4月19日,Moderna宣布其首個(gè)二價(jià)候選疫苗 mRNA-1273.211加強(qiáng)針與mRNA-1273(Spikevax)加強(qiáng)針相比,在針對(duì)包括Omicron在內(nèi)的所有被關(guān)注的變異毒株中表現(xiàn)出更優(yōu)的中和抗體滴度,在針對(duì)Beta和Omicron變異毒株進(jìn)行加強(qiáng)免疫后,該優(yōu)勢(shì)維持了6個(gè)月:在1個(gè)月和6個(gè)月時(shí), mRNA-1273.211加強(qiáng)針接種下的抗Omicron中和抗體滴度分別比mRNA-1273加強(qiáng)針增加了2.20倍(95% CI: 1.74, 2.79)和2.15倍(95%CI: 1.66, 2.78)。此外,該二價(jià)加強(qiáng)針的耐受性和安全性與獲批的50?g mRNA-1273加強(qiáng)針一致……
伴隨著對(duì)COVID-19疫苗加強(qiáng)針的思考和討論,許多公共衛(wèi)生研究人員正在尋找并研究流感疫苗模型以指導(dǎo)如何應(yīng)對(duì)SARS-CoV-2的持久威脅,這可能意味著要像預(yù)防季節(jié)性流感一樣每年注射一次。但正如科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直在追尋可對(duì)多種呼吸道病毒亞型提供持久保護(hù)的通用流感疫苗,新冠肺炎領(lǐng)域也在尋找可以抵御未來(lái)的SARS-CoV-2變異株并預(yù)防下一次疫情的“泛”冠狀病毒疫苗。
數(shù)十家非營(yíng)利組織、政府機(jī)構(gòu)和疫苗制造商已將這些候選疫苗列為首要研究重點(diǎn)(表1)。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的是流行病防范創(chuàng)新聯(lián)盟(CEPI)和美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所(NIAID),它們分別撥款2億美元和4300萬(wàn)美元,用于研發(fā)集多功能于一體的“泛”冠狀病毒疫苗。?
表一 | 部分開(kāi)發(fā)中的泛冠狀病毒疫苗
來(lái)源:Nature
每個(gè)組織的重點(diǎn)各不相同。如CEPI著眼于近期(near-term)產(chǎn)品開(kāi)發(fā),主要支持小型生物技術(shù)公司的平臺(tái)開(kāi)發(fā)。NIAID支持學(xué)術(shù)界更基礎(chǔ)的免疫學(xué)發(fā)現(xiàn)工作。但他們共同的總體目標(biāo)促進(jìn)這兩類(lèi)組織合作。今年3月,CEPI和NIAID宣布成立一個(gè)聯(lián)合科學(xué)論壇,供他們資助的研究人員討論進(jìn)展,并共同致力于開(kāi)發(fā)安全和具有廣泛保護(hù)作用的疫苗。第一次會(huì)議定于4月25日舉行。?
正在被考慮中的疫苗設(shè)計(jì)和遞送策略是多種多樣的。它們包括基于mRNA和蛋白質(zhì)納米顆粒的技術(shù)。一些候選疫苗只針對(duì)可使冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的spike蛋白,而其他候選疫苗還針對(duì)病毒蛋白質(zhì)組的其他組分。一些研究的目的只是提高抗體應(yīng)答,另一些研究的重點(diǎn)還包括細(xì)胞免疫。部分研究人員對(duì)冠狀病毒疫苗充滿信心,然而許多研究人員認(rèn)為這其中還有太多免疫學(xué)未知。幾十年來(lái),針對(duì)流感和艾滋病毒的通用疫苗研發(fā)失敗,預(yù)示著前方道路上的荊棘。?
“泛冠狀病毒”一詞被用于描述許多正在進(jìn)行的疫苗開(kāi)發(fā)工作,但其含義是模糊的。首先,被設(shè)計(jì)抵御SARS-CoV-2病毒可能的任何突變形式的改良COVID-19疫苗,也許更適合被稱為泛突變COVID-19疫苗。但是當(dāng)實(shí)驗(yàn)顯示其對(duì)SARS-CoV-1有一定程度的交叉保護(hù)時(shí),一些疫苗研發(fā)人員很快就采用了含義更廣的泛冠狀病毒標(biāo)簽。?
