新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)策略及進(jìn)展

李佳樂(lè)，王 汀

（安徽醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，安徽 合肥 230032）

2019 年 12 月，新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）在中國(guó)武漢地區(qū)爆發(fā)，它是一種由嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）感染產(chǎn)生的急性呼吸道傳染病，其傳播途徑主要是呼吸道飛沫傳播和密切接觸傳播[1]。該冠狀病毒肺炎的特點(diǎn)是感染率高、傳播速度快、死亡率高。在多數(shù)新型冠狀病毒感染的病例中，臨床表現(xiàn)有發(fā)燒、咳嗽、乏力等，重型患者會(huì)繼發(fā)出現(xiàn)呼吸困難、多器官衰竭，最終導(dǎo)致其死亡[2-4]。

隨后，COVID-19 在全球大范圍快速傳播，在中國(guó)公布新型冠狀病毒的全基因序列后，各國(guó)迅速啟動(dòng)了新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)工作。疫苗的作用機(jī)理是讓機(jī)體接觸一種不會(huì)導(dǎo)致疾病但是會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)的抗原，這種免疫反應(yīng)可以在病毒入侵機(jī)體時(shí)發(fā)揮作用，產(chǎn)生阻止、殺死病毒的效應(yīng)。因此，COVID-19 疫苗是控制新型冠狀病毒感染的一種替代手段，可以解決疫情的持續(xù)反復(fù)狀態(tài)。目前至少有八種針對(duì)新型冠狀病毒的疫苗試驗(yàn)，它們依賴于新型冠狀病毒的不同部分，主要包括病毒疫苗、核酸疫苗、病毒載體疫苗和亞單位疫苗（蛋白質(zhì)疫苗）[5]。本文作者主要對(duì)SARS-CoV-2 的特點(diǎn)以及 COVID-19 疫苗的最新研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 SARS-CoV-2

冠狀病毒在自然界廣泛存在，最早是由 Tyrell 和 Bynoe 于 1966 年在上呼吸道疾病患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，屬于單正鏈 RNA 包膜病毒，會(huì)在人和各種動(dòng)物中引起輕中度的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及消化系統(tǒng)疾病[6]。如 2003 年在中國(guó)爆發(fā)的嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）、2012年爆發(fā)的中東呼吸綜合征冠狀病毒（middle east respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV）等。與 SARS 和 MERS 相比，一些感染新型冠狀病毒的患者在早期沒(méi)有明顯癥狀，潛伏期一般為 3-7 天[2]。

SARS-CoV-2 是一種 β 冠狀病毒，是目前已知的第七種引發(fā)人類疾病的冠狀病毒[7]，成熟的新型冠狀病毒由核衣殼和包膜結(jié)構(gòu)組成。核衣殼蛋白（nucleocapsid，N）包裹單正鏈 RNA 形成核衣殼；外部包膜上嵌有 3 種糖蛋白，分別是：刺突蛋白（spike，S）、膜蛋白（membrance，M）和包膜蛋白（envelop，E）[8]。S 蛋白是新型冠狀病毒的一種標(biāo)志性蛋白，位于病毒的最外層。一些研究表明，S 蛋白含有多個(gè) N-糖基化位點(diǎn)，在新型冠狀病毒入侵宿主系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，可以幫助識(shí)別、結(jié)合宿主細(xì)胞并介導(dǎo)病毒膜與宿主細(xì)胞膜相互融合，完成病毒入侵[9]。因此，S 蛋白是 COVID-19 疫苗開(kāi)發(fā)的一個(gè)主要靶點(diǎn)。而 E 蛋白和 M 蛋白則在病毒組裝時(shí)發(fā)揮作用[10]。

