最新研究 | 中国首个雾化吸入新冠疫苗研究：安全耐受，可有效激发免疫反应

《柳叶刀-感染病学》（The Lancet Infectious Diseases）7月26日在线发表了由军事科学院军事医学研究院生物工程研究所陈薇院士团队和武汉大学中南医院王行环教授团队合作开展的雾化吸入腺病毒载体新冠疫苗的I期临床试验结果。本研究是首个报道的雾化接种新冠疫苗临床试验。该临床试验入组了130名18岁以上健康成年人，分别包括了高、低剂量疫苗的两剂雾化吸入免疫、肌肉注射与雾化混合免疫以及肌肉注射免疫，研究结果显示雾化吸入接种腺病毒载体新冠疫苗具有良好的耐受性，雾化接种两剂疫苗激发的SARS-CoV-2中和抗体反应与肌肉注射1剂该疫苗相似，肌肉注射疫苗后第28天进行雾化吸入加强免疫可诱导高水平的中和抗体，这种有效且经济的免疫方式值得开展更大规模人群的评估。

作者介绍

侯利华

博士，研究员，博士生导师。现任军事科学院军事医学研究院生物工程研究所疫苗与抗体工程研究室主任。主要研究方向为新型疫苗研究。

研究背景

截止到2021年7月，国际上已有20种肌肉注射新冠病毒疫苗获得批准使用[1]。临床前动物模型研究结果表明与肌肉注射相比，使用粘膜免疫方式接种单剂腺病毒载体新冠疫苗可更有效抑制SARS-CoV-2病毒在上呼吸道中的复制[2-5]。与传统的肌肉注射免疫相比，粘膜免疫在触发呼吸道粘膜和全身免疫防御方面具有潜在优势，可在呼吸道粘膜表面防止病原体入侵[6]。可表达SARS-CoV-2 刺突蛋白的复制缺陷人5型腺病毒载体疫苗（Ad5-nCoV）已在国内开展了I期和II期临床试验，单次肌肉注射接种后28天内的安全性和免疫原性数据已经发表[7-8]。2021年2月，国际多中心III期临床试验的中期分析结果表明，Ad5-nCoV对预防所有症状型新冠病例保护率良好[9]，获得国家药监局附条件批准上市。

研究方法

研究团队在湖北省武汉市武汉大学中南医院开展了这一项单中心、开放性、随机得1期临床试验。(原文图1）符合条件的志愿者被随机分配到5个试验组中，随机化按年龄（18-55岁或≥56岁）和性别（女性和男性）进行分层。5个试验组分别为HDmu组（间隔28天进行初次和加强雾化接种Ad5-nCoV（每次2×1010病毒颗粒（VP）），LDmu组（间隔28天进行初次和加强雾化接种Ad5-nCoV（每次1×1010 VP）），MIX组（间隔28天进行混合接种（首先肌肉注射5×1010VP，然后雾化加强接种2× 1010VP），1Dim组（单次肌肉注射5×1010VP，不加强免疫），2Dim组（左右臂各单次肌肉注射5×1010VP病毒颗粒，不加强免疫）。雾化接种使用Aerogen Ultra装置。在疫苗接种前、每次接种后的第14天和第28天及末次接种后6个月时采集受试者血液样本进行免疫原性检测。主要安全性研究终点是疫苗接种后7天内发生的不良事件。主要免疫原性研究终点是末次疫苗接种后28天抗SARS-CoV-2 S蛋白RBD特异性IgG抗体和SARS-CoV-2中和抗体几何平均浓度或滴度。

Figure 1:Trial profile

研究结果

雾化吸入Ad5-nCoV安全

2020年9月28日至30日，共筛查了230名志愿者，其中130人（56%）入选，被随机分配至5个试验组，每组26人，每个组的受试者特征均衡。初次免疫后7天内，130名受试者中62人（48%）报告了至少一个不良事件，其中HDmu组6人（23%），LDmu组7人（27%），MIX组15人（58%），1Dim组19人（73%），2Dim组15人（58%），肌肉注射组不良事件发生率高于雾化接种组（p<0.0001）。最常见的全身不良事件是发热（≥37.3 °C；27%）、头痛（15%）和疲劳（13%）（原文图2）。呼吸系统不良事件在雾化接种组和肌肉注射组之间无显著差异（p=0.68）。

Figure 2: Solicited adverse events following Ad5-nCoV vaccination

初次免疫和加强免疫后7天内，HDmu组18人（69%），LDmu组19人（73%），MIX组19人（73%），1Dim组19人（73%），2Dim组15人（58%）报告了不良事件。两种疫苗接种方式显示出不同的安全性特征，但是在初次免疫和加强免疫后7天内各组间发生的征集性不良事件发生率无显著性差异（p=0.71）。肌肉注射组高水平预存Ad5中和抗体滴度（>200 vs ≤200）与3级发热发生率的显著降低相关（p=0.0076），然而在雾化接种组中没有观察到这一现象（p=0.70）。初次免疫后56天内无任何严重不良事件报告。

雾化吸入Ad5-nCoV免疫原性显著

初次免疫后28天，肌肉注射组比雾化接种组产生了更高水平的RBD结合IgG、IgA抗体和SARS-CoV-2中和抗体滴度（p<0.0001）（原文图3）。

Figure 3: Sera IgG, IgA, and neutralising antibody response following Ad5-nCoV vaccination