在特意設(shè)計(jì)的更具包容性(針對(duì)多種病毒)的疫苗中,泛冠狀病毒也有著不同的含義。很少有科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)可以抵御所有4種主要冠狀病毒譜系的真正的通用候選疫苗。相反,大多數(shù)的目標(biāo)要么是包括所有SARS樣病毒的亞屬 sarbecoviruses,要么是family tree中較大的分支β冠狀病毒,其也包括導(dǎo)致中東呼吸綜合征(MERS)的病原體和一些導(dǎo)致普通感冒的季節(jié)性冠狀病毒。?
CEPI項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Christopher da Costa 表示,對(duì)交叉分支冠狀病毒保護(hù)的模糊定義引發(fā)了許多“痛苦的討論”。該組織最終選定了“廣泛保護(hù)”以描述任何針對(duì)多種冠狀病毒的疫苗,以及“變異株靶向”來(lái)描述下一代COVID-19疫苗。da Costa說(shuō):“我們的愿景是,控制未來(lái)變異株靶向疫苗數(shù)量, 而擁有更多的廣泛保護(hù)性疫苗?!?/span>?
CEPI迄今已宣布資助8個(gè)項(xiàng)目,預(yù)計(jì)還會(huì)有更多項(xiàng)目。其中3種疫苗針對(duì)新出現(xiàn)的SARS-CoV-2,所有這些都是利用新型蛋白質(zhì)亞基技術(shù)遞送包含目標(biāo)變異毒株突變的部分spike蛋白。一種來(lái)自 MigVax,與作為粘膜佐劑的細(xì)菌毒素一起口服;另一種來(lái)自Affinivax,圍繞抗原-多糖結(jié)合平臺(tái)構(gòu)建;第三種來(lái)自Saskatchewan大學(xué)疫苗和傳染病組織,使用專有基質(zhì)以結(jié)構(gòu)化的方式呈遞抗原。?
CEPI支持的其他5項(xiàng)工作旨在抵御更廣泛的冠狀病毒威脅。其中,來(lái)自BioNet、DIOSynVax 和NEC公司的3種疫苗將依靠計(jì)算建模來(lái)識(shí)別可用于mRNA遞送系統(tǒng)的新型疫苗抗原。另外兩項(xiàng)工作則是開(kāi)發(fā)多表位、基于納米顆粒的蛋白質(zhì)亞基疫苗,分別來(lái)自SK bioscience和印度轉(zhuǎn)化健康科學(xué)技術(shù)研究所(THSTI),其與Panacea Biotec合作。?
“Mosaic”音譯為馬賽克,顧名思義,Mosaic疫苗利用鑲嵌的方式進(jìn)行疫苗設(shè)計(jì),以應(yīng)對(duì)高變異度的病毒。?
在CEPI產(chǎn)品組合中的5種廣泛保護(hù)性疫苗中,SK候選疫苗進(jìn)展最快。背靠CEPI 5000萬(wàn)美元的支持,名為GBP511的疫苗(基于SK實(shí)驗(yàn)性COVID-19疫苗GBP510)正在進(jìn)行III期試驗(yàn)。它以三聚體的形式展示了60份spike蛋白受體結(jié)合域(RBD),以誘導(dǎo)有效的免疫應(yīng)答。?
GBP510只包括來(lái)自SARS-CoV-2原始菌株的RBD,但GBP511采用“Mosaic”法呈現(xiàn)更多抗原。它顯示了來(lái)自感染人類(lèi)和蝙蝠的病毒的3或4個(gè)RBD(來(lái)自sarbecovirus系統(tǒng)發(fā)育的所有3個(gè)分支)以生成交叉反應(yīng)性B細(xì)胞,這些細(xì)胞將與不同RBD共享的保守表位結(jié)合。這種多價(jià)抗原呈遞應(yīng)該會(huì)導(dǎo)致具有廣泛保護(hù)能力的免疫細(xì)胞的選擇性激活和擴(kuò)張。?
SK的學(xué)術(shù)合作者于2021年9月在Cell上發(fā)文,在小鼠和猴子概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中展示了RBD納米顆粒疫苗誘導(dǎo)廣泛保護(hù)性sarbecovirus免疫(下圖)。韓國(guó)生物技術(shù)公司正準(zhǔn)備在2023年底前啟動(dòng)第一項(xiàng)人體研究。
來(lái)源:Cell?