新型冠狀病毒通過(guò) S 蛋白與人類細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶 2（angiotensin-converting enzyme 2，ACE-2）受體相互結(jié)合入侵機(jī)體。病毒的 RNA 會(huì)充當(dāng) mRNA，在宿主細(xì)胞的核糖體內(nèi)完成復(fù)制與翻譯，并生成 RNA 聚合酶以及組裝蛋白，完成病毒重新組裝并大量釋放[11]?？乖蔬f細(xì)胞（antigen-presenting cells，APC）會(huì)吞噬病毒，對(duì)其進(jìn)行加工處理后呈遞在細(xì)胞表面，以激活 T 細(xì)胞和 B 細(xì)胞。B 細(xì)胞主要產(chǎn)生抗體，阻止病毒感染細(xì)胞，標(biāo)記病毒進(jìn)行破壞；細(xì)胞毒性T 細(xì)胞主要識(shí)別和破壞病毒感染的細(xì)胞以及靶細(xì)胞；輔助性 T 細(xì)胞能夠幫助產(chǎn)生免疫反應(yīng)；“記憶”B 細(xì)胞和“記憶”T 細(xì)胞可以在體內(nèi)存積，以應(yīng)對(duì)下一次的病毒感染，從而提高機(jī)體的免疫力。

病毒入侵機(jī)體后，宿主的免疫系統(tǒng)反應(yīng)對(duì)患者發(fā)病的嚴(yán)重程度具有決定性的影響，臨床結(jié)果通常與患者的年齡、ACE-2 的表達(dá)等因素有關(guān)[11-13]。相關(guān)研究結(jié)果表明，進(jìn)行積極治療的新型冠狀病毒患者，在觀察期間，通常會(huì)出現(xiàn)淋巴細(xì)胞減少，免疫系統(tǒng)遭到損害的現(xiàn)象。其細(xì)胞因子持續(xù)性釋放，產(chǎn)生細(xì)胞因子風(fēng)暴（cytokine storm），導(dǎo)致嚴(yán)重的肺損傷，同時(shí)低水平的免疫反應(yīng)不足以應(yīng)對(duì)病毒的入侵繁殖，也會(huì)加重病情[14-15]。

2 新型冠狀病毒疫苗

基于結(jié)構(gòu)的抗原設(shè)計(jì)、計(jì)算生物學(xué)、蛋白質(zhì)工程和基因合成等技術(shù)的迅猛發(fā)展，為快速、精準(zhǔn)地研發(fā) COVID-19 疫苗提供了有力的幫助。目前所開(kāi)展的 COVID-19 疫苗主要有以下 4 種：基于病毒本身的病毒疫苗、基于病毒 DNA、RNA 的核酸疫苗、經(jīng)過(guò)基因改造的病毒載體疫苗以及基于病毒蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)疫苗[5]。由于冠狀病毒 SARS-CoV-2 主要通過(guò)其表面的 S 蛋白入侵機(jī)體，S 蛋白還可以有效地刺激 T 細(xì)胞免疫反應(yīng)[14]，因此這些疫苗主要針對(duì) S 蛋白進(jìn)行研發(fā)。

根據(jù) SARS 病毒疫苗研制經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，記憶 T 細(xì)胞在 SARS 康復(fù)患者體內(nèi)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在，比中和抗體發(fā)揮更長(zhǎng)久的效果[16]。因此，研制 COVID-19 疫苗需要兼顧細(xì)胞免疫和體液免疫。此外，呼吸道、鼻腔部位可以研發(fā)引起黏膜免疫反應(yīng)的疫苗，因?yàn)?COVID-19 的傳播途徑主要是呼吸道傳播[4]，呼吸道等黏膜部位含有大量的免疫細(xì)胞，通過(guò)黏膜部位接種誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)，也可以發(fā)揮全身保護(hù)的作用。

2.1 病毒疫苗

病毒疫苗是以減弱或滅活病毒的形式進(jìn)行接種，許多現(xiàn)有的疫苗都是以這種方式制造的，如針對(duì)麻疹和脊髓灰質(zhì)炎的疫苗。病毒疫苗是將病毒在體外進(jìn)行培養(yǎng)、增殖，削弱其毒性或者對(duì)其進(jìn)行滅活處理后使用。其特點(diǎn)是研發(fā)技術(shù)成熟、容易研制，同時(shí)還可以保持病毒結(jié)構(gòu)的完整性，產(chǎn)生較高的免疫反應(yīng)等。但是經(jīng)過(guò)滅活毒性處理后，病毒疫苗的免疫原性不足，需要多次接種才能發(fā)揮較好的效果，此外病毒疫苗還需要進(jìn)行嚴(yán)格的安全測(cè)試。

