武陵观察网 科技 《自然》发文探讨新冠疫苗“升级”密码:能否跟上病毒进化

《自然》发文探讨新冠疫苗“升级”密码:能否跟上病毒进化

·流行病防范创新联盟(CEPI)疫苗研发主任梅勒妮·萨维尔(Melanie Saville)说:“开发下一代新冠疫苗的一个关键挑战是,证明它们真的有了改进,即使新疫苗技术不能直接对抗新冠病毒,它仍然可以支持预防其他疾病。”

数十种“下一代”新冠疫苗该如何定义?

新冠疫情依然是“国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC)”,数十种“下一代”新冠疫苗该如何定义?

当地时间2月1日,《自然》(Nature)杂志发文“The next generation of coronavirus vaccines: a graphical guide”,探讨新冠疫苗研发走向。文章称,人们所期望的新疫苗,不仅要更新上一代,更要成熟应用新技术和新平台。它能提供针对变异毒株的长期保护,有些可以预防得更广泛,甚至包括尚未出现的冠状病毒。其他疫苗则可以在较低剂量下起到最优的保护效果。

文章作者Ewen Callaway解释,首先要搞清疫苗为何需要更新升级。一言以蔽之:进化。这主要指针对病毒逃逸性不断增强的进化。目前上市的疫苗虽然种类不同,但其作用机制相似,即通过将身体暴露于抗原(病毒的一部分)来引发免疫反应。从广义上讲,这种免疫反应来自人体B细胞,B细胞产生的抗体可以阻止SARS-CoV-2(2019新冠病毒)感染细胞,而T细胞则负责破坏受感染的细胞,并支持其他免疫反应。接种疫苗还会产生一个记忆细胞池,记忆B细胞开始增殖并分化为产生更多抗体的细胞,以此来延长疫苗保护效果。

但这不是永恒的。 SARS-CoV-2 的变种(例如 Omicron)已经突变,初始疫苗通过记忆效应产生的抗体不会轻易附着在奥密克戎(Omicron)上,这使病毒变种的免疫逃脱性不断增强,这时疫苗就需要进化。

开发“广泛保护性”疫苗

Ewen Callaway接着称,要开发出“广泛保护性”疫苗,可以针对人体蛋白中的某些特定区域,这些区域往往不会在新变体中变异。比如受体结合域(RBD),它与人体细胞上的ACE2受体蛋白结合,并有效阻止病毒生成。

文章举例,在美国华盛顿州的华盛顿大学(University of Washington),和加利福尼亚州的加州理工学院(California Institute of Technology),至少有两个团队正在制造这样的疫苗,它含有SARS-CoV-2的RBD和来自同一家族冠状病毒的纳米颗粒。在多种病毒的刺激下,B细胞会识别这些RBD,并产生强烈反应。研究人员希望,通过马赛克纳米颗粒技术建立丰富的抗体库,以此来识别冠状病毒物种中的多种RBD。

此外,Ewen Callaway表示,要获得更广谱的免疫效果,就需要“超越”特定病毒的刺突蛋白。许多第一代COVID-19疫苗仅对SARS-CoV-2的刺突蛋白产生免疫反应。但下一代疫苗也会针对其他病毒蛋白,产生多样化免疫反应。因为刺突蛋白是负责制造抗体的B细胞的主要靶标,但是负责破坏感染细胞的T细胞,则可以识别许多其他SARS-CoV-2蛋白。因此,针对其他蛋白的疫苗可以刺激免疫系统产生强烈反应,且非刺突蛋白在变异体之间的差异较小,此类疫苗也可能更从容地应对病毒进化。

Ewen Callaway举例:美国生物技术公司Gritstone Bio(GRTS.US)正在开发此种疫苗,它使用mRNA疫苗技术,为多种SARS-CoV-2蛋白质“发号指令”。美国德克萨斯州一家疫苗生物技术公司Vaxxinity(VAXX.US)也在开发针对多种蛋白的疫苗。该公司表示,计划今年申请英国和澳大利亚的授权,此前,一项III期试验显示该疫苗是安全的。

二价mRNA疫苗最受瞩目

向体内输送病毒的方式也是对下一代疫苗进行分类的标准之一。“现有疫苗输送方式主要有以下四种:核酸疫苗(主要是mRNA)让细胞制造出SARS-CoV-2刺突蛋白;灭活疫苗向人体注射冠状病毒自身;蛋白质疫苗由刺突蛋白或其RBD组成;病毒载体疫苗使用改良的病毒,将刺突蛋白的指令放入细胞。下一代疫苗可能会对此进行调整,来提高疫苗性能。”Ewen Callaway表示。

最近较为瞩目的是二价mRNA疫苗。美国辉瑞(Pfizer)公司和美国莫德纳(Moderna)公司,于2022年推出了二价mRNA疫苗加强针。与单价mRNA疫苗相比,其优势在于它同时含有原始病毒和奥密克戎(奥密克戎变异株BA.4和BA.5谱系间的共同部分)的刺突蛋白分子。

