新冠肺炎疫苗研发：现状与展望

Maochen Li等 著    李升伟  翻译

[题记]现有的新冠病毒疫苗主要包括灭活疫苗、活性减毒疫苗、病毒载体疫苗、蛋白质亚单位疫苗、RNA疫苗、DNA疫苗和病毒样颗粒（VLP）疫苗。我们建议不断推进疫苗免疫接种过程，关注疫苗对健康的影响，及时处理并发症，通过疫苗研发来确保病人的生命安全与健康；还须考虑采取混合匹配疫苗接种、研发新的疫苗如纳米颗粒疫苗、优化免疫佐剂等措施来改善疫苗的安全性和有效性。

导  论

严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2病毒）是一种高度传染性的正义单链RNA病毒，在全球范围内迅速传播。它所引起的感染被称为新冠肺炎（COVID-19），可引起多种症状，比如咳嗽、发热、胸部不适，甚至严重的呼吸窘迫综合症。

为了有效的控制新冠肺炎大流行，有效安全的疫苗是至关重要的。多项研究在研发SARS-CoV病毒和中东呼吸系统综合征冠状病毒（MERS-CoV）的疫苗工作中取得了进展。这些候选疫苗的临床前数据缩短了时间、研发出了目前在市场上提供的SARS-CoV-2疫苗，将为这些新冠病毒疫苗未来广泛的应用提供平台。世卫组织对目前已经得到分析或申报临床试验的各种新冠肺炎疫苗分类为七种：灭活疫苗、活性减毒疫苗、载体疫苗、RNA疫苗、DNA疫苗、蛋白质亚单位疫苗和病毒样颗粒（VLP）疫苗。

   动物实验对于疫苗研发起到了一种关键的作用，包括评价安全性和保护性效果、确定注射计划和确定有效剂量。小型动物，尤其是啮齿目动物，是疫苗研发中生物学和免疫学研究的基础。一般来说，大鼠、小鼠、豚鼠、兔子和其它动物可以用作动物模型，来评价候选疫苗的免疫原性、耐受性和安全性。但是，鉴于这些动物与人类之间的物种差异，免疫接种后可能无法得到相同的生物学效应。对非人类灵长目动物（NHPs）的研究有助于认识和描述人类免疫应答，因为存在相似的先天和适应性免疫应答。多种试剂被用来鉴定人类免疫分子，也显示出对非人类灵长目动物的相似效应。除了临床前试验（动物实验）外，研发疫苗的关键工作还包括临床试验。这其中，一期临床试验评估的是疫苗的安全性、剂量和耐受性，二期和三期试验则研究的是疗效和不良反应。

  疫苗接种是预防新冠病毒传播、最终平息大流行的关键手段。但是，疫苗性能受到了病毒突变的持续获得的影响，源自病毒RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）的固有高错误率，以及刺突（S）蛋白质内高可变性受体结合基序的存在。我们之前已经注意到B.1.351 (β)变异株显著地减少了mRNA受者和灭活疫苗的中和几何平均抗体滴度，可能导致突破性感染。中和活性的减少已经引起了人们对疫苗疗效的关注。因此，快速病毒序列监测（例如：在新的新冠病毒变异株中对E484突变的鉴定）和疫苗的升级换代是至关重要的。

新冠肺炎疫苗现有的疫苗平台

根据世卫组织2022年3月28日发布的数据，有153种疫苗已被批准进行临床试验，有196种疫苗则处于临床前试验阶段。这些疫苗主要包括灭活疫苗（占总数的14%）、活性减毒疫苗（1%）、病毒载体疫苗（复制性和非复制性，占总数的17%）、RNA疫苗（18%）、DNA疫苗（11%）、蛋白质亚单位疫苗（34%）和病毒样颗粒疫苗（4%）。截至2022年3月28日，共有10种疫苗(包括3种印度疫苗)被世卫组织批准用于紧急使用，包括灭活疫苗、病毒载体疫苗、mRNA疫苗和蛋白质亚单位疫苗。