減毒疫苗是一種由于病毒關(guān)鍵蛋白產(chǎn)生突變或者缺失而引起毒力下降的病毒疫苗。將 SARSCoV-2 進(jìn)行基因引導(dǎo)，通過(guò)動(dòng)物或人類細(xì)胞進(jìn)行感染復(fù)制，直到它獲得不易致病的突變，就可以制成減毒疫苗。該種疫苗具有較高的免疫原性，不需要進(jìn)行多次注射就可以誘導(dǎo)持久性的全身性免疫反應(yīng)和黏膜免疫反應(yīng)。但是減毒疫苗的減毒時(shí)間難以確定，存在毒性回升的可能性，總體的安全性不高。美國(guó) Codagenix 公司與印度血清研究所（Serum Institute of India Pvt. Ltd.）合作開(kāi)發(fā)的 COVID-19 減毒疫苗，是通過(guò)改變 SARS-CoV-2 的遺傳密碼來(lái)削弱其毒性，達(dá)到預(yù)防感染的效果[17]。目前該疫苗已完成臨床前研究，通過(guò)對(duì)老鼠和靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行接種，初步顯示出疫苗具有較好的免疫原性和安全性，已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[18]。

滅活病毒疫苗是一種傳統(tǒng)型疫苗，通過(guò)紫外照射、甲醛等理化方式滅活制備。SARS 滅活病毒疫苗可以在體內(nèi)誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，產(chǎn)生中和抗體[19]，滅活疫苗的抗原性與活病毒相似，但無(wú)法在體內(nèi)復(fù)制，不存在毒性回升的可能，比減毒疫苗更安全。但有研究發(fā)現(xiàn)，滅活病毒疫苗引起的體液免疫應(yīng)答較弱，無(wú)法刺激機(jī)體產(chǎn)生有效的細(xì)胞免疫應(yīng)答，需要多次接種[20]。北京 Sinovac 生物技術(shù)公司研制的新型冠狀病毒滅活疫苗“克爾來(lái)?！盵21]，在小鼠、大鼠和非靈長(zhǎng)類動(dòng)物中均可以誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體，接種后并未產(chǎn)生其他明顯的不良反應(yīng)?！翱藸杹?lái)?！闭秸归_(kāi)了 I / II 期臨床試驗(yàn)，對(duì) 743名受試者進(jìn)行接種，不良反應(yīng)以 1 級(jí)為主，大多受試者表現(xiàn)為接種部位疼痛、低熱、乏力等反應(yīng)。全程免疫 14 天后中和抗體陽(yáng)轉(zhuǎn)率達(dá) 90%，初步顯示具有較好的免疫原性和安全性[22]；中國(guó)生物武漢生物制品研究所與中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所合作研發(fā)的 COVID-19 滅活病毒疫苗也已經(jīng)獲得臨床試驗(yàn)審批[23]，采用隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的 I / II 期臨床試驗(yàn)，在 1120 名受試者中，按照低、中、高劑量組和 0.14、0.21、0.28 天不同程序進(jìn)行接種，來(lái)評(píng)價(jià)滅活疫苗的安全性和免疫原性。接種后顯示疫苗安全性好，在不同劑量組內(nèi)均能產(chǎn)生高滴度的抗體，0.28 天程序接種兩劑后中和抗體陽(yáng)轉(zhuǎn)率達(dá) 100%[24-25]。目前已經(jīng)和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)達(dá)成合作，正式啟動(dòng) III 期臨床試驗(yàn)，是全球首個(gè)進(jìn)入到 III 期臨床試驗(yàn)的 COVID-19 滅活疫苗[25]；中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所自主研發(fā)的新型冠狀病毒滅活疫苗已完成了近 200 名受試者接種的 I 期臨床試驗(yàn)。目前已進(jìn)入 II 期臨床試驗(yàn)，需要對(duì)疫苗的免疫原性和安全性做進(jìn)一步評(píng)價(jià)，并確定該疫苗的免疫劑量[26]。

