新冠病毒疫苗研发，任重而道远

发布时间：2020-04-19 20:18:18 来源：文档文库

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新冠病毒”疫苗研发，任重而道远

田地《百科知识》

自2020年初新型冠状病毒肺炎疫情暴发以来，包括中国在内的一些国家的研究人员、科研机构、制药巨头以及生物科技公司都纷纷表示，要投入和加快疫苗研发，毕竟只有疫苗才最有可能彻底消灭疾病，如天花和脊髓灰质炎，都是依靠疫苗被消灭或是将要被消灭。人类战胜疾病不是靠治好所有病人，而是让病魔不再传播和戕害健康人。

各国的竞争和方案

研发抗新型冠状病毒的疫苗不仅是一场科研竞争，更是一种全新的科学探索。2003年，严重急性呼吸综合征（SARS）暴发后，全球10多个国家的科学家花了约20个月才得到SARS-CoV的基因组序列，但此次“新冠肺炎”疫情暴发一个月左右，中国已经联合其他国家科学家完成了对2019-nCoV的测序，并且成功分离出了高滴度的病毒毒株（病毒能大量生长），这也为研发疫苗和药物打下了基础。美国国家卫生研究院（NIH）和其下属的过敏与传染病研究所（NIAID）表示，他们正在针对新型冠状病毒研发疫苗，可以依赖的基础是2019-nCoV与SARS-CoV、中东呼吸综合征（MERS）病毒MERS-CoV同属于冠状病毒家族。在2003年SARS暴发后，研发人员研制了一款疫苗并已进入1期人体临床试验。但随着SARS疫情结束，这一研究未能进一步推进。不过，从理论上讲，将SARS疫苗模型调整为针对新型冠状病毒的疫苗是比较容易的，因为中国已经对这一新型冠状病毒进行了测序。另一种方法是改编以前的单克隆抗体，这一抗体能够帮助免疫系统攻击异物。曾参与研制MERS、SARS疫苗的美国生物制药公司诺瓦瓦克斯提出的一个方案是纳米疫苗。他们表示正在开发一种抗击2019-nCoV的候选疫苗，方法是使用重组纳米粒子技术。澳大利亚昆士兰大学研究人员正利用一种名为“分子钳”的专利技术以期快速生产针对新型冠状病毒的疫苗，这种技术是给病毒蛋白增加一个基因，使其稳定，并让人体免疫系统能检测到一种活病毒，从而制造抗体来消灭病毒。研究团队尝试利用该技术开发针对MERS冠状病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒和流感病毒的疫苗，已取得非常理想的试验效果。不过，这种能增强新型冠状病毒蛋白稳定性的“分子钳”是否可行，尚不清楚。

疫苗开发首先要确认疫苗的靶点，选择抗原。所谓抗原就是病毒，但不能用有活性的全病毒，否则就会让人感染，因此需要选取2019-nCoV上的某些分子或基因片段，这些分子和基因片段就是抗原。用它们来制成疫苗注射到人体，可以刺激人体免疫系统产生抗体来中和（抑制、抗御和灭活病毒），从而起到避免感染和发病的目的。

迄今，疫苗研发方式主要有两种，一种是传统的灭活疫苗，需要在安全级别较高的实验室来做病毒培养、灭活。另一种就是基因工程疫苗。因此，研制抗新型冠状病毒的疫苗采取的方案也不外乎以上两种。

方案一：灭活疫苗

灭活疫苗的研发可以用流感疫苗的研发来理解。现在的流感疫苗分为全病毒灭活疫苗、裂解疫苗和亚单位疫苗，每种疫苗均含有甲1亚型、甲3亚型和乙型3种流感灭活病毒或抗原组分，并且这3种疫苗的免疫原性（免疫刺激作用）和副作用差别也不大。 20世纪七八十年代，研究人员在裂解疫苗的基础上，又研制出了毒粒亚单位和表面抗原，即血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）疫苗。通过选择合适的裂解剂和裂解条件，将流感病毒表面的两种糖蛋白——HA和NA裂解下来，选用适当的纯化方法得到纯化的HA和NA蛋白。这两种蛋白帮助流感病毒进入人体呼吸道细胞，导致人发病。这两种蛋白也就是流感病毒的关键抗原，能刺激机体产生抗体，以它们为抗原制成疫苗，可以刺激人体产生针对整个流感病毒的抗体，中和流感病毒。另外，制备流感灭活疫苗必须使用特殊的无菌鸡胚，使新流行的流感病毒的抗原变异株（即变异的HA和NA蛋白，每年都会产生变化）能在鸡胚中高效复制，才有可能生产大量流感病毒以制备疫苗。要研制新型冠状病毒灭活疫苗，就要提取出2019-nCoV或它的一部分，如2019-nCoV的S蛋白，这个蛋白与人体肺泡和呼吸道细胞上的血管紧张素转化酶2（ACE2）蛋白（受体）结合，然后入侵人体。但是，在制作时要对其灭活。

