2024年5月19日发(作者:荣耀7c上市时间)
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中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Apr;39(4):610~6
网络出版时间:2023-03-2211:22:54 网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1086.r.20230319.2351.006.html
COVID19疫苗研发与临床应用进展
张玲玲
(安徽医科大学临床药理研究所,抗炎免疫药物教育部重点实验室,安徽省高校抗炎免疫药物协同创新中心,安徽合肥 230032)
doi:10.12360/CPB202204071
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2023)04-0610-07
中国图书分类号:R1863;R3731;R511;R5631;R9795
摘要:新型冠状病毒(severeacuterespiratorysyndromecorona
virus2,SARSCoV2)已在全球包括中国在内的220多个国
ARSCoV2的病毒分子结构和发病机制的家蔓延。随着对S
研究不断深入,各种针对新型冠状病毒肺炎(coronavirusdis
ease2019,COVID19)的预防策略和治疗方案,都在进行积
极的探索。多个国家或地区的医药企业和科研机构也积极
进行COVID19疫苗的研发。目前全球有300多种候选CO
已有10余种疫苗进入临床
Ⅲ
期试VID19疫苗正在研究中,
验阶段或紧急使用授权。我国已有5款COVID19疫苗获批
1款5型腺病毒载体疫苗和1款蛋使用,包括3款灭活疫苗、
CHO细胞)。牛津大学/阿斯利康、强生研发的白重组疫苗(
COVID19疫苗均属于腺病毒载体疫苗。辉瑞和BioNTech
研发的mRNA疫苗、Moderna研发的mRNA疫苗的紧急使用
授权也为新冠肺炎疫情防控提供潜在前景。近期,我国学者
研究出针对DeltaOmicron嵌合RBD二聚体蛋白疫苗,有效
预防Delta和Omicron感染小鼠引起的肺炎。该文综述了
COVID19疫苗研发和临床应用进展情况。
关键词:新型冠状病毒;新冠肺炎;COVID19疫苗;疫苗;研
发;临床应用
SARSCoV2在全球包括中国在内220多个国家蔓延传播,
且速度快、传播途径多。随后
α
、、、Delta和奥密克戎(o
βγ
micron)变异病毒株又造成了包括中国在内的近百个国家病
例激增,特别是传染性极强的Delta和Omicron病毒变异株。
如南非于2021年11月报道的Omicron变异株,在短短3周
2]
时间已经波及美国、印度、韩国等60余个国家
[
,目前已经
在全球100多个国家传播。
随着对SARSCoV2发病机制、病毒与机体免疫系统相
互作用的研究不断深入,各种针对COVID19的预防策略和
治疗方案,都在进行积极地探索和临床试验,包括恢复期血
浆、单克隆抗体、已经批准上市药物及各种疫苗等。如抗病
毒药物瑞德西韦(remdesivir)获得批准,针对S蛋白的单克
bamlanivimab)和抗体鸡尾酒疗法卡西隆抗体巴兰尼韦单抗(
利马联合伊维拉布单抗(casirimab+imdevimab)获得了FDA
紧急使用授权,在预防COVID19的临床试验中获得了预期
3]
结果
[
。多个国家或地区的医药企业、科研机构也积极开展
COVID19疫苗研发。这些COVID19疫苗安全高效,可防止
COVID19传播,目前已经完成大规模群体免疫。目前全球
有300多种候选COVID19疫苗正在研究中,包括灭活病毒
疫苗、减毒活病毒疫苗、病毒载体疫苗、DNA和RNA疫苗、
30多种疫苗进入临床试验阶段,有近重组蛋白疫苗。已有1
4]
200种疫苗处于临床前研究阶段
[
。如国药集团中国生物
灭活疫苗、科兴中维灭活疫苗、康希诺生物重组腺病毒载体
疫苗、阿斯利康腺病毒载体疫苗AZD1222、智飞生物重组蛋
白疫苗、复星医药/BioNTech共同研发的mRNA疫苗以及三
叶草生物研发的“S三聚体”疫苗等COVID19疫苗获批使
5-6]
。按技术路线划分为灭活疫苗、腺病毒载体疫苗、重用
[
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
新型冠状病毒肺炎(coronavirusdisease2019,COVID
19)简称“新冠肺炎”,被WHO命名为“2019冠状病毒病”。
2020年1月WHO宣布由新冠病毒引起的肺炎疫情为“国际
性突发公共卫生事件”。新冠病毒又被称为严重急性呼吸综
合征冠状病毒2(severeacuterespiratorysyndromecoronavir
us2,SARSCoV2)。由于其高流行率和长潜伏期,SARS
