一文讀懂21世紀的新型疫苗技術

　　疫苗開發的新方法包括基于結構的免疫原設計，基于基因的疫苗平臺以及具有有效佐劑的重組抗原制劑。這些技術在開發針對全球重要疾病（例如結核病，流感和呼吸道合胞病毒）的疫苗方面取得令人鼓舞的結果。在這里，我們重點介紹了過去 18 個月中這些領域中最重要的發展。

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　　最成功的疫苗能夠針對引起個體疾病的病原體產生持久免疫，形成群體免疫并極大地限制傳染病的擴散傳播。多年來，針對 30 多種細菌和病毒病原體的疫苗挽救了億萬人的生命 1.但是，某些病原體，包括艾滋病毒，瘧疾和呼吸道合胞病毒（RSV）等，對我們以往的最佳疫苗開發方案發起了強力挑戰。此外，針對目前全球重要疾病（例如結核病和流感）的疫苗不夠理想，使數十億的高危易感人群處于危險之中。

　　幸運的是，過去 30 年來，現代疫苗學在概念和技術上都取得了重大進步， 從而催生了新的和改進的疫苗。在過去18 個月的主要進展的回顧中，我們重點關注與三種關鍵病原體有關的疫苗開發：呼吸道合胞病毒（RSV）（無許可疫苗）以及兩個都急需改進疫苗：結核病和流感。我們的論文重點回顧了疫苗學的新領域，利用原子水平的結構信息進行疫苗設計，基于基因的疫苗平臺，現代蛋白質工程和有效佐劑。

　　關鍵進展

　　? 呼吸道合胞病毒的病毒表面融合蛋白的原子水平結構提供了重要的依據，使人們能夠生產出穩定的亞基疫苗候選物，該候選物在 I 期研究中引起了強烈的免疫原性。

　　? mRNA 疫苗的技術進步使細胞內穩定性和抗原表達得到改善，從而產生了強大而持久的免疫反應。

　　? 在臨床一期研究中，編碼來自兩種大流行性流感病毒株的全長血凝素的 mRNA 候選疫苗是安全且具有免疫原性的。

　　? 用強效佐劑（ASO1E）配制的結核（TB）亞基重組融合蛋白（M72）可有效預防已潛在感染的成年人的肺結核的活化。

　　? 未感染卡介苗芽孢桿菌（Bacillus Calmette–Guérin，BCG）的青少年再次疫苗接種可預防結核分枝桿菌感染。

　　RSV

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　　RSV 是引發嬰兒，小孩和老年人呼吸道疾病和死亡的主要原因。RSV 疫苗的開發可以追溯到二十世紀60年代初，使用了滅活的病毒疫苗，但是沒有成功，并增強了RSV 感染所引發的相關呼吸道疾病。

　　不幸的是，這次疫苗的失敗使得RSV 疫苗的開發數十年沒有進展，直到最新的研究揭示了RSV 表面融合（F）糖蛋白的結構和功能，才為該問題的解決提供了思路。RSV的融合蛋白F是亞穩態的，存在于介導病毒感染的融合前（pre-F）構象中。但是，融合蛋白F可能過早地觸發為重新排列的融合后（post-F）構象。命運多舛的滅活 RSV 疫苗和其他幾種最近研制的候選疫苗都主要含有融合后構象蛋白。pre-F 的原子級結構為如何穩定蛋白質的免疫學相關構象提供了重要證據，從而使穩定的重組蛋白能夠以 pre-F 構象表達。該候選疫苗已在 I 期臨床研究中進行了測試，該測試為基于結構的疫苗設計提供了關鍵的理論依據。單次注射穩定構象的稱為 DS-Cav1 的 RSV F 疫苗在健康成年人體內引起的中和效價提高了十倍以上。

　　稱為 DS-Cav1 的 RSV F 疫苗在健康成年人體內引起的中和效價提高了十倍以上。如預期的那樣，中和抗體主要針對pre-F蛋白特異性的表面抗原表位。該疫苗誘導的血清中和效價在可能介導保護作用的范圍內，因此該疫苗正在商業化開發。值得注意的是，DS-Cav1 疫苗除了以可溶性蛋白的形式表現外，還可以排列在具有高度免疫原性的自組裝納米顆粒上，該納米顆粒具有20個高度穩定的pre-F分子—這對開發有效的 RSV 疫苗是一個好兆頭。

