在现有的疫苗研发平台上,科学家们可以像组装乐高积木一样,用老配件搭建出新疫苗。

显微镜下一个含有新冠病毒的细胞

6个多月前,中国科学家首次公布新型冠状病毒(SARS-CoV-2,简称新冠病毒)的基因序列。自那以后,全世界的疫苗研发工作突飞猛进。眼下,很多老百姓都期待着疫苗尽快平息新型冠状病毒肺炎(COVID-19)大流行。

新冠病毒的巨大威胁迫使我们加快研发速度,也推动了巨量资金涌入这个领域。这是疫苗进展迅速的原因之一。另一方面,SARS-CoV-2病毒本身也便于科学家制作疫苗配方。从科学角度来说,新冠病毒相比其他病原体,更容易在已有的研发平台上组合出针对性疫苗。

美国国立卫生研究院疫苗研究中心副主任巴尼 • 格雷厄姆(Barney Graham)表示:“(中国的研究团队)一确定基因序列,我们就开始讨论,多快能把疫苗研发出来。而且鉴于它是一种冠状病毒,我们估计6个月后——而不是2年——就能进入3期临床试验。”

到目前,实际进展也确实如格雷厄姆所料。那些正在进行,或即将展开的3期临床试验(为期数月)将证明它们是否能保护人体免受病毒侵害。

德克萨斯大学医疗科主任詹姆斯 • 杜克(James Le Duc)说道:“这是一项规模巨大的实验,且没人知道结果会怎样。”

疫苗通常需要数年甚至数十年时间才能真正推广到老百姓手中。耗时最短的纪录来自腮腺炎疫苗,它也需要4年。目前看来,新冠疫苗有望打破纪录。

研发冠状病毒疫苗,科学家经验丰富

SAR-CoV-2的前辈们太多:有向人类妥协,变成普通感冒病毒的229E、NL63、OC43以及HKU1;也有为祸一时,引得人类苦心研究其弱点的严重急性呼吸综合征病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)。此外,SARS-CoV和SAR-CoV-2还有着高达80%的遗传相似度。

这些事实意味着研究者可以根据已有的体系和对冠状病毒的了解,迅速为新冠病毒打造专属疫苗(许多SARS-CoV-2疫苗的研发团队都曾致力于SARS-CoV疫苗的研制)。在现有的疫苗研发平台上,科学家们可以像组装乐高积木一样,用老配件搭建出新疫苗。

新冠病毒的刺突蛋白目前已成为一个成熟的疫苗靶标。

美国埃默里大学的免疫学家和疫苗研究员拉玛 • 阿马拉(Rama Rao Amara)说道:“SARS-CoV-2与SARS-CoV非常相似——尤其是刺突蛋白。我们都认为该蛋白就是疫苗研发的切入点。”

前沿技术助力疫苗研发

疫苗可以训练人体免疫系统识别尚未遇到的特定病原体的能力。一般来说,我们的免疫系统通过与感染做斗争来建立免疫记忆。有了记忆,当感染再次发生,免疫系统的防御过程就会被触发,进而拦阻并消灭病毒。疫苗的作用类似于人体和病毒的第一次邂逅,只不过这场遭遇战不会使人生病。

过去开发疫苗的策略会花费很多时间,例如,获得病毒并使其弱化或失活的过程就相当漫长。但是现在的前沿技术只要求知道病毒的遗传序列,足矣。如前文所说,科学家们可以借助功能强大的研发平台——这些平台具备超凡的适配性,能将大多数病毒拆解为可以各个击破的小块,帮助使用者高效研发——把一段一段的现成配件,组装为对付新敌人的战斗武器。

新冠疫苗研发者的速度前所未见。中国科学家发布SARS-CoV-2序列不到10周,来自美国国立卫生研究院(NIH)下属的国家过敏和传染病研究所(NIAID),以及生物技术公司Moderna的联合团队,就已经为第一阶段临床试验做好了准备。

Moderna/NIAID疫苗由指导冠状病毒刺突蛋白表达的mRNA构建而来。疫苗可以带着mRNA进入细胞,然后读取其“指导说明”,启动合成刺突蛋白的过程,让人体免疫系统提前捕捉到新冠病毒的足迹,从而无伤害地建立免疫记忆。美国辉瑞公司和德国BioNTech公司的联合团队也在研制一种mRNA疫苗;另一家名为Inovio的公司则在开发一种基于DNA的疫苗。

知道冠状病毒的序列也刺激了其他疫苗研制方法。此外,包括中国的陈薇团队/康希诺,美国的强生,以及牛津大学/阿斯利康公司等,都选择将刺突蛋白的基因与另一种无害的病毒结合,然后将其运送至细胞内的方法,组建新疫苗。另一家名为Novavax的公司则直接用该基因制造刺突蛋白,然后用作疫苗。

刺突蛋白赋予SARS-CoV-2以冠状病毒特有的王冠状外观,并助其附着于人体细胞的特定受体,以便进入细胞并复制(疫苗可以通过适时地阻断刺突蛋白与细胞表面受体结合,防止病毒感染人体)。刺突也是针对病毒的免疫关键部位,这意味着它们会引起最剧烈的免疫反应(有些疫苗采用整根刺突蛋白,另一些则选用其中部分)。

