RNA疫苗的實(shí)際產(chǎn)能與預(yù)期可能會(huì)有偏差。

撰文 ｜ 汪汪

11月9日，美國(guó)輝瑞（Pfizer）公司發(fā)布消息，稱其與德國(guó)BioNTech公司合作研發(fā)的mRNA新冠疫苗BNT162b2對(duì)沒(méi)有感染新冠病毒的健康受試者有效，且有效性超過(guò)90％。緊隨其后，11月16日，Moderna公布了該公司研發(fā)的新冠疫苗mRNA－1273 的三期臨床試驗(yàn)結(jié)果，表明該疫苗具有94．5％的保護(hù)效力。這兩則新聞都引起了巨大的轟動(dòng)。目前全世界有超過(guò)200種COVID－19疫苗正處于研發(fā)中，其中48種已經(jīng)進(jìn)入臨床研究階段［1］。全球新冠感染人數(shù)還在不斷增加，所有人都將期盼的目光轉(zhuǎn)向疫苗，它或許是破局的唯一途徑。各大公司和科研機(jī)構(gòu)都在快馬加鞭， RNA疫苗為何能夠拔得頭籌？

五類疫苗，各有優(yōu)勢(shì)

早在1880年以前，人類就已經(jīng)開發(fā)出疫苗，用于預(yù)防致病微生物，英語(yǔ)中疫苗一詞“vaccine”源自于愛(ài)德華·金納（Edward Jenner）所使用的牛痘，“vacca”即是拉丁文中的“�！�。牛痘疫苗成功消除了當(dāng)時(shí)肆虐人間的天花，愛(ài)德華也因此被稱為疫苗之父。在此之后，人類繼續(xù)成功地用疫苗控制和根除了許多嚴(yán)重的動(dòng)物傳染�。ɡ�如經(jīng)典的豬瘟、牛瘟）和人類傳染病，如小兒麻痹癥、麻疹、腮腺炎、流感等［2］。

疫苗的種類不同，但發(fā)揮作用的機(jī)制是相似的。它們通常采用注射形式，將低劑量的病原體注入人體——這些病原體可能是部分也可能是全部形態(tài)——以促使人體產(chǎn)生針對(duì)這種病原體的抗體�？贵w具有免疫記憶特性，當(dāng)再次出現(xiàn)相同的病原時(shí)，機(jī)體會(huì)迅速產(chǎn)生免疫響應(yīng)，進(jìn)而預(yù)防感染。

根據(jù)引發(fā)免疫應(yīng)答的方式不同，我們可以將制備疫苗的技術(shù)分為五種（圖1）。一些技術(shù)比如說(shuō)減毒活疫苗、滅活疫苗等已經(jīng)投入大規(guī)模應(yīng)用，而一些新技術(shù)比如RNA／DNA疫苗還從未出現(xiàn)于人用商業(yè)疫苗中。

圖1． 五種類型疫苗通過(guò)引發(fā)免疫應(yīng)答的方式不同而有所區(qū)別［3］

1． 減毒活疫苗（Live attenuated vaccines）

減毒活疫苗是現(xiàn)有的最為成功的疫苗，在抗傳染病戰(zhàn)場(chǎng)上曾立下戰(zhàn)功無(wú)數(shù)，例如預(yù)防麻疹、脊髓灰質(zhì)炎。減毒活疫苗是從自然界篩選或者由實(shí)驗(yàn)室培育出的毒力降低或者無(wú)毒的病原體，這些病原體可以存活但不會(huì)引起疾病，接種后，疫苗中的病毒可以生長(zhǎng)、復(fù)制，從而引起接種者的免疫反應(yīng)。
優(yōu)點(diǎn)：

• 模仿自然感染過(guò)程，因此具有強(qiáng)大的保護(hù)作用

• 具有成熟的監(jiān)管批準(zhǔn)體系，以及大規(guī)模制造的經(jīng)驗(yàn)