2.2 核酸疫苗

核酸疫苗是基于 DNA 和 RNA 開(kāi)發(fā)研制，又稱基因疫苗，生產(chǎn)它們只涉及制造遺傳物質(zhì)，而不是病毒。COVID-19 疫苗包括 DNA 疫苗和 mRNA 疫苗兩種。核酸疫苗是將抗原蛋白的外源基因直接接種機(jī)體，通過(guò)宿主細(xì)胞大量合成抗原蛋白，進(jìn)而誘導(dǎo)免疫應(yīng)答反應(yīng)。其特點(diǎn)是可以快速地獲取候選疫苗、具有持續(xù)性的免疫應(yīng)答效力，還可以引起細(xì)胞免疫。但是至今尚無(wú)人用核酸疫苗成功上市，其安全性和免疫保護(hù)效力還有待進(jìn)一步研究。目前針對(duì) SARS 和 MERS 的核酸疫苗已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，取得了良好的實(shí)效。COVID-19 核酸疫苗主要是將病毒表面的 S蛋白基因直接注射到機(jī)體中，利用機(jī)體產(chǎn)生大量的 S 蛋白，刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)，應(yīng)對(duì) SARSCoV-2 的入侵感染。

針對(duì) SARS-CoV-2 的 DNA 疫苗需要進(jìn)入到細(xì)胞核才能實(shí)現(xiàn)病毒抗原的表達(dá)，可以同時(shí)誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答。DNA 疫苗可以通過(guò) SARS-CoV-2 的基因序列直接制造疫苗。其接種形式主要有 3 種：肌肉注射接種、電穿孔儀接種、基因槍接種。其中，肌肉注射最為方便，但是注射進(jìn)入的疫苗大多儲(chǔ)存在細(xì)胞間質(zhì)中，只有小部分可以進(jìn)入到細(xì)胞核中。另外兩種接種方式雖然可以使疫苗有效進(jìn)入到細(xì)胞核中，但是成本較為昂貴。Inovio 公司和國(guó)內(nèi)艾棣維欣公司合作開(kāi)展的 DNA 疫苗 INO-4800 靶向 S 蛋白，臨床前研究顯示其能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生較強(qiáng)的中和抗體和 T 細(xì)胞免疫應(yīng)答，目前正在展開(kāi) I 期臨床試驗(yàn)[27-28]。其研發(fā)的 MERS-CoV 疫苗 INO-4700已經(jīng)完成了 I 期臨床實(shí)驗(yàn)，95% 的受試者體內(nèi)都產(chǎn)生了較高抗體反應(yīng)，表明該疫苗具有較好的耐受性和免疫原性，可以為疫苗 INO-4800 的研發(fā)試驗(yàn)提供基礎(chǔ)[29-30]。