RBD结合IgG抗体几何平均浓度分别为124 EU/mL（HDmu组）、63 EU/mL（LDmu组）、960 EU/mL（MIX组）、915 EU/mL（1Dim组）和1190 EU/mL（2Dim组）；RBD结合IgA抗体几何平均浓度分别为148 EU/mL（HDmu组）、95 EU/mL（LDmu组）、475 EU/mL（MIX组）、425 EU/mL（1Dim组）和521 EU/mL（2Dim组）；SARS-CoV-2中和抗体几何平均滴度分别为40（HDmu组）、27（LDmu组）、73（MIX组）、95（1Dim组）和180（2Dim组）。

雾化接种加强免疫后28天，RBD结合IgG抗体浓度分别为261 EU/mL（HDmu组）、289 EU/mL（LDmu组）和2013 EU/mL（MIX组）（p=0.0002）；RBD结合IgA抗体浓度分别为312 EU/mL（HDmu组）、297 EU/mL（LDmu组）、777 EU/mL（MIX组）（p=0.22）；SARS-CoV-2中和抗体滴度分别为107（HDmu组）、105（LDmu组）和396（MIX组）（p=0.019）。

加强免疫后第28天，HDmu组、LDmu组和MIX组中RBD结合IgG抗体浓度与中和抗体滴度之间的相关性优于RBD结合IgA抗体浓度与中和抗体滴度之间的相关性。IgG抗体亚型分析结果显示各组均未检测到RBD结合的IgG4抗体，检测到了IgG1、IgG2和IgG3。

肌肉注射受试者和雾化接种受试者均检测到SARS-CoV-2 S蛋白特异性IFN-γ反应，并于初次免疫后14天达到高峰（原文图4）。初次免疫后14天，LDmu组的IFN-γ反应与1Dim组（p=0.66）和MIX组（p=0.55）相似，同时HDmu组和2Dim组的IFN-γ反应也相似（p=0.35），这表明雾化接种1/5肌肉注射剂量的Ad5-nCoV可诱导与肌肉注射相似的IFN-γELISpot反应。第28天的加强免疫显著提升了MIX组（p=0.015）和LDmu组（p=0.013）的IFN-γ ELISpot反应，但HDmu组无显著提高（p=0.72）。

初次免疫后第14天，所有组别受试者特异性记忆CD4 T细胞分泌IFN-γ和IL-2，而不是IL-4和IL-13；特异性记忆CD8细胞分泌IFN-γ和低水平的IL-2（原文图4），Ad5-nCoV肌肉注射和雾化接种诱导了Th1型主导的细胞免疫反应。

Figure 4: SARS-CoV-2 spike protein-specific cellular immune response following Ad5-nCoV vaccination

结论

间隔28天雾化接种两剂Ad5-nCoV耐受性良好，未引起任何与疫苗相关的严重不良事件。雾化接种1剂相当于肌肉注射1/5剂量的Ad5-nCoV可诱导强烈的细胞免疫反应，雾化接种2剂Ad5-nCoV可诱导产生与肌肉注射1剂该疫苗相似的SARS-CoV-2中和抗体滴度。此外，在肌肉注射后28天进行雾化吸入加强免疫可诱导强烈的IgG和中和抗体反应。雾化吸入接种方式产生体液免疫、细胞免疫和粘膜免疫反应，对于预防新冠病毒感染具有重要价值，应该对这种有效且经济的免疫方式开展更大人群的评估。END

参考文献

1.COVID-19 Vaccine Tracker. Vaccines candidates by trial phase. 2020. https://covid19.trackvaccines.org/vaccines (accessed July 17, 2021).

2.Zhou D, Chan JF, Zhou B, et al. Robust SARS-CoV-2 infection in nasal turbinates after treatment with systemic neutralizing antibodies. Cell Host Microbe 2021; 29: 551–63.e5. 

3.Hassan AO, Kafai NM, Dmitriev IP, et al. A single-dose intranasal ChAd vaccine protects upper and lower respiratory tracts against SARS-CoV-2. Cell 2020; 183: 169–184.e13. 

4.Feng L, Wang Q, Shan C, et al. An adenovirus-vectored COVID-19 vaccine confers protection from SARS-COV-2 challenge in rhesus macaques. Nat Commun 2020; 11: 4207. 

5.Wu S, Zhong G, Zhang J, et al. A single dose of an adenovirus-vectored vaccine provides protection against SARS-CoV-2 challenge. Nat Commun 2020; 11: 4081.

6.Low N, Bavdekar A, Jeyaseelan L, et al. A randomized, controlled trial of an aerosolized vaccine against measles. N Engl J Med 2015; 372: 1519–29.

7.Zhu F-C, Li Y-H, Guan X-H, et al. Safety, tolerability, and immunogenicity of a recombinant adenovirus type-5 vectored COVID-19 vaccine: a dose-escalation, open-label, non-randomised, first-in-human trial. Lancet 2020; 395: 1845–54. 

8.Zhu F-C, Guan X-H, Li Y-H, et al. Immunogenicity and safety of a recombinant adenovirus type-5-vectored COVID-19 vaccine in healthy adults aged 18 years or older: a randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 2 trial. Lancet 2020; 396: 479–88.

9.CanSinBIO. NMPA accepts the application for conditional marketing authorization of CanSinoBIO’s COVID-19 vaccine ConvideciaTM. 2021. http://www.cansinotech.com/ html/1/179/180/651.html (accessed May 21, 2021).

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