• 單次注射即可發(fā)揮免疫效應(yīng)，無(wú)需其他佐劑

缺點(diǎn)：

• 活病毒仍然有微小的可能會(huì)在人體內(nèi)恢復(fù)毒力

• 由于潛在的安全隱患，免疫系統(tǒng)較弱的人被限制使用

• 需冷藏儲(chǔ)存，給運(yùn)輸帶來(lái)潛在壓力

2． 滅活疫苗（ Inactivated vaccines）

滅活疫苗是通過(guò)加熱、化學(xué)手段或者輻射等方式使病毒失去活性，這些滅活后的病毒無(wú)法在體內(nèi)復(fù)制，但仍可觸發(fā)免疫效應(yīng)。滅活疫苗也被廣泛使用，早前在針對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒的疫苗和某些類型的流感疫苗中曾應(yīng)用過(guò)這一技術(shù)。九月初，中國(guó)政府已經(jīng)緊急批準(zhǔn)了由Sinovac Biotech公司開發(fā)的滅活COVID－19疫苗，限量使用于高危人群［4］。
優(yōu)點(diǎn)：

• 技術(shù)完備，安全性高

• 病毒經(jīng)過(guò)滅活，可用于免疫力低下的人群

缺點(diǎn)：

• 免疫性低，需要多次接種加強(qiáng)免疫。

3． 蛋白亞單位疫苗（Protein subunit）

亞單位疫苗不包含病毒的活成分，而是由可觸發(fā)免疫反應(yīng)的病毒純化片段（如蛋白質(zhì)抗原）制成。這也是一種此前使用過(guò)的技術(shù)，如乙型肝炎疫苗就是以乙型肝炎病毒表面抗原為基礎(chǔ)制成的。
優(yōu)點(diǎn)：

• 沒(méi)有病毒活成分，安全性較高

• 可用于免疫力低下的人群和其他弱勢(shì)人群

缺點(diǎn)：

• 需要對(duì)能引起免疫反應(yīng)的蛋白質(zhì)抗原進(jìn)行研究，因此研發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)

• 免疫性低，需要多次接種加強(qiáng)免疫，或與免疫系統(tǒng)刺激劑同時(shí)使用

4． 載體病毒疫苗（Virus vectors）

此類疫苗通常采用被削弱且本身無(wú)法引起疾病的病毒作為載體，將真正的致病抗原傳遞到體內(nèi)，在感染體內(nèi)細(xì)胞后，載體病毒攜帶的大量抗原可以引發(fā)免疫反應(yīng)，繼而產(chǎn)生免疫效果。本次疫情中一個(gè)引人注目的例子是澳大利亞政府寄予厚望的一顆疫苗：由牛津大學(xué)與阿斯利康聯(lián)合研發(fā)的疫苗AZD1222（以前稱為ChAdOx1），它就是基于改良的黑猩猩腺病毒作為載體的疫苗。
國(guó)際上目前已批準(zhǔn)為兩種基于腺病毒載體的COVID－19疫苗開啟緊急使用，在醫(yī)務(wù)人員、防疫人員、邊檢人員以及保障城市基本運(yùn)行人員等特殊人群中，先建立起免疫屏障，保障整個(gè)城市的運(yùn)行。一個(gè)是由中國(guó)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院與CanSino Biologics公司聯(lián)合研發(fā)的疫苗［5］，另一個(gè)是由隸屬俄羅斯衛(wèi)生部的加馬列亞研究中心（Gamaleya Research Institute）研發(fā)的疫苗［6］。
優(yōu)點(diǎn)：

• 免疫效果好，疫苗接種后可以實(shí)現(xiàn)抗體的高濃度表達(dá)

• 單劑量足以刺激長(zhǎng)期保護(hù)

