摘要:流感每年導(dǎo)致全球數(shù)十億人感染、數(shù)十萬(wàn)死亡,而傳統(tǒng)季節(jié)性疫苗“年年換、保護(hù)弱”的痛點(diǎn)一直難以解決。隨著科技突破,靶向保守抗原、AI設(shè)計(jì)抗原、納米載體等新技術(shù)正在催生“通用流感疫苗”。本文從流感的危害與傳統(tǒng)疫苗的局限入手,通俗解讀通用疫苗的核心原理、關(guān)鍵技術(shù)和最新進(jìn)展,帶大家看清這款能跨越病毒變異、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期保護(hù)的疫苗,離我們的生活還有多遠(yuǎn)。
![]()
一、流感:每年卷土重來(lái)的“健康殺手”
說(shuō)起流感,很多人覺(jué)得只是“重感冒”,但它的殺傷力遠(yuǎn)超想象。作為一種急性呼吸道傳染病,流感病毒主要通過(guò)飛沫和污染表面?zhèn)鞑ィ磕甓紩?huì)引發(fā)全球性季節(jié)性疫情,更可能突然爆發(fā)大流行。
數(shù)據(jù)顯示,全球每年約有10億流感病例,其中300-500萬(wàn)是重癥患者,29-65萬(wàn)人因呼吸道并發(fā)癥死亡。更讓人揪心的是,不同人群面臨的風(fēng)險(xiǎn)差異巨大:發(fā)達(dá)國(guó)家65歲以上老人是死亡高危群體,而發(fā)展中國(guó)家5歲以下兒童的流感相關(guān)死亡率高達(dá)99%。除了健康威脅,流感還會(huì)造成巨額經(jīng)濟(jì)損失,比如醫(yī)療支出增加、員工缺勤、人力資本下降等。
一直以來(lái),接種疫苗是預(yù)防流感最有效的手段。我們現(xiàn)在打的大多是季節(jié)性流感疫苗,科學(xué)家會(huì)根據(jù)全球病毒監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)當(dāng)年流行的毒株,再針對(duì)性研發(fā)疫苗。以2024-2025美國(guó)流感季為例,就有三價(jià)滅活疫苗、重組疫苗和減毒活疫苗等多種選擇,主要針對(duì)H1N1、H3N2等常見(jiàn)毒株。但這些疫苗有個(gè)致命缺點(diǎn)——“趕不上病毒變異”。
表:2024–2025 年美國(guó)市場(chǎng)可用流感疫苗
![]()
二、傳統(tǒng)流感疫苗的3大致命局限
盡管季節(jié)性疫苗已普及多年,但它的短板越來(lái)越明顯,根本無(wú)法徹底解決流感威脅:
首先是“生產(chǎn)慢、易突變”。傳統(tǒng)疫苗大多靠雞蛋培養(yǎng)病毒,這種方法不僅依賴大量受精雞蛋,供應(yīng)鏈很脆弱,還可能讓疫苗毒株在雞蛋中發(fā)生變異,導(dǎo)致疫苗效果大打折扣。更關(guān)鍵的是,雞蛋培養(yǎng)需要6個(gè)月左右時(shí)間,而流感病毒變異速度極快,等疫苗生產(chǎn)出來(lái),流行毒株可能已經(jīng)變了。
其次是“保護(hù)范圍窄”。季節(jié)性疫苗只能針對(duì)預(yù)測(cè)的特定毒株有效,一旦病毒發(fā)生“抗原漂移”(也就是微小變異),疫苗效力就會(huì)大幅下降,有時(shí)甚至只有20%-60%。這就是為什么有人年年打疫苗,卻還是會(huì)中招。
最后是“需年年接種”。由于病毒不斷變異,疫苗必須每年更新配方,大家也得每年按時(shí)接種,不僅麻煩,還會(huì)影響接種覆蓋率,尤其對(duì)老人、兒童等高危群體來(lái)說(shuō),連續(xù)接種的依從性很難保證。
這些局限讓科學(xué)家們意識(shí)到:必須研發(fā)一種能突破“株特異性”限制、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期保護(hù)的“萬(wàn)能流感疫苗”。
三、通用流感疫苗的核心邏輯:瞄準(zhǔn)病毒“不變的軟肋”
