2020年中國核酸疫苗發(fā)展前景：急性傳染病、艾滋?。℉IV）、癌癥預(yù)防應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢[圖]

    疫苗是將病原微生物及其遺傳物質(zhì)或代謝產(chǎn)物，經(jīng)過人工減毒、滅活或利用轉(zhuǎn)基因等方法制成的用于預(yù)防傳染病的生物制劑。暴露于此類病原體會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生具有病原體特異性的免疫細(xì)胞，從而使人體長時(shí)間保留免疫記憶。

    疫苗的發(fā)現(xiàn)在人類歷史長河中具有里程碑式的意義，曾奪走數(shù)億人生命的天花病毒在牛痘疫苗出現(xiàn)后便被徹底消滅，之后的兩百多年中針對(duì)狂犬病、結(jié)核、小兒麻痹癥等幾十種傳染性疾病的疫苗也被相繼發(fā)現(xiàn)。

    減毒疫苗（Live゛ttenuated vaccine）是指病原體經(jīng)過甲醛處理后，毒性亞單位的結(jié)構(gòu)改變，毒性減弱，結(jié)合亞單位的活性保持不變，依然保持了抗原性的疫苗。減毒活疫苗接種后不會(huì)引起疾病的發(fā)生，但病原體可以引發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)，刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性的記憶 B細(xì)胞和記憶 T 細(xì)胞，起到獲得長期或終生保護(hù)的作用。這類疫苗的優(yōu)勢在于誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗原數(shù)量、性質(zhì)和位臵均與天然感染相似，因此免疫力強(qiáng)、作用時(shí)間長。但對(duì)于兒童及老年人等免疫力較差的接種者，有一定可能發(fā)生突變并恢復(fù)毒力，存在潛在的致病危險(xiǎn)。

    滅活疫苗（Killed vaccines）是指先對(duì)病毒或細(xì)菌抗原進(jìn)行培養(yǎng)，然后用加熱或化學(xué)劑將其滅活所制成的疫苗。滅活疫苗可以由整個(gè)病毒或細(xì)菌組成，也可由它們的裂解片段組成為裂解疫苗。與減毒疫苗相比，滅活疫苗采用的是非復(fù)制性抗原，因此安全性好，但同時(shí)也犧牲了一定的免疫原性，通常需要加強(qiáng)免疫。

    隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，疫苗模擬病原體的方式得到進(jìn)一步的豐富，亞單位疫苗和重組疫苗應(yīng)運(yùn)而生。亞單位疫苗是通過化學(xué)分解或有控制性的蛋白質(zhì)水解方法使天然蛋白質(zhì)分離，提取細(xì)菌、病毒的特殊蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，篩選出具有免疫活性的片段制成的疫苗。

    重組疫苗（Recombinant vaccine）是利用基因工程技術(shù)，將病原體能誘發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答的蛋白質(zhì)對(duì)應(yīng)的 DNA 插入細(xì)菌、酵母或哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，經(jīng)表達(dá)、純化后而制得的疫苗。與減毒/滅活疫苗相比，第二代疫苗的副作用以及引起相關(guān)疾病感染的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低。目前應(yīng)用較為廣泛的乙肝疫苗（HepB）和宮頸癌疫苗（HPV）就是第二代苗疫苗的成功典范。

重組疫苗的制造流程

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    核酸疫苗（Nucleic acid vaccine），又稱基因疫苗（Genetic vaccine），是最近幾十年從基因治療研究領(lǐng)域發(fā)展起來的一種全新的疫苗技術(shù)。其將抗原蛋白對(duì)應(yīng)的 DNA或 mRNA 序列直接導(dǎo)入被接種者細(xì)胞，通過宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄并翻譯成抗原蛋白，誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對(duì)該抗原蛋白的免疫應(yīng)答，從而使被接種者獲得相應(yīng)的免疫保護(hù)。

    核酸疫苗通常包含一個(gè)能在哺乳細(xì)胞高效表達(dá)的強(qiáng)啟動(dòng)子元件例如人巨細(xì)胞病毒的中早期啟動(dòng)子；同時(shí)也需含有一個(gè)合適的 mRNA 轉(zhuǎn)錄終止序列。肌內(nèi)注射后，DNA 進(jìn)入胞漿，然后到達(dá)肌細(xì)胞核，但并不整合到基因組。

