认为是抗原的一种，甚至食物和花粉都可能是引起过敏的抗原。抗原的表位与呈现Y字形抗体上的决定簇互补区结合。

早期流感疫苗是由福尔马林灭活流感病毒制备的，该病毒生长在鸡胚的尿囊中，通过红细胞的吸收和洗脱进行纯化。

脊髓灰质炎疫苗是上个世纪的一项伟大成就。乔纳斯·索尔克发明了一种杀死病毒的疫苗，这种疫苗必须通过注射进行给药。阿尔伯特·沙宾发明了一种可以口服的优质活病毒疫苗。

默克公司一直是疫苗领域的巨头，在生产脊髓灰质炎、腮腺炎、风疹、脑膜炎和麻疹疫苗方面取得了巨大成功。1949年，随着病毒在细胞培养中繁殖的发现，疫苗研发迎来了黄金时代。

默克公司的甲型肝炎病毒疫苗Vaqta被成功研发，很大功劳归结于默克公司的菲利普·普罗沃斯特和莫里斯·希勒曼在1979年成功地从狨猴的肝细胞中培育出了甲型肝炎病毒。

尽管默克公司成功地利用巴鲁克·布伦伯格的专利制造出了以血浆为基础的乙肝病毒疫苗，但生产乙肝病毒需要耗费很长时间（长达五十六周!）。此外很难找到慢性感染乙肝的捐赠者。因此默克公司决定使用“基因剪接”基因工程技术来制造乙肝疫苗。通过将新的遗传信息插入脱氧核糖核酸质粒后导入普通酵母中，默克公司生产出了一种活性表面抗原，这种抗原引发的免疫原性与基于血浆制造的的疫苗相似。

重组脱氧核糖核酸疫苗于1986年获得批准，并以合适的商品名称：Recombivax HB上市销售。到了2009年，默克公司的人乳头瘤病毒疫苗加德西，一种重组四价人乳头瘤病毒疫苗，被FDA批准用于预防年轻女性的宫颈癌。

现在我们回到辉瑞的新冠疫苗话题上。辉瑞公司从德国一家小型生物技术公司BioNTech获得了疫苗许可，并花费了十亿美元进行研发。他们从四个疫苗候选物开始，经过筛选，选出了一个最合适候选物PF-7302048（BNT162）。

此次导致新冠的病毒名为SARS-CoV-2，是一种冠状病毒。也正如名字所体现出来的，这种病毒在病毒颗粒的表面有很多尖刺，就如同国王的王冠。随着病毒体进入血液，病毒上的刺突会与宿主细胞上的表面受体—血管紧张素转换酶-2结合。这些刺突实际上是表面糖蛋白，其有四种类型包括S, E, M和N刺突蛋白。

疫苗产生的原理正是利用我们人体固有免疫。一旦人体遇到抗原的入侵，我们机体的免疫系统会通过产生抗体从而实现消灭抗原，巧妙之处在于其产生抗体没有复制病毒或产生其他的副作用。对于新冠病毒，如果我们注射仅含有病毒表面刺突糖蛋白的疫苗，其不会对病毒进行复制因为该类疫苗不具有脱氧核糖核酸编码的遗传信息。这也就是辉瑞与BioNtech共同开发的核糖核酸疫苗所使用的方法。

关于遗传信息传送，弗朗西斯·克里克，脱氧核糖核酸双螺旋结构的共同发现者，在二十世纪五十年代提出了遗传信息传送的中心法则。中心法则描述了遗传信息的传送是在转录和翻译两步过程这样的一个单向矢量方向进行：脱氧核糖核酸 → 核糖核酸 → 蛋白质。基本上，信使核糖核酸是被用来产生类似新冠病毒表面刺突糖蛋白的这一类蛋白。

mRNA翻译为信使核糖核酸。如下图展示，核糖核酸是一种以核苷酸作为构建单元或单体的聚合物，这也就解释了为什么核糖核酸疫苗也被称作核苷酸疫苗。编码病毒抗原的基于核糖核酸技术疫苗，通过在体内表达可诱导机体免疫反应的蛋白，实现免疫。其对于传统的疫苗的开发方法具有显著优势。总的来说，信使核糖核酸疫苗与传统疫苗相比具备三大明显优势：更安全、更有效以及开发更快。

核糖核酸 结构

利用信使核糖核酸作为一种新的治疗方法或疫苗的概念始于1989年，当时发现将信使核糖核酸包装在脂质体纳米颗粒中可以成功地将信使核糖核酸转染到多种真核细胞中。即使是将“裸露”的、未被包裹的信使核糖核酸注射到小鼠的肌肉中，也能在几天内产生编码蛋白的表达。从那时起信使核糖核酸便成为了一种热门的抗原来源。

与蛋白类疫苗相比，抗原编码的信使核糖核酸疫苗具有更强烈的抗体反应以及可提供更持续的保护。然而，“裸露”的、未被包裹的信使核糖核酸疫苗不会存活很长时间。因此，信使核糖核酸疫苗的递送成了一个需要被解决的问题。实践证明，脂质纳米体作为一个理想的载体，可用来递送核糖核酸疫苗。纳米技术在疫苗的成功研发中发挥了关键的作用。

由于纳米颗粒与病毒具有相似大小的粒径，因此纳米颗粒可以进入细胞，通过递送核苷酸来实现抗原的表达，比如信使核糖核酸的递送或直接靶向免疫细胞来实现抗原的递送。辉瑞和Moderna的核糖核酸疫苗将信使核糖核酸疫苗包裹在脂质纳米颗粒中，而康希诺生物和阿斯利康将抗原编码序列包含在抗体携带的脱氧核糖核酸中。

核糖核酸疫苗可通过体外无细胞转录过程来生产，这使得生产变得更加简单、快捷，并与传统疫苗方法相比，可在更短时间内生产出大量疫苗剂量，这也使得在病毒爆发的情况下可以迅速有效作出反应。

所以，信使核糖核酸技术疫苗在众多的通过传统方法开发的针对新冠疫苗中脱颖而出，拔得头筹也就不奇怪了。临床试验证明PF-7302048 (BNT162) 可诱导人抗体产生和T细胞应答。据统计，该疫苗对新冠病毒的有效性为90%。

需要注意的是，这些仅仅是初步的数据。该疫苗的长期安全性至少需要在接下来的两年里进行观察后才能得到更明确的答案。此外，辉瑞研发的信使核糖核酸疫苗需要在摄氏零下七十度的温度下保存，对于这样苛刻的温度条件，很多设备或装置都难以达到。因此，疫苗的供应链想要向全球分销，实现群体免疫，冷链运输将是一个很大的挑战。

即使人类研究信使核糖核酸疫苗已有超过三十年历史，但截至目前仍没有一款基于该技术的疫苗被FDA批准上市。如果辉瑞的疫苗在接下来的几个星期内获得FDA批准，这将成为“first-in-class”信使核糖核酸疫苗。引用丘吉尔名言来说，“这不是结束，甚至不是结束的开始，而仅仅是开始的结束”。

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