新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)進(jìn)展

黃蘇玥 沈銀忠

摘 要 由新型冠狀病毒引起的新型冠狀病毒肺炎大流行是嚴(yán)重威脅人類健康的全球重要公共衛(wèi)生問題，而接種新型冠狀病毒疫苗無疑是阻斷該病毒傳播的有效手段。因此，目前各國均在致力于新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)和/或推廣接種。本文就各類新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)現(xiàn)狀和今后研究方向作一概述。

關(guān)鍵詞 新型冠狀病毒 新型冠狀病毒肺炎 疫苗

中圖分類號：R183.3； R186.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1533（2021）17-0016-06

Research and development progress of SARS-CoV-2 vaccines

HUANG Suyue， SHEN Yinzhong

（Department of Infection and Immunity， Shanghai Public Health Clinical Center， Shanghai 201508， China）

ABSTRACT A coronavirus disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 （SARS-CoV-2） remains an important global public health problem that seriously threatens human health. Promoting vaccination is undoubtedly an effective way to control the spread of the disease under the ongoing pandemic of coronavirus disease 2019 （COVID-19）. Many countries are committed to the development and promotion of SARS-CoV-2 vaccines. This paper summarizes the current status of the research and development and the future directions of SARS-CoV-2 vaccines.

KEy WORDS SARS-CoV-2； COVID-19； vaccines

自2019年12月以來，新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019， COVID-19）[1]陸續(xù)在全球范圍內(nèi)廣泛流行。目前，COVID-19疫情依舊嚴(yán)峻。根據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)[2]，截至2021年5月21日，全球報(bào)告的COVID-19確診病例數(shù)達(dá)165 069 258例，其中累計(jì)死亡病例數(shù)為3 422 907例；確診病例數(shù)最多的5個(gè)國家依次為美國（32 706 250例）、印度（26 031 991例）、巴西（15 812 055例）、法國（5 820 918例）和土耳其（5 151 038例）；近7 d新增確診病例數(shù)最多的國家依次為印度（新增1 985 182例）、巴西（新增452 658例）和美國（新增209 764例）。我國累計(jì)確診病例數(shù)為105 647例，死亡病例數(shù)為4 861例。

面對COVID-19疫情，各國積極采取各種措施對該疾病進(jìn)行預(yù)防和控制，包括非藥物性干預(yù)措施（佩戴口罩、保持安全社交距離、勤洗手、封閉疫區(qū)等）和藥物性干預(yù)措施。但在當(dāng)下尚未找到對COVID-19有確切療效的抗病毒藥物的情況下，接種新型冠狀病毒疫苗無疑是形成群體免疫屏障，阻斷病毒進(jìn)一步傳播和降低患者病死率的最佳手段。截至2021年5月21日，全球共有14個(gè)新型冠狀病毒疫苗已經(jīng)獲準(zhǔn)緊急使用，另有101個(gè)新型冠狀病毒疫苗處于臨床研究階段，183個(gè)新型冠狀病毒疫苗處于臨床前開發(fā)階段；全球新型冠狀病毒疫苗累計(jì)接種量為15.9億劑次，其中疫苗接種量最高的國家為中國（>4.8億劑次），接種率最高的國家為以色列（>60%）[3]。本文就各類新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)現(xiàn)狀和今后研究方向作一概述。

1 研發(fā)現(xiàn)狀

1.1 新型冠狀病毒

冠狀病毒為單股、正鏈RNA病毒，大多數(shù)呈球形狀，包膜上有規(guī)則排列的棘狀突起，病毒外形類似皇冠[4]。目前已知可感染人類的冠狀病毒共有7種，分別為人冠狀病毒229E、人冠狀病毒OC43、人冠狀病毒NL63、人冠狀病毒HKU1、嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus， SARS-CoV）、中東呼吸綜合征冠狀病毒（Middle East respiratory syndrome coronavirus， MERS-CoV）和嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2， SARS-CoV-2）[5]。其中，后3種冠狀病毒為近年來新發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒，它們與感染人體后主要引起輕中度上呼吸道疾病的前4種冠狀病毒不同，感染人體后可引起嚴(yán)重癥狀，患者病死率高。

