摘要:當下的季節性流感疫苗對變異、大流行毒株防護效果有限,每年都需重新調配。科研人員將研發重心從易變異的血凝素頭部轉向病毒保守結構,借助結構設計、納米顆粒展示等技術優化抗原,同時嘗試提高抗原劑量、搭配新型佐劑等策略。目前多款新一代疫苗候選者已進入人體試驗,不過臨床研發、監管審批仍有諸多難題待解,通用流感疫苗的實現還需多方協作。
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一、現有流感疫苗,短板真的很明顯
每年秋冬,打流感疫苗成了很多人的常規操作。但季節性流感疫苗的保護效果,其實年年波動(圖1a),核心原因是流感病毒總在通過基因突變發生抗原漂移,疫苗毒株和流行毒株難做到百分百匹配。
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圖1a2009-2019年季節性流感疫苗有效性變化
不只是漂移,近百年里1918、2009等多次流感大流行,都是新型病毒株引發的。當下的疫苗主要誘導針對血凝素(HA)頭部的免疫反應,這個區域變異快,對異源毒株基本沒防護力。老人、兒童這類人群,還會因自身免疫狀態,成為流感并發癥的高發群體。
目前獲批的流感疫苗分滅活、減毒活疫苗兩類,多數是雞胚培養的裂解或亞單位疫苗(表1),重組蛋白疫苗雖有應用,但成本偏高。雞胚培養不僅依賴蛋源,還可能讓病毒HA發生突變,影響后續的免疫效果,這也是現有疫苗生產的一大痛點。
表1美國和歐洲目前獲批的流感疫苗
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二、通用疫苗,科研人員的終極目標
研發通用流感疫苗,是整個領域的核心方向。簡單說,就是讓疫苗能跨毒株、跨亞型防護,還能實現長效保護,不用年年接種。從現有疫苗的株特異性防護,到真正的通用防護,其實是一步步進階的過程(圖1c)。
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圖1c流感疫苗向“真正”通用疫苗邁進的逐步升級
流感A的HA有18個亞型,分1、2兩個進化群,流感B則有維多利亞和山形兩個譜系(圖1b),當下疫苗僅覆蓋少數毒株。
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圖1b流感A和B血凝素(HA)的系統發育樹
科研人員的思路,是先把防護范圍拓展到同亞型、同群的不同毒株,再逐步實現對所有流感A、甚至A+B的全覆蓋。現在已經有一些嘗試落地,比如高劑量四價滅活疫苗,對老年人的防護效果比標準劑量更好,就是通過提升抗原劑量實現的優化。
還有COBRA這類計算優化的廣譜抗原,以及嵌合HA抗原,在動物實驗里能誘導出跨亞型的抗體反應。這些嘗試雖還沒到通用的程度,但都在為廣譜防護鋪路,讓疫苗不再只盯著單一流行毒株。
三、瞄準病毒保守區,找對研發新靶點
既然HA頭部易變異,科研人員就把目光投向了病毒的保守結構,這是下一代疫苗的核心研發思路。HA的莖區是重中之重,這個區域變異率低,還能誘導廣譜中和抗體,比如CR6261這類抗體,能結合HA莖區阻止病毒膜融合,實現跨亞型防護。
為了讓疫苗專門誘導莖區的免疫反應,科研人員設計了“無頭”HA免疫原,要么把HA莖區融合在鐵蛋白納米顆粒上,要么構建三聚體迷你HA(圖2b)。這些免疫原在動物實驗里能誘導出異源亞型的保護力,目前已有一款進入I期臨床(表2),算是很有潛力的候選者。
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圖2b靶向HA保守莖區的新型免疫原結構模型