    宿主細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的抗原蛋白會(huì)被抗原提呈細(xì)胞（APC）識(shí)別并分解為由若干個(gè)氨基酸組成的多肽片段，并將這些片段與不同類型的 MHC 復(fù)合體相結(jié)合并呈遞。

    MHC-I類復(fù)合體結(jié)合 CD8+型 T 細(xì)胞（CTL），促進(jìn) CTL 釋放穿孔素和顆粒酶將表達(dá)外源蛋白的細(xì)胞殺死，形成細(xì)胞免疫。MHC-II 類復(fù)合體結(jié)合 CD4+型 T 細(xì)胞，CD4+型T 細(xì)胞會(huì)進(jìn)一步結(jié)合并激活 B細(xì)胞合成相應(yīng)的抗體，形成體液免疫。

核酸疫苗抗原呈遞及免疫應(yīng)答原理

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核酸疫苗特殊的免疫機(jī)制優(yōu)點(diǎn)

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    一、應(yīng)用領(lǐng)域

    1、急性傳染病

    2019 年12月，湖北省武漢市發(fā)現(xiàn)不明原因肺炎，后確定為新型冠狀病毒引起的肺炎，疫情首先在武漢擴(kuò)散，隨后由于春運(yùn)人口大規(guī)模移動(dòng)，疫情迅速蔓延至全國。

    2月中旬，國內(nèi)每日新增病例以及現(xiàn)有確診病例數(shù)分別達(dá)到約 1.5 萬和 6 萬的峰值水平，之后隨著全國性的管控逐漸下降。截至3月30 日，每日新增病例數(shù)已經(jīng)降至 100 左右，現(xiàn)有確診病例數(shù)降至 3000 左右，國內(nèi)疫情基本得到控制。

國內(nèi)現(xiàn)有/累計(jì)確診病例數(shù)量

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    海外疫情目前依然處在爆發(fā)期。1 月 30 日，世界衛(wèi)生組織宣布新冠疫情構(gòu)成國際公共衛(wèi)生緊急事件（Public Health Emergency of International Concern，PHEIC），同一時(shí)期海外國家中僅有韓國和日本等距離中國較近的國家發(fā)現(xiàn)少量非輸入性確診病例。截至 3 月 30 日，海外共發(fā)現(xiàn)超過 65 萬例確診病例，每日新增的確診病例數(shù)也連續(xù)數(shù)日在 6 萬人左右。全球超過 200 個(gè)國家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)確診病例，其中美國、意大利、西班牙、德國、法國和伊朗等六國受疫情影響較為嚴(yán)重。

海外新增確診病例數(shù)量

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全球新冠疫情分布

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    進(jìn)入 21 世紀(jì)后全球范圍內(nèi)已經(jīng)多次出現(xiàn)急性傳染病疫情，其中非典型肺炎和中東呼吸綜合征與新冠相似，同為冠狀病毒引起，但由于疫情在短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)后迅速結(jié)束，因此沒有完成商用疫苗的開發(fā)。

部分急性傳染病病例數(shù)對(duì)比

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部分急性傳染病死亡數(shù)對(duì)比

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    2、HIV艾滋病毒

    在過去的 20 年中，艾滋病毒一直是全球人類健康的主要危害之一，特別是在低收入國家。目前尚未有完全治愈 HIV 患者的方法，只能以雞尾酒療法或服用抗反轉(zhuǎn)錄病毒藥物（antiretroviral therapy）減緩病情發(fā)作，并藉此延長病患?jí)勖?/p>

    事實(shí)上，目前對(duì) HIV 病毒的研究已經(jīng)非常充分，已知艾滋病毒毒株共有 M、N、O、P 等 4 種類型，每種各有不同源頭。病毒直徑 120 納米，是一種大的包膜病毒，病毒外覆蓋著來自宿主細(xì)胞的雙層類脂包膜，包膜鑲嵌有 gp120 與 gp41 蛋白共同組成的包膜突刺（Envelope spike protein），突刺能夠和 T 細(xì)胞的 CD4 蛋白結(jié)合介導(dǎo)入侵人體細(xì)胞。

HIV 病毒結(jié)構(gòu)