要實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)能保護(hù)”,關(guān)鍵在于找到流感病毒身上“不會(huì)變”的部分——也就是保守抗原。流感病毒雖然變異快,但它的一些核心結(jié)構(gòu)蛋白非常穩(wěn)定,幾乎所有毒株都有,這些就是萬(wàn)能疫苗的“瞄準(zhǔn)目標(biāo)”。
1.4類(lèi)核心保守抗原(疫苗的“攻擊靶點(diǎn)”)
流感病毒屬于正粘病毒科,基因組由8段單鏈RNA組成,編碼11種蛋白質(zhì)。其中,HA(血凝素)、NA(神經(jīng)氨酸酶)、M2e(M2蛋白胞外域)、NP(核蛋白)和M1(基質(zhì)蛋白)是最關(guān)鍵的保守抗原:
?HA蛋白莖部:HA蛋白是病毒表面的“鑰匙”,負(fù)責(zé)綁定人體細(xì)胞受體進(jìn)入細(xì)胞。它的頭部變異快,但莖部高度保守,針對(duì)這個(gè)區(qū)域的抗體能中和多種流感亞型。
?NA蛋白:NA是病毒的“釋放工具”,能幫助子代病毒脫離宿主細(xì)胞。它的酶活性位點(diǎn)在所有A、B型流感病毒中都很保守,抗體能通過(guò)抑制其活性阻止病毒擴(kuò)散。
?M2e:這是病毒包膜上的質(zhì)子通道,僅由23個(gè)氨基酸組成,幾乎不會(huì)發(fā)生逃逸突變。雖然免疫原性弱,但通過(guò)技術(shù)改造后,能激發(fā)有效的免疫反應(yīng)。
?NP和M1:這兩種是病毒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)蛋白,保守性強(qiáng),能激活殺傷性T細(xì)胞,減輕病情嚴(yán)重程度。
2. 病毒結(jié)構(gòu)一目了然(圖1)
下圖清晰展示了流感A病毒的結(jié)構(gòu),我們前面提到的HA、NA、M2、M1、NP等抗原都在其中,這些就是萬(wàn)能疫苗的核心攻擊目標(biāo)。
![]()
作者繪制的流感A病毒結(jié)構(gòu)示意圖,展示了脂質(zhì)包膜、表面糖蛋白(HA、NA)、基質(zhì)蛋白(M1、M2)及內(nèi)部基因組等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
四、萬(wàn)能疫苗的4大核心技術(shù):突破傳統(tǒng)疫苗瓶頸
找到了病毒的“軟肋”,科學(xué)家們通過(guò)4種創(chuàng)新技術(shù),讓疫苗能精準(zhǔn)攻擊這些保守抗原,實(shí)現(xiàn)廣譜保護(hù):
1. 免疫聚焦技術(shù):讓免疫系統(tǒng)“不跑偏”
傳統(tǒng)疫苗會(huì)讓免疫系統(tǒng)同時(shí)攻擊病毒的多個(gè)部位,其中變異快的頭部會(huì)分散注意力,導(dǎo)致針對(duì)保守莖部的抗體很少。免疫聚焦技術(shù)就像“定向引導(dǎo)”,通過(guò)改造抗原結(jié)構(gòu),比如制作嵌合HA蛋白(相同莖部+不同頭部),或者去掉變異快的頭部,讓免疫系統(tǒng)集中火力攻擊保守區(qū)域,從而產(chǎn)生廣譜抗體。
2. 多抗原組合技術(shù):一次激發(fā)多重保護(hù)
這種技術(shù)就像“組合拳”,把HA莖部、M2e、NP等多種保守抗原整合到一種疫苗里,同時(shí)激發(fā)體液免疫(產(chǎn)生抗體)和細(xì)胞免疫(激活T細(xì)胞)。比如把不同亞型的HA蛋白共價(jià)連接,或者將M2e與核蛋白融合,搭配納米佐劑,既能覆蓋更多毒株,又能提升保護(hù)效果。
3. COBRA技術(shù):AI設(shè)計(jì)“萬(wàn)能抗原”
這是借助生物信息學(xué)的黑科技!科學(xué)家收集大量流感病毒序列,通過(guò)AI算法進(jìn)行迭代比對(duì),設(shè)計(jì)出“ consensus序列”(共識(shí)序列),也就是綜合了過(guò)去、現(xiàn)在甚至未來(lái)可能出現(xiàn)的毒株特征的人工抗原。這種AI設(shè)計(jì)的抗原能覆蓋絕大多數(shù)流感亞型,比天然抗原的保護(hù)范圍廣得多。比如針對(duì)H1N1的COBRA疫苗,已被證明能有效對(duì)抗多種漂移毒株。
4. 納米顆粒疫苗:提升免疫效果的“超級(jí)載體”
