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疫苗研究,一场仓皇的应对

阿树 看世界杂志 2020-08-25

新型冠状病毒灭活疫苗样本


病毒如疾风骤雨,来得毫无征兆,去得无影无踪,留给人类的,往往是茫然无措。短兵相接的时间里,药物研发还没起步,就不得不宣告终止。SARS、MERS、埃博拉病毒流行期间,莫不如此。


跟流行病的博弈,最大的挑战是以最快的方式找到最好的方法,测试临床效果。但悖论也在于此,一款药物的研发周期往往长达十多年,其间伴随着大量的资金投入。而一款疫苗通常需要18个月才能上市,等待的代价十分高昂。


新冠病毒肺炎大流行已持续数月,多国科学家警告,新冠病毒将不会在短期内被消灭,其引发的流行病可能持续一两年。


这时候,能否拦路阻击新冠病毒,成了一个全球性的命题。


真正威胁


20世纪,在攻克细菌的过程中,人类取得了某种意义上的胜利。尽管细菌还在进化,还会产生耐药性,但现有的医疗水平已经可以做到有力的压制,使其不会很快卷土重来。


真菌会给人类造成最大的威胁吗?不太可能。目前医学已证实,真菌对温血宿主的适应性不强。而疟疾这样由原生动物感染的疾病,受限于气候与地理环境,很难成为全球性的威胁。


2018年,约翰斯·霍普金斯大学的一个团队发布报告《大流行病病原体的特征》。报告采访了120多名专家,并得出结论:真正的威胁来自病毒。


这里所说的病毒不是一般的病毒,是具有RNA基因组的病毒。它们的进化速度,远比DNA病毒要快。流感病毒和冠状病毒,都是RNA病毒。


病毒在载体中增殖的过程


21世纪才过去20年,事实已证明RNA病毒的“威力”。从2003年的SARS开始,我们已遭到三种恶性的冠状病毒伏击。面对“2019新型冠状病毒”引发的大流行疾病,医学界还没有现成的办法。


在已确认的众多病毒中,只有十余种抗病毒药物可应对。而且一种药物只能“针对”一种病毒。抗病毒药物的靶点很小,因此,能应对多种病毒的药物,少之又少。有些抗病毒药物,甚至不能治疗同一病毒的不同毒株。


病毒不像细菌,没有生命,不能单独行事,要配合宿主的细胞机制,才能繁殖。入侵细胞后,病毒操纵宿主,把宿主当作“蛋白质工厂”。


生产出来的蛋白质,有的用于复制基因组,有的用于复制包膜——病毒的外衣。这些成分经过重组,形成成千上万个新病毒。它们破蛹而出,入侵其他细胞,或者随着喷嚏扬帆起航。



病毒的活动部件很少,外界很难实现精准打击。如果是细菌,有抗生素可干扰形成细菌细胞壁的蛋白质,让细菌死亡,但病毒没有细胞壁;抗生素还可以干扰对细菌新陈代谢起关键作用的酶,但病毒没有新陈代谢,也没有这种酶。同时,病毒变异很快,很容易就产生耐药性。


抗病毒药物研发一直面临种种困难。其他一些抗体疗法也如此。抗体疗法更多针对特定的、已经遭遇过的病毒,面对新病毒无能为力。


人类束手无策了吗?


也未必。


抗病毒战线


最早的抗病毒药物诞生于19世纪60年代初,是从癌症药物中偶然发现的。科学家发现,它可以治疗疱疹病毒对角膜的感染。当然,早期抗病毒药物比较低效,毒性也强。


真正的进步,是在20世纪90年代。在研究治疗HIV的抗逆转录病毒药物时,华裔科学家何大一于1996年提出鸡尾酒疗法,通过三种或三种以上的抗病毒药物,联合治疗艾滋病,以减少单一药物的抗药性。


华裔科学家何大一提出鸡尾酒疗法


21世纪,基因分析和计算机建模技术的进步,为科学家开辟了真正的战线。一种阻击病毒的可行策略是,抑制病毒的蛋白酶。病毒复制时,其基本材质是蛋白质,这些蛋白质由一条长链连在一起,无法直接进行组装,需要用到一种特殊的蛋白酶将其切成小块,然后才能组装成新的病毒。


哥伦比亚大学的病理学家亚历桑德罗·查韦斯(Alejandro Chavez)正为此攻坚克难。目前,他的团队正在寻找新化合物来抑制这种蛋白酶,让病毒所需的蛋白质无法被切割,从而阻止病毒复制,同时又不干扰人体细胞。


另一个重要的策略是,干扰病毒组装的过程。病毒要把复制的蛋白质组装在一起,才能形成新的病毒,一种被称为聚合酶的蛋白质,就派上了用场。


DNA和RNA分子由核苷酸按特定次序组成,如果提供一种类似核苷酸的诱骗性物质,让病毒组装进去,就如同在火车中嵌入玩具火车的部件,有可能阻止聚合酶的运作,从而让整体的组装工程偃旗息鼓。


电镜照片显示了多个噬菌体附着在一个细菌的细胞壁表面


范德堡大学的病毒学家马克·丹尼森(Mark Denison)正是这样的先驱。不过,冠状病毒跟普通病毒不同,它不仅比一般的RNA病毒大三倍,而且它的聚合酶顶部还有一种小小的蛋白,专门负责检查工作,就像机器的自动校对程序。


找到一种躲避校对程序的化合物不是不可能。2012年,丹尼森给吉利德公司打电话,寻求丙型肝炎药物索非布韦(Sofosbuvir)的试用,吉利德公司没给,但送来了几种其他化合物。