CoV2已感染全球,导致COVID19世界大流行
[1]
组蛋白疫苗、mRNA疫苗等。英国牛津大学/阿斯利康、美国
强生研发的COVID19疫苗均属于腺病毒载体疫苗。美国
7]
辉瑞公司和Moderna公司研发的疫苗属于mRNA疫苗
[
。
[8]
2021年9月印度批准了DNA新冠疫苗———“ZyCoVD”。
本文综述了COVID19疫苗研发和临床使用前景。
1 SARSCoV2病毒学概述
SARSCoV2与SARSCoV和中东呼吸综合征冠状病毒
middleeastrespiratorysyndromecoronavirus,MERSCoV)相(
似,主要感染呼吸道。首次接触SARSCoV2后,潜伏期为2
~14d,也存在年龄和个体不同。COVID19常见临床症状
是发烧、干咳、乏力和呼吸困难,从轻度呼吸道感染症状到严
重急性呼吸综合征,进一步引起机体器官衰竭,最终导致死
9]
亡
[
。SARSCoV2是一种表面表达“冠状”刺突糖蛋白的
。目前
收稿日期:2022-10-23,修回日期:2023-01-08
基金项目:国家自然科学基金资助项目(NoU1803129);安徽省重大
研究计划(202104j07020032)
1972-),女,博士,教授,博士生导师,研究方向:作者简介:张玲玲(
自身免疫病学及抗炎免疫药理学,通信作者,Email:
llzhang@ahmu.edu.cn
单链RNA(singlestrandedRNA,ssRNA)病毒,与SARSCoV
基因组同源性为79.6%。SARSCoV2包含4种主要结构蛋
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白,如刺突(spike,S)蛋白、膜(M)蛋白、包封(E)蛋白和位
10]
N)蛋白
[
。S蛋白识别结合宿于核糖核苷核心的核衣壳(
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14]
为疫苗诱导的免疫反应靶标
[
。
ARSCoV2结构特点和COVID19发病机制,S蛋根据S
白在病毒侵入细胞中发挥关键作用,S蛋白成为COVID19
疫苗设计最关键的首选靶标。S蛋白整个片段及其S1、RBD
和S2片段是诱导中和抗体产生的关键表位,其中RBD是产
抗原特异性中和抗体关键的位点。针对RBD结构域产生S
15-16]
生的抗体可有效预防冠状病毒和MERSCoV的感染
[
。
主细胞上的受体血管紧张素转换酶2(angiotensinconverting
enzyme2,ACE2),诱导SARSCoV2内化进入宿主细胞。
ACE2作为SARSCoV2的宿主受体,在肠细胞、肾小管、胆
囊、心肌细胞、男性生殖细胞、胎盘滋养层、导管细胞、眼睛和
血管系统中均有表达。这也解释了在尸体解剖时,机体各个
11]
ARSCoV2
[
。SARS器官、系统、组织和细胞都发现了S中和抗体可阻断冠状病毒与ACE2受体结合,限制病毒扩增
和传播,阻止病毒进入宿主细胞。针对上述不同S蛋白亚
RBD亚基在兔体内产生的中和抗体水平最高。修饰基,
17]
RBD的SARSCoV2在大鼠中可产生强烈的抗体反应
[
。
CoV2和SARSCoV虽然结构相似,但SARSCoV2的S蛋白
ARSCoV上S蛋白的20倍,这与宿主细胞结合亲和力是S
12]
也是COVID19传播率高的重要原因
[
。SARSCoV2表达
蛋白还能诱导感染和未感染细胞之间相互融合,在细胞的S
间直接传播病毒,同时逃避病毒中和抗体。S蛋白由远端S1
亚基和近端S2亚基组成,S1亚基上受体结合域(receptor
bindingdomain,RBD)识别并结合受体。S2亚基包含融合肽
(fusionpeptide,FP)、连接区(connectingregion,CR)和七肽
(heptadrepeat1,HR1)和HR2,参与病毒与宿主重复序列1
细胞膜的融合,助力病毒进入细胞(Fig1)。M蛋白是病毒
膜的组成部分,形成病毒体包膜,参与病毒整合。E包封蛋
白是对病毒感染力至关重要的小多肽,在病毒组装、释放和
致病过程中可能起作用。N核衣壳蛋白与病毒RNA结合,
13]
将基因组包裹成病毒粒子,参与病毒复制
[
。
S蛋白部分点突变对中和抗体产生一定抗性,如RBD突变
体A475V、L452R、V483A和F490L对中和抗体可产生抗性,
但对病毒感染能力影响较小。虽然SG614突变对恢复期血
清中和较敏感,但似乎比SD614突变具有更强传染性。在
SARSCOV2感染中,靶向S蛋白的N末端功能域(Ntermi
,NTD)被认为是另一个潜在靶标。此外,S2亚基naldomain
18]
也是中和抗体潜在靶标
[
。
M蛋白也可被选为SARSCoV2疫苗的抗原靶标。M
膜蛋白免疫机体,可在SARSCoV2感染者中激发有效中和
抗体。结构分析表明,M蛋白跨膜部分有一个T细胞特征的
表位簇,能够诱导针对病毒的细胞免疫应答。N是冠状病毒