新冠肺炎灭活疫苗

  灭活疫苗是利用化学试剂使体外培养的病毒灭活而生产的。此类疫苗可以保持病毒颗粒作为免疫原的完整性。Wang等人介绍了新冠病毒灭活疫苗的制造过程。在此过程中，取自新冠肺炎病人咽喉拭子的新冠病毒被用来感染非洲绿猴肾细胞，从三个隔离病毒株（HB02、CQ01和QD01）中选择出了复制能力最强的HB02病毒株。在提纯后，对经历过适应性培养、继代培养和扩增的非洲绿猴肾细胞进行继代培养，从中得到P1文库。第7代病毒BJ-P-0207被选用为新冠肺炎灭活疫苗的来源病毒株，然后使用β丙内酯对病毒进行灭活。

  灭活疫苗的一个优点是使用整个病毒作为免疫原。与基于新冠病毒S蛋白或部分蛋白质片断如RBD的疫苗相比，灭活疫苗可以诱导产生针对更广范围抗原表位的抗体。另外，在临床试验中灭活疫苗的总不良反应率低下，临床试验中还没有死亡病例报告，提示它们良好的安全性。但是，灭活疫苗的产量有限，因为这些疫苗的生产必须在三级生物安全实验室或更高生物安全水平中进行。

世卫组织批准的BBIBP-CorV和CoronaVac灭活疫苗是在中国独立开发的。到2022年3月28日，总共有21种候选新冠肺炎灭活疫苗已经得到了临床试验的批准。

新冠肺炎活性减毒疫苗

活性减毒疫苗是基于通过反向遗传学或适应机制获得的病毒，减少了毒性，被用作非致病性或弱致病性抗原。目前，主要的制造过程包括密码子匹配去优化（CPD）和毒性基因敲除。Wang等人和Trimpert等人报道了这种基于CPD的方法对新冠病毒基因进行遗传修饰。其中，将氨基酸(aa)283缺失引入到S蛋白中，并删除了弗林蛋白酶位点，以减弱病毒的毒力，但保留其复制能力。通过基于CPD的方法，大多数病毒氨基酸序列可以被保留并诱导出广泛的应答，包括针对受者内病毒结构和非结构性蛋白而产生的先天免疫、体液免疫和细胞免疫。鉴于抗原漂变的原因，广泛的应答不太可能减弱其疗效。另外，活性减毒疫苗可以通过鼻吸入法诱导出粘膜免疫机制来保护上呼吸道。相比之下，其它类型的疫苗，比如灭活疫苗和mRNA疫苗，通常是肌内注射，只保护了下呼吸道。但是，在削弱了病毒的毒力基因后，毒力可以在宿主内通过复制和增生机制得到恢复。因此，反向遗传学方法还存在着挑战性。目前，还没有世卫组织批准的新冠肺炎活性减毒疫苗以作应急之用。截至2022年3月28日，两种候选新冠肺炎活性减毒疫苗COVI-VAC和MV-014-212已经得到了临床试验批准。

新冠肺炎病毒载体疫苗

  病毒载体疫苗是携带病毒蛋白或多肽等遗传学材料的基于复制－减毒原理的工程化病毒。宿主细胞通过免疫转导机制生产出特定抗原。Zhu等人报道了基于人类腺病毒5型(Ad5)的病毒载体疫苗的制造过程。在此过程中，基于武汉－胡－１株的信号肽基因和优化全长S蛋白基因被导入一种人类Ad5工程化病毒、通过E1和E3基因删除来产生一种表达S蛋白的载体。表达全长S蛋白的一种重组大猩猩Ad25载体被用来制备ChAdOx1 nCoV-19疫苗。在组合人类Ad5病毒和Ad26病毒基础上建立的重组载体还被用来制备人造卫星五号疫苗。另外，由杨森公司研发的Ad26.COV-2-S 疫苗是基于使用Ad26表达基因对S蛋白进行修饰、产生弗林蛋白酶位点的缺失和aa986-987突变的导入。除了腺病毒外，水疱性口炎病毒也可以被修饰、用来生产新冠肺炎疫苗，通过鼻内和肌内的途径诱导非常强烈的体液免疫应答。

