新型GuanZhuang病毒疫苗研发进展全文Word文档格式.docx

1、一、2019nCoV概况2020年1月12日，世界卫生组织将此次引发全球疫情的病毒命名为2019nCoV，2020年2月11日，国际病毒分类学委员会称其为严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARSCoV2）。2019nCoV是第 7 个被发现的能感染人类的冠状病毒。作为具有包膜的 RNA 病毒，其主要结构蛋白分别为刺突糖蛋白（spike protein，S 蛋白）、小包膜蛋白（envelope protein，E蛋白）、囊膜蛋白（membrane protein，M 蛋白）、核蛋白（nucleocap

2、sid protein，N 蛋白）。E 蛋白和 M 蛋白主要参与病毒的装配过程，N 蛋白包裹基因组形成核蛋白复合体，而 S 蛋白则是病毒与宿主细胞受体结合介导病毒入侵的关键蛋白。S 蛋白可识别宿主细胞的人血管紧张转化酶2（human angiotensinconverting enzyme 2， hACE2）受体并介导膜融合，进入细胞后，病毒衣壳被降解，核酸被释放，随即开启复制和转录过程。当病毒完成复制后，将在宿主细胞内组装成多个新病毒并通过裂解从宿主细胞释放出来，感染相邻细胞并重复复制周期。因此，S 蛋白是介导2019nCoV入侵宿主的关键蛋白，S 蛋白和hACE2受体的结合是2019nCo

3、V感染宿主的最关键步骤，新冠肺炎重症患者可出现呼吸困难，严重者快速进展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒性休克，难以纠正的代谢性酸中毒和出凝血功能障碍，甚至导致患者死亡，部分幸存者可有多器官后遗症。美国儿科学会报道，至2020年11月26日在全美约有130万名儿童感染2019nCoV。截至2020年12月20日，全球累积确诊病例75 129 306例，累积死亡1 680 794例，全球疫情发展形势十分严峻。二、2019nCoV疫苗不同研发路线与进展传染性疾病防控三原则是控制传染源、阻断传播途径和保护易感者。疫苗作为保护易感者、阻断传染性疾病传播的有效手段，一直来都是人类对抗传染病的主要武器。由于尚未出

4、现有效治疗新冠肺炎的药物，因此2019nCoV疫苗的研发显得尤为重要。2020年1月10日，当中国向世界卫生组织分享2019nCoV基因序列后，全球疫苗研发机构就开始行动。2020年1月26日，中国疾病预防控制中心率先启动2019nCoV疫苗研发，并成功分离病毒与筛选种子毒株。目前SARSCoV2疫苗研发路线主要分为5大类：灭活疫苗、减毒活疫苗、重组蛋白疫苗、病毒载体疫苗和核酸疫苗（RNA疫苗、DNA疫苗）。1.灭活疫苗：采用物理与化学方法将2019nCoV灭活，使其失去传染性，但保留抗原性，保持病毒的全部或部分免疫原性，接种后病毒可刺激机体产生免疫应答，达到保护作用。灭活疫苗研发具有耗时短、

5、无感染毒力、使用安全等优点，是应对急性传染性疾病传播的常用手段。但由于灭活的病毒不能侵染细胞，只能诱导体液免疫反应，且接种剂量大，需使用佐剂，免疫期短，需多次接种疫苗，并有可能造成抗体依赖增强（antibodydependent enhancement， ADE）效应，使病毒感染加重，导致疫苗研发失败。灭活疫苗对生产安全条件要求极高，2019nCoV大规模培养时一旦泄漏将产生巨大灾难。中国生物北京生物制品研究所研发的两款灭活疫苗的、期临床试验共入组2 240人，结果显示疫苗接种后安全性好，无一例明显不良反应；不同年龄、不同程序、不同剂量疫苗接种后，均产生高滴度免疫应答。至2020年12月13日