納米顆粒就像“抗原運(yùn)輸車(chē)”,能將多個(gè)保守抗原高密度、有序地展示出來(lái),不僅能提高免疫原性,還能快速到達(dá)淋巴結(jié),增強(qiáng)抗原呈遞。比如鐵蛋白納米顆粒攜帶HA莖部、NP和M2e,能誘導(dǎo)持續(xù)6個(gè)月以上的交叉免疫; baculovirus衍生的納米顆粒,能同時(shí)表達(dá)HA、M2e和靶向配體,實(shí)現(xiàn)對(duì)多種流感A亞型的全面保護(hù)。
五、疫苗遞送平臺(tái):從雞蛋到mRNA的進(jìn)化
有了優(yōu)秀的抗原設(shè)計(jì),還需要高效的遞送平臺(tái),讓疫苗能安全、快速地激發(fā)免疫反應(yīng)。目前疫苗遞送平臺(tái)主要分為傳統(tǒng)和新一代兩類(lèi),各有特點(diǎn):
1. 傳統(tǒng)遞送平臺(tái):成熟但有局限
?滅活疫苗:通過(guò)雞蛋或細(xì)胞培養(yǎng)病毒后滅活制成,成本低、安全性高,但雞蛋培養(yǎng)可能導(dǎo)致毒株變異,生產(chǎn)周期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月。
?減毒活疫苗:通過(guò)冷適應(yīng)等方法降低病毒毒性,能在呼吸道輕度復(fù)制,激發(fā)全面免疫,但對(duì)免疫缺陷人群、孕婦和老人不安全。
?重組蛋白疫苗:直接生產(chǎn)病毒的抗原蛋白,安全性好、設(shè)計(jì)靈活,但研發(fā)依賴抗原表位的先驗(yàn)知識(shí),周期較長(zhǎng)。
2. 新一代遞送平臺(tái):快速、廣譜、高效
?mRNA疫苗:這是新冠疫情中大放異彩的技術(shù),通過(guò)脂質(zhì)納米顆粒(LNP)遞送編碼抗原的mRNA,無(wú)需培養(yǎng)病毒,生產(chǎn)快速、可規(guī)模化。它能同時(shí)激發(fā)體液和細(xì)胞免疫,目前多價(jià)mRNA疫苗已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出對(duì)20種HA亞型的保護(hù)效果。不過(guò)mRNA疫苗可能有注射部位腫脹、疲勞等副作用,嚴(yán)重的還可能引發(fā)心肌炎,需要進(jìn)一步優(yōu)化。
?重組病毒載體疫苗:利用改造后的腺病毒、痘苗病毒等作為載體,攜帶流感抗原基因。載體本身有佐劑效應(yīng),能精準(zhǔn)靶向免疫細(xì)胞,已在新冠疫苗中驗(yàn)證有效,流感領(lǐng)域仍在臨床前研究階段。
?結(jié)合疫苗:將免疫原性弱的抗原(如M2e、NA)與載體蛋白連接,提升免疫效果,還能通過(guò)細(xì)菌表達(dá)系統(tǒng)規(guī)模化生產(chǎn),適合廣譜保護(hù)。
3. 疫苗類(lèi)型對(duì)比(表1)
![]()
![]()
4. 核酸疫苗遞送方式(表2)
![]()
六、佐劑:疫苗的“增效器”
除了抗原和遞送平臺(tái),佐劑也是疫苗的關(guān)鍵組成部分,它能增強(qiáng)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度、廣度和持久性,就像疫苗的“助推器”。目前常用的流感疫苗佐劑主要有4類(lèi):
?鋁佐劑:最常用的傳統(tǒng)佐劑,通過(guò)形成抗原儲(chǔ)庫(kù)、促進(jìn)吞噬作用激發(fā)體液免疫,但細(xì)胞免疫反應(yīng)弱,可能引起局部反應(yīng)。
?emulsion佐劑:如MF59和AS03,屬于油包水乳液,能提升抗原攝取效率,激發(fā)Th1/Th2混合免疫,已用于大流行流感疫苗。
?TLR激動(dòng)劑佐劑:激活先天免疫,促進(jìn)適應(yīng)性免疫反應(yīng),比如MPLA(TLR4激動(dòng)劑)、CpG 1018(TLR9激動(dòng)劑),已在多種疫苗中獲批使用。
?新型佐劑:如甘露聚糖類(lèi)化合物、TLR3/5激動(dòng)劑等,正在臨床前研究中,有望進(jìn)一步提升疫苗效果。
![]()
七、通用流感疫苗:離我們還有多遠(yuǎn)?