中含量最丰富、保守性最强的核蛋白。尽管有证明显示,
COVID19患者可产生针对N蛋白的抗体,但作为疫苗研发
使用的靶点仍然存在争议。与S蛋白、N蛋白和M蛋白相
E蛋白结构和数量很少,不太可能诱导免疫反应,所以一比,
19]
般不选作为疫苗靶点
[
。
3 COVID19疫苗研发
++
S蛋白是CD4T细胞和CD8T细胞反应靶标,靶向S
蛋白的疫苗可刺激T细胞反应。在COVID19康复者或无
+
症状感染体内都可检测出针对S蛋白的记忆CD4T和
++
CD8T细胞。CD4T细胞激活在T和B细胞协同对抗病毒
20,33]
中起至关重要作用
[
。目前全球有300多种候选COVID
19疫苗正在研究中,已有10余种疫苗进入临床试验阶段或
紧急使用授权,包括灭活疫苗、减毒腺病毒载体疫苗、蛋白重
组疫苗、mRNA疫苗和DNA疫苗等(Tab1),这些疫苗在控
制SARSCoV2及其变异株的大流行以及预防COVID19中
Fig1 Structurediagramofspikeprotein(Sprotein)in
SARSCOV2anditsreceptoronhostcells
发挥重要作用。
3.1 灭活病毒疫苗 灭活病毒疫苗是指通过理化方法将活
病毒灭活后,经过系列纯化技术制备的疫苗。病毒经过灭
活,保存了病毒颗粒完整性和免疫原性。灭活病毒已成功应
用于脊髓灰质炎、甲型肝炎和流感的预防。通过细胞培养繁
殖病毒,然后使用甲醛或
β
丙内酯进行加热或化学灭活。
NA被破坏,病毒不能复制,比减毒活病毒更安全,同由于R
时表达诱导抗体产生的病毒表位。然而,灭活病毒因复制能
力缺乏而降低了免疫原性,需要多次注射才能获得长期免
ARSCoV2可降低病毒滴疫。使用明矾佐剂化学灭活的S
度,增加针对S和N蛋白的中和抗体,保护恒河猴免受病毒
21]
。感染
[
2 以SARSCoV2蛋白为靶标的COVID19疫苗设计
高效、安全的疫苗通过刺激机体体液免疫和细胞免疫产
生抗体,抗体不仅能够与SARSCoV2结合,中和病毒,降低
细胞因子风暴,还要具有针对预期的病毒变异也有应答。因
此,抗原的选择、配方、给药途径和疫苗接种时机需要综合考
虑。理想的疫苗靶点应该是能够产生高滴度的中和抗体
(neutralizingantibody,NAB),诱导高Th1细胞应答和低Th2
细胞应答,维持持久的免疫记忆,提供病毒间交叉保护。
SARSCoV2的S蛋白、M蛋白、E蛋白和N蛋白都有可能作
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Tab1 OverviewofCOVID19vaccineclassification,process,routeofadministrationandimmunogenicity
Nameofvaccine
mRNA1273
R&DunitsCraftsmanship
Routeofadministration
(Numberofdaysapart)
Immunogenicity
Repeatedadministrationinduces
neutralizingantibodiesand
++
CD4andCD8Tcellrespon
ses
Category
mRNA(USA)NationalInstiLipidnanoparticleembeddedperIntramuscularinjectionModerna/
tuteofAllergyandInfectiousfusionstabilizedSproteinmRNA(0,28)
Diseases(NIAID)
BioNTech,FosunPharmaceutiLipidnanoparticlepreparationsIntramuscularinjection
calsandPfizerencapsulatedwithmRNA(0,21)
BNT162Highschoolsumtitres,antibody
++
titresandCD4andCD8T
cellresponses
Publishpreclinicaldata,show
inductionofneutralizingantibod
iesandTcellresponses
Thereisinformationthathigh
schoolsandantibodiescanbein
ducedafterasingleinjection
Highschoolandantibodyre
+
sponsewithCD4Tcells
Inductionofneutralizingantibod
iesinnonhumanprimates
Highsafetyprofileandhigho
verallimmuneresponse
Unclear
Theinformationshowstheim
muneresponseofseveralani
mals.
