Measles, mumps, rubella vaccine(BioNet-Asia Co. Ltd.)

随着水痘-带状疱疹病毒（VZV）的全基因组序列测定、VZV感染性克隆技术成功突破，有效预防疫苗不断出现，并被证实其良好的有效性及安全性，水痘已成为一种可通过特异性免疫预防的疾病。本文将从VZV的基因组学结构、流行病学特点、水痘疫苗与带状疱疹疫苗研究应用进展等方面进行阐述，为疾病一级预防提供参考。水痘-带状疱疹病毒（varicella-zoster virus，VZV）属于疱疹病毒科，α-疱疹病毒亚科，有囊膜的双链DNA病毒，感染后可引起水痘（varicella；chickenpox）和带状疱疹（herpes zoster，HZ）两种疾病，全球感染率>90%。原发性VZV感染表现为水痘，多见于儿童，水痘痊愈后VZV能在宿主的感觉神经节长期潜伏，当宿主细胞免疫力下降时被再次激活，表现为带状疱疹。一项全球疾病负担研究估计，2019年全球VZV感染新发病例为8 396万例，较1990年上升17.85%。全球的HZ发病率也逐年上升，每年造成的生产力损失给全社会带来数十亿美元的损失。一、VZV的基因组学结构Davison和Scott研究表明，VZV病毒DNA包括124 884 bp，相对分子质量约为80 MDa（80×106），G+C含量达到46%。VZV基因组由两个共价键连接的长片段（L）和短片段（S）DNA组成。依据VZV的5个小重复片段区域（R1~R5）中串联重复单位数的差异，可以区分毒株亚型。VZV只有一个血清型，但有多个基因型。目前，已被证实的有5个基因型，另有2个待全基因测序证实。欧洲、美国和新西兰主要流行Clade1和Clade3，亚洲流行毒株以Clade2为主，非洲则以Clade5为主。中国VZV的优势基因型为Clade2，但在我国新疆和西藏发现Clade4和Clade5也为优势进化分支，与Clade2持续循环流行。二、VZV流行病学VZV是一种具有高度传染性的疱疹病毒，感染后常表现为儿童的水痘和中老年人再次激活后的带状疱疹。VZV发病年龄存在地区差异，在一些热带地区，感染平均年龄后移。初次感染后，VZV潜伏于感觉神经节内，在机体细胞免疫力低下的条件下可被再次激活。1.水痘流行病学：VZV引起的水痘为世界范围流行的疾病。在温带气候地区，几乎所有人在青年期均已被感染，其中学龄前或刚入小学的儿童水痘发病率最高，冬、春季为水痘发病高峰。热带地区的发病高峰是最寒冷、干燥的月份，每隔2~5 年出现一次周期性暴发。水痘为自限性疾病，但会因继发细菌感染引起的严重并发症。成年人患水痘，出现脑炎并发症的发生率是儿童的7倍，肺炎并发症发生率可达20%~30%，严重时可导致患者死亡。由于缺乏明确的技术要求和法律法规，中国尚未将水痘纳入法定传染病报告管理，仅部分地区如上海、北京、天津、山东、宁波等省市地区将水痘纳入地方重点监测疾病，按照国家法定丙类传染病进行报告和管理。根据2007年在山东、甘肃和湖南三省开展的入户调查结果估算，中国全人口水痘发病率为358/10万，但由于监测系统尚未全面建立，我国水痘发病病例数存在漏报，发病率被严重低估。2. 带状疱疹流行病学：体内潜伏VZV病毒再激活表现为带状疱疹，它经常发生于老年人和免疫功能低下的成年人中，50 岁以后尤为明显，这与年龄增长导致的细胞免疫功能减退有关。一项系统综述研究发现，欧美、亚太区域的带状疱疹发病率为3~5/1 000人年，≥60岁老年人发病率分别为6~12/1 000人年，随着人口老龄化的加剧，带状疱疹的公共卫生问题将会越来越突出。三、水痘疫苗与带状疱疹疫苗研究进展接种疫苗是预防由VZV引起的水痘与带状疱疹的最经济有效措施。目前已上市的水痘疫苗有各有两种水痘减毒活疫