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一文读懂新冠疫苗研发五大技术路线及应用前景

2020-04-01 17:37:49 新浪科技综合 评论 关闭 打印 繁体 复制链接 复制正文

  来源:科普中央厨房 科学加

  各国展开新冠疫苗研发竞赛,我国五条技术路线正在同步推进。这五大路线如何理解?应用了哪些转基因技术?最快何时应用?

文/陶黎纳(复旦大学公共卫生硕士,从事预防接种管理工作15年)

文/陶黎纳(复旦大学公共卫生硕士,从事预防接种管理工作15年)

  3月11日,世界卫生组织宣布,2019冠状病毒已经构成全球性大流行。

  3月18日,著名游戏《瘟疫公司》里最难被感染、只要被感染玩家就基本获胜的格陵兰岛,也沦陷了。

 ▲游戏《瘟疫公司》截屏,白色的是未感染的格陵兰岛

▲游戏《瘟疫公司》截屏,白色的是未感染的格陵兰岛

  3月27日,美国累计确诊病例8.5万,超过中国的8.2万,成为世界第一。

  截止3月底,全球共有超过200多个国家/地区出现疫情,有人的地方就有病毒。

  毫无疑问,人类已经面临百年来最大的一场瘟疫。

  就像很多瘟疫灾难片,最后的希望是某种神奇的解药。现实世界里,这种神奇的解药只可能是疫苗,但疫苗通常没那么快研发出来。

  和平年代,一种疫苗从开始研发到最终上市,至少需要5~10年时间。现在不是和平年代,现在是全人类与病毒短兵相接的大战时刻,对疫苗的需求比以往任何时候都迫切。好在当前的疫苗技术也是今非昔比,完全有可能在保证安全和有效的前提下,用最快的速度研发出可供大规模人群使用的疫苗。

  最快的疫苗研发速度有多快?

  2月11日,世界卫生组织总干事谭德赛说疫苗需要18个月,3月27日他再次表态说疫苗需要12~18个月。远水解不了近渴,等疫苗研发出来,全人类都可能已经感染过病毒,灾难已然发生,疫苗恐怕只能保护新生儿了。

  2月21日,在疫情联防联控机举行的发布会上,国家卫健委宣布:

  我国目前有5条疫苗研发技术路线在同步开展,分别是灭活疫苗,重组基因工程疫苗,腺病毒载体疫苗,流感病毒载体疫苗,核酸疫苗。估计最快在今年4月份可以有部分的疫苗进入临床试验。

  本来,疫苗在4月份进入人体临床试验已经是非常快的速度了。实际速度更快,我们的腺病毒载体疫苗于3月16日就开始人体临床试验,与美国的mRNA疫苗人体临床试验几乎同时进行。

  然而疫苗还需要再快,笔者认为:我国的2019冠病疫苗最快可能在6月底前大规模人群使用,但这不算常规意义上的上市。

  为何有这样的判断?让我们来了解一下2019冠病疫苗研发的若干种技术。

  下面把我国现役疫苗使用的技术和此次2019冠病疫苗研发使用的技术整合在一起介绍,读者即可了解疫苗研发技术的全貌,又可以把握2019冠病疫苗研发的技术水平与成功可能性。我把疫苗的三个关键参数进行量化评估,分别是安全性、有效性和量产性,满分为五颗★。

  01

  活疫苗

  安全性:★★★

  有效性:★★★★★

  量产性:★★★

  发明于1798年的预防天花的牛痘疫苗,是第一种人类公认的疫苗,这是一种活疫苗,含有活的牛痘病毒。人类通过接种牛痘疫苗以及改良后的天花疫苗,于1980年消灭了天花。现在,人类已经不需要接种牛痘/天花疫苗了,不过活疫苗技术还在广泛使用。

  现役疫苗中活疫苗有:卡介苗(预防结核病)、脊灰活疫苗、麻腮风疫苗(包括麻疹、腮腺炎和风疹疫苗的排列组合)、乙脑活疫苗、甲肝活疫苗、水痘疫苗、轮状病毒疫苗、黄热病疫苗、炭疽疫苗、鼠疫疫苗、布病疫苗。