除灭活疫苗和部分减毒疫苗外，在生产其他类型的疫苗（如病毒载体疫苗、蛋白质亚单位疫苗、mRNA疫苗、DNA疫苗和VLP疫苗）时，不需要处理SARS-CoV-2活疫苗，因此这些疫苗的生产过程相对安全。另外，病毒载体疫苗可以诱导Th1细胞应答，从而产生强烈的保护作用。但是，基于腺病毒的病毒载体疫苗可以引发并发症，尤其是血小板减少症。因此，在出现血小板减少的情况下，有必要注意相关受者的血小板水平。虽然腺病毒不容易被预先存在的免疫所中和，这些血清中的腺病毒抗体可能降低此类疫苗的免疫原性。因此，可能需要一个额外的灵活剂量作为一种解决方案。

世卫组织已经批准了两种病毒载体疫苗（Ad26.COV-2-S 和AZD1222）。截至2022年3月28日，已经有25种新冠肺炎病毒载体疫苗候选物的临床试验获得了批准，其中4种使用复制性载体、21种使用非复制性载体。此外，3种病毒载体（一种不可复制载体和两种可复制载体）+抗原提呈细胞和一种基于细菌抗原-孢子表达载体的疫苗也被批准用于临床试验。

新冠肺炎蛋白质亚单位疫苗

  蛋白质亚单位疫苗是基于系统表达的病毒蛋白或多肽，使用各种细胞表达系统，如细菌、酵母、昆虫和哺乳动物细胞（如人类胚胎肾细胞）。这些疫苗可以分为重组S蛋白疫苗和RBD疫苗。ZF2001疫苗采用新冠病毒的S蛋白RBD的二聚体形式作为抗原。另一种亚单位疫苗(NVX-CoV2373)采用一种全长S蛋白，其融合前构象包含一个弗林蛋白酶位点突变，修饰的S蛋白由Sf9昆虫细胞表达系统产生。具有融合前构象的S蛋白通常是亚稳态的，很容易转化为融合后的构象。融合前构象可以通过将两个残基（K986和V987）突变为脯氨酸而得到稳定。此外，利用昆虫细胞和杆状病毒表达系统制备了含有RBD的第319-545残基的重组疫苗，通过在表达系统中加入GP67信号肽，重组蛋白的纯度达到98%以上。

  蛋白质亚单位还可以诱导Th1细胞应答。另外，NVX-CoV2373可以诱导出比灭活疫苗和Ad5病毒载体疫苗更高滴度的中和抗体。但是，S 蛋白的分子量较大，与CBD相比，S蛋白的表达效率相对较低。虽然RBD的分子量小、易于表达，但在S蛋白上缺乏其他免疫表位，因此容易发生抗原漂移。

在紧急使用方面，世卫组织只批准了一种COVID-19蛋白质亚单位疫苗(NVX-CoV2373)。此外，截至2022年3月28日，51种候选COVID-19蛋白质亚单位疫苗被批准进行临床试验。

新冠肺炎DNA疫苗

  DNA疫苗是基于由重组质粒编码的病毒抗原。病毒蛋白或多肽是通过在宿主细胞中的转录和翻译过程而产生的。Smith等人在以前制备的MERS-CoV疫苗基础上合成了INO-4800新冠肺炎DNA 疫苗。主要步骤如下：(1)从GISAID获得S蛋白序列；(2)添加N端IgE前导序列；(3)利用算法对IgE-Spike序列进行优化，提高其表达和免疫原性，合成优化序列；(4)酶切后将片段连接到表达载体pGX0001内。Brocato等人利用优化的人密码子克隆基因，将编码新冠病毒S蛋白的DNA构建到pWRG骨架质粒中，利用该骨架质粒制备抗汉坦病毒DNA疫苗。

  与mRNA疫苗相比，DNA疫苗拥有较高的稳定性，可以长期保存。大肠杆菌可以用来制备高稳定性的质粒。但是，该DNA疫苗的免疫原性较低。而且，不同的注射方法，比如肌内注射或电穿孔注射，也会影响疫苗的疗效。