針對(duì) SARS-CoV-2 的 mRNA 疫苗不需要進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)，只需要到達(dá)細(xì)胞質(zhì)中就可以發(fā)揮病毒抗原表達(dá)的作用，具有較高的安全性和可操作性。美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所（National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIAID）和 Moderna 公司開(kāi)發(fā)的 mRNA-1273 疫苗，可針對(duì) S 蛋白發(fā)揮作用，是全球第一支進(jìn)入臨床試驗(yàn)研究的 COVID-19 疫苗[31]。I 期臨床試驗(yàn)的受試者有 45 名，按照 25、100 和 250 mg不同計(jì)量組進(jìn)行接種 2 次，間隔時(shí)間為 28 天，并接受 12 個(gè)月的隨訪。I 期臨床試驗(yàn)的中期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，45 位受試者均產(chǎn)生抗體，并未出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)。II 期臨床試驗(yàn)在 600 名受試者中進(jìn)行，初步顯示該疫苗具有較好的耐受性、安全性和免疫原性。目前計(jì)劃開(kāi)展 III 期臨床試驗(yàn)，受試者將擴(kuò)大至 30 000名[32-33]；輝瑞與德國(guó)生物新技術(shù)公司 BioNTech 合作進(jìn)行的 mRNA 疫苗 BNT162b1，為三聚化受體結(jié)構(gòu)域（receptorbinding domain，RBD）mRNA 的脂溶性納米制劑，同樣靶向 S 蛋白。在 I 期臨床試驗(yàn)中，45 名受試者分別接受 10、30 μg 接種，結(jié)果顯示：2 組受試者體內(nèi)的中和抗體滴度分別達(dá)到康復(fù)患者血清水平的 1.8 和 2.8 倍。不良反應(yīng)主要是接種部位出現(xiàn)疼痛和發(fā)熱反應(yīng)，并未出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)。受試者還將接受超過(guò) 6 個(gè)月的 T 細(xì)胞反應(yīng)監(jiān)測(cè)，以便評(píng)估疫苗的安全性和免疫原性[34-35]，該疫苗 II 期臨床試驗(yàn)也已經(jīng)開(kāi)展；云南沃森生物技術(shù)股份有限公司研發(fā)的 mRNA 疫苗已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，是中國(guó)首個(gè)獲批進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)的 mRNA 疫苗。臨床前研究結(jié)果表明此疫苗可以在小鼠和食蟹猴體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生高水平的中和抗體和 T 細(xì)胞免疫反應(yīng)，可以有效阻止病毒復(fù)制[36]。

雖然核酸疫苗具有引起全身性免疫應(yīng)答的優(yōu)點(diǎn)，但是較難產(chǎn)生黏膜免疫應(yīng)答，因此可以聯(lián)合其他疫苗應(yīng)用，以加強(qiáng)免疫效果。

2.3 病毒載體疫苗

病毒載體疫苗是一類以病毒為載體的新型疫苗，將病毒抗原基因片段整合到載體病毒的基因序列中，可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生體液免疫應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答。通過(guò)呼吸道、鼻腔、口腔等黏膜部位接種，還可以獲得黏膜免疫應(yīng)答反應(yīng)。病毒載體疫苗主要分為 2 種：一種是仍然可以在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的復(fù)制型，即以病毒載體作為搭載外源基因的載體，但是會(huì)保持其自身的傳染性；另一種是由于關(guān)鍵基因已經(jīng)被禁用而不能復(fù)制的非復(fù)制型，只能通過(guò)特定的轉(zhuǎn)化細(xì)胞作用才能夠進(jìn)行復(fù)制。目前開(kāi)展的病毒載體疫苗選用的病毒載體有：麻疹、腺病毒和副流感病毒等。將載體病毒進(jìn)行基因改造，使 SARS-CoV-2 的關(guān)鍵病毒蛋白整合進(jìn)入，就可以得到 COVID-19 病毒載體疫苗。載體病毒本身的毒性已經(jīng)被削弱，因此不會(huì)造成加重感染的風(fēng)險(xiǎn)。

復(fù)制型 COVID-19 病毒載體疫苗采用的病毒載體有減毒麻疹、減毒流感病毒等。利用減毒的麻疹、流感病毒，攜帶 SARS-CoV-2 的 S 蛋白，接種后會(huì)刺激機(jī)體產(chǎn)生 2 種針對(duì)不同病毒的抗體，但是機(jī)體對(duì)載體病毒的免疫力可能會(huì)削弱疫苗的效力。利用減毒流感病毒還可以通過(guò)鼻腔滴注的方式進(jìn)行接種，但是流感病毒的容量較小，限制了 S 蛋白的嵌合范圍。廈門(mén)大學(xué)、四川大學(xué)等聯(lián)合科研院利用流感病毒為載體研發(fā)的 COVID-19 病毒載體疫苗，已經(jīng)進(jìn)行到臨床前研究階段[23]。