Unclear
,highStrongimmuneresponse
neutralizingantibodiesinasingle
injection
Singledeliveryproducesastrong
,butishamimmuneresponse
peredbypreexistingimmunity
++
ProducesCD4andCD8T
,antibodydependcellresponses
entphagocytosisandcomplement
responses
LNPnCoVsaRNAImperialCollegeofScienceandSelfamplifyingRNApackagedinIntramuscularinjection
Technologytotinyfatdroplets
LUNARCOV19ArcturusUSAandDukeNUSLiposomemediatedselfhydrolysisIntramuscularinjection
SingaporeofmRNAdeliverysystems
,GermanyCureVacLipidnanoparticleencapsulatedIntramuscularinjection
(0,28)mRNA
Intramuscularinjection
(0,14or0,28)
CVnCOV
ARCoV
DNAINO4800
COVID19
vaccine
ZyCoVD
ChineseAcademyofMilitarySciExpressionofSproteinmRNA
ences/WalvaxBiotech
,USAInovioPharmaceuticalsElectroporatedDNAplasmidvacIntradermalinjection
cine(0,28)
TaKaRaBio/OsakaUniversityNAplasmidexpressingSproteinIntramuscularinjection,D
Japan+adjuvant(0,14)
,IndiaZydusCadilaDNAplasmidsexpressingSproIntradermalinjection
teins(0,28,56)
DNAvaccinesexpressingSproIntramuscularinjection
(0,28)teins
GX19
NonreplicatingAZD1222
viralvectors(ChAdOx1
)nCoV19
Ad5nCoV
GenexineKorea
UniversityofOxford/AstraZeneAdenoviralvectorsforthesurfaceIntramuscularinjection
caexpressionofspinyproteinsin
chimpanzees
ConsinoBioChinaSpikeproteinexpressingadenoviIntramuscularinjection
rustype5
Adenovirusserotype26expressingIntramuscularinjection
(0,56)theSpikeprotein
Ad26.Cov2.Johnson&JohnsonUSA
GamCOVID
VacLyo
GamaleyaResearchInstituteAd26+rAd5expressingspinyIntramuscularinjection,r
Russiaproteins(0,21)
Highschoolsumpotencyandan
tibodytitresusinglyophilised
andfrozenpreparationsand
++
CD4andCD8Tcellrespon
ses
IntramuscularinjectionUnclearGRAdSReiThera,GermanyLEUKOCAREReplicationdeficientape
adenovirusencodingtheS
gene
Intramuscular/mucosal
(0,28)
Intramuscularinjection
(0,28)
ChineseAcademyofMilitarySciNonreplicatingviralvectorAd5
ences
Replicatingvi
ruses
PasteurInstituteofChina/TherBasedonmeaslesvectors
moFisherScientific/University
ofPittsburgh
XiamenUniversity
Inactivated
virus
PiCoVaccChinaKexing
Unclear
Unclear
RBDbasedonintranasalinfluenzaIntramuscularinjection
FormalininactivatedwholevirusIntramuscularinjection
pellets+alumadjuvant(0,14or0,28)
Intramuscularinjection
(0,14or0,28)
Unclear
Stronglyinducesneutralisingan
tibodiesandenhancesimmuno
genicity
SafeandefficientantibodytitresBBIBPCorVChinaNationalPharmaceutical/InactivationofSARSCoV2