　　流感

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　　在預防流感感染方面，高效的疫苗的開發仍然是艱巨的挑戰。從輕度到中度（抗 原性漂移）和深度性（抗原性轉變）的突 變都會導致病毒變種逃避先前形成的自然免疫-每年在全球范圍內導致數百萬人感染，估計有30萬至60萬例死亡。在這種情況下，目前的全滅活和減毒流感疫苗在限制季節性流感影響方面同樣重要和有益，但功效有限，疫苗有效范圍從低至10％（針對發生抗原性漂移的流感毒株）到高達60％（疫苗與正在傳播的病毒相匹配）。結果，季節性流感繼續構成全球健康主要的威脅。此外，我們的季節性疫苗不能預防潛在的大流行性流感，例如可以傳染給人類的致病性禽流感病毒（H5N1 和 H7N9 等）。（包括我們在此重點介紹的基于基因的疫苗）都正在取得重大進展。

　　幸運的是，基于流感免疫原的合理設計和新型疫苗平臺搭建（包括我們在此重點介紹的基于基因的疫苗）都正在取得重大進展。

　　mRNA

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　　具有成為快速靈活的疫苗平臺的潛力。從合成基因序列開始，可以在幾周內生產出mRNA疫苗，并且可以快速生產能用于臨床的成品。Weissman 和 Hensley開發了一種經過修飾的mRNA疫苗，該疫苗可優化免疫原表達，并包括修飾的核苷，以最大程度地減少先天性炎癥信號，這些信號可能會過早關閉編碼蛋白的表達。用編碼基因組全長的血凝素（HA）mRNA 疫苗免疫小鼠，兔子和雪貂，產生了高而持久的抗體應答，包括針對 HA 保守莖干區的抗體。在mRNA 疫苗領域已經邁出了的重要一 步，我們進行了兩項人類 I 期臨床試驗， 其中使用了一種核苷經過修飾的mRNA，該mRNA 編碼了兩種可能大規模流行的菌株（H10N8 和 H7N9）的HA全長膜結合形式 。兩種疫苗均產生穩健而持久的抗體應答。臨床前和臨床數據的結合預示著 mRNA 疫苗有潛力用作快速靈活的平臺，可用于應對季節性和大流行性流感，并擴展到任何新出現的傳染原。

　　結核病

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　　結核病是一種在全球范圍內引發死亡的重要傳染病。據估計，世界人口的四分之一感染了結核分枝桿菌，其中大多數是潛伏性感染，每年約有 1000 萬新感染和 170 萬人死亡。. 結核分枝桿菌感染者中有 5-10％會出現嚴重的全身性臨床表現，并且，對于疫苗開發而言，重要的是通過細胞免疫學機制來控制結核病。

　　因此，重點放在能夠預防潛伏性結核感染發展為活動性肺結核和/或彌散性結核的疫苗的開發上。在一項具有里程碑意義的隨機安慰劑對照臨床 IIb 期研究中，一種新疫苗（M72）被證明對預防潛伏性結核感染的成年人的活動性肺結核有效。M72 疫苗是一種重組融合蛋白，由兩種結核分枝桿菌抗原 Mtb32A 和 Mtb39A 組成，并與強效佐劑 ASO1E 配制在一起。肯尼亞，贊比亞和南非的疫苗接種者在相隔1個月的時間里接受了兩劑M72疫苗的注射，在后續平均36個月追蹤調查中發現，細菌學確診的活動性結核病病例比對照組少 50％。該疫苗具有良好的耐受性，并為疫苗誘導的潛在結核分枝桿菌感染的免疫控制提供了原理上的關鍵證據。了解保護的持久性和免疫相關性的其他研究將有助于疫苗進一步開發，以及為潛在感染的個體提供結核病疫苗的潛在許可。作為預防最初的結核分枝桿菌感染的疫苗具有很高的公共健康價值。我們注意到 2018 年發表的一項研究表明，皮內接種卡介苗的青少年進可獲得 45％的感染防護。這兩項臨床研究共同提供了疫苗可同時預防可能被感染的嬰幼兒和已潛在感染結核分枝桿菌成人的理論證明。這些是向疫苗頒發許可證的第一步，可以廣泛部署疫苗以預防世界上最致命的傳染病。最后，在非人類靈長類動物模型中，卡介苗的靜脈內注射完全預防了原發性結核感染和疾病。這種保護優于 BCG 的皮內給藥，并且與肺中更高的 TB 特異性 T 細胞反應頻率有關。這些數據表明，卡介苗的免疫途徑可能對保護產生巨大影響，并為了解結核病的免疫預防和控制提供新的途徑。

　　結論

　　總體而言，在過去的 18 個月中發表的這些論文強調了現代疫苗方法的影響， 這些方法利用了基于結構的疫苗設計，基因免疫平臺以及具有強效佐劑的重組蛋白的配方。這些 21 世紀的疫苗技術具有生產的新型和改良疫苗的潛力，從而預防世界上頑固的傳染病。