缺點(diǎn)：

• 載體病毒也可能激發(fā)免疫應(yīng)答，從而降低疫苗的有效性

• 生產(chǎn)效率較低，成本較高

5． DNA／RNA 疫苗 （DNA／RNA－based）

DNA和RNA疫苗是在對(duì)病毒進(jìn)行基因測(cè)序后，找到編碼一部分病毒遺傳物質(zhì)的片段（例如刺突蛋白），通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室制造這些片段來(lái)生產(chǎn)疫苗。在注射疫苗后，人類的細(xì)胞會(huì)通過(guò)這些片段來(lái)產(chǎn)生該病毒的對(duì)應(yīng)部分蛋白（或抗原），進(jìn)而激發(fā)免疫反應(yīng)。此類疫苗僅需要病毒的基因序列即可快速進(jìn)行研發(fā)，所以它們能率先進(jìn)入臨床試驗(yàn)。例如Moderna公司和美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所（US National Institute of Allergy and Infectious Diseases）共同開發(fā)的RNA疫苗mRNA－1273，在新冠病毒測(cè)序后僅兩個(gè)月就進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段。
優(yōu)點(diǎn)：

• 僅根據(jù)基因測(cè)序即可快速開展疫苗研發(fā)

• 制造技術(shù)簡(jiǎn)單，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)低廉

• 僅含病毒的遺傳物質(zhì)片段，不會(huì)使人感染病毒

缺點(diǎn)：

• 目前尚無(wú)批準(zhǔn)用于人類的DNA ／ RNA疫苗，因此在批準(zhǔn)使用之前，它們可能會(huì)面臨難度更大的法規(guī)審查

• 病毒片段帶來(lái)的免疫效果低，因此可能需要多次接種加強(qiáng)免疫

• 理論上仍存在這樣一種可能性：疫苗中所含的DNA／RNA片段可能被整合進(jìn)入接種者基因組中

圖2． 各種疫苗及其潛在優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的總結(jié)

（原圖來(lái)源：https：／／www．nature．com／articles／s41392－020－00352－y）

RNA疫苗：美景尚未成真

11月9日，輝瑞（Pfizer）公司和BioNTech公司聯(lián)合宣布，雙方聯(lián)合開發(fā)的基于mRNA技術(shù)的候選新冠疫苗BNT162b2在三期臨床試驗(yàn)的中期有效性分析中，顯示出高達(dá)90％的保護(hù)效力。據(jù)《金融時(shí)報(bào)》（Financial Times）報(bào)道，如一切順利，輝瑞計(jì)劃在11月的第三周申請(qǐng)緊急批準(zhǔn)上市［7］。緊隨其后，11月16日，Moderna公布了該公司COVID－19疫苗mRNA－1273 的三期臨床試驗(yàn)結(jié)果，數(shù)據(jù)表明該疫苗具有94．5％的保護(hù)效力，根據(jù)這一結(jié)果，Moderna將在未來(lái)幾周向FDA申請(qǐng)緊急授權(quán)（EUA）［8］。

RNA疫苗為何能在此次全球新冠疫苗研發(fā)競(jìng)賽中遙遙領(lǐng)先？

mRNA（信使核糖核酸）是一種儲(chǔ)存著遺傳信息的RNA分子，在人體內(nèi)，它由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)，可以為細(xì)胞提供指令，指導(dǎo)細(xì)胞合成對(duì)應(yīng)蛋白。一言以蔽之，mRNA疫苗的作用機(jī)制就是讓人體細(xì)胞表達(dá)病毒蛋白片段，從而激發(fā)免疫反應(yīng)（圖3）。

制備mRNA疫苗，首先要在對(duì)病毒進(jìn)行遺傳物質(zhì)分析后，找到病毒編碼特異性抗原的mRNA序列。例如面對(duì)新冠病毒，我們需要找到編碼表面刺突蛋白的對(duì)應(yīng)序列——因?yàn)檫@是病毒結(jié)構(gòu)中最可能引起人類免疫反應(yīng)的病毒部分。然后構(gòu)建疫苗。