WuhanBio/BeijingBio
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Immunogenicity
Unclear
CategoryNameofvaccineR&DunitsCraftsmanship
Routeofadministration
(Numberofdaysapart)
Intramuscularinjection
(0,28)
Intramuscularinjection
(0,21)
nactivationofSARSCoV2InstituteofMedicineandBioloI
,ChineseAcademyofScigy
ences
KazakhstanInstituteofBiosafetyInactivationofSARSCoV2
Protein
subunits
Unclear
Novavax,USA
Unclear
Preclinicaldatashowhighlevels
ofSspecificneutralisingantibod
ies
ntramuscularinjectionMatrixMadjuvantforfulllengthI
recombinantSARSCoV2glyco(0,21)
proteinnanoparticles
,ChineseAdjuvantrecombinantproteinIntramuscularinjectionAnhuiZhifeiLongkomaBiomedInstituteofMicrobiology
AcademyofSciences(RBDdimer)(0,28or0,28,56)ical/
KentuckyBioprocessingInc,RBDbased
USA
Sanofi/Glaxo
SCB2019
Sprotein(baculovirus)
Intramuscularinjection
(0,21)
Intramuscularinjection
(0,21)
Unclear
Unclear
Inductionofneutralisingantibod
iesinanimalmodels
Unclear
Preclinicalresultsshowhigh
levelsofneutralisingantibodies
Unclear
Unclear
Unclear
Unclear
ChinaCloverBiopharmaceuticalsNaturaltrimericsubunitspikedIntramuscularinjection
(0,21)proteinvaccine
VaxineAustralia/MedytoxKoreaRecombinantSproteinwithAdvaxIntramuscularinjection
adjuvant
UniversityofQueensland,AusMF59adjuvantmolecularclampIntramuscularinjection
traliastabilizesSpikeprotein(0,28)
HighendvaccinecompanyinS2Pprotein+CpG1018
,USATaiwan/NIAID/Dynavax
VaccineInstituteofCubaFinlayRBD+adjuvant
Intramuscularinjection
(0,28)
Intramuscularinjection
(0,21)
,SichuanRBD(baculovirusexpressedinsfIntramuscularinjectionWestChinaHospital
University9cells)(0,28)
MedicineattheUniversityofSARSCoV2HLADRpeptide
Tubingen,Germany
Subcutaneousinjection
我国已授权使用的灭活疫苗成分与天然病毒结构比较
相似,具有良好安全性,疫苗比较稳定,能在2~8℃环境中
3年,运输方便,采取两针免疫。如国药集团北京生保存2~
物疫苗是首家获批的国产灭活疫苗,该疫苗第一针接种10d
后可以产生抗体,接种2~4周后接种第二针,两针注射后,
再过14d,可产生高滴度抗体,形成有效保护。该疫苗两针
接种间隔3周和4周的效果最好,免疫的持久性、抗体阳转
的水平、抗体平均值等各项指标均好于间隔1周和2周。中
国研制的灭活疫苗分别在全球多个国家获批上市使用。
2021年4月16日,智利卫生部公布了中国科兴新冠疫苗的
真实世界研究结果。参与的研究对象超过600万人。这是
中国新冠疫苗当前最大规模的真实世界研究。研究结果显
7%,预防住院有效率85%,预防ICU示,疫苗整体有效率6
5-6]
有效率89%,预防死亡有效率80%
[
。
23]
ChAdOx1)疫苗
[
。第三种利康研发的重组黑猩猩腺病毒(
24]
是美国强生研发的人类26型腺病毒疫苗
[
。天津康希诺
Ad5载体疫苗是在原有5型腺病毒埃博拉疫苗平台基础上
研发成功的,所以疫苗制备工艺相对比较简单,疫苗能很好
地诱导抗体产生,增强细胞免疫。肌肉注射编码SARSCoV
2S蛋白的Ad5疫苗可产生足够滴度的中和抗体。Ad5载体
疫苗大多表达SARSCoV2的S蛋白或RBD亚单位。中国
天津康希诺研发的Ad5载体疫苗是采用单针免疫程序的疫
苗。该疫苗临床试验结果显示,单针接种疫苗28d后,疫苗