此外,加州理工大學(xué)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Pamela Bjorkman開(kāi)發(fā)了一種相似的鑲嵌式RBD納米顆粒結(jié)構(gòu),相關(guān)研究于2021年1月發(fā)表在Science上。它的核心使用同樣的二十面體納米顆粒,但裝飾有來(lái)自8種sarbecoviruses病毒(其中6種感染蝙蝠,一種感染穿山甲,一種來(lái)自SARS-CoV-2的β變異株)的RBD。?
在Bjorkman的疫苗中,RBD是隨機(jī)排列的,相同抗原彼此相鄰的概率很低。相比之下,SK的自組裝納米顆粒使用的是3組非隨機(jī)組織的RBD。這一結(jié)構(gòu)差異可能會(huì)影響刺激交叉反應(yīng)抗體應(yīng)答的可能性。Bjorkman說(shuō):“如果它們是隨機(jī)分布的,就應(yīng)該激活與受體結(jié)合域更保守區(qū)域結(jié)合的B細(xì)胞。”?
Bjorkman的團(tuán)隊(duì)于3月份在預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv發(fā)布的研究支持這一結(jié)論。她正在尋求資金支持,以推動(dòng)候選產(chǎn)品進(jìn)入臨床試驗(yàn)。?
馬里蘭州銀泉城Walter Reed軍事研究所正在開(kāi)發(fā)一種佐劑納米顆粒候選疫苗,該疫苗是通過(guò)將一種稱為鐵蛋白的自低聚蛋白質(zhì)與預(yù)融合穩(wěn)定版本的SARS-CoV-2 spike蛋白結(jié)合而制備的。預(yù)計(jì)未來(lái)幾周將公布有29人參與的I期臨床研究結(jié)果。?
研究人員稱其為泛冠狀病毒疫苗,因?yàn)樵谛∈蠛秃镒友芯恐校撘呙缯T發(fā)了對(duì)目標(biāo)SARS COV-2變異毒株和SARS-CoV-1的強(qiáng)大體液和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。在COVID-19疫苗的兩劑初始接種后,該疫苗作為加強(qiáng)針擴(kuò)大了免疫范圍。
去年,杜克大學(xué)的免疫學(xué)家 Barton Haynes及同事在北卡羅萊納大學(xué)病毒學(xué)家Ralph Baric帶領(lǐng)下,描述了一種擴(kuò)大mRNA平臺(tái)益處的策略。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種嵌合蛋白的編碼序列,該蛋白可將感染人類(lèi)和蝙蝠的sarbecoviruses病毒的spike蛋白不同部分(RBD、N端結(jié)構(gòu)域和S2亞基)組裝在一起。這些mRNA序列被包裝在脂質(zhì)納米粒中,最終能在小鼠體內(nèi)引發(fā)了廣泛的保護(hù)作用。Haynes說(shuō):“這是一種mosaic法的替代方法,可以獲得廣泛的免疫應(yīng)答。”
原則上,相同的序列可以被編碼在自擴(kuò)增的RNA中,這使更低劑量的給藥方案成為可能,也能獲得更好的免疫應(yīng)答。Haynes的團(tuán)隊(duì)正在探索這種既包含抗原序列,也包含RNA復(fù)制自身所需機(jī)制的結(jié)構(gòu)的使用。?
杜克大學(xué)的項(xiàng)目主要傾向于平臺(tái)開(kāi)發(fā),但NIAID泛冠狀病毒疫苗計(jì)劃的其他3個(gè)分別在布列根和婦女醫(yī)院、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校、洛克菲勒大學(xué)的受益項(xiàng)目則更關(guān)注基礎(chǔ)免疫學(xué)問(wèn)題。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Jennifer Gordon指出:目前仍存在許多科學(xué)未知。希望通過(guò)對(duì)冠狀病毒感染的自然免疫應(yīng)答更好地理解,最終能產(chǎn)生更好的疫苗設(shè)計(jì)。
去年,布列根和婦女醫(yī)院的免疫學(xué)家Duane Wesemann和同事們鑒定了一種潛在的抗原靶點(diǎn),即spike蛋白保守莖部S2結(jié)構(gòu)域,產(chǎn)生的抗體與COVID-19死亡率降低,在疾病消退后康復(fù)速度更快,免疫持久性增強(qiáng)有關(guān)(下圖)。這些抗體也增強(qiáng)了β冠狀病毒的識(shí)別廣度,但是它們提供的中和作用弱于針對(duì)spike蛋白更易變頭部(所有第一代COVID-19疫苗的靶點(diǎn))的抗體。因此,還需要更多的工作來(lái)確定哪種情況最適合用于預(yù)防人畜共患病蔓延的廣泛保護(hù)性疫苗。?
