“新冠病毒”疫苗研发,任重而道远(1)
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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。
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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。
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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
研发灭活疫苗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。
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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,可以阐明如何通過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。
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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。, 百拇医药(田地)