目前有兩種mRNA疫苗形式：非復(fù)制mRNA（NRM）疫苗和自擴(kuò)增mRNA（SAM）疫苗。構(gòu)建好的mRNA被配制進(jìn)載體中——通常是脂質(zhì)納米顆�！�—以保護(hù)它們免受降解，并促進(jìn)細(xì)胞攝取。載體顆粒被攝取進(jìn)入細(xì)胞后，釋放出mRNA，被核糖體翻譯后產(chǎn)生目標(biāo)蛋白質(zhì)（可被識(shí)別的抗原）。目標(biāo)蛋白被細(xì)胞分泌后，被免疫系統(tǒng)識(shí)別并激發(fā)免疫反應(yīng)［9］。

在上文中我們提到，典型的疫苗是用滅活、減毒或者是微生物片段來(lái)生產(chǎn)的，是由外界遞入的蛋白片段或者由外界遞入的病毒產(chǎn)生的蛋白片段，來(lái)直接激發(fā)人體的免疫應(yīng)答。而mRNA疫苗從第一步開始就截然不同，它必須被人體細(xì)胞吸收，然后誘導(dǎo)人體細(xì)胞產(chǎn)生部分病毒蛋白，這些病毒蛋白根據(jù)mRNA的序列而表達(dá)。傳統(tǒng)疫苗就像是給人體輸送了一臺(tái)可以表達(dá)病毒蛋白的計(jì)算機(jī)，而mRNA疫苗更像是賦予人體一套操作系統(tǒng)，由人體自行表達(dá)蛋白，這些蛋白分子是獨(dú)立的，并不會(huì)組裝成病毒，但是可以引發(fā)免疫應(yīng)答［10］。

圖3． mRNA疫苗的作用機(jī)制

（圖片來(lái)源：https：／／www．nature．com／articles／s41541－020－0159－8＃Fig1）

根據(jù)上述不同疫苗制備技術(shù)可以看出，傳統(tǒng)疫苗的研發(fā)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)相對(duì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而mRNA疫苗的優(yōu)勢(shì)正在于對(duì)病毒基因組進(jìn)行測(cè)序之后，就可快速進(jìn)入研發(fā)流程。理論上來(lái)說(shuō)，在研發(fā)成功之后，它的生產(chǎn)流程所需要的就是組成RNA的堿基（即A、U、C和G）和酶，因此可以快速線性放大生產(chǎn)。輝瑞與Moderna公司對(duì)疫苗的產(chǎn)量預(yù)期都十分高：輝瑞表示2021年能夠生產(chǎn)多達(dá)13億劑疫苗，而Moderna公司則表示2021年將能在全球生產(chǎn)5億至10億劑疫苗。

但是這一切僅僅是預(yù)期。由于之前沒(méi)有mRNA疫苗的上市案例，因此相關(guān)的法規(guī)、質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)、以及運(yùn)輸注意事項(xiàng)等方面都是在摸索中前行，還存在許多未知的問(wèn)題，這些無(wú)法排除的意外情況可能會(huì)造成疫苗產(chǎn)能與預(yù)期值存在偏差。

除了預(yù)估產(chǎn)量有一定差別，這兩種跑在最前面的mRNA疫苗還存在如下差別：

• 使用劑量有差異。在官方報(bào)道的臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，輝瑞公司的BNT162b2疫苗單次注射的劑量為30μg，而Moderna公司的mRNA－1273疫苗單次注射劑量為100μg，是前者的3倍［11］；

• 在儲(chǔ)存和運(yùn)輸方面，Moderna公司稱mRNA－1273疫苗穩(wěn)定性優(yōu)于輝瑞的BNT162b2。后者必須在－80℃下存儲(chǔ)和運(yùn)輸，而前者可在2℃－8℃的標(biāo)準(zhǔn)冷藏溫度下保持穩(wěn)定一個(gè)月，并在－20℃的冷藏條件下保持六個(gè)月的穩(wěn)定；這意味著Moderna的疫苗在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用方面更為便利；