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    因此位于突刺蛋白最外側(cè)的 gp120 也就成為了疫苗誘導(dǎo)出抗體最佳的靶點(diǎn)。然而，HIV病毒突刺蛋白的糖基化程度很高，并且由于糖蛋白缺乏共價(jià)鍵連接而容易分裂。這樣的結(jié)構(gòu)使得 HIV 病毒在人類免疫系統(tǒng)中顯得格外的不顯眼，注射滅活的 HIV疫苗根本無法產(chǎn)生抗體。另一方面，HIV 擁有攻擊 T 細(xì)胞的能力，傳統(tǒng)的減毒活疫苗會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的感染，并且一旦 HIV 病毒逆轉(zhuǎn)錄完成，機(jī)體便再無法徹底清除掉這種病毒。

    自艾滋病出現(xiàn)以來，開發(fā)有效的艾滋病疫苗便是科學(xué)界不懈追求的目標(biāo)之一，但其進(jìn)展一直比較緩慢。

    目前推進(jìn)至臨床試驗(yàn)的核酸疫苗其設(shè)計(jì)大多基于 HIV 病毒非轉(zhuǎn)錄片段對(duì)應(yīng)的基因序列，但有報(bào)告顯示 HIV 的 DNA 疫苗在單獨(dú)使用時(shí)免疫原性并不高，因此多種類型疫苗組合使用是較為可能的一種形式。2019 年在美國開展的 HVTN 105 研究中，DNA 疫苗（DNA-HIV-PT123）和蛋白疫苗（AIDSVAX B/E）的組合方案就能夠誘導(dǎo)出高強(qiáng)度且持久的結(jié)合抗體反應(yīng)，以及更快速的潛在保護(hù)性免疫反應(yīng)。

    3、癌癥預(yù)防

    常規(guī)疫苗的有效性體現(xiàn)在誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體，但更主要的是病毒蛋白質(zhì)在感染細(xì)胞中的重新合成并降解產(chǎn)生的多肽產(chǎn)物與 CD8+前體細(xì)胞的相互作用，激活并導(dǎo)致CD8+毒性T細(xì)胞克隆的產(chǎn)生。這種方法可以預(yù)防病毒以及由病毒誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類腫瘤，如利用 HPV 疫苗預(yù)防宮頸癌，但大多數(shù)的人類癌癥并非由病毒引發(fā)，因此癌癥疫苗的研發(fā)需要一條全新的技術(shù)路徑。

    目前進(jìn)展較快的 DC 疫苗是一種治療性癌癥疫苗，其原理是利用疫苗刺激免疫系統(tǒng)中的樹狀細(xì)胞（Dendritic Cell），當(dāng)樹狀細(xì)胞在細(xì)胞表面呈現(xiàn)出腫瘤抗原后，能夠直接誘導(dǎo)細(xì)胞殺傷性 T 細(xì)胞對(duì)特定癌細(xì)胞進(jìn)行清除。

DC疫苗接種方式

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    DC 細(xì)胞在體內(nèi)含量很低且不能夠增殖，所以在臨床使用時(shí)必須從患者的前體細(xì)胞開始進(jìn)行體外培養(yǎng)，整個(gè)流程較為繁瑣導(dǎo)致治療費(fèi)用較高。目前被 FDA 批準(zhǔn)用于臨床應(yīng)用的免疫細(xì)胞疫苗只有美國 Dendroen 公司的自體 DC 疫苗 PROVENGE，適應(yīng)癥為晚期前列腺癌。

不同形式的癌癥預(yù)防性疫苗對(duì)比

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DNA疫苗臨床試驗(yàn)分布

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癌癥相關(guān) DNA疫苗臨床試驗(yàn)分布

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    早在 1998 年 FDA 便首次批準(zhǔn)了用于人類腫瘤治療 DNA 疫苗的臨床試驗(yàn)，在過去20 多年的研究中，DNA 疫苗的總體安全性已得到充分證明，基本沒有觀察到針對(duì)DNA 疫苗原核部分本身的抗體反應(yīng)。

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國疫苗行業(yè)市場消費(fèi)調(diào)查及投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：與 DNA 疫苗相比，RNA 疫苗不需要進(jìn)入細(xì)胞核就可以表達(dá)抗原蛋白，相對(duì)來說效率更高，并且停留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的 mRNA 不會(huì)對(duì)細(xì)胞基因組產(chǎn)生影響，因此安全性更高。但 mRNA 穩(wěn)定性較差，裸露的 mRNA 在進(jìn)入細(xì)胞前就會(huì)大量降解，近幾年隨著納米脂質(zhì)體遞送等技術(shù)的發(fā)展，mRNA 疫苗的研發(fā)也在逐步提速。