SARS-CoV-2是一種2019年新發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒，我們現(xiàn)在多簡稱為新型冠狀病毒。新型冠狀病毒有4種結(jié)構(gòu)蛋白，分別為刺突蛋白、包膜蛋白、膜蛋白和核衣殼蛋白。與其他冠狀病毒相似，新型冠狀病毒也是依靠刺突蛋白與宿主細(xì)胞表面的受體結(jié)合，從而侵入細(xì)胞的[6]。新型冠狀病毒的刺突蛋白通過S1亞單位的受體結(jié)合域與宿主細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2結(jié)合，而后通過S2亞單位與細(xì)胞膜融合進(jìn)入胞內(nèi)[7]。隨后，新型冠狀病毒的基因組附著于宿主細(xì)胞的核糖體上，引起2種復(fù)制酶多聚蛋白pp1a和pp1ab的翻譯。這2種多聚蛋白經(jīng)由蛋白酶3CLpro和PLpro介導(dǎo)分解，形成較小的多肽成分以用于折疊和包裝新的病毒，從而促進(jìn)其傳播[7-10]。此外，RNA依賴的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase， RdRp）對冠狀病毒基因組的復(fù)制亦起著至關(guān)重要的作用[11]。

1.2 各類新型冠狀病毒疫苗

從已獲準(zhǔn)緊急使用的新型冠狀病毒疫苗信息（表1）看，現(xiàn)新型冠狀病毒疫苗主要可分為病毒滅活疫苗、腺病毒載體疫苗、重組蛋白疫苗和核酸疫苗4類。

1.2.1 病毒滅活疫苗

病毒滅活疫苗是我國最先批準(zhǔn)緊急使用的新型冠狀病毒疫苗，也是目前國內(nèi)用于廣泛接種的主要新型冠狀病毒疫苗。病毒滅活疫苗的有效成分是已不再具有復(fù)制能力的全病毒，其含有病毒的所有結(jié)構(gòu)蛋白，進(jìn)入人體后通過抗原遞呈細(xì)胞激活輔助T細(xì)胞，進(jìn)而激活B細(xì)胞而產(chǎn)生體液免疫。生產(chǎn)病毒滅活疫苗需首先分離病毒株，轉(zhuǎn)染體外細(xì)胞后擴(kuò)增培養(yǎng)，然后分離、純化病毒并進(jìn)行滅活，標(biāo)準(zhǔn)滅活方法包括使用β-丙內(nèi)酯和/或甲醛處理等[12]。采用病毒滅活法制備疫苗是經(jīng)典的疫苗研發(fā)方法，優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)成熟、疫苗安全性高，不良反應(yīng)通常為注射部位疼痛等少數(shù)輕中度癥狀[13-14]，缺點(diǎn)則是生產(chǎn)過程中需接觸活病毒。不過，病毒滅活疫苗可能會因產(chǎn)生抗體依賴的增強(qiáng)效應(yīng)（antibody-dependent enhancement， ADE）而導(dǎo)致更嚴(yán)重的感染，這在既往SARS-CoV和MERS-CoV滅活疫苗研發(fā)中均曾出現(xiàn)過，但對于新型冠狀病毒滅活疫苗，迄今還無ADE報(bào)告[15]。

1.2.2 腺病毒載體疫苗

腺病毒載體疫苗是一種活疫苗，其系根據(jù)病毒的基因測序結(jié)果，克隆后構(gòu)建穿梭質(zhì)粒，然后轉(zhuǎn)染生產(chǎn)細(xì)胞，大規(guī)模擴(kuò)增后分離、純化而生產(chǎn)的。此類疫苗使用病毒載體將編碼保護(hù)性抗原蛋白的基因輸送至宿主細(xì)胞中，從而產(chǎn)生細(xì)胞免疫和體液免疫[16]?，F(xiàn)已獲準(zhǔn)緊急使用的新型冠狀病毒腺病毒載體疫苗共有4個(gè)，它們的優(yōu)點(diǎn)包括成本低、易于保存和保護(hù)效率較高，且生產(chǎn)過程中易于純化至高滴度，可確保遺傳穩(wěn)定性和可負(fù)擔(dān)性[17]；缺點(diǎn)則是使用的病毒載體在人群中可能存在預(yù)存免疫，從而導(dǎo)致疫苗保護(hù)效率下降。此外，阿斯利康和強(qiáng)生兩公司生產(chǎn)的新型冠狀病毒腺病毒載體疫苗似還存在血栓形成和凝血功能障礙等嚴(yán)重不良反應(yīng)，安全性方面有一定的隱患[18-19]。