• 在安全性方面，根據(jù)雙方披露的數(shù)據(jù)來(lái)看：輝瑞公司的BNT162b2無(wú)明顯的安全隱患，常見(jiàn)的不良反應(yīng)只有易感疲勞（3．8％）和頭痛（2．0％）［12］；而Moderna公司也同樣表示臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無(wú)重大安全隱患，大多數(shù)不良反應(yīng)為輕度或中度，第一次給藥后會(huì)出現(xiàn)注射部位疼痛（2．7％），第二次給藥后會(huì)出現(xiàn)易感疲勞（9．7％），肌肉疼痛（8．9％），關(guān)節(jié)痛（5．2％） ，頭痛（4．5％）和注射部位的紅斑／發(fā)紅（2．0％）等［8］。

• 在保護(hù)效力方面，輝瑞與BioNTech公司11月18日公布的三期臨床數(shù)據(jù)表明，BNT162b2疫苗的有效率達(dá)到95％；Moderna公司的三期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)則表明RNA－1273 疫苗具有94．5％的保護(hù)效力。從數(shù)字上看，二者相差無(wú)幾，現(xiàn)在還無(wú)法選出優(yōu)勝者，因?yàn)槎�者臨床試驗(yàn)的構(gòu)建方式存在一定差異，并且目前披露出的有限的臨床試驗(yàn)和安全性數(shù)據(jù)無(wú)法為我們提供更多的信息。

我們需要不止一個(gè)冠軍

這場(chǎng)始于2020年初的疫情，沒(méi)人能想到它的影響力會(huì)如此之大。大家都在焦急等待著有效疫苗的上市，期待著它能將我們混亂的2020拉回正軌，最近的一些關(guān)于疫苗的新聞和數(shù)據(jù)也給了我們這樣的希望，各大公司和科研機(jī)構(gòu)都在快馬加鞭加快研發(fā)進(jìn)度，所有人都將期待的眼神聚焦在終點(diǎn)線上，期待著領(lǐng)先者大步邁過(guò)終點(diǎn)，為我們帶來(lái)好消息。但用“競(jìng)賽”來(lái)形容可能并不合適，傳統(tǒng)疫苗和新技術(shù)到底哪種效果更好尚未可知，對(duì)疫苗安全性的考察我們?nèi)孕枭髦�又慎。更重要的是，我們希望不止一個(gè)勝利者沖過(guò)終點(diǎn)——希望有更多的疫苗可供選擇，成為人類健康堅(jiān)強(qiáng)可靠的守護(hù)者。

參考文獻(xiàn)

［1］https：／／www．who．int／publications／m／item／draft－landscape－of－covid－19－candidate－vaccines

［2］ Advances in mRNA Vaccines for Infectious Diseases，F(xiàn)ront． Immunol．， 27 March 2019， https：／／doi．org／10．3389／fimmu．2019．00594

［3］ https：／／theconversation．com／from－adenoviruses－to－rna－the－pros－and－cons－of－different－covid－vaccine－technologies－145454

［4］ https：／／www．pharmaceutical－technology．com／news／sinovac－vaccine－emergency－use／

［5］ https：／／www．nature．com／articles／d41586－020－02523－x

［6］ https：／／sputnikvaccine．com

［7］ https：／／www．ft．com／content／96614ecd－c854－4582－a1a6－76c050c5c847

［8］ https：／／investors．modernatx．com／news－releases／news－release－details／modernas－covid－19－vaccine－candidate－meets－its－primary－efficacy

［9］ Jackson， N．A．C．， Kester， K．E．， Casimiro， D． et al． The promise of mRNA vaccines： a biotech and industrial perspective． npj Vaccines 5， 11 （2020）． https：／／doi．org／10．1038／s41541－020－0159－8

［10］ https：／／www．a(chǎn)csh．org／news／2020／10／21／how－pfizers－rna－vaccine－works－15104

［11］ https：／／www．cdc．gov／vaccines／acip／meetings／downloads／slides－2020－08／COVID－07－Oliver．pdf

［12］ https：／／www．pfizer．com／news／press－release／press－release－detail／pfizer－and－biontech－conclude－phase－3－study－covid－19－vaccine