發布時間:2020/05/29作者:admin

Science展望:如何快速開發COVID-19疫苗?應該注意什么?

快速開發預防COVID-19的疫苗是一項全球當務之急,確定利害關系和潛在障礙至關重要,因為監管和醫療決策是基于利益制定的:也就是風險計算。通過建立群體免疫可以降低大流行性傳播病毒的能力,而一個關鍵的問題在于通過開發有效的疫苗或者接下來幾年反復感染達到60%~70%的人被感染是否可以防止SARS-CoV-2的傳播。由于人類還是首次接觸SARS-CoV-2,所以重復流行的后果將是高得令人無法接受的死亡率、嚴重的經濟破壞和對我們生活方式的重大調整。因此,開發一種有效疫苗的好處是非常大的,如果能夠及時部署以防止重復或持續的流行,好處就更大。

疫苗開發通常以數十年為單位,因此在2020年底甚至2021年之前獲得可大規模分發的批準疫苗將是前所未有的。然而,新的制造平臺、基于結構的抗原設計、計算生物學、蛋白質工程和基因合成為現在快速和精確地制造疫苗提供了工具??共《疽呙缈煞譃閮纱箢??;诨虻囊呙鐐鬟f編碼宿主細胞產生的蛋白質抗原的基因序列。這些疫苗包括活病毒疫苗、重組疫苗載體或核酸疫苗。以蛋白質為基礎的疫苗包括全滅活病毒、單個病毒蛋白質或子域,或以顆粒形式組裝的病毒蛋白質,所有這些都是在體外制造的。重組疫苗載體和核酸疫苗最適合快速生產,因為它們更容易適應平臺生產技術,其中上游供應鏈和下游流程對于每個產品都是相同的。通過了解疫苗抗原的原子結構和疫苗中保存的目標抗原表位,可以達到精確抗原遞送。
對于任何打算產生抗體介導免疫的疫苗來說,提供構象正確的蛋白質都是至關重要的。CoV刺突蛋白展示在病毒表面并幫助病毒進行入侵。它通過進行大規模重組來完成這一過程,這種重組將病毒和細胞膜拉在一起并融合它們。因此,刺突蛋白是一種動態亞穩態蛋白,主要有兩種構象狀態:融合前和融合后構象。展示這種抗原,使其保持原始的原生融合前刺突蛋白的表面輪廓和化學性質,將保留高質量中和抗體反應所需的抗原表位。疫苗的配方和遞送也可以影響T細胞的功能和反應模式?;诨虻囊呙缈烧T導CD8+ T細胞,同時產生CD4+ T輔助性1型細胞免疫應答,具有良好的抗病毒特性。佐劑不僅可用于提高蛋白質疫苗引起的抗體反應的強度和持久性,還可影響T細胞來源的細胞因子模式,從而調節免疫反應。
安全性是為健康人群接種疫苗的首要目標,接種疫苗有可能使隨后的SARS-CoV-2感染更加嚴重。這種情況以前也發生過。以前有兩種不同的綜合癥與接種疫苗增強的疾病有關。一個是抗體依賴的增強反應(ADE),另一種是疫苗增強的呼吸道疾病(VAERD), ADE是一個Fc(抗體的尾端)介導增強反應,通常與蟲媒病毒感染相關,如登革熱病毒(3)。ADE的機制設計病毒抗體復合物對表達FcR的細胞的結合能力增強,這會促進病毒進入細胞。當疫苗誘導的抗體由于濃度或親和力不足或特異性錯誤而不能有效中和病毒時,更有可能發生這種情況。

圖片來源:Science
研究還發現ADE與貓傳染性腹膜炎病毒(FIPV)有關,這是一種冠狀病毒,以巨噬細胞為目標進行感染,并導致系統性血管炎樣疾病。在之前接種含鋁佐劑滅活病毒的貓中,感染后發現抗體介導的疾病增強現象。雖然SARS-CoV-2細胞趨向性尚未完全確定,但它是一種呼吸道病毒,與引起中東呼吸綜合征(MERS-CoV)和SARS (SARS-CoV-1)的冠狀病毒一致,呼吸道上皮細胞感染導致的發病機制與趨向巨噬細胞的FIPV非常不同?;诰酆厦告湻磻?PCR)對病毒基因片段的檢測,研究人員發現在體外培養的人B細胞淋巴瘤細胞系中,SARS-CoV-1發生了ADE。然而,在體內沒有實驗數據表明這種抗體介導的進入與SARS-CoV-1等呼吸道冠狀病毒的病理生理有關,甚至在體外也沒有產生感染性病毒,提示復制周期失敗。
VAERD是一個獨特的臨床綜合征,在1960年代使用全失活的病毒疫苗防治嬰兒患麻疹和呼吸道合胞病毒(RSV)的實驗中發現。注射的抗原劑量不足,特別是使用構象不正確的抗原會導致與增強呼吸道疾?。‥RD)相關的兩種主要免疫學現象。一種是結合抗體和中和抗體比例相對較高,如果出現大量可以結合但是不能中和病毒的抗原,高滴度的病毒可能導致免疫復合物沉積和補體激活。另一個現象是,接種全滅活病毒疫苗后再發生RSV感染可導致過敏性炎癥。這個過程會產生大量的細胞因子白介素-4 (IL-4)、IL-5和IL-13并導致粘液產生增加、嗜酸性粒細胞募集、氣道高反應性和細胞溶解T細胞活性減弱,統稱為2型輔助T細胞免疫反應(TH2)。這些情況會增強氣道功能障礙和延遲病毒清除。因此,避免TH2免疫反應可能是重要的,特別是在具有容易阻塞的小氣道的幼兒中。
在共同注射明礬與全失活病毒的小鼠、大鼠、牛和非人類靈長類動物模型中已經觀察到相似的T細胞和細胞因子反應模式。幾乎所有出現VAERD的情況都是使用的全滅活病毒。動物實驗需要注意的是,過敏炎癥現象也可以通過使用相同的細胞系和培養基來培養疫苗病毒和挑戰病毒來引發。即使沒有病毒抗原,細胞成分和培養基添加劑也能引起這些蛋白質的敏化
在COVID-19疫苗開發中,應該考慮以前關于RSV疫苗的工作,從而了解到一些可以減輕疫苗增強疾病綜合征風險的方法。通過測量中和抗體的誘導作用,以及在動物模型中證明對病毒復制和疾病的保護,在早期臨床研究中證明疫苗有效性的潛力將是重要的。同樣重要的將是使用構象正確的抗原,以引出高質量的、功能相關的抗體,并避免誘導非中和抗體和TH2偏倚免疫反應。使用有限稀釋的疫苗和檢查再暴露后突破性感染動物的肺病理學特征,也應該有助于評估可能的異常病理接種的人。
在RSV動物模型中定義VAERD的免疫學參數將疫苗開發的廣泛行業參與推遲了約30年。在大流行期間,根據動物的初步免疫原性要求候選疫苗具有某些質量,并根據人類免疫原性和動物模型保護的證據開展第一階段臨床試驗,這是合理的。在有效性試驗(即第2和第3階段試驗)中,證明將疫苗擴大到數千名受試者的合理性,可能需要額外的證據,證明使用有限劑量的疫苗和在SARS-CoV-2挑戰后出現突破性感染的動物接種疫苗是安全的。在對動物模型進行疫苗研究的同時,對健康成年人的候選疫苗進行明智的評估,并同時加快過程開發以擴大生產能力,這為人類受試者提供了一條風險最低的前進道路,并通過加快COVID-19疫苗的可獲得性,帶來巨大的潛在效益。(生物谷Bioon.com)