  世卫组织还没有授权供紧急使用的新冠肺炎DNA疫苗。截至2022年3月28日，已经有16种候选新冠肺炎DNA疫苗得到了批准进行临床试验。

新冠肺炎mRNA疫苗

  mRNA疫苗是基于宿主细胞翻译过程期间产生的载体（通常是脂质纳米颗粒）、病毒蛋白质或多肽等封装的mRNA制品。除mRNA本身外，5’端帽和3’端Poly (A)也在调控翻译的效率和稳定性中起到重要的作用。目前，mRNA疫苗通常采用1号帽结构（m7GpppN1mp、与0号帽结构相比，增加了一个额外的2′端甲基化羟基），从而改善了翻译效率。mRNA尾迹有两种方法：使用传统的聚腺苷酸尾添加poly(A)的3′尾或设计适当长度poly(A)的DNA模板，后者可以获得长度控制的poly(A)尾巴。Corbett 等人介绍了mRNA-1273疫苗的制造工艺。合成了经优化的具有稳定融合前构象的编码新冠病毒S-2P蛋白mRNA（2P代表上述K986和K987残基的双脯氨酸突变）。合成的mRNA序列经寡聚dT亲和纯化后包裹在脂质纳米颗粒中。BNT162b2疫苗还采用了一种类似的编码S-2P的mRNA，而BNT162b1疫苗则采用编码RBD的mRNA并将T4纤维蛋白的三聚体结构域融合到C端。而且，适当的传递系统如纳米脂质质粒（LNP）可以保护mRNA免受核酸酶的降解，进一步增强mRNA疫苗的疗效。LNP对mRNA进行包膜，能有效地将mRNA转移到细胞中，诱导产生较强的免疫应答；因此被广泛应用于大多数mRNA疫苗中，包括BNT162b2和mRNA-1273。此外，脂多糖复合物、高分子纳米颗粒、阳离子多肽、多糖颗粒等传递系统也为mRNA疫苗的改进提供了无限可能。

  mRNA疫苗诱导的免疫机理与DNA疫苗的免疫机理大致相同。BNT162b1和BNT162b2疫苗传递的都是抗原的遗传信息而不是抗原本身，因此它们只需要合成病毒蛋白相对应的RNA，提高了生产速度。 另外，mRNA疫苗可以诱导强烈的Th1细胞应答和GC B细胞应答，同时产生长寿的浆细胞和记忆细胞，持续诱导新冠病毒中和抗体。然而，mRNA疫苗可能导致并发症，尤其是心肌炎，并且由于mRNA的不稳定性，而拥有更高的储存要求。

世卫组织已经批准了两种类型的mRNA疫苗：mRNA-1273和BNT162b2，截至2022年3月28日，已经有28种候选新冠肺炎mRNA疫苗得到了批准进行临床试验。

新冠肺炎病毒样颗粒（VLP）疫苗

  VLP疫苗是基于体外表达的病毒结构蛋白和表面装饰的病毒多肽组成的非传染性颗粒。Tan等人利用间谍标签技术在之前的蛋白纳米颗粒平台的基础上，通过形成共价等肽键，在蛋白颗粒表面对新冠病毒RBD进行修饰，得到RBD间谍VLP。此外，利用植物表达系统构建了被修饰全长S蛋白(包括R667G、R668S、R670S、K971P和V972P突变)表达的自组装VLP疫苗。

VLP疫苗不包含病毒基因组，植物基VLP疫苗具有口服疫苗的潜力。通过在蛋白颗粒上加载多种抗原，如不同变异株的RBD，可以诱导产生针对多种免疫表位的中和抗体，提高了对新冠病毒变异株的中和活性。但是，VLP疫苗的制造过程更加复杂，还没有发表相关的数据以用于人体临床试验。

还没有新冠肺炎VLP疫苗被世卫组织授权用于紧急用途。截至2022年3月28日已经有六种候选新冠肺炎VLP疫苗得到批准进行临床试验。

疫苗的安全性

疫苗诱导的并发症

  尽管目前得到批准的新冠肺炎疫苗在临床试验中是安全的，其所带来的不良反应却是很多的，包括发热、头痛、疲惫、注射部位疼痛和恶心。随着疫苗接种运动的进行，一些受试者出现了并发症，几例患者还死于心血管疾病如动脉硬化。此外，在mRNA-1273和BNT162b2疫苗的III期临床试验中发生了心脏骤停。由新冠肺炎疫苗诱导的可能并发症主要包括以下种类：(1)凝血功能障碍如血小板减少症；(2) 心脏病如心肌炎；(3)免疫性疾病，如过敏反应、自身免疫性肝炎和自身免疫性甲状腺疾病；(4)神经系统疾病如面瘫和功能性神经疾病；(5)淋巴系统疾病；(6) 其他疾病如罗韦尔综合症、红斑疹和冻疮样病变。尽管这些并发症的发生率是低的，疫苗和这些疾病之间的关系还有待于探索。