非復(fù)制型 COVID-19 病毒載體疫苗主要是以腺病毒為載體。腺病毒自身具有較低的毒性，經(jīng)過(guò)基因改造成無(wú)毒后，將 SARS-CoV-2 的 S 蛋白嵌入其基因組，接種后就會(huì)刺激機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答，經(jīng)過(guò)黏膜接種還會(huì)誘導(dǎo)粘膜免疫應(yīng)答。但是大多數(shù)人體內(nèi)都存在針對(duì)腺病毒的中和抗體，可能會(huì)降低此疫苗引起的免疫應(yīng)答反應(yīng)，因此需要增加接種劑量和次數(shù)，才能誘導(dǎo)持久的免疫力。目前美國(guó)強(qiáng)生公司正在利用腺病毒 Ad26 作為載體開(kāi)發(fā) COVID-19病毒載體疫苗[17]，計(jì)劃在 1 045 名受試者中進(jìn)行 I / II 期臨床試驗(yàn)[37]；牛津大學(xué)展開(kāi)的 ChAdOx1nCoV-19 疫苗是由黑猩猩腺病毒 ChAdOx1 制成的，臨床前研究發(fā)現(xiàn)在恒河猴模型中單劑量 ChAdOx1nCoV-19 疫苗具有較好的安全性和有效性，可以有效地防止病毒在下呼吸道復(fù)制[38]。I 期臨床試驗(yàn)顯示該疫苗能夠產(chǎn)生免疫反應(yīng)，其結(jié)果正在跟進(jìn)監(jiān)測(cè)中，目前已經(jīng)進(jìn)入到 II / III 期臨床試驗(yàn)[39-40]；軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院生物工程研究所陳薇院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的 Ad5 腺病毒載體重組新冠病毒疫苗已經(jīng)展開(kāi)了 I 期臨床試驗(yàn)。108 名受試者經(jīng)過(guò)接種 28 天后，全部產(chǎn)生抗體，在不同劑量組內(nèi)都取得了較好的耐受性，沒(méi)有引起嚴(yán)重的不良反應(yīng)。I 期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明腺病毒載體重組新冠病毒疫苗能夠在 14 天內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生特異性抗體和 T 細(xì)胞[41]，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了首個(gè)靶向 S 蛋白 N 端結(jié)構(gòu)域（NTD）的高效中和單克隆抗體[42]。是全球首個(gè)進(jìn)入到 II 期臨床試驗(yàn)的 COVID-19 疫苗。

2.4 蛋白質(zhì)疫苗

蛋白質(zhì)疫苗是依據(jù)病毒蛋白質(zhì)展開(kāi)設(shè)計(jì)，如將純化后的新型冠狀病毒蛋白直接注射到人體內(nèi)的亞單位疫苗，就是模仿新型冠狀病毒外層的蛋白質(zhì)片段或蛋白質(zhì)外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)的病毒樣顆粒（virus-like particles，VLP）疫苗。

亞單位疫苗是經(jīng)過(guò)基因工程純化的重組蛋白疫苗，不含有病毒的基因組，具有較高的安全性和穩(wěn)定性。純化的蛋白主要采用病毒的尖峰蛋白或其關(guān)鍵部分，將 SARS-CoV-2 的 S 蛋白作為抗原基因，轉(zhuǎn)化到細(xì)菌或昆蟲(chóng)細(xì)胞中，誘導(dǎo)其大量表達(dá)，經(jīng)過(guò)純化后就可得到 COVID-19 亞單位疫苗。但是此種疫苗的免疫原性較低，需要佐劑的輔佐配合及多次接種后，才能達(dá)到較好的免疫效應(yīng)。COVID-19 亞單位疫苗可以通過(guò)鼻腔、呼吸道等黏膜部位接種，刺激粘膜免疫應(yīng)答反應(yīng)。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研發(fā)的 COVID-19 重組蛋白疫苗已經(jīng)完成了前期的研發(fā)設(shè)計(jì)階段[23]，該疫苗在轉(zhuǎn)基因鼠和恒河猴的攻毒實(shí)驗(yàn)中表明其能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生高水平的中和抗體，顯著降低肺組織的病毒載量，減輕肺部損傷[43]。目前已獲得臨床實(shí)驗(yàn)審批開(kāi)展 I 期臨床試驗(yàn)。