6、中国有4款灭活疫苗均已在不同国家与地区开始期临床试验。全球范围内共有中国、日本、土耳其等10个国家在研发2019nCoV灭活疫苗。2.减毒活疫苗：病原体经过各种处理后，产生变异使其毒性减弱，由于保留了病毒的完整结构，模拟了天然的感染过程。其优点是可同时诱导体液免疫和细胞免疫，免疫原性好，能产生持久的保护作用，且无需佐剂。由于病毒减毒株具有一定残余毒力，毒性逆转可诱发疾病。减毒株的改造或筛选时间较长，工作量大，生物安全防护标准高是其劣势。在中国，厦门大学、北京万泰生物、香港大学合作1款减毒流感病毒载体疫苗已进入期临床试验。国际上有印度2款、土耳其1款2019nCoV减毒活疫苗正在研发。3.重组蛋

7、白疫苗：又称蛋白质亚基疫苗，通过基因工程技术将2019nCoV关键抗原S蛋白基因整合重组到酵母菌、大肠杆菌等微生物里，然后大量培养，从而表达出病毒的S蛋白，再收获、提纯S蛋白，然后制备成疫苗，注射到人体，刺激人体产生抗体。其优点是安全性好，无需操作感染性病毒，批次间的一致性和稳定性较好。但部分抗原表达量低，生产工艺复杂，免疫原性弱，需多次接种，故蛋白或结构域的筛选、表达系统、佐剂的选择是关键。由于冠状病毒表面S蛋白上有一受体结合区（receptor binding domain， RBD）直接负责与宿主受体的对接，是冠状病毒的疫苗靶点。但RBD相对分子质量小，免疫原性有限，导致疫苗诱导机体产生

8、中和抗体的能力较弱。高福院士团队对RBD二聚体蛋白进行了优化设计，获得了一种串联重复的RBD单链二聚体，成功保留了疫苗的效力。该疫苗在hACE2转基因鼠的攻毒实验与在恒河猴攻毒保护试验中显示，其能诱导机体产生高水平的中和抗体，显著降低肺组织病毒载量，减轻病毒感染引起的肺部损伤，具有明显保护作用，是我国2019nCoV疫苗首个获得临床批件的重组蛋白疫苗。由我国四川大学等科研团队研发的2019nCoV S蛋白RBD为靶点的重组疫苗，在小鼠和非人灵长类动物中可诱导强烈且有效的功能性中和抗体反应，并产生有效的免疫保护作用，不良反应少。中国科学院微生物研究所等团队研发的2019nCoV重组蛋白疫苗，临床

9、前的恒河猴攻毒保护试验结果显示，疫苗免疫能诱导产生高水平的中和抗体，具有明显的保护作用。全球有中国、美国、俄罗斯、加拿大、丹麦等27个国家在研发2019nCoV重组蛋白疫苗。4.病毒载体疫苗：将2019nCoV的S蛋白抗原基因插入到非致病性的活病毒载体中，抗原基因可随病毒载体进入人体进行表达，进而诱发免疫保护作用。按照该病毒是否能够复制， 可分为复制型病毒载体和非复制型病毒载体。腺病毒载体疫苗、流感病毒载体疫苗、麻疹病毒载体疫苗、腮腺炎病毒载体疫苗等均为病毒载体疫苗。陈薇院士团队研发的腺病毒载体2019nCoV疫苗，是国内第一个获批正式进入临床试验的2019nCoV疫苗。期临床试验初步评估了疫

10、苗的安全性、耐受性和免疫原性。酶联免疫吸附试验示抗体和中和抗体自接种第14天开始出现明显增长，并在接种后第28天到达峰值。特异性T细胞反应在接种后第14天到达峰值。在108名（低剂量组、中剂量组和高剂量组各36名）受试志愿者中，共有30名低剂量组、30名中剂量组和27名高剂量组成员，在接种后7 d内出现一种或多种不良反应，包括发热、疲劳、头痛和肌肉疼痛等。所有不良反应报告均为轻度或中度，且在接种后28 d后均消失。该疫苗的期临床试验选择了低中剂量的疫苗进行试验，研究分为3组，即中剂量疫苗组（250名）、低剂量疫苗组（125名）和安慰剂对照组（125名）。单次接种疫苗28 d后，99.5的受试者