新冠肺炎疫苗接种在不同人群中的效果

新肺炎疫苗主要是由诱导中和抗体和记忆细胞而实现功能的。但是，对于有先天性免疫疾病如自身免疫性风湿病和过敏史或肿瘤史的病人来说，新冠肺炎疫苗接种可能导致不良反应。另外，老年人和孕妇也受到了关切。与成年人相比，老年人的免疫系统功能减弱，他们的疫苗接种可能达不到预期的保护效果。对于孕妇，新冠肺炎可能导致不良反应，如流产、早产或胎儿畸形。

新冠肺炎疫苗的改进

尽管新冠肺炎疫苗可以减少感染风险和病人死亡率， 目前疫苗的问题包括减少变异株的中和活性和疫苗接种相关的不良反应。采用混合匹配疫苗和研发新的疫苗如病毒样颗粒疫苗和纳米颗粒疫苗，改进现有疫苗佐剂，并且改变疫苗接种途径，这些措施将有可能改善疫苗的疗效、将不良反应的发生减少到一定程度。

混合接种

在缺乏可用的疫苗资源情况下，第二针注射异基因疫苗可以有效地促进接种进程。然而，使用非同源疫苗进行接种可能引起对安全性和有效性的关注。Borobia等人对一种异质性新冠肺炎疫苗接种后的免疫原性进行了评估，表明异质性疫苗可能提供更强烈的免疫保护。第一针为AZD1222，接着是BNT162b2疫苗，可诱导强烈的免疫应答，是安全的。Hillus等人的研究取得了相同的结论。与间隔10-12周注射AZD1222和间隔2-3周注射BNT162b2疫苗相比，间隔10-12周注射AZD1222和BNT162b2疫苗效果更好，耐受性和免疫原性更好。 异源疫苗可以互补不同疫苗的优势，用BNT162b2疫苗接种可以获得较强的B细胞免疫，诱导产生高水平的中和抗体，而AZD1222疫苗可以诱导较强的T细胞应答。因此，该方案适用于免疫功能下降的个体(如器官移植和癌症患者)。一些研究通过同源接种或异源接种的增强剂量来评估奥密克戎变异株的中和活性。同源增强子和异源增强子均能提高受试者血清对奥密克戎变异株的中和活性，但额外的异源疫苗的中和效率更高，支持异源疫苗的连续接种。

纳米颗粒疫苗

  新的疫苗平台如mRNA疫苗提供比传统疫苗更有效的免疫保护。 但是，这些疫苗对变异株，尤其是β和δ变异株的中和活性较低。纳米颗粒疫苗可能有比mRNA疫苗更好的中和活性，为疫苗研发提供了一种新方向。

  Ko等人设计了一种由24个多聚新冠病毒RBD纳米颗粒和一个铁蛋白骨架组成的纳米疫苗。该疫苗对蝙蝠冠状病毒、SARS-CoV病毒和SARS-CoV-2病毒（包括ɑ、β和γ变异株）产生交叉中和抗体反应。该疫苗诱导的DH1041-DH1045强中和抗体对K417N、E484K、N501Y等多种突变均具有中和活性。Walls等人设计了由60个新冠病毒S蛋白RBDs组成的自组装蛋白纳米颗粒免疫原。该免疫原可靶向不同的免疫表位，低剂量仍可诱导高水平的中和抗体表达。而且，与传统疫苗相比，纳米颗粒可长期存在于B细胞滤泡中，产生持续的生发中心反应，确保高水平产生抗体。此外，根据铁蛋白的自组装功能，可以插入S蛋白RBD、血凝素等重要的病毒蛋白，作为生理相关的三聚体病毒刺突形式，进一步提高疫苗疗效。因此，通过优化抗原包装，产生更强、更持久的免疫应答，纳米颗粒疫苗可能在未来的新冠肺炎疫苗中发挥重要作用。