528%;在单针接种疫苗14对所有症状的总体保护效力为6
d后,疫苗对所有症状总体保护效力为6883%。在巴基斯
单针接种疫苗28d后,新冠坦国家开展的
Ⅲ
期临床试验中,
22]
重症病例保护效力达到100%,总体保护效力为748%
[
。
23]
阿斯利康选择ChAdOx1载体表达S蛋白
[
。牛津大学/
3.2 减毒活疫苗 减毒活疫苗又称为病毒载体疫苗,是将
编码病原体抗原的基因克隆到病毒载体(如腺病毒)中。病
毒通过体外或体内传代或反向诱变而减毒。所得病毒变为
非致病性或致病性较弱的病毒,通过模仿活病毒感染而保留
了免疫原性,诱导强的T细胞反应。腺病毒载体疫苗具备良
好的免疫原性。有多种病毒载体可以用来表达目标病原体
抗原,目前,3种表达全长S蛋白的腺病毒COVID19疫苗已
进入临床使用。第一种是中国天津康希诺研发的人类腺病
22]
毒5型(Ad5)载体疫苗
[
。第二种是在英国牛津大学/阿斯
临床前数据显示,重组ChAdOx1疫苗可诱导非灵长类(non
humanprimates,NHPs)动物产生中和抗体并平衡Th1和Th2
免疫反应,可有效预防NHP的COVID19肺炎,并减少支气
管肺泡灌洗液和呼吸道中的病毒载量(Tab1)。强生腺病毒
6型腺病毒(Ad26.Cov2.S),与抗其他腺载体是来源于人类2
24]
病毒的抗体相比,只有少部分人拥有该腺病毒的抗体
[
。
++
Ad26.Cov2.S可诱导机体产生CD4和CD8T细胞应答,产
生抗体依赖的吞噬作用和补体反应(Tab1)。康希诺使用的
是Ad5,人体免疫系通常已对该病毒载体产生抗体。腺病毒
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中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Apr;39(4)
蛋白疫苗设计理念,将两个异源RBD串联,形成嵌合RBD二
BD二聚体抗原免疫动物,可刺激机体产生更广聚体,嵌合R
谱的抗体反应。以此先设计了prototypeBeta嵌合蛋白疫苗,
rototype和Beta同源RBD二聚体在小鼠体内该疫苗诱导比p
更广谱的抗体反应,且疫苗可保护恒河猴免受多种新冠毒株
的感染。随后研究者设计研发了DeltaOmicron嵌合蛋白疫
elta和Omicron变异株均显示好的保护作用,有效保苗,对D
29]
护Delta和Omicron感染小鼠引起的肺炎
[
。
载体采用单针免疫程序,可在(2~8)℃稳定保存,易于运输
和存储。
3.3 重组蛋白疫苗 重组蛋白疫苗是将病毒的目的抗原基
因构建在载体上,再将基因表达载体转化到受体细胞中,利
用细胞的蛋白表达系统生产抗原,经纯化而制成的疫苗。重
组蛋白疫苗在结构上与病毒类似,但缺乏病毒基因组,不具
有传染性。整个生产过程即是蛋白表达和纯化过程,没有活
病毒参与,容易大规模生产,具有安全性高、产量高的优势。
通过ACE2受体与宿主细胞重组蛋白疫苗表面含有S蛋白,
融合。重组蛋白疫苗在(2~8)℃冷藏,易于存储和运输,采
取2~3针免疫,是预防新冠肺炎很有前途的候选疫苗。
由中国科学院微生物研究所和安徽智飞龙科马公司联
合研发的全球第一个获批的重组蛋白疫苗,已在临床投入使
用,并获得预期疗效。S蛋白RBD是激发中和抗体产生的重
BD进行串联重复设要疫苗靶点,显示免疫聚焦优势。将R
计成二聚体抗原免疫小鼠,其血清中和抗体滴度高于单体免
25]
疫获得的滴度
[
。基于针对RBD二聚体设计理念,智飞生
3.4 mRNA疫苗 mRNA疫苗是把体外合成的编码S抗原
的mRNA直接送入人体细胞,细胞以此为模板翻译形成抗原
蛋白,从而激发人体免疫反应。mRNA疫苗的优点是安全,
不存在外源核酸整合到宿主细胞染色体上的风险;免疫效力
好,能够同时诱导产生体液免疫和细胞免疫;生产周期较短、
成本较低。缺点是稳定性差,容易分解,因此mRNA疫苗对
DA储存条件要求高,一般需要在超低温条件下保存。美国F
在2020年12月批准了辉瑞/BioNTechmRNA疫苗
(BNT162b2)和Moderna公司mRNA疫苗(mRNA1273)的紧
急使用,并在2021年2月批准了强生单针腺病毒载体疫苗
(Ad26.COV2.S)的使用。通过2亿美国人接种表明,辉瑞/
BioNTech、Moderna和强生三家疫苗对预防COVID19具有明
7,30]
确的作用
[
。辉瑞/BioNTech研发的BNT162b2疫苗是英
物联合中科院微生物所开发ZF2001重组蛋白疫苗,在
Ⅰ
/
Ⅱ
期临床试验中,该疫苗显示良好免疫原性和安全性,
Ⅲ
期临
床试验结果显示,ZF2001接种3剂次后,对18周岁及以上人
群新冠肺炎保护效力为8143%,对重症保护效力为9287%。
2021年3月在中国和乌兹别克斯坦,该疫苗获得批准紧急使
用,随后在哥伦比亚和印度尼西亚也获批紧急使用
[26]
国和美国第一个被紧急授权使用的mRNA疫苗。BNT162b2
是一种高度纯化的单链,编码S蛋白DNA模板,在体外转录
产生mRNA。疫苗使用脂质纳米颗粒脂肪泡将mRNA传递
从而引发机体对外来蛋白的给细胞,引导细胞表达S蛋白,
免疫反应。辉瑞
/BioNTech的mRNA疫苗最大缺点之一是储
存时间长,冷链配送存在障碍,疫苗必须储存在-70℃,给
oderna公司生产的mRNA1273疫苗是分发带来了挑战。M
一种脂质纳米颗粒分散液,被封装在含有“聚乙二醇脂质”
的脂质纳米颗粒中,其中包含编码全长的S蛋白。临床试验
中,45名年龄在18~50岁之间的成年人接受mRNA1273,4