方案二：基因工程疫苗

基因工程疫苗是用基因工程方法或分子克隆技术，分离出病原的保护性抗原基因，将其转入原核或真核细胞系统，如酵母、细菌、昆虫细胞或哺乳动物细胞中进行表达，产生该病毒的保护性抗原，制成疫苗，并且要将病原体的毒力相关基因删除，使其不带毒力。基因工程疫苗可以分为基因工程重组亚单位（亚基）疫苗、重组活载体疫苗、基因缺失或突变疫苗、基因（核酸）疫苗、合成肽疫苗、单克隆抗体疫苗以及转基因植物疫苗等多种类型。以亚基疫苗为例，可以阐明如何通过基因工程研制新型冠状病毒疫苗。亚基疫苗是利用病原体结构的某一部分，即亚基制得的疫苗。现在，杆状病毒-昆虫细胞表达系统已成为用于表达异源基因的最佳表达系统之一，在该系统中表达的人乙型肝炎病毒表面抗原蛋白与乙型肝炎病毒表面相应的天然蛋白结构可以做到非常类似，而且产量也相当可观。因此，可以用该系统来生产乙型肝炎病毒表面抗原蛋白，再用后者作为抗原来制得疫苗。生产亚基疫苗首先要鉴定出病原体中哪些成分能够激发机体产生抗体，如单纯疱疹病毒1型的衣壳糖蛋白D（gpD）、口蹄疫病毒衣壳蛋白1（VP1）都是能刺激机体产生相应抗体的抗原成分，再分离出编码该蛋白亚基的基因，然后转移到特定的载体DNA，如大肠杆菌质粒DNA上，再大量增殖大肠杆菌，在菌体溶解后，就可获得大量相应的病毒蛋白亚基，即gpD和VP1。把这些病毒蛋白亚基纯化，并与辅剂混合，就能以它们作为抗原，生产大量该病毒的亚基疫苗。具有代表性的是单纯疱疹病毒疫苗、口蹄疫病毒疫苗、人乙型肝炎病毒疫苗等。同样，如果经研究表明2019-nCoV的S蛋白这种抗原能刺激人体产生抗御2019-nCoV的抗体，就可以分离编码S蛋白的基因，然后转移到大肠杆菌质粒DNA上，经过大量增殖，获得大量的S蛋白，以其为抗原，并辅以佐剂，就能生产出抗新型冠状病毒的基因工程疫苗，即亚基疫苗。相对而言，基因工程疫苗比传统灭活疫苗具有更多优点，如疫苗纯度高，可以降低生产成本，安全性更高，效果更可靠，而且生产过程快，可进行大规模生产。所以抗新型冠状病毒的疫苗很可能会采用基因工程疫苗的方案来制作。至于纳米疫苗，其原理是，在阳离子脂质纳米粒子内导入极微量（10~100μg）的病原体核酸，如2019-nCoV的核酸。但是，其前提是脂质纳米粒子具有足够的包容空间和较强的吸附病毒核酸的能力；其次2019-nCoV的核酸可以提取或克隆出来，并且要证实核酸具有免疫原性，即能刺激人体产生抗体。

研制疫苗，时间是关键

对于研制抗新型冠状病毒疫苗，一些研究人员信心满满，表示4个月或半年就可以研发出来。但是，谨慎一点的科学家则表示，疫苗研发是一个系统工程，从实验室开始，到工艺开发和生产，到动物试验和安全评估，再到人体1~3期临床试验和安全性及有效性评估，需要大量的科研人员参与，更需要大量研究经费的支撑，一般需要5~10年。而且，经过多年还不一定能研制出来，如艾滋病疫苗。即使实验室能在短时间内完成新型冠状病毒疫苗的研发，而且也能通过动物试验，但离成功研发出实用疫苗也还有一段距离。因为，人体试验过程极其漫长并充满变数。
临床试验一般分为三个研究阶段：1期临床试验是初步考察疫苗对人是否安全，一般需要20~100位受试者；2期临床试验主要是进行疫苗剂量的探索研究，以及进行初步的有效性评价和考察，一般需要几百到上千位受试者；3期临床试验是为了全面评价疫苗的有效性和安全性，需要数千到几万例受试者。整个1~3期临床试验完成，就需要5~10年。另一方面，研制突发性传染病疫苗还有一个短板，即疫苗进入到2和3期临床试验（有时甚至是在1期）时，疫情就可能得到相当程度的控制，并且消失，因而很难有大量受试者参与疫苗试验。这也是为何2003年已经进入1期临床试验的SARS疫苗停止下来的重要原因之一。
同时，2019-nCoV还有变异的可能。对于变异病毒，原先研发的疫苗是否依然有效和安全，也需要重新验证。不过我们相信，在科研人员的努力下，投入充足的经费和大量时间，抗新型冠状病毒的疫苗是能够研发出来的。唯一不能肯定的，就是要用多长时间才能研发出来。但愿这个时间不会太长。