免疫佐剂的改进

  佐剂是增强免疫应答的疫苗成分，在提高疫苗疗效、减少不良事件以保证安全性方面发挥着非常重要的作用。在过去20年中，一系列新的佐剂已被用于许可疫苗，包括氢氧化铝、MF59、AS03、CpG 1018，以及CoVaccine HT，其中氢氧化铝可减少免疫相关病理反应，其他佐剂可触发特异性细胞受体，诱导注射部位和引流淋巴结的先天免疫反应，进一步促进抗体的产生。因此，适当的佐剂对于维持疫苗的持久性和有效性至关重要。

  明矾是全球疫苗开发中应用最广泛的佐剂，可诱导抗体应答和不同的CD4⁺细胞(低水平)应答。其机制可以解释为增强抗吞噬作用，激活促炎NLRP3通路。此外，铝佐剂可以减少免疫相关的病理反应，提高安全性，这也解释了BBIBP-CorV和CoronaVac(这两种疫苗都使用氢氧化铝作为佐剂)具有良好的安全性。但铝佐剂的免疫原性较差。用重复丝氨酸磷酸残基组成的短肽抗原对明矾进行化学修饰可以显著增强GC细胞和抗体的应答。

  MF59是一种水包角鲨烯油乳状佐剂，在超过38个国家被批准用于流感疫苗，它具有可生物降解和生物相容性。MF59表现出良好的耐受性和安全性，使用该佐剂接种的疫苗可激发巨噬细胞的活化和趋化因子的产生。这些趋化因子将中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞招募到淋巴结，进一步形成级联放大反应，并激活B细胞和T细胞。此外，MF59还能刺激IL-4和STAT6信号通路，诱导抗体应答。值得注意的是，上述应答并不依赖于I型干扰素或炎症通路。因此，MF59被选为新冠肺炎疫苗的佐剂。

  AS03与MF59相似，但增加了增强免疫力的α-生育酚(维生素E)成分。因此，它可以独立诱导前炎症细胞因子和趋化因子的表达(不依赖于I型干扰素)。此外，AS03可触发短暂的先天免疫应答，注射AS03可诱导小鼠模型中细胞因子的短暂产生，维生素E可进一步增强一些趋化因子和细胞因子的表达，如CCL2、CCL3、IL-6。在临床试验中，AS03被评价为几种重组S蛋白疫苗的佐剂，AS03的加入进一步改善了Th2无偏性细胞应答和IFN-γ的产生，可能会增强新冠肺炎疫苗的疗效。

  CoVaccine HT也是一种油包水(O/W)乳液，而CpG是合成的DNA序列，含有未甲基化的CpG序列。与氢氧化铝佐剂相比，AMP-CpG和CoVaccine HT具有更好的免疫原性。以AMP-CpG为佐剂，在低剂量S蛋白水平下仍能诱导老年小鼠产生持续抗体和T细胞反应。降低S蛋白剂量可减少不良事件的发生，提高疫苗安全性。与氢氧化铝相比，CoVaccine HT可以更大程度地促进中和抗体的产生和成熟，从而快速诱导对新冠病毒的免疫应答。