11、产生了特异性抗体，95.3受试者产生了中和抗体，89的受试者产生了特异性T细胞免疫反应，显示该款候选疫苗具有安全性和有效性，能够诱发免疫反应。该疫苗现已进入期临床试验。俄罗斯卫生部越过第三期临床试验注册了世界首款腺病毒载体“卫星五号”2019nCoV疫苗，并已开始量产2019nCoV疫苗，由于其并未按惯例与国际同行分享、期的临床试验结果，世界卫生组织并未对此表示认可。首批疫苗已于9月用于人群接种，但也引发了外界对该疫苗安全性的担忧。浙江大学医学院附属儿童医院赵正言教授团队于2020年1月22日开启2019nCoV疫苗的研究，已成功构建并拯救以“沪191”麻疹病毒疫苗株和“S79”腮腺炎病毒疫苗

12、株为载体、高效表达的2019nCoV外源蛋白。为了探索免疫效果更优、安全性更高的活载体疫苗株，提高2019nCoV抗原的表达量，进一步增强其免疫原性，对抗原的表达形式进行了合理的设计，并对蛋白的基因序列进行了密码子优化。这2款2019nCoV疫苗候选株，具有以下优势，（1）麻疹病毒和腮腺炎病毒减毒活疫苗在全世界范围内广泛使用，有着数亿次接种记录，疫苗不良反应少，安全性良好；（2）麻疹病毒、腮腺炎病毒为RNA病毒，基因组稳定，且不会与宿主基因重组；（3）麻疹病毒、腮腺炎病毒疫苗生产体系成熟，基于此体系，麻疹病毒、腮腺炎病毒载体疫苗能够快速进入工业化生产，满足广大群众的疫苗供给；（4）我国规定婴儿

13、麻疹病毒和腮腺炎病毒疫苗接种时间为出生后8个月（此时从母亲带来的麻疹病毒、腮腺炎病毒抗体已逐渐消失），考虑到所有载体疫苗多有中和抗体中和病毒的问题，“沪191”麻疹病毒和“S79”腮腺炎病毒为载体的2019nCoV疫苗可在婴儿8月龄后接种，既可达到预防麻疹、腮腺炎的目的，也可预防2019nCoV，避免了中和抗体中和载体病毒的问题，特别适用作为儿童2019nCoV疫苗。目前在国际上研发的2019nCoV疫苗临床试验均在18岁及以上。全球有中国、美国、俄罗斯、德国、英国等19个国家，共计45款2019nCoV载体疫苗正在研发。5.核酸疫苗：核酸疫苗包括 mRNA 疫苗和 DNA 疫苗，是将编码的2

14、019nCoV S 蛋白基因，mRNA 或者 DNA 直接导入人体，利用人体细胞在人体内合成 S 蛋白，刺激人体产生抗体。分子稳定性好，能在较长时间内表达抗原蛋白，免疫原性好，mRNA不会进入细胞核，没有宿主整合风险。DNA需要进入细胞核，具有潜在的基因重组风险。但如何将mRNA穿过细胞膜，递送到细胞质里，需设计能够穿过细胞膜的递送机制，如脂质纳米粒，其脂质体可激活机体的免疫应答，是一种理想的疫苗佐剂。核酸疫苗的缺点是核酸不稳定，需依赖其他细胞环境把上游核酸变成下游蛋白，中间各个步骤可能受到诸多因素影响，不一定能成功引起免疫应答。核酸疫苗是全世界都在积极探索的疫苗研发新技术，研发周期短，成产成

15、本低，但历史上尚无核酸疫苗成功上市。其安全性和有效性亦有待验证。美国的mRNA 2019nCoV疫苗mRNA1273是全球首个进入获批启动期临床试验的 mRNA疫苗，已开始期临床试验。美国2019nCoV候选DNA疫苗INO4800是全球第一个DNA候选疫苗。我国军事科学院军事医学研究院研制的2019nCoV mRNA（ARCoV）疫苗可在小鼠和非人灵长类动物中引起保护性免疫反应，单剂和双剂接种均可以诱导小鼠产生免疫力，但该mRNA疫苗所诱导的抗体可以持续多久或对导致2019nCoV的其他毒株作用有多强尚不得而知。中国有3款核酸疫苗进入期临床试验，1款进入期临床试验。三、2019nCoV疫苗研发面临的挑战随着对2019nCoV和疾病进程的认识，对疫苗的研发