周后加强接种,机体产生了针对SARSCoV2的中和抗体。
此外,25和100
μ
g剂量组可检测到SARSCoV2特异性
++
CD4T细胞,100
μ
g剂量组可检测到CD8T细胞。除了一
。
目前进行临床试验的大约有50余种基于蛋白质的CO
ovavax、疫苗制造商Clover、制VID19疫苗。生物技术公司N
药巨头
Sanofi等大型知名企业纷纷研发并进行临床试验。
2021年11月1日,印度尼西亚首次授予Novavax公司的疫苗
Novavax公司也已向澳大利亚、加拿大、英国、欧盟紧急授权,
和其他国家的政府机构提交了监管文件。与此同时,亚洲的
两家疫苗制造商中国成都的三叶草生物制药公司(Clover
Biopharmaceuticals)和印度海德拉巴的BiologicalE也将在几
27]
个月内向各国政府提交类似的申请
[
。
2021年11月8日,研究人员在《Nature》上发表的一篇
题为“HowproteinbasedCOVIDvaccinescouldchangethepan
demic”的文章,讨论了基于蛋白质的COVID19疫苗将会如
何影响大流行。与其他COVID19疫苗相比,蛋白质疫苗具
有更强的保护作用,安全性高,副作用也更少,更容易大规模
生产。基于蛋白质的疫苗廉价的生产协议和后勤优势,包括
在广泛温度范围内的稳定性都有助于缩小富国和穷国之间
的免疫差距。低收入国家只有不到6%的人接种了新冠肺炎
疫苗。如果蛋白质疫苗获得批准,可以起到强化注射的作
用,填补全球大流行应对的空白,以惠及那些不发达国家的
28]
弱势群体
[
。
些患者注射部位的疲劳、寒战、头痛、肌肉痛和疼痛外,没有
7]
严重的不良反应
[
。
2021年10月15日,美国一个研究小组在《TheNewEng
landJournalofMedicine》上发表题为“DifferentialKineticsof
ImmuneResponsesElicitedbyCovid19Vaccines”的文章,比较
BioNTech、Moderna和强生3家疫苗在8个月内引起了辉瑞/
的免疫反应。结果显示,在免疫高峰期,辉瑞/BioNTechmR
NA疫苗活病毒中和抗体反应、假病毒中和抗体反应以及
RBDIgG抗体反应最高水平的中位数均低于Moderna的mR
NA疫苗。这些抗体反应在接种疫苗后6个月内急剧下降,
并且在8个月内进一步下降。辉瑞mRNA疫苗接种后8个
月,中和抗体反应、假病毒中和抗体反应以及RBDIgG抗体
反应分别比免疫高峰期低34倍、4倍、29倍。Moderna的
mRNA疫苗抗体反应分别比免疫高峰期低44倍、6倍、17
倍。强生Ad26.COV2.S疫苗在免疫高峰期,引发的抗体反
目前新冠病毒变异株不断出现和全球流行,有些变异株
逃逸现有抗体免疫反应,特别是Delta和Omicron变异株成
为全球流行毒株,给疫情防控带来最严峻挑战。2022年4
月,在线发表在《Cell》上的文章显示高福团队及合作团队研
发出针对新冠肺炎流行变异株DeltaOmicron嵌合RBD二聚
体蛋白疫苗。该疫苗是基于已上市ZF2001的RBD二聚体
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应中位数明显低于辉瑞/BioNTech和Moderna的mRNA疫
与第4周苗。不过,其抗体反应在8个月内保持相对稳定,
时相差不大。3种疫苗都有稳定的抗体依赖性细胞介导的吞
噬作用和抗体依赖的补体反应,并显示广泛交叉的T细胞反
31]
应
[
。
·615·
方、给药途径和疫苗接种时机等进行多方面的考虑。在实现
高效价中和抗体和细胞免疫的过程中,需要在疫苗载体中配
制有效的抗原,疫苗载体的设计不仅要将有效载荷与适当的
刺激一起运送到靶细胞,还要解决疫苗接种中的特定挑战,
如长期免疫和避免细胞因子风暴。预防性疫苗接种是预防
COVID19疾病和死亡的最安全有效的方式,也是对抗
SARSCoV2变异株的最佳选择。广泛的预防性疫苗接种可
以有效保护人们免受病毒感染,从而彻底消除或显著减少在
人群中的传播。
目前,全球进入临床
Ⅲ
期试验阶段或紧急使用授权的疫
RNA苗包括灭活疫苗、腺病毒载体疫苗、蛋白重组疫苗和m
疫苗等在预防和控制SARSCoV2大流行起到重要的明确作
用,临床中出现的不良反应虽然相对罕见,但一些患者出现
了严重的副作用,因此长期免疫性、安全性监测仍是必要的。
除了上述灭活或减毒活病毒、病毒载体和亚单位疫苗外,纳
米技术的新兴疫苗显示潜在前景,有助于加速疫苗开发。然
而,这些平台中的大多数疫苗还没有获得在人体上使用的许
可,长期安全性以及疫苗能在多大程度上诱导强大的长期免
疫力问题需要进一步考虑和确证。
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3.5 DNA疫苗 DNA疫苗是病毒抗原基因通过质粒导入
到人体细胞中,使抗原基因在人体细胞中表达产生抗原,从
而激发人体的免疫反应,获得长期的体液和细胞免疫。DNA
疫苗具有针对新兴病原体快速生产的优势。与传统的蛋白
质/肽或全病毒疫苗不同,DNA疫苗提供了最低的生物安全
要求、更高的疫苗稳定性和更低的冷链要求,储存方便、生产
成本低、容易大量生产。由于核糖核酸酶的普遍存在和结构
差异,与mRNA相比,DNA的半衰期更长。缺点是会增加外
源基因整合到人染色体上的风险;可能会刺激机体产生与自
身免疫病相关的抗DNA抗体,从而导致如系统性红斑狼疮、