文章解释,二价疫苗以多种方式起作用。它们刺激先前疫苗已经建立的记忆B细胞,让其中一些记忆B细胞识别出奥密克戎。接着,记忆B 细胞会经历突变和选择的进化过程,产生一组B细胞,这些B细胞能够与奥密克戎刺突蛋白充分结合,产生抗体。除了刺激记忆B细胞,二价疫苗中的奥密克戎成分也会刺激新一批B细胞产生抗体。这可能意味着,与同等剂量的原始疫苗相比,二价加强剂对奥密克戎有更好的保护作用。但文章也指出:“目前尚不清楚这种优势在实践中有多大。”

二价mRNA加强针的有效性

美国时间2023年1月25日,美国疾病控制与预防中心(CDC)发表一项研究显示,对于先前接种过2、3或4剂单价mRNA疫苗的人群,用“原始株+奥密克戎”二价mRNA疫苗加强接种,可至少在接种后3个月内提供对有症状的XBB/XBB.1.5感染的额外保护。

1月26日,美国食品与药物监督管理局(FDA)发起一个主题为——“是否支持将现行的’基础针+加强针’的新冠疫苗注射流程,优化为每年只需接种一剂二价新冠疫苗(原始毒株+奥密克戎BA.4/BA.5毒株)”的投票,最终以21:0通过了相关议题。

根据上述研究,新冠疫苗新变异株XBB亚谱系于2022年8月在美国首次发现,截至2023年1月21日,XBB及亚谱系XBB.1.5已占全美测序谱系的52%,且XBB.1.5逐渐占得上风。从研究结果看,二价mRNA加强针含有编码来自新冠病毒原始株及奥密克戎BA.4/BA.5亚谱系S基因的mRNA,然而,XBB和XBB.1.5是奥密克戎BA.2亚谱系的后代。该项研究首次估计了二价mRNA新冠疫苗对预防有症状的XBB相关亚谱系感染的有效性。

此外,2023年1月25日,美国北卡罗莱纳大学林丹瑜团队在《新英格兰医学杂志》(NEJM)发表了题为“Effectiveness of Bivalent Boosters against Severe Omicron Infection”的研究。

研究称,在预防重症和死亡方面,作为加强针,二价mRNA新冠疫苗效果好于单价mRNA新冠疫苗。研究团队比较了接种单价mRNA疫苗加强针或二价mRNA疫苗加强针的12岁以及上个体,因Omicron感染导致住院或死亡的概率。结果显示,mRNA疫苗加强针的有效性在接种后约四周达到峰值,随后减弱。在加强接种三个月期间,一剂单价加强针对导致住院或死亡的严重感染的平均有效性为25%,而一剂二价加强针的有效性为62%。

事实上,FDA在2022年8月31日已发布公告,对美国Moderna公司及辉瑞-BioNTech的两款mRNA新冠疫苗紧急使用授权进行了修改:目前辉瑞(Pfizer)/BioNTech生产的二价新冠疫苗,被授权用于12岁及以上人群。并计划于(2022年)10月向FDA提交适用于5-11岁儿童的,针对Omicron病毒的二价新冠疫苗的申请。莫德纳(Moderna)生产的二价新冠疫苗被授权用于18岁及以上人群。

从那时起,单价mRNA疫苗不再被授权作为加强针在12岁及以上的人群中接种。

仍需证明疫苗确有改进

这是否意味着二价疫苗时代的到来?2022年9月,美国白宫新冠疫情应对协调员阿希什·贾哈(Ashish Jha)表示,“相信很多人在(2022年)10月份会开始注射加强疫苗,因为秋冬开始感染人数会激增。但很多免疫学家给出建议,最佳注射疫苗时间是最后一次接种新冠疫苗或感染新冠疫苗过后的3-6个月内。如果人们真的等到10月份,那么可能有些来不及了。”

2023年1月,CDC与FDA发布声明称,有初步数据显示,辉瑞和BioNTech生产的新冠二价疫苗“可能存在安全问题”。这项声明中提到,疫苗安全监测系统监测到了一个“风险信号”,即65岁及以上最近接种了此种疫苗的老人,有可能面临更高的缺血性中风(Ischemic stroke)的风险。不过该声明也提到“真正的临床风险的可能性很小”。

“疫苗疲劳”(vaccine fatigue)也是困扰之一。CDC称,一项调查数据显示,72%的受访者表示会接种二价新冠疫苗。但是,如果要让所有人都接受接种疫苗,需要让接种疫苗变得更加方便,同时科普新型二价新冠疫苗的好处。

疫苗市场“热闹非凡”。Ewen Callaway在《自然》的文章中表示,已有50多种疫苗获得批准,还有数百种疫苗处于早期和后期临床试验阶段,但“弃儿”也不少。由惠康信托基金会和比尔及梅琳达·盖茨基金会支持成立的流行病防范创新联盟(CEPI)疫苗研发主任梅勒妮·萨维尔(Melanie Saville)说:“开发这些疫苗和其他下一代新冠疫苗的一个关键挑战是,证明它们真的有了改进,而且即使新疫苗技术不能直接对抗新冠病毒,它仍然可以支持预防其他疾病,例如CEPI为不同病毒建立“疫苗库”工作,以此做好应对未来的准备。”

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