病毒樣顆粒疫苗是模仿新型冠狀病毒的外層蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，但不具有病毒的遺傳物質(zhì)，不具傳染性。這種疫苗可以觸發(fā)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，但是生產(chǎn)技術(shù)不成熟，難以開(kāi)展大規(guī)模的生產(chǎn)。Medicago公司研發(fā)的 COVID-19 病毒樣顆粒疫苗是從煙草種屬中產(chǎn)生類似于 SARS-CoV-2 的病毒樣顆粒，已和 GlaxoSmithKline 公司展開(kāi)合作，開(kāi)展 II / III 期臨床試驗(yàn)[44]。

3 對(duì)疫苗設(shè)計(jì)的思考

3.1 疫苗的研發(fā)特點(diǎn)

從 2019 年年末持續(xù)到現(xiàn)在的 COVID-19 已呈現(xiàn)出全球流行的趨勢(shì)，成為一種地區(qū)獲得性的傳染性疾病。疫苗是控制 COVID-19 傳播的有效途徑，可以抑制疫情的擴(kuò)散傳播。然而疫苗的研發(fā)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，雖然全球各國(guó)在疫情爆發(fā)的第一時(shí)間就展開(kāi)了研發(fā)，但是疫苗與病毒本身有著密切關(guān)系，仍需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)和改進(jìn)。

普通疫苗的研發(fā)主要包括前期設(shè)計(jì)研發(fā)階段和臨床實(shí)驗(yàn)階段。前期設(shè)計(jì)研發(fā)一般包括分離病毒株來(lái)獲得免疫原、疫苗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、免疫效應(yīng)測(cè)定、毒理研究等；而臨床實(shí)驗(yàn)階段主要針對(duì)臨床實(shí)際應(yīng)用，開(kāi)展雙盲實(shí)驗(yàn)等，具有較長(zhǎng)的周期性。根據(jù)《藥品特別審批程序》的規(guī)定，在突發(fā)公共衛(wèi)生事件中可以加快防治藥品的審批程序，COVID-19 疫苗的研發(fā)在保證疫苗的安全穩(wěn)定性下可以相應(yīng)地減少一定的審批程序[45]。

根據(jù)疫苗的設(shè)計(jì)類型不同，需要注意的問(wèn)題也不盡相同。病毒疫苗需要重點(diǎn)關(guān)注可能會(huì)造成的抗體依賴性感染增強(qiáng)（antibody-dependent enhancement，ADE）現(xiàn)象和需要多劑量注射問(wèn)題；核酸疫苗的安全性是研發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題；病毒載體疫苗需要篩選合適的病毒載體，并且考慮疫苗靶向性問(wèn)題；蛋白質(zhì)疫苗需要考慮添加合適的佐劑來(lái)提高免疫效應(yīng)的問(wèn)題。

3.2 疫苗的穩(wěn)定性與安全性

COVID-19 疫苗主要是預(yù)防健康人感染病毒，如果疫苗的有效性得不到保證，不僅達(dá)不到預(yù)防的效果，還會(huì)產(chǎn)生額外感染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在疫苗設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該對(duì)疫苗的免疫原性進(jìn)行測(cè)試，免疫原性取決于疫苗本身的分子量和分子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)。根據(jù)不同類型的疫苗進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)物攻毒實(shí)驗(yàn)，可以幫助優(yōu)化疫苗設(shè)計(jì)，保證疫苗的免疫原性處于良好的狀態(tài)。在疫苗投入臨床實(shí)驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行多批次的動(dòng)物攻毒實(shí)驗(yàn)，不僅可以有效地確定疫苗的有效性，還可以評(píng)估疫苗接種后產(chǎn)生藥品不良反應(yīng)的可能性。

