新冠疫情环境下各国纷纷投入新型疫苗的开发竞赛, 时至今日,我们早已不缺“救急”的疫苗,但仍缺高效的疫苗。有人说,新冠疫苗赛道已经成了一片红海,后来者机会渺茫,但我并不这么认为。
原因有二,一方面全球尚有近半数人群未接种新冠疫苗,在低收入国家的新冠疫苗覆盖率仅为2%,海外新冠疫苗缺口仍然巨大;另一方面,随着新冠病毒不断变异,疫苗效力降低,国内外都需要应对变异效果更好的新冠疫苗。
在目前众多技术路径的疫苗中,我个人最看好重组蛋白疫苗。
重组蛋白疫苗,也称基因工程重组亚单位疫苗。它的原理并不复杂,是将新冠病毒的某个关键片段,整合到细菌、酵母等细胞中,在体外大量培养,然后收集纯化后添加佐剂制成疫苗。
和传统疫苗相比,重组蛋白疫苗的安全性比较好,副反应更低,且更容易大规模工业化制造;和mRNA疫苗相比,它对于储藏、运输环境要求较低,可及性高。
以重组蛋白新冠疫苗“天花板”Novavax为例,它展示出了不亚于mRNA疫苗的效果,同时在储存、运输条件方面重组蛋白疫苗更加便捷,只需要2℃-8℃基本冷藏,而mRNA疫苗需要在-20℃甚至-70℃温度下保存。
如果说新冠疫苗第一阶段胜出的关键在于速度,那么第二阶段胜出的关键则在于效果。
尤其对比海外已经有Novavax的疫苗,国内仍缺一款在效果各方面都真正优秀的重组蛋白新冠疫苗。
目前,就我了解到的候选选手主要有四个,智飞生物、三叶草生物、丽珠集团、瑞科生物。除了智飞的疫苗已经上市外,其他还没获批。所以,我们今天不妨从影响重组蛋白疫苗效果的两大关键因素——抗原和佐剂,来聊一聊国产重组蛋白新冠疫苗,谁最有看点,最值得期待?
1、疫苗设计的主菜:抗原
先来看重组蛋白疫苗中的抗原设计。抗原可以说是疫苗发挥作用的核心部件之一,抗原通过诱导机体产生获得性免疫来对抗病毒。
不同技术路线的疫苗对于抗原的选择也不尽相同。灭活疫苗的抗原一般是整个灭活死的病原体,也就是新冠病毒的“尸体”;重组蛋白的疫苗不需要分离毒株,只需要根据病毒的蛋白序列,人为合成的大量病毒抗原,制成疫苗。
不过新冠病毒有多种蛋白,对于重组蛋白来说,哪种蛋白作为抗原才能让疫苗效果最大化?
在回答这个问题之前,有必要先了解一下新冠病毒的结构。
新冠病毒的结构蛋白有四种,分别是S蛋白、N蛋白、E蛋白、M蛋白。其中起着最关键作用的就是S蛋白,它就像是一把“钥匙”,插入到人体细胞上的受体(ACE2)“锁”上,从而打开进入人体细胞的大门,然后复制繁衍破坏宿主细胞。
具体来看,S蛋白又能分S1区和S2区。S1区又分为:N端结构域(NTD)、受体结合结构域(RBD)、亚结构域1和2(SD1,SD2)。而其中在病毒入侵过程起关键作用的就是RBD和NTD区域,RBD负责与受体ACE2结合,而NTD负责在RBD结合受体时起稳定作用。
通过阻断S蛋白或其RBD区域和ACE2受体结合就能将入侵人体的病毒拒之门外。因此S蛋白也成了新冠疫苗开发的首选抗原。
不过,就算都选S蛋白作为抗原,每家药企的选择也并不相同,不同的抗原对疫苗的作用影响很大。
例如,智飞生物的重组蛋白疫苗,使用的抗原是二聚体抗原。根据III期临床数据,其对于任何程度COVID-19感染的保护效力为81.8%。
Novavax的重组蛋白疫苗则选择了三聚体全长S蛋白作为抗原。根据III期临床数据,其疫苗整体可达90.4%保护效力,对中重症100%保护效力,对高危人群也有91%的保护效力。
虽然没有做头对头试验,但是不难看出Novavax效果甚至能够媲美mRNA疫苗。这和其使用的S蛋白三聚体抗原有分不开的关系,从抗原的完整度来看,S蛋白三聚体>S蛋白>RBD,使用的抗原越完整,疫苗所拥有的免疫原性也就更强。
目前国内也有以S蛋白三聚体为抗原的重组蛋白新冠疫苗,例如瑞科生物、三叶草生物。
其中,瑞科生物的新冠疫苗选择的是NTD-RBD-foldon三聚体,由NTD及RBD两种免疫原组成,这两个结构域的组合可以最大限度地产生中和抗体。而三聚体化标签(Foldon)被设计用来模拟棘突蛋白的天然结构以增强体液免疫应答。
与RBD亚单位疫苗相比,NTD-RBD-foldon三聚体抗原包含更保守的表位,对新出现的变异株也具有更好的交叉保护效果。这在瑞科生物的新西兰I期临床试验中,已经得到验证。
2、疫苗设计的佐料:佐剂
除了抗原外,影响重组蛋白疫苗的另一关键因素就是佐剂。所谓佐剂是指,加入疫苗中能够增强疫苗免疫原性的物质。
如果把新冠疫苗的研发当成是烹饪一道菜的话,抗原可以看成是原材料,而佐剂则是调味料。虽然在一道菜里,你很难看到佐料,但如果没有佐料那么整道菜将索然无味。
尤其是对于重组疫苗而言,佐剂更加重要。因为重组蛋白疫苗只包括能够引起免疫保护的病原体部分,虽然这让疫苗纯度提升,安全性增加,但疫苗的免疫原性也随之降低。为了增加重组蛋白疫苗的免疫原性,一款合适的佐剂必不可少。