除了强大的疫苗研发平台,基础遗传学、免疫学和结构生物学方面的创新也是COVID-19疫苗进展神速的重要原因。例如,科学家能挖掘出这么多关于SARS-CoV-2的刺突蛋白的信息,很大程度上是因为对HIV蛋白质的多年探索所积累的各种研究方法。

巨量的资金投入

要把疫苗推向市场,不光得在科学上成功,也要在资本上发功。一款疫苗的研发进度慢,一部分原因在于经费不到位——出资方通常希望先亲眼看到候选疫苗成功地通过研发流程中的每个环节,然后才愿意投入下一阶段所需的资金,但这一剧情没在新冠疫苗的舞台上演。

约翰霍普金斯大学的传染病医师和疫苗研究人员卡萨尔 • 塔拉特(Kawsar Talaat)说道:“这是我们一生中遇到的最危急、最重大的情况。钱不是问题,留给世界队的时间不多了才是问题。”

为了帮助各研发团队顺利进展,包括政府和流行病防备创新联盟(CEPI)等基金会在内很多机构都在积极筹措资金,将数以百万美元,甚至是数十亿美元的经费投入到疫苗研制中。例如,近期Moderna公司声称,除了4月份获得的4.83亿美元,他们还从美国生物医学高级研究与发展管理局拿到了4.72亿美元的资助。这些费用不仅用于研究和试验,也用于公司生产疫苗的成本投入——即使他们的疫苗可能无效。

公共卫生专家表示,我们有必要确保将任何授权了的疫苗尽快推广给更多人。美国政府甚至还与疫苗研发公司在其临床试验尚未完成时就达成了购买协议——与Novavax签订的价值16亿美元、共1亿剂疫苗的协议,以及与辉瑞/BioNTech达成的19.5亿美元、共1亿剂疫苗的约定。

疫苗监管经验丰富

疫苗的监管策略不是个会引起公众广泛关注的话题,却对开展临床试验的效率以及疫苗的有效性评估,影响重大。

西非埃博拉疫情期间的疫苗监管策略有很多值得借鉴之处。当时的监管机构在临床试验中尝试了很多新方法,并采取了更加积极主动的沟通策略,与疫苗公司就产品应达到的疗效阈值进行了高效对话,最终结果也颇为理想。关于COVID-19疫苗的疗效阈值,美国食品药品管理局(FDA)的说法是这样的:疫苗获批的条件是它能做到预防感染,或令患者的病情严重程度下降50%。

国际艾滋病疫苗行动组织(IAVI)主席、默克疫苗前执行官马克 • 芬伯格(Mark Feinberg)表示:“应对埃博拉危机的过往经历确实给了监管者更多经验,帮助他们更快、更灵活地决策。”

通常临床试验包括3个完整的临床试验阶段,用以确定药物或疫苗的安全性和有效性。但很多新冠疫苗的临床试验却分解成了1/2期或2/3期。这有些特别,但贵在省时省力——它能帮助研究团队略去编写新协议以及等待更多审核批准的环节,从而节省数周甚至数月的时间。

医生正为志愿者接种COVID-19候选疫苗

当然,疫苗开发速度过快也可能带来不利影响。曾有人质疑这么快的研制过程如何确保安全性,也有人表达了自己不愿使用疫苗的消极态度。美联社于5月开展的一项民意调查发现,黑人和拉丁裔美国人因其曾在医疗领域遭受到的严重伤害,比白人老百姓更怀疑COVID-19疫苗是否安全。公共卫生专家表示,这种情况表明了宣传工作的重要性。还有些人怀疑特朗普可能会于选举前强制紧急批准疫苗——在还没有明确的效力及安全性标准的情况下。

公共卫生专家表示,疫苗生产必须保持透明公开,在简化制造和监管步骤的同时,不应牺牲对安全性的严格审核。很多科学家和监管机构都在强调,他们并未放松对安全性的要求。

NIH院长弗朗西斯 • 柯林斯(Francis Collins)在最近的采访中表示:“我们没有采用任何损害到COVID-19疫苗安全性试验的措施,我们也不会放低对其效力的要求。安全性及效力的测试都将以最严格的方式开展。”

未来的挑战

Moderna和辉瑞/BioNTech的候选疫苗刚都分别启动3期和2/3期试验不久,牛津/阿斯利康的疫苗也正如火如荼地进行2/3期。其他团队也正要或将要进入冲刺阶段。最后阶段的临床试验需要招募成千上万的志愿者,一半注射新冠疫苗,另一半作为对照组,接种安慰剂。

在很多专家看来,一些候选疫苗很可能要失败——失败是科学研究最亲密的朋友。德克萨斯州儿童医院疫苗开发中心的主任玛丽亚 • 博塔齐(Maria Elena Bottazzi)说道:“虽然我希望实际结果不会这样,但人们应该事先做好对这一大概率事件的心理准备。”

哥伦比亚大学病毒学家安吉拉 • 拉斯穆森(Angela Rasmussen)说道:“新冠疫苗可能不会成为阻遏大流行的灵丹妙药,人们需要为坏结果做好准备。”

资料来源statnews.com