1.2.3 重組蛋白疫苗

重組蛋白疫苗是將病毒的目標(biāo)抗原基因構(gòu)建于表達(dá)載體上，然后轉(zhuǎn)化到受體細(xì)胞（細(xì)菌、酵母或哺乳動(dòng)物細(xì)胞）中，誘導(dǎo)表達(dá)出大量的抗原蛋白，最后經(jīng)分離、純化而生產(chǎn)的。其中，選擇的目標(biāo)抗原基因所表達(dá)的抗原蛋白應(yīng)能構(gòu)建健康、持久的免疫保護(hù)，為此通常還需使用佐劑[20]。在新型冠狀病毒重組蛋白疫苗研發(fā)中，選擇的目標(biāo)抗原蛋白主要為病毒刺突蛋白S1亞單位的受體結(jié)合域[21]。智飛生物和NovaVax兩公司生產(chǎn)的新型冠狀病毒重組蛋白疫苗已獲準(zhǔn)緊急使用，它們所含抗原蛋白分別為病毒刺突蛋白S1亞單位受體結(jié)合域的二聚體和三聚體。臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，NovaVax公司的新型冠狀病毒重組蛋白疫苗的保護(hù)效率為86%，且安全性也較好。重組蛋白疫苗可大規(guī)模生產(chǎn)，其技術(shù)難點(diǎn)主要在于如何保持疫苗有效成分的抗原性，而佐劑的使用可能會對此產(chǎn)生不利影響[21]。

1.2.4 核酸疫苗

核酸疫苗包括DNA疫苗和mRNA疫苗，其中DNA疫苗是將抗原基因的DNA通過質(zhì)粒導(dǎo)入到人體細(xì)胞中，從而在人體中表達(dá)抗原，激發(fā)免疫應(yīng)答的。DNA疫苗穩(wěn)定、成本低，易于生產(chǎn)和儲存，但其可能會提高外源性DNA整合到人自身遺傳物質(zhì)中的風(fēng)險(xiǎn)，也可能誘發(fā)自身免疫性疾病。相比之下，mRNA疫苗因是通過將人工合成的編碼抗原的mRNA送入人體細(xì)胞來誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的，故幾乎沒有插入誘變的可能。mRNA疫苗是目前新型冠狀病毒疫苗研發(fā)的熱點(diǎn)，現(xiàn)已獲準(zhǔn)緊急使用的新型冠狀病毒疫苗中就有2個(gè)屬于mRNA疫苗。此類疫苗具有成本低、生產(chǎn)周期短和保護(hù)效率高等優(yōu)點(diǎn)[22]，但由于這是一類采用新技術(shù)生產(chǎn)的疫苗，安全性等仍待證實(shí)[23]，同時(shí)因mRNA的穩(wěn)定性較差，疫苗的儲存和運(yùn)輸條件要求頗高。

1.2.5 其他類別疫苗

除上述類別疫苗外，還有減毒活疫苗、合成肽疫苗、可復(fù)制的病毒載體疫苗和類病毒顆粒疫苗等。與針對其他疾病的疫苗研發(fā)不同，新型冠狀病毒疫苗研發(fā)中廣泛采用了多種新技術(shù)，如美國杜克大學(xué)研發(fā)的新型納米顆粒疫苗等。該疫苗以胃幽門螺桿菌的鐵蛋白為載體，通過病毒的分選酶A將鐵蛋白納米顆粒與新型冠狀病毒刺突蛋白S1亞單位的受體結(jié)合域連接，形成符合預(yù)期的顆粒結(jié)構(gòu)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，相較于新型冠狀病毒mRNA疫苗，該納米顆粒疫苗產(chǎn)生的中和抗體水平更高，對病毒變異株感染的保護(hù)效果更優(yōu)，且對其他冠狀病毒（SARSCoV、MERS-CoV等）感染也具有保護(hù)作用[24]。

2 今后研究方向

2.1 疫苗的安全性

與傳統(tǒng)疫苗長達(dá)10 ～ 15年的研發(fā)周期不同，新型冠狀病毒疫苗多在1年內(nèi)就進(jìn)入了Ⅲ期臨床試驗(yàn)并獲準(zhǔn)緊急使用，故安全性相關(guān)研究有待完善，在特殊人群中的保護(hù)力有待研究，不同種類疫苗如何序貫接種或聯(lián)合接種也待明確。在現(xiàn)已獲準(zhǔn)緊急使用的各類新型冠狀病毒疫苗中，病毒滅活疫苗和重組蛋白疫苗的安全性較高，需重點(diǎn)關(guān)注的是腺病毒載體疫苗和mRNA疫苗的安全性。