其中,就有后来被寄予厚望的瑞德西韦(Remdesivir)——当时,吉利德公司已将之开发成药物,用于对抗埃博拉病毒,但没有获得成功,就此搁置下来。而根据丹尼森的研究,这种核苷类似物,对他的模型病毒有一定效果。


与此同时,北卡罗来纳大学病毒学家拉尔夫·巴里奇(Ralph Baric)跟丹尼森合作,找到了一种被称为NHC的小分子药物。这种核苷类似物,缺乏核苷酸所具有的磷基,嵌入病毒的RNA链中之后,会在随后的RNA拷贝中引入突变。


在小鼠实验中,这种药物可以抑制多种冠状病毒,其中就包括新冠病毒(严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型,SARS-CoV-2)。


跟瑞德西韦需要静脉注射不同,NHC更加方便、便宜——以药片的方式口服即可。


瑞德西韦(Remdesivir)


新的研究思路也在涌现。抗病毒药物干扰病毒本身,其难度与局限正在于此。斯坦福大学的病毒学家希里特·艾纳维(Shirit Einav),采取一种看似反直觉的方法:改变宿主的环境,让它对病毒繁殖不那么友好。


艾纳维研究的是宿主蛋白,其中一类蛋白是细胞跟病毒合用的酶。病毒入侵后,这种酶仍在细胞内穿梭。她在小鼠实验中发现,这种酶被干扰,就可以抑制登革热和埃博拉病毒。细胞培养环境中,其还能延缓西尼罗河病毒、寨卡病毒等病毒的复制。


她的研究还发现,卡莫司特甲磺酸盐——一种胰腺炎药物,可以抑制一种细胞酶,这种细胞酶存在于宿主细胞中,会帮助某些病毒与细胞进行对接。


希望与困境


研究机构对病毒的研究一直热情高涨,但市场的态度却不紧不慢,甚至颇为冷淡。


2003年,艾滋病鸡尾酒疗法的发明者何大一,曾短暂调查过新冠病毒家族,但SARS的流行结束后,他的项目也很快宣告终结。他对《纽约客》记者说,到了第二年,大家几乎没有任何兴趣,因此也没有资金再注入了。


制药行业对急性感染药物的研发,几乎不感兴趣,财务前景并不鼓励这一点。一款药物开发不仅昂贵,而且周期漫长,而大流行病并不那么频繁,甚至转瞬即逝。对公众而言,病毒夺走的是生命和健康;给制药公司留下的,却是财务负担。因此,药企倾向于研发慢性病毒性疾病,比如艾滋或者乙肝。



2014年,北卡罗来纳大学的微生物学家蒂莫西·谢汉(Timothy Sheahan)加入葛兰素史克公司,进入一个呼吸道感染的研究小组,致力于开发一款广谱抗病毒药物,但一年后,项目关停了。


有研究者指出,大型制药公司20年前还有不少抗病毒药物的项目,现在已所剩无几。


私营机构成为对抗大流行病的主体,几乎不太可能。它们的业务模式跟大流行病存在悖论,药企所能提供的资源,大多被慢性畅销药占据。


所以美国的Emergent Biosolutions公司才会采取一种不同的方法:它专门生产治疗天花、炭疽和肉毒杆菌等方面的药物。要知道天花早已被消灭,其实,他们的药物并不直接投入市场,而是供应给美国政府及其盟友,作为战略储备资源,预防不太可能发生的生物恐怖主义袭击。


而眼下形势似乎不一样了,新冠病毒肺炎暴发已过去4个月,呈全球大流行的迅猛之势。前所未有的紧迫性,使得全球的政府、科研机构、科学家以及部分制药公司,进入争分夺秒的竞赛中。“老药新用”成了权宜之计。



吉利德公司的瑞德西韦是最早的希望,但临床试验的结果不尽如人意。4月11日,该公司宣布,由于入组人数不足,最早在中国启动的重症新冠肺炎患者的临床试验已经停止。


地球的另一边,芝加哥大学医学院招募了125例新冠肺炎患者参加了吉利德的2项III期临床试验,113例重症患者每日输注瑞德西韦进行治疗。结果发现,接受瑞德西韦治疗后,这些患者的发烧和呼吸系统症状得到迅速缓解,几乎所有患者都在不到一周内康复出院,只有2例患者死亡。


中国政府发布的第五版治疗指南中,提到了抗艾滋病毒复合药物克力芝(Kaletra)。美国艾伯维(AbbVie)公司放弃了它的专利,以便仿制药能大量生产和供应。此外,中国研究机构还宣布,日本富士胶片开发的抗流感药物“法匹拉韦”,在临床试验中取得良好疗效。


日本富士胶片开发的抗流感药物“法匹拉韦”


此外,再生元制药和赛诺菲公司合作的抗炎药Kevzara,以及罗氏的治疗类风湿关节炎的雅美罗(Actemra)等抗炎药,也被投入了试验。


据世卫组织统计,截至4月7日,新冠病毒临床试验共立项927项。其中,中国占比近2/3。但种种研究和治疗,均缺乏详细数据。纵观这些研究,双盲率都比较低,具体疗效还有待验证。


这是一场仓皇的应对。它留给人类的教训是,病毒引起的大流行病肯定还会再次暴发,到那时,人类当如何应对?




作者 | 阿树

编辑 | 荣智慧 rzh@nfcmag.com

排版 | 兰凡

看世界杂志新媒体出品


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