目前,通用流感疫苗的研發(fā)已經(jīng)取得了諸多突破:靶向HA莖部的疫苗在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了跨亞型保護(hù),COBRA技術(shù)設(shè)計(jì)的抗原能覆蓋絕大多數(shù)流行毒株,mRNA和納米顆粒平臺(tái)讓快速生產(chǎn)成為可能。部分候選疫苗已進(jìn)入臨床試驗(yàn),展現(xiàn)出良好的安全性和免疫原性。
但要實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用,還需要克服幾個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn):一是保守抗原的免疫原性較弱,需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì);二是要確保疫苗能激發(fā)長(zhǎng)期保護(hù),避免頻繁加強(qiáng)接種;三是需要明確疫苗保護(hù)的相關(guān)指標(biāo),為臨床審批提供依據(jù);四是要通過(guò)大規(guī)模臨床試驗(yàn)驗(yàn)證安全性和有效性,尤其是對(duì)老人、兒童等高危人群。
不過(guò),隨著結(jié)構(gòu)生物學(xué)、AI設(shè)計(jì)、納米技術(shù)的融合發(fā)展,以及新冠疫苗研發(fā)積累的經(jīng)驗(yàn),萬(wàn)能流感疫苗的落地速度正在加快。科學(xué)家預(yù)測(cè),未來(lái)幾年內(nèi),可能會(huì)有部分廣譜流感疫苗獲批上市,逐步替代傳統(tǒng)季節(jié)性疫苗,最終實(shí)現(xiàn)“一次接種、長(zhǎng)期保護(hù)”的目標(biāo)。
結(jié)語(yǔ)
從依賴雞蛋培養(yǎng)的傳統(tǒng)疫苗,到AI設(shè)計(jì)抗原、mRNA遞送的新一代技術(shù),人類(lèi)對(duì)抗流感的武器正在不斷升級(jí)。萬(wàn)能流感疫苗不僅能解決“年年接種、年年中招”的痛點(diǎn),更能為應(yīng)對(duì)流感大流行提供終極方案。
雖然目前還面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn),但隨著全球科學(xué)家的共同努力,這款能跨越病毒變異、守護(hù)全人群健康的“終極武器”,已經(jīng)離我們?cè)絹?lái)越近。相信在不久的將來(lái),我們?cè)僖膊挥脼槊磕甑牧鞲幸呙绨l(fā)愁,真正實(shí)現(xiàn)對(duì)流感的精準(zhǔn)防控。
識(shí)別微信二維碼,添加生物制品圈小編,符合條件者即可加入
生物制品微信群!
請(qǐng)注明:姓名+研究方向!
本公眾號(hào)所有轉(zhuǎn)載文章系出于傳遞更多信息之目的,且明確注明來(lái)源和作者,不希望被轉(zhuǎn)載的媒體或個(gè)人可與我們聯(lián)系(cbplib@163.com),我們將立即進(jìn)行刪除處理。所有文章僅代表作者觀不本站。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.