  上面这些疫苗名称中,有些没有用[活疫苗],是因为该疫苗目前只有活疫苗,无需特别说明。疫苗名称里提到[活疫苗]的,表示该疫苗还有未使用活疫苗技术生产者。

  活疫苗里含有活病原体,通常可以引起人体轻微/隐性感染。这种感染模拟了自然感染,所以活疫苗的预防效果通常优于非活疫苗。但是,活疫苗的缺点也比较明显。

  首先,要得到不引起人体严重感染的病原体并不容易,通常要经过长期培养和不断试验才能偶得,这次2019冠病疫苗研发路线里没有活疫苗技术,关键就是时间上不允许。

  其次,不同活疫苗里病原体的致病能力各不相同,总体来说安全性不如非活疫苗。有些活疫苗的安全性很好,比如乙脑活疫苗和甲肝活疫苗,没有引发有症状感染的报告。有些则会引起明显的感染,比如90%的卡介苗接种者会有局部溃疡,还有1‰的卡介苗淋巴结炎;脊灰活疫苗有几十万分之一的概率会导致肢体永久性瘫痪。麻腮风疫苗和水痘疫苗则可以引起轻症感染,但并不严重。

  活疫苗需要培养病原体,还需要提纯,再加入稳定剂等,产量一般,并不适合紧急情况下的大量供应。

  02

  灭活疫苗

  安全性:★★★★

  有效性:★★★★

  量产性:★★★

  活疫苗之后的技术就是灭活疫苗,相对于活疫苗来说安全性更好,肯定不会导致人体感染。由于不能模拟自然感染,其效果略逊于活疫苗,但可以通过增加剂量和接种剂次的策略弥补。

  现役疫苗中灭活疫苗有:脊灰灭活疫苗、乙脑灭活疫苗、甲肝灭活疫苗、狂犬病疫苗、手足口疫苗、霍乱疫苗、钩体疫苗、出血热疫苗、森脑疫苗。

  上面这些疫苗名称中,有些没有用[灭活疫苗],也是因为该目前疫苗只有灭活疫苗,无需特别说明。

  灭活疫苗虽然不像活疫苗那样需要担心感染导致严重不良反应,但灭活疫苗工艺过于简单粗暴,是把病原体整个杀灭后直接做成疫苗,疫苗关键成分就是整个灭活的病原体。然而灭活的病原体太大了,成分过于复杂,真正能让身体产生免疫力的,其实只是其中一小部分,其余部分非但没用,还会增加不良反应。

  以流感疫苗为例,最初的流感疫苗叫做全病毒疫苗,就是含有整个灭活的流感病毒,然而因为不良反应太大而被淘汰了。目前最常用的流感疫苗叫做裂解疫苗,可以理解为把流感病毒大卸八块后的碎片做成疫苗,效果还不错,不良反应也小多了。还有一种流感疫苗叫做亚单位疫苗,可以理解为病毒碎片的碎片,不良反应更小了,但效果似乎也差了一点,所以并不主流。

  总体而言,灭活疫苗不需要找到病原体上那个关键的、可以产生免疫力的组分,所以容易实现。如果不良反应不是太大,这不失为一种简单而低成本的疫苗技术。另外,如果病原体引发人体免疫的关键成分难以确定,也只能采用灭活疫苗技术了。

  这次2019冠病疫苗技术路线之一就是灭活疫苗,这其实是5条技术路线中最落伍的一条。在疫苗不良反应不明确的情况下采取这种技术,只是为了提高成功的保险系数。因为其他4条技术路线都针对2019冠状病毒的S蛋白,万一失败呢?这种情况下,灭活疫苗或许还有成功的机会。

  灭活疫苗也需要培养病原体,还需要提纯,再加入稳定剂等,产量一般,而且由于效果略逊,所以需要的剂量通常要大于同种活疫苗。比如,脊灰灭活疫苗需要的病毒量大约是活疫苗的100倍。如果2019冠病疫苗的灭活疫苗和基于S蛋白的疫苗都成功了,那么灭活疫苗在产能和安全性上也很可能处于明显劣势,当超级替补的可能性很大。

  03

  组分疫苗

  除了活疫苗和灭活疫苗,其他疫苗都是组分疫苗,只是技术实现方式不同,可以再细分为常规组分疫苗和转基因组分疫苗,后者还可以再细分为体外表达和体内表达。2019冠病疫苗的其他4条技术路线,都属于转基因组分疫苗,但技术各不相同。

  组分疫苗不是活疫苗,因为没有活病原体;组分疫苗也不算灭活疫苗,因为不含完整的病原体全尸。组分疫苗只是把病原体上那个关键的、可以产生免疫力的组分做成疫苗。从逻辑上来说,灭活疫苗和组分疫苗可以称为非活疫苗,与活疫苗对应。

  上图涵盖了目前所有的疫苗研发技术,可以看到转基因技术已在疫苗领域被广泛应用。在食品领域,很多人谈转基因色变,然而在医药领域转基因已经是一种不可或缺的技术。目前,所有合法上市的转基因食品或药品都非常安全,建议大家不要相信网上各种转基因谣言。

  前面已经介绍了活疫苗和灭活疫苗,下面介绍最重要的组分疫苗技术。

  

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  (来源:新浪科技综合)

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