铝佐剂的使用可减少相关疫苗的不良事件，提高疫苗安全性。 然而，铝佐剂的免疫原性较差。因此，不同佐剂的共同使用可以提高免疫原性，同时保证受试者的安全性。

接种途径的改变

除了序贯免疫（混合接种）、研发新疫苗（如纳米颗粒疫苗）和免疫佐剂改进外，改变免疫接种途径也是一种切实可行的措施来改进现有新冠肺炎疫苗的保护和疗效。所有世卫组织批准的疫苗都采用肌内注射方法，它们中大多数都只能保护下呼吸道，只有Ad26.COV-2.S疫苗是例外，它可以同时保护上呼吸道和下呼吸道。但是，新的奥密克戎变异株对上呼吸道有较强的感染力，主要导致上呼吸道症状，所以现有的疫苗很难以提供有效的保护。粘膜免疫在预防病原体入侵方面起到了重要作用。疫苗的鼻内给药（吸入途径）可以对于预防新冠病毒感染（尤其是奥密克戎变异株）得到更好的保护效果。与传统的肌内注射相比，鼻内给药可以有效地诱导一种局部的免疫应答。疫苗抗原经吸入进入呼吸道、穿过粘液层，诱导局部IgA的产生并在病原体进入部位提供保护。另外，鼻内给药可以诱导产生更高水平的粘膜抗体。虽然肌内注射后粘膜表面能检测到一些IgG，但粘膜IgA的缺乏仍使呼吸道容易感染。此外，鼻内给药比肌内注射具有更好的合规性，管理更加方便。但是，鼻内给药仍然有一些缺点: 这种给药方法引起的全身免疫应答往往比肌内注射给药方法低，因为当病毒制成气雾剂时，其滴度可能会降低；鼻内给药途径可引起抗原或疫苗佐剂进入中枢神经系统并引起不良反应；而且吸入途径通常需要辅助给药装置(如压力装置、雾化器)，且成本较高，限制了该方法的应用。上述研究表明，经鼻吸入途径比肌内注射途径能更有效地保护上呼吸道和抑制病毒感染，相关不良事件较少。然而，单独经鼻吸入途径诱导的免疫反应低于肌内注射途径诱导的免疫反应。因此经鼻吸入途径更适合于增强免疫功能。 通过混合途径(先肌内注射后经鼻吸入途径)，与重复肌内注射途径相比，可以诱导更高水平的抗体，提供更强的保护。随着越来越多的疫苗被批准用于临床试验，经鼻吸入途径将得到更广泛的应用。

前景与展望

  已经有超过153种候选疫苗进入了人体临床试验。新的疫苗平台将毫无疑问得到评价，如纳米颗粒疫苗和病毒样颗粒疫苗。

  在接种新冠肺炎疫苗后，可能产生T细胞免疫（如Th1细胞应答）、B细胞免疫（如生发中心应答）和其他免疫应答。分化的Th细胞可以通过促进CD8⁺ T细胞的活化和分泌IFN-γ来增强机体的免疫应答。在Th细胞的帮助下，活化的B细胞在淋巴滤泡内增殖分裂形成生发中心，最终形成浆细胞，而记忆B细胞会分泌高亲和性抗体。另外，新冠肺炎疫苗可以产生记忆B细胞和记忆T细胞。宿主机体内的抗病毒免疫屏障可以通过体液免疫应答、细胞免疫应答和记忆细胞的共同作用得到构建。

  尽管新冠肺炎疫苗已经在动物研究和临床试验中取得了令人激动的效果，而且有七种疫苗得到了世卫组织审批以作应急之用，不良反应包括注射部位疼痛和发热，以及由于接种引发的并发症如凝血功能障碍、心肌炎、免疫疾病、神经系统疾病和淋巴系统疾病等，已经引起了人们对疫苗安全性的关注。疫苗不良事件的总发生率较低，一些并发症主要发生在有基础疾病（如心血管疾病和肿瘤）的患者身上。建议各国政府和有关机构加快疫苗免疫接种进程。同时，应该特别关注受者的健康状况、并发症的及时治疗、疫苗研发和保证病人的生命和健康。另外，考虑到一些个体的特点（如老年人、孕妇、器官移植患者、癌症病人和艾滋病病人），相关机构应该密切监测不良事件、检测免疫接种后抗体滴度。对于器官移植和癌症患者，由于持续使用免疫抑制药物，新冠肺炎疫苗显示有接近50%的总体保护效果，不能令人满意。这些人群是新冠病毒易感人群，应及时加强免疫接种措施，减少突破性感染。对于艾滋病病毒感染个体，机体内的病毒水平应该在接种期间得到有效的控制。否则，突破性感染还是会发生。