旨在引導(dǎo)針對(duì)血凝素的莖部區(qū)域免疫反應(yīng)的研究人員也面臨著類(lèi)似的挑戰(zhàn),血凝素是通用流感疫苗的主要保守蛋白靶點(diǎn)。鑒于該領(lǐng)域的諸多挫折,Wesemann希望冠狀病毒研究人員對(duì)面前的免疫障礙保持空杯心態(tài)。?
此外,尤其值得關(guān)注的是T細(xì)胞免疫質(zhì)量如何影響保護(hù)效力。許多研究人員預(yù)測(cè),泛冠狀病毒疫苗要想取得成功,必須通過(guò)多種T細(xì)胞亞群以及抗體介導(dǎo)的通路提供強(qiáng)大而廣泛的保護(hù)。Advanced Health研究所的總裁兼首席執(zhí)行官Corey Casper說(shuō):“要想真正擁有高效疫苗,需要能夠同時(shí)誘導(dǎo)中和抗體和T細(xì)胞?!?/span>?
Casper正在與 Immunity Bio密切合作,以開(kāi)發(fā)包含spike蛋白和核衣殼(N)成分的雙抗原疫苗。核衣殼蛋白是一種內(nèi)部RNA結(jié)合蛋白,長(zhǎng)期以來(lái)一直被視為T(mén)細(xì)胞反應(yīng)的重要靶點(diǎn),可能提供廣泛的保護(hù)。?
Immunity Bio的首個(gè)產(chǎn)品是圍繞人腺病毒血清型5(Ad5)平臺(tái)構(gòu)建的,目前正在強(qiáng)生公司的spike-only腺病毒載體疫苗的受試者中作為加強(qiáng)針進(jìn)行試驗(yàn)。但除了考慮spike蛋白之外,該公司還制定了“mix-and-match”遞送策略,以改善結(jié)果。該公司發(fā)表在預(yù)印本平臺(tái)的一項(xiàng)研究表明,在小鼠實(shí)驗(yàn)中,saRNA-Prime和Ad5增強(qiáng)似乎可以增強(qiáng)體液免疫和細(xì)胞免疫的持久性和廣度。這反應(yīng)了接受第一代COVID-19疫苗異源prime增強(qiáng)免疫方案,將賦予對(duì)抗SARS COV-2變異毒株的更廣的效力。?
至此,值得一提的是,今年年初,江蘇省疾病預(yù)防控制中心副主任朱鳳才團(tuán)隊(duì)在Nature medicine上發(fā)表的研究顯示,在接種2劑滅活疫苗后,用Ad5腺病毒載體新冠疫苗進(jìn)行序貫加強(qiáng),安全性良好、抗體水平優(yōu)于同源加強(qiáng),可有效中和變異株,且序貫接種后顯著激發(fā)人體的細(xì)胞免疫反應(yīng),對(duì)于激活體內(nèi)細(xì)胞的再次應(yīng)答、有效清除被病毒感染的細(xì)胞發(fā)揮重要作用。?
其他正在超越spike-only設(shè)計(jì)的公司還包括 TechImmune、ConserV Bioscience和Gritstonebio。這些公司面臨的挑戰(zhàn)正如Ragon研究所的免疫學(xué)家Gaurav Gaiha所認(rèn)為的那樣,即找到突變受限的T細(xì)胞表位,以實(shí)現(xiàn)冠狀病毒的“跨越識(shí)別”和高免疫原性。??
如果沒(méi)有一輪輪新疫情的威脅,也沒(méi)有Operation Warp Speed不惜一切代價(jià)的預(yù)算,泛冠狀病毒疫苗的開(kāi)發(fā)不可能以2020年疫苗競(jìng)賽的驚險(xiǎn)速度前進(jìn)。但是,過(guò)去兩年的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了這一領(lǐng)域的發(fā)展。研究人員相信,找到一種對(duì)冠狀病毒具有廣泛保護(hù)作用的疫苗將不會(huì)像對(duì)艾滋病毒或流感那樣困難。?