疫苗的安全性主要考慮在接種疫苗后出現(xiàn)的病理反應(yīng)、不良反應(yīng)以及非預(yù)期的免疫應(yīng)答反應(yīng)等。由于 COVID-19 疫苗為大分子生物制品，與病毒本身密切相關(guān)，需要進(jìn)行嚴(yán)格的安全性監(jiān)測(cè)。目前國(guó)內(nèi)主要通過(guò)臨床實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)評(píng)價(jià)疫苗的安全性，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段可以進(jìn)行動(dòng)物給藥毒性試驗(yàn)、過(guò)敏試驗(yàn)和免疫毒性試驗(yàn)等來(lái)初步判斷疫苗的安全性。在疫苗的臨床試驗(yàn)階段，一定要密切檢測(cè)受試者的各項(xiàng)體征，針對(duì)新型 COVID-19 疫苗，安全性觀察期可以適當(dāng)延長(zhǎng)。

3.3 疫苗佐劑的應(yīng)用

蛋白質(zhì)疫苗的免疫原性較低，需要添加免疫佐劑來(lái)加強(qiáng)免疫應(yīng)答效應(yīng)。免疫佐劑是一類非特異性免疫增強(qiáng)物，主要包括免疫調(diào)節(jié)分子類佐劑和抗原遞送系統(tǒng)佐劑以及兩類佐劑的聯(lián)合體。

目前臨床上使用的疫苗主要是通過(guò)皮下或肌肉注射接種，難以誘導(dǎo)粘膜免疫應(yīng)答。由于SARS-CoV-2 主要是通過(guò)呼吸道傳播，因此，粘膜免疫應(yīng)答可以有效阻止其呼吸道的傳播感染。采用脂質(zhì)納米粒子作為疫苗佐劑系統(tǒng)，可以靶向黏膜部位，利用鋁的親磷性，也可以得到穩(wěn)定的疫苗制劑，還可以減少疫苗接種造成的局部炎癥發(fā)生的概率。佐劑的選擇需要在疫苗設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行研究，選擇合適的佐劑可以加強(qiáng)疫苗誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，還可以減少疫苗接種的劑量與次數(shù)，降低疫苗毒性。添加的佐劑還需要進(jìn)行全面的安全性研究。

3.4 SARS-CoV-2 變異的影響

病毒的遺傳密碼主要集中在核酸鏈上，在病毒入侵機(jī)體，進(jìn)行復(fù)制、增殖時(shí)，基因組時(shí)刻在發(fā)生突變。在 SARS-CoV-2 不斷傳播擴(kuò)散的過(guò)程中，很有可能出現(xiàn)病毒變異的情況。病毒基因突變對(duì)疫苗的研發(fā)工作具有很大的威脅，如果 SARS-CoV-2 發(fā)生較大程度的突變，研發(fā)中的疫苗就可能不再適應(yīng)突變后的病毒。因此需要加大對(duì)病毒的監(jiān)控力度，對(duì)臨床上的 COVID-19 患者癥狀進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，以便當(dāng)病毒發(fā)生變異時(shí)，能夠及時(shí)地采取有效的措施來(lái)改進(jìn)疫苗。

4 結(jié)論

COVID-19 是一種新發(fā)的呼吸道傳染病，具有潛伏期長(zhǎng)、傳播速度快、感染范圍大等特點(diǎn)，現(xiàn)階段仍然呈現(xiàn)擴(kuò)增的趨勢(shì)。對(duì)于 SARS-CoV-2 的免疫逃避機(jī)制、致炎機(jī)制以及無(wú)癥狀傳播的機(jī)理仍然需要進(jìn)行深入研究。目前，針對(duì) COVID-19 疫苗的研發(fā)主要是基于對(duì) SARS 和 MERS疫苗研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)階段，全球各國(guó)都已經(jīng)展開(kāi)了不同類型的疫苗設(shè)計(jì)研發(fā)，COVID-19 疫苗設(shè)計(jì)需要同時(shí)激發(fā)出體液免疫、細(xì)胞免疫以及黏膜免疫反應(yīng)，才能取得較為有效的疫情防控結(jié)果。為了提高疫苗的免疫效力，可以聯(lián)合使用多種不同類型的疫苗。雖然新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)制備技術(shù)已經(jīng)偏向成熟，部分疫苗已經(jīng)展開(kāi)了臨床實(shí)驗(yàn)，并取得了顯著成效，但是疫苗研發(fā)是一個(gè)長(zhǎng)周期的工作，還需要不斷地進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。