  在后疫情流行时期，奥密克戎等新的新冠病毒变异株经常拥有高感染力和高免疫逃避能力。现有的疫苗战略难以有效地预防由奥密克戎变异株引起的感染，它不仅是由S蛋白内更多突变部位的积累引起，还因为奥密克戎变异株主要导致上呼吸道感染，而肌内注射途径诱导的保护性抗体经常指向下呼吸道（肺）。在这种情况下，改变或调整疫苗接种战略对于控制感染和减轻公共卫生压力是非常显著的。 我们相信，以下几点值得注意：(1)虽然加强剂量可以增强记忆细胞的应答，提高抗体滴度，产生更强的保护作用，但第四针注射可能不能有效地应对奥密克戎变异株感染。(2)对新冠肺炎疫苗的优化，比如改变给药途径（使用吸入性疫苗来诱导粘膜免疫以进一步保护上呼吸道）、研发新的疫苗（对于灭活疫苗，结合使用β+ δ等VOCs种子株可诱导产生多表位抗体，也可对关切变异株序列使用mRNA或病毒载体疫苗）、以及采用序贯免疫（使用用不同途径研发的疫苗如灭活疫苗+病毒载体疫苗/mRNA疫苗）将提供比现有疫苗接种更好的保护。(3)尽管采用可吸入和序贯免疫可以提高新冠肺炎疫苗的疗效，追加接种Ad5-nCoV疫苗的不良反应发生率高于追加接种同源灭活疫苗。另外，接种病毒载体疫苗或mRNA疫苗可能导致上述提及的并发症（如心肌炎和血栓形成）。这样的话，疫苗的安全性和疗效就可以得到平衡。尽管新的疫苗平台（如mRNA疫苗）可以提供更有效的保护，其安全性还是低于灭活疫苗。人们还提议使用多价灭活疫苗如β+δ灭活疫苗战略。在这种情况下，研发只能在新的变异株出现后才能进行，而且研发速度低于使用新变异株序列的mRNA疫苗。(4)奥密克戎变异株的出现可能提示新冠病毒主要感染部位的改变(除奥密克戎外，其他VOC通常会引起肺部感染)，奥密克戎感染病人的症状较轻，其住院率低于δ变异株感染病人。在这种情况下，有许多无症状奥密克戎感染者。便宜有效的新冠肺炎抗病毒药（尤其是口服药）将大大缓解严重的疫情，有助于疫情早日结束。此外，奥密克戎可能不是最后一种关切变异株，而是一种新的重组型Delta 21 J/AY.4-Omicron 21 K/BA.1，也叫“德尔塔密克戎”，在法国、美国等许多国家都有出现，δ变异株的NTD与奥密克戎变异株的RBD结合可能会优化病毒与宿主细胞膜的结合。虽然德尔塔克戎变异株的检测序列低于奥密克戎变异株，且主要症状为轻度上呼吸道感染，但应加强对这种新出现的变异株的监测。

  此外，之前感染新冠病毒的个体在单剂新冠肺炎疫苗后产生了高水平的抗体应答，这可能与强记忆细胞应答有关。 对于那些没有感染过新冠病毒的人来说，纳米颗粒疫苗可能是对突变株感染免疫的更好选择。与传统疫苗相比，纳米颗粒可以停留在生发中心B细胞中，通过产生持续的生发中心反应来确保高水平抗体的产生。除开发新疫苗外，免疫原性较好的佐剂或联合佐剂可减少不良事件，提高疫苗的保护效果。

随着新疫苗的推出和口服抗病毒药物(如莫努匹拉韦)的批准，人类与新冠病毒之间的僵局将被打破。Swadling等人对58名暴露风险高但未感染新冠病毒的医务人员进行了研究，发现其抗复制转录复合体(RTC) T细胞反应更高。这些发现可能为疫苗设计提供新的思路，通过靶向RTC诱导类似的T细胞应答。一种基于新冠病毒RBD的经鼻注射IgY抗体在动物模型中对β、δ和奥密克戎变异株具有多重保护作用，有望成为暴露前预防新冠病毒感染的一种额外措施。

这些制药领域的新成就将毫无疑问地成为抗击新冠肺炎的强大武器、帮助结束疫情大流行。

[资料来源：Signal Transduction and Targeted Therapy ]

原文链接：

COVID-19 vaccine development: milestones, lessons and prospects | Signal Transduction and Targeted Therapy  https://www.nature.com/articles/s41392-022-00996-y

扩展阅读：

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