2.1.1 腺病毒載體疫苗

截至2021年4月21日，美國共報(bào)告了12例接種強(qiáng)生公司的新型冠狀病毒疫苗后發(fā)生顱內(nèi)靜脈竇血栓形成（cerebral venous sinus thrombosis， CVST）合并血小板減少癥的病例[25]，均為18 ～ 60歲的白人女性，其中7例患者至少存在1項(xiàng)CVST的危險(xiǎn)因素（肥胖、甲狀腺功能減退和使用口服避孕藥等）。該不良反應(yīng)的癥狀發(fā)作時(shí)間為接種疫苗后6 ～ 15 d，其中11例患者出現(xiàn)嚴(yán)重頭痛，另外1例患者最初表現(xiàn)為背痛，后來發(fā)展為頭痛。在這12例患者中，7例患者并發(fā)顱內(nèi)出血，8例患者并發(fā)非CVST血栓形成。12例患者中有6例患者在診斷明確后便接受了肝素治療。阿斯利康公司生產(chǎn)的新型冠狀病毒疫苗也有類似不良反應(yīng)。關(guān)于新型冠狀病毒腺病毒載體疫苗的安全性，仍有待進(jìn)一步的觀察和研究。

2.1.2 mRNA疫苗

英國的一項(xiàng)前瞻性研究顯示，在接種輝瑞公司生產(chǎn)的新型冠狀病毒疫苗人群（282 103例接種了1劑，其中28 207例已接種第2劑）中，接種第1劑疫苗后的局部和全身不良反應(yīng)發(fā)生率分別為71.9%和13.5%；接種第2劑疫苗后，局部不良反應(yīng)發(fā)生率有所下降，但全身不良反應(yīng)發(fā)生率卻增高[19]。該研究還發(fā)現(xiàn)，既往發(fā)生過新型冠狀病毒感染的人群接種疫苗后的不良反應(yīng)發(fā)生率較其他人群更高。該研究結(jié)果雖不足以證明mRNA疫苗的安全性較低，但其確實(shí)提示了應(yīng)對此類疫苗的不良反應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的觀察。

2.2 疫苗的有效性

2.2.1 疫苗的保護(hù)效率

以色列對全國接種輝瑞公司生產(chǎn)的新型冠狀病毒mRNA疫苗后的觀察性研究顯示，該疫苗對預(yù)防無癥狀性感染的保護(hù)效率為91.5%，預(yù)防有癥狀感染的保護(hù)效率為97.0%，預(yù)防因感染而住院的保護(hù)效率為97.2%，預(yù)防出現(xiàn)重癥或危重癥病例的保護(hù)效率為97.5%，預(yù)防COVID-19相關(guān)死亡的保護(hù)效率為96.7%[26]。該研究還發(fā)現(xiàn)，隨著疫苗接種覆蓋率提高，COVID-19發(fā)生率相應(yīng)下降。

目前需進(jìn)一步完善對其他新型冠狀病毒疫苗保護(hù)效率的研究。對于新型冠狀病毒疫苗在預(yù)防感染、預(yù)防發(fā)病、預(yù)防傳播等方面的作用也需進(jìn)一步地深入觀察和研究，對它們在特殊人群中的保護(hù)力及其持續(xù)時(shí)間等亦需進(jìn)行進(jìn)一步的觀察。

2.2.2 疫苗對病毒變異株感染的保護(hù)效果

新型冠狀病毒屬RNA病毒，其具有復(fù)制速率快且易出錯(cuò)的特點(diǎn)，突變速率可能較其他RNA病毒慢，但仍常會迅速發(fā)生刺突蛋白突變和堿基缺失[27-28]。新型冠狀病毒D614G突變株自2020年3月起在世界范圍內(nèi)廣泛傳播，至2020年6月底已成為病毒傳播的主要基因型[29]。2020年10月底開始，新型冠狀病毒又陸續(xù)出現(xiàn)了一些需關(guān)注的變異株（variants of concern）和待觀察的變異株（variants of interest），前者包括B.1.1.7、B.1.351、P.1和B.1.427/429突變株，后者包括B.1.526、B.1.526.1、B.1.525和P.2突變株，以及出現(xiàn)于印度的B.1.617、B.1.617.1、B.1.617.2和B.1.617.3突變株[30]。病毒變異株的出現(xiàn)使得全球疫情形勢更加嚴(yán)峻。近期印度疫情大暴發(fā)就被普遍認(rèn)為是“雙突變”的新毒株迅速蔓延所致。WHO指出，新型冠狀病毒變異總體上呈加快趨勢，已發(fā)現(xiàn)病毒變異株的國家和地區(qū)數(shù)在不斷增多，且隨著疫情持續(xù)，新的病毒變異株極有可能將繼續(xù)出現(xiàn)。因此，對病毒變異株感染是否也具有保護(hù)作用已成為新型冠狀病毒疫苗研究的重點(diǎn)之一。

