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  • 《自然》:新冠疫苗的閃電開發速度將深刻改變疫苗科學的未來

    澎湃新聞記者 賀梨萍

    2020-12-30 11:16 來源:澎湃新聞

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    對新冠疫苗何時上市,科學家在2020年初還是持謹慎態度的。這并不奇怪,因為人類歷史上最快的疫苗推出速度也用了4年時間。
    此前的那個最快疫苗紀錄比較遙遠,是上世紀60年代的事情了。科學家從獲取腮腺炎病毒毒株到最終疫苗獲批用了4年。所以當新冠疫情暴發時,科學界的對新冠疫苗獲批的最樂觀預期也是2021年夏天了。
    但是,到2020年12月初,數種疫苗已在大型試驗得到超出預期的保護數據。12月2日,醫藥巨頭輝瑞公司與德國生物技術公司BioNTech合作生產的疫苗,成為美國首個獲準用于緊急用途的新冠疫苗。
    對于新冠疫苗研制的“閃電速度”,《自然》雜志近日刊發報道分析稱,這可能深刻改變疫苗科學的未來。
    佛羅里達大學的生物統計學家迪恩(Natalie Dean)在接受《自然》采訪時說,這種研發速度“挑戰了我們開發疫苗的可能性的整個范式”。科學家希望可以用相似的時間來生產其他疫苗。這有著重大的現實意義,因為瘧疾,結核病和肺炎等疾病每年在全球都導致數以百萬人計的死亡。科學家預計,未來還會有更多致命的大流行。
    全球疫苗閃電速度研發背后離不開中國科研人員的努力。中國科學院院士、中國疾控中心主任高福12月29日接受新華社采訪時表示,“首先我們中國將分離出來的病毒、測序結果都向世界公開透明了,很快進入了新冠肺炎疫苗的研發。”
    mRNA疫苗的基礎正是病毒基因測序數據。在中國研究人員首次在全球發布新冠病毒基因組序列后的幾小時,流行病防御創新聯盟(簡稱CEPI)資助的疫苗開發工作即緊鑼密鼓展開。據《科學》雜志此前報道,NIAID疫苗研究中心副主任Barney Graham在當地時間1月11日就開始與他的團隊分析基因組序列。在接下來的1月13日,Graham與Moderna公司的研究人員討論了他的發現,1月14日,他們即簽署了一項合作協議。mRNA技術走向成熟
    哈佛醫學院病毒學和疫苗研究中心主任巴魯什(Dan Barouch)說,新冠疫苗的開發經驗肯定會改變疫苗科學的未來。他說,“這表明,在真正威脅全球的緊急情況下,如果有足夠的資源,疫苗開發可以快速進行。”
    巴魯什在接受《自然》采訪時說,生產疫苗的新方法,例如信使RNA(mRNA)技術就已經得到了驗證。這表明,在不損害安全性的前提下,疫苗開發可以大大提速。
    《自然》分析,全球能夠如此迅速地開發出新冠疫苗,背后還有一些其他有利條件。首先科學界之前對相關的冠狀病毒研究就比較充分,另外mRNA生產疫苗也是更快的技術。此外,巨大的資金投入使各大公司可以并行進行多個試驗,并且監管機構的審批也比正常情況下更快。其中一些因素可能會轉化為其他疫苗工作,尤其是更快的疫苗生產技術平臺。
    但是,如果下次疫苗開發要取得類似新冠疫苗這樣的成功,首先需要大量研發資金,這只有在類似的社會和政治緊迫形勢下才可能出現。另外,還要看病毒本身,新冠病毒變異相對較慢,而且人類對冠狀病毒家族也相對熟悉。
    高福在接受新華社采訪時表示,mRNA疫苗路線是為癌癥病人研究的疫苗,用于治療癌癥的,“給病人用和給健康人用是不一樣的。我不說它未來到底會不會有副作用,但至少沒有排除,因為人類將是第一次把mRNA疫苗打在健康人身上,所以背后還有一個安全問題。作為一個專業人員,我們一定要分析好壞,這是一個科學的態度。”
    高福表示,“就目前來講,滅活疫苗當時布局是很好的,而且我們也走得很快,在一些地方反饋的消息來看效果也很好。”
    源于多年前的研究
    科學家對新冠疫苗的研究,嚴格來說并不是2020年1月才開始的。好多年之前,研究人員便一直在關注冠狀病毒,這一家族中的某些冠狀病毒可導致嚴重疾病,比如SARS(嚴重急性呼吸系統綜合征)和MERS(中東呼吸綜合征)。針對這些冠狀病毒,科學家不止于研發,還針對這些冠狀病毒開發新的疫苗,這些努力終究沒有白費。