类风湿关节炎、多发硬化病等自身免疫病发生。与mRNA相
比,DNA仍然需要进入细胞核进行转录,可能会导致宿主基
因组的整合和突变。DNA疫苗需要多次接种或使用促进增
强免疫反应的佐剂才能引发适当的免疫反应。转基因表达
后,抗原呈递细胞通过呈递抗原肽来活化T细胞,以启动体
液和细胞免疫。表达SARSCoV2S蛋白的DNA疫苗可在小
+
鼠和豚鼠体内产生中和抗体和抗原特异性CD8T细胞,两
32]
ARSCoV2感染
[
。次重复注射可成功保护恒河猴免受S
发表在《Nature》上的一项研究表明,印度批准的DNA疫
ZyCoVD”,在2021年9月于印度使用。ZyCoVD由苗———“
印度制药公司ZydusCadila开发,是全球首款无针DNA新冠
疫苗,是采用一个无针装置压在皮肤上,产生一股细微的高
压液体流,刺穿表面,无需注射即可“进”入皮肤,比注射带来
更少的痛苦,可以显著减少副作用。印度药品监管机构批准
针对12岁及以上人群接种。经28万人群的调查研究,Zy
CoVD有效性达67%,甚至可预防Delta变异株。ZyCoVD
含有质粒的环状DNA链,编码SARSCoV2的S蛋白及启动
RNA,然后进子序列。一旦质粒进入细胞核,就会转化为m
入细胞质,表达S蛋白。目前全球还有12种针对SARSCoV
2的DNA疫苗正在进行临床试验。有的DNA疫苗处于早期
试验阶段,如韩国生物技术公司GeneOneLifeScience和泰国
ioNet研发的疫苗。有的已经进入后期试验阶段,如日公司B
8]
本AnGes公司和美国Inovio制药公司开发的疫苗
[
。
4 总结与展望
总之,抗击COVID19是一个全球性的临床和社会挑战。
COVID19独特的病理和流行病学性质需要全球更大的努力
和资源投入,特别是在开发有效和安全的疫苗方面,全球的
医药企业和研究者以前所未有的速度进行合作研究和临床
试验,保证了COVID19疫苗的及时、全球供应。理想的疫苗
应该由一个或多个抗原、佐剂和一个能有效对抗目标感染、
对广泛人群安全并能够诱导长期免疫的递送系统组成。高
效、安全的COVID19疫苗需要对SARSCoV2产生一定的体
液免疫和细胞免疫,并将细胞因子风暴等降至最低,特别是
针对不断出现的SARSCoV2变异株,需要对合适的抗原、配
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MinistryofEducation,AnhuiCollaborativeInnovationCentreofAntiinflammatoryandImmuneMedicine,Hefei 230032,China)
Abstract:Severeacuterespiratorysyndromecoronavirus2
(SARSCOV2)hasspreadtomorethan220countries,inclu
dingChina.Withthedeepeningofresearchontheviralmolecu
larstructureandpathogenesisofSARSCOV2,variouspreven
tionstrategiesandtreatmentplansforcoronavirusdisease2019
(COVID19)arebeingactivelyexplored.Pharmaceuticalcom
paniesandscientificresearchinstitutionsinmanycountriesor
regionsarealsoactivelyengagedintheresearchanddevelop
mentofCOVID19vaccines.Morethan300COVID19vaccine
candidatesarecurrentlyunderstudyglobally,andmorethan10
haveenteredphaseIIIclinicaltrialsorareauthorizedforemer
gencyuse.FiveCOVID19vaccineshavebeenapprovedforuse
inChina,includingthreeinactivatedvaccines,onetype5ade
novirusvectorvaccineandonerecombinantproteinvaccine
(fromCHOcell).TheCOVID19vaccinesdevelopedbyOxford
University/AstrazenecaandJohnson&Johnsonareadenovirus
vectorvaccines.EmergencylicensingofmRNAvaccinesdevel
opedbyPfizerandBioNTech,andmRNAvaccinesdevelopedby
ModernaalsoofferpotentialprospectsforCOVID19prevention
andcontrol.Thisarticlereviewsthedevelopmentandclinical
applicationofCOVID19vaccines.
Keywords:SARSCOV2;COVID19;COVID19vaccine;
vaccine;researchanddevelopment;clinicalapplication
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