迄今為止，尚無現(xiàn)有新型冠狀病毒疫苗對病毒變異株感染沒有保護(hù)作用的確實(shí)證據(jù)。有研究顯示，D614G突變株的突變位點(diǎn)雖在病毒刺突蛋白上，但該突變卻使得其S1亞單位的受體結(jié)合域更容易暴露，從而對新型冠狀病毒疫苗更加敏感[31]。針對其他病毒變異株的真實(shí)世界研究也在進(jìn)行中。就各類新型冠狀病毒疫苗來說，病毒滅活疫苗、腺病毒載體疫苗和mRNA疫苗的作用靶點(diǎn)均以病毒刺突蛋白為主，病毒變異株在未來也許能突破疫苗的保護(hù)范圍，但重組蛋白疫苗以病毒刺突蛋白S1亞單位的受體結(jié)合域?yàn)榘悬c(diǎn)，對病毒株的覆蓋范圍應(yīng)更廣。當(dāng)然，對于現(xiàn)有新型冠狀病毒疫苗對病毒變異株感染的保護(hù)作用，目前仍需繼續(xù)觀察和深入研究。

3 接種策略

新型冠狀病毒疫苗獲準(zhǔn)緊急使用后，加快、加大疫苗的供給、分配和接種極其重要。為推進(jìn)新型冠狀病毒疫苗接種，全球各國均制定了疫苗接種策略。我國制定了“兩步走”的策略：第一步，先讓“重點(diǎn)人群”（包括從事進(jìn)口冷鏈、口岸檢疫、船舶引航、航空空勤、生鮮市場、公共交通和醫(yī)療衛(wèi)生等感染風(fēng)險(xiǎn)較高的工作人員，以及將去中高感染風(fēng)險(xiǎn)國家或地區(qū)工作或?qū)W習(xí)的人員）接種；第二步，隨著疫苗產(chǎn)量逐步提高，再讓符合接種條件的廣大群眾“應(yīng)接盡接”，以此阻斷病毒傳播。WHO也主導(dǎo)制定了“新型冠狀病毒疫苗實(shí)施計(jì)劃”，以促進(jìn)全球疫苗研發(fā)和生產(chǎn)，并使世界各國均能公平、公正地獲得疫苗。該計(jì)劃同樣將新型冠狀病毒疫苗的推廣接種分為兩個(gè)階段：第一階段，根據(jù)人口規(guī)模將疫苗分配給所有計(jì)劃參與國，保護(hù)高感染風(fēng)險(xiǎn)人群（包括感染風(fēng)險(xiǎn)高的一線衛(wèi)生和護(hù)理工作者、老年人，以及因心臟病和糖尿病等基礎(chǔ)疾病而面臨更高死亡風(fēng)險(xiǎn)的人）；第二階段，隨著疫苗產(chǎn)量提高，再逐步供給低感染風(fēng)險(xiǎn)人群接種[32]。

盡管各國均在積極推進(jìn)新型冠狀病毒疫苗接種，但仍有部分人還在猶豫是否接種疫苗，如部分低感染風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的群眾認(rèn)為，COVID-19疫情已得到控制，無需再接種疫苗了；部分群眾對疫苗的安全性和有效性有一定的疑慮；還有部分群眾認(rèn)為，周圍的人都已接種疫苗，自己便無需接種了。我們應(yīng)通過宣傳和科普活動(dòng)，逐漸消除群眾對新型冠狀病毒疫苗及其接種可能有的各種疑慮，盡快提高接種率，從而建立起群體免疫屏障，為終結(jié)COVID-19疫情流行創(chuàng)造條件。

4 結(jié)語

為了盡快控制COVID-19疫情，保障人民生命健康安全，減少疫情帶來的各方面損失，各國均在致力于新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)和推廣接種。不過，盡管已有多個(gè)新型冠狀病毒疫苗獲準(zhǔn)緊急使用，但許多與疫苗本身相關(guān)的基礎(chǔ)性問題仍待研究解決，包括疫苗對<18歲和>60歲人群的保護(hù)效果，疫苗對存在基礎(chǔ)疾病人群的影響，疫苗接種后的確切的保護(hù)期限和不良反應(yīng)的發(fā)生率、發(fā)生機(jī)制，以及疫苗對病毒變異株感染的保護(hù)作用等。目前，我們應(yīng)提高新型冠狀病毒疫苗的安全性和有效性，并及時(shí)公開研究數(shù)據(jù)，以消除公眾對疫苗的疑慮，提高疫苗接種率，這對進(jìn)一步控制COVID-19疫情具有十分重要的意義。

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