虽然佐剂很重要,但是除了铝佐剂外,至今FDA也就新批准了5款佐剂,MF-59、AS01、AS03、AS04、CpG1018。不同的佐剂所对应的抗原不同,因而所能应对的疾病也各不相同。例如,MF-59疫苗用于流感疫苗,AS01用于带状疱疹、疟疾疫苗,AS04用于乙肝、人乳头瘤疫苗,AS03用于大流行性流感疫苗、CpG1018用于乙肝疫苗。
而AS03之所以能被应用于新冠肺炎疫苗,是因为在此前的流行性大流感中,其作用效果已经被证实。在曾经的H5N1流感中,AS03能够显著增强H5N1疫苗抗原的免疫反应。虽然MF-59也曾用于流感疫苗,但AS03中添加的的维生素E使得AS03拥有更强的免疫能力。
具体来看,AS03的成分并不复杂例,主要由维生素E、表面活性吐温80、角鲨烯构成。
其中的角鲨烯,是一种可生物降解的油,通过表面活性剂吐温80在水性缓冲液中稳定,它们是常用的非离子表面活性剂,形成了AS03水包油的乳剂形态。
在肌肉中使用他们会激活骨髓细胞,例如巨噬细胞和树突状细胞,它们会产生趋化因子,进而将中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和树突状细胞等募集到注射部位。
聚集的细胞会进一步放大反应并迁移到引流淋巴结以激活B细胞和T细胞,这两者都是人体的免疫细胞,在被激活后可以第一时间对抗入侵人体的新冠病毒。而维生素E是额外的免疫增强成分,也能调节趋化因子和细胞因子,增强局部的免疫反应。
AS03对于新冠病毒的作用在实际应用过程中也得到了证明。就拿三叶草生物来说,其在新冠重组蛋白疫苗一期的实验中,使用了葛兰素史克的AS03佐剂和Dynavax的CpG1018佐剂。从免疫应答层面来看,AS03佐剂组的效果,要显著好于CpG1018佐剂组。
不过,三叶草最终的II/III期全球临床试验,选择的是CpG1018佐剂。背后的原因,是由于其遭遇葛兰素史克的佐剂断供,不得不用CpG1018佐剂。
无论如何,AS03的佐剂效果毋庸置疑,同时这也提醒我们,拥有自研佐剂的重要性。
好在,国内已经有药企进行佐剂的研发。瑞科生物就是为数不多的一员,其新冠肺炎疫苗ReCOV就使用了自主研发的BFA03佐剂。
佐剂BFA03对标的正是葛兰素史克的AS03,在增强免疫方面也有着明显的效果。根据新西兰I期临床数据,在ReCOV的首次人体试验中,接种2剂ReCOV14天后,血清阳性率(SPR)和阳转率(SCR)均达100%,中和抗体GMT达1643.2IU/mL,这一数据足以与mRNA疫苗相媲美。
3、谁能成为Novavax的挑战者?
看到这里,你大概就能清楚,不是所有的重组蛋白都是一样的东西,这个技术路线不像灭活技术做出来的东西差不多,不同的设计导致的效果天差地别。
比如,为什么有的疫苗接种两针,有的需要接种三针?原因很简单:两针免疫原性不够,不上三针保护效力怕是不够高。
说到提高免疫原性,大家可能最容易想到的是剂量。通常来说,在一定范围内,免疫原性和剂量是正相关的,但也会达到一定的瓶颈期,增加剂量就不太管用了;同时,剂量越高,安全性也可能越低。
对于重组蛋白疫苗,除了剂量探索,剩下的就是抗原和佐剂的优化。回到刚才那个问题上,为什么两针不行?个人猜测,要么是抗原设计不行,要么是佐剂不行。
反观Novavax采用S-2P(抗原是三聚体形态的S-2P蛋白)的抗原设计+黑科技的Matrix佐剂,两针后中和抗体可以到康复者血清的4倍,是一款相当优秀的重组蛋白新冠疫苗。得益于其突出的疫苗保护率和安全性数据,目前欧盟、韩国、日本等亚洲国家,已经相继获批其疫苗上市,并拿到了不少的订单。
那么,国产疫苗候选选手中,有谁能成为Novavax的挑战者吗?
从疫苗设计上,瑞科生物的疫苗可能是唯一能比肩Novavax的选手。因为它采用了三聚体抗原+新佐剂。
独特的抗原+佐剂,使得这个疫苗在I其临床试验当中表现很优秀,大有“黑马”之势。不仅中和抗体滴度不弱于mRNA疫苗,且对Delta、Omicorn都有较好的交叉免疫活性。
疫苗效果好的同时,安全性、耐受性表现也很好。I期临床未报告严重不良反应(SAE)或导致提前退出研究的接种后出现的不良事件(TEAE),未报告有临床意义的生命体征或临床实验室检查异常。这个疫苗不久后的II/III期临床结果值得期待。
总之,虽然全球已有多款新冠疫苗获批,但随着变异病毒的不断出现,对安全、优效、可及性好的新冠疫苗仍有紧迫的需求。
在新冠疫苗竞争的第二阶段,我们期待重组蛋白疫苗领域玩家能给我们带来更强力的新冠疫苗,也期待国产选手中,能够真正跑出与Novavax一试高下的“黑马”。