除了HA莖區,神經氨酸酶(NA)也成了新靶點。研究發現NA抑制活性比血凝抑制(HAI)滴度,更能預測對流感的防護力,而且NA的抗原漂移和HA獨立,部分NA抗體還能實現廣譜防護。只是當下疫苗并未標準化NA的含量,后續補充標準化NA,或能直接提升疫苗效果。
另外,M2胞外域(M2e)、核蛋白(NP)這類保守蛋白也被盯上。M2e雖免疫原性弱,但偶聯載體后能誘導Fc介導的保護;NP則能激活交叉反應性T細胞,輔助提升防護的廣譜性,多款靶向這些蛋白的疫苗也已進入臨床階段(表2)。
表2臨床研發中的流感疫苗平臺
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四、疫苗設計,這些技術手段在發力
想讓新靶點發揮作用,疫苗的設計和遞送方式也得升級。納米顆粒展示是很亮眼的技術,比如鐵蛋白納米顆粒能讓HA保持天然三聚體構象,還能提高抗原價數,更好地激活B細胞受體,在動物實驗里顯著提升了抗體反應和異源防護力。
核酸疫苗和病毒載體疫苗也成了研發熱門。Moderna的mRNA疫苗能誘導HA莖區抗體,腺病毒、牛痘病毒MVA等載體,能表達HA、NP等抗原,還能實現初免-加強的免疫策略,在臨床中能同時激活體液和細胞免疫,比傳統滅活疫苗的免疫效果更全面。
佐劑的搭配也在優化。MF59、AS03這類油包水佐劑,能顯著提升老年人的抗體反應,還能拓寬防護的毒株范圍;TLR激動劑、皂苷類新型佐劑,在動物實驗里也展現出良好的免疫增強效果,只是部分佐劑還需解決安全性和生產一致性的問題。
還有病毒樣顆粒(VLP)疫苗,不含病毒核酸但保留病毒結構,能誘導黏膜免疫和系統免疫,多款VLP疫苗在臨床中表現出長效的交叉反應性HAI反應,也是下一代疫苗的重要方向。
五、臨床研發,這些坎兒還得跨過去
新一代流感疫苗的臨床研發,比傳統疫苗難得多。首先是免疫保護相關指標的問題,傳統疫苗用HAI滴度作為保護的替代指標,但新一代疫苗靶向HA莖區等位點,不會誘導HAI反應,缺少公認的替代指標,只能靠大規模現場試驗驗證效果,耗時又耗力。
安慰劑對照試驗也很難開展,畢竟季節性流感疫苗已廣泛推薦接種,倫理上不允許設置空白對照。只能讓受試者同時接種試驗疫苗和傳統疫苗,評估在毒株錯配時的防護提升,這讓試驗設計變得復雜,還可能出現免疫相互作用的問題。
監管審批也有挑戰,傳統疫苗能通過加速審批獲批,新一代疫苗因缺少替代指標,大概率需要完成確證性臨床試驗。即便獲批,也會有嚴格的上市后監測要求,比如通過疫苗安全數據鏈、PRISM項目收集真實世界的安全和效果數據。
六、未來展望,機遇與挑戰并存
坦白講,當下流感疫苗的生產體系,四十多年來基本沒大的變化,雞胚培養仍是主流,雖能滿足全球基礎需求,但產能和靈活性都有限。細胞培養、重組蛋白生產技術雖已獲批,只是成本偏高,后續隨著高密度細胞培養技術的發展,產能和成本問題或許能逐步解決。
結構生物學、免疫學的進步,讓我們對流感病毒的抗原結構、免疫機制理解越來越深,多款新一代疫苗候選者進入臨床,這是實實在在的進步。但通用流感疫苗的實現,從來不是單一實驗室能完成的事,需要資助機構、科研人員、藥企、監管部門的多方協作。
從年年打疫苗到一次接種實現多年廣譜防護,這條路還有不少難題要解。但至少現在,科研人員已經找對了方向,瞄準了病毒的“軟肋”,也開發出了一系列有潛力的技術和候選疫苗。我更愿意相信,隨著研究的深入,通用流感疫苗的實現,只是時間問題。
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