    常規疫苗包含病毒蛋白或病毒的滅活形式,它們可刺激接種者產生免疫力,從而能夠抵抗活病毒的感染。但是在大規模臨床試驗(期)中宣布療效的兩種新冠疫苗,則僅在脂質外套中使用了一系列mRNA。該mRNA編碼SARS-CoV-2的關鍵蛋白。一旦mRNA進入人體細胞,身體就會產生這種蛋白質。那就是抗原-觸發免疫反應的外來分子。輝瑞公司和BioNTech公司以及美國制藥公司Moderna生產的疫苗都使用編碼刺突蛋白的mRNA,該突觸蛋白與人細胞膜受體對接,從而讓冠狀病毒得以入侵細胞。
    耶魯醫學院的免疫學家巖崎(Akaki Iwasaki)表示,科學家在mRNA疫苗技術平臺上已經投入了很多研究。Iwasaki致力于核酸疫苗研究超過二十年。她說DNA疫苗的基礎研究至少在25年前就開始了,而mRNA疫苗平臺則進行了10到15年的高強度研究,其中一些旨在開發癌癥疫苗。今天,mRNA技術已日漸成熟,但在5年前該技術還沒做好準備。
    美國國家過敏和傳染病研究所(NIAID)的MERS、SARS研究,對mRNA技術就有重要的推進作用。他們的研究人員發現,最好在病毒刺突蛋白與宿主細胞受體對接之前就對RNA序列進行調整,這樣能獲取形式穩定的刺突蛋白。NIAID疫苗研究中心副主任Barney Graham說,如果可以捕獲到病毒融合前的原始狀態,便可獲取更好的疫苗抗原。這項工作使與NIAID合作的Moderna團隊在1月份獲得SARS-CoV-2測序后取得了領先。佛羅里達大學的生物統計學家迪恩說,人們一直密切關注冠狀病毒,這使得整個疫苗研發過程得以加速。
    由阿斯利康(AstraZeneca)與英國牛津大學聯合生產的疫苗在11月的III期臨床試驗中顯示了功效,該疫苗不使用mRNA技術。相反,該疫苗使用的病毒載體擁有編碼SARS-CoV-2刺突蛋白的遺傳物質。阿斯利康團隊選擇了一種從黑猩猩糞便中分離出的改良形式的腺病毒。倫敦衛生與熱帶醫學學院疫苗中心主任坎普曼(Beate Kampmann)說,此類常規疫苗現在也有了很大的進步,這也是來自此前對SARS、MERS、埃博拉和瘧疾的研究。另外,采用這種技術的常規疫苗目前還是比mRNA疫苗要便宜。
    巖崎說,疫苗研究人員在很多方面都感到慶幸。她說,新冠病毒的變異不是很快,它也不具備類似艾滋病毒這樣挫敗人類免疫系統的有效策略,在這方面它甚至還不如皰疹病毒、流感病毒。相比之下,皰疹病毒具有更大的免疫逃脫能力,它可以主動阻止抗體結合,這使得尋找針對它的有效藥物變得更加困難。流感病毒的快速突變則需要公衛部門在每個流感季節使用不同的疫苗制劑。
    疫苗投資加大
    疫苗研發中最慢的部分不是尋找候選疫苗,而是對它們進行測試。這通常需要數年時間,公司先在動物身上進行有效性和安全性測試,然后再在人體上進行測試。人體試驗需要三個階段,人數會逐漸增加,成本也相應增加。新冠疫苗也需要經歷同樣的試驗,但在這一過程中投入的數十億資金使企業有可能在同一時間進行一些測試,從而承擔財務風險。
    葛蘭素史克公司的疫苗部門首席科學家Rino Rappuoli表示,一些公共投資和私人慈善家會給疫苗公司投入一大筆資金,他們可以做臨床前和I期、II期和III期臨床試驗以及生產,并行推進而不是按順序推進。這意味著,企業可以押注于開始大規模測試和生產可能行不通的候選疫苗。
    倫敦衛生與熱帶醫學學院疫苗中心主任坎普曼說,“這完全降低了整個開發過程的風險。”她說,如果沒有這筆資金,疫苗科學就不會產生這么快的結果。“埃博拉病毒給非洲造成了毀滅性的破壞,但并沒有投入更多的資金。”埃博拉疫苗的研發花了更長的時間。這筆錢之所以能成為現實,是因為包括富裕國家在內的所有國家都面臨著經濟破壞。這也表明未來疫苗的開發,包括針對瘧疾等現有疾病的疫苗的開發,將不會那么快。Rappuoli表示,“除非你投入資金,否則不可能加速。”
    得克薩斯州休斯頓貝勒醫學院的病毒學家Peter Hotez認為,大型制藥公司的動機可能不僅僅是為了阻止疫情的蔓延,還因為政府有機會資助他們的研究和發展。Hotez說,美國“曲速行動”(Operation Warp Speed)疫苗項目的公共投資約為100億美元,“是制藥公司有史以來最大的政府刺激方案”。
    這一推動力并不全來自COVID-19大流行本身的緊迫性。以往的傳染性和致命性病毒促使建立國家和全球基礎設施,以促進更快的疫苗開發。Graham說,埃博拉病毒和寨卡病毒的暴發標志著全球在如何應對傳染病危機方面開始加強協調。他說,“如果2002年的SARS像這次一樣傳播,我們就不會有現在的疫苗技術或協調系統,我們的日子也會不好過。”
    特別是2017年成立的防疫創新聯盟(CEPI)。該組織的目標是建立必要的技術基礎設施,以快速、負擔得起地開發針對幾種已知可能流行的病毒的疫苗,包括中東呼吸綜合征(MERS)、埃博拉病毒和寨卡病毒。CEPI資助了部分新冠疫苗的研究,包括Moderna和牛津大學的研究。
    實際上,在試驗的最后階段,新冠疫情仍在流行也在促成疫苗的進一步推進,因為企業需要病例來證明疫苗有效。佛羅里達大學的生物統計學家迪恩說,當疫情本身不流行時,很難進行有效性試驗,特別是在中東呼吸綜合征這樣的病例中,病例是零散的,可能一些地區達到高峰,另一些地區的感染率較低。
    新冠疫苗的研發經歷也可能引發監管方面的反思。雖然尚未放松疫苗批準的嚴格標準,但首批候選疫苗大多是根據緊急使用條例批準的。這些方法更快,但需要公司進行后續調查,以尋找副作用和持續的療效。各國監管機構還交換了在2012年成立的國際藥品監管機構聯盟的支持下開展的新冠疫苗試驗的信息。它旨在就一些問題達成共識,例如疫苗試驗的最佳終點,以及在推出疫苗時如何協調對副作用的監測。
    可用于其他流行病
    新冠大流行對疫苗開發已經產生了一些永久性的改變。首先,它可能會奠定mRNA疫苗的使用方法,該技術平臺在未來可以用于其他疾病。在新冠大流行之前,mRNA疫苗從未獲準用于人類。
    “這項技術正在革新疫苗學,”倫敦衛生與熱帶醫學學院疫苗中心主任坎普曼說,mRNA候選疫苗可以在幾天內化學合成,這與涉及在細胞中生產蛋白質的更復雜的生物技術形成了鮮明的對比。她表示,這項技術使敏捷的即插即用方法可以應對未來的流行病。
    Rappuoli表示,mRNA還大大簡化了疫苗制造過程。人們可以使用同一設施生產用于不同疾病的mRNA疫苗,這減少了所需的投資。不過也意味著企業需要進一步擴大產能,因為馬力全開應對新冠疫情時,對麻疹、小兒麻痹癥的疫苗需求也仍然需要滿足。
    Hotez說,新冠疫苗的大型臨床試驗可以提供更廣泛的有用數據,以加深人們對免疫反應理解。鑒于新冠疫情中,所有不同技術的疫苗,以及收集的有關臨床志愿者人口統計學數據,抗體和細胞反應詳細信息,今年科學家可能從人類疫苗反應中吸取的知識要比過去幾十年多得多。這將是人類疫苗學的巨大飛躍。
    盡管如此,其他疫苗可能只有在疫情暴發足夠嚴重時,才可能投入大量資金,以新冠疫苗的速度進行開發,并相對迅速地進行大規模試驗。另外,與SARS-CoV-2相比,其他病毒可能更難靶定。
    研究人員說,這就是為什么我們需要更多地了解所有病毒家族。NIAID疫苗研究中心副主任Graham說,至少還有其他24個可以感染人類的病毒家族。與其干等著下一個暴發的病毒時再投入資源,不如現在就花錢來建立監視所有這些病毒并生成有關每個病毒家族的原型感染數據。
    換句話說,沒有堅實的基礎科學平臺可以建立基礎,任何金錢都無濟于事。耶魯醫學院的免疫學家巖崎說,新冠疫苗的非凡成功展現了科學到底可以做到什么,但這并不是一夜之間發生的。
     
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    責任編輯:李躍群
    校對:張艷
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    關鍵詞 >> 新冠疫苗,《自然》,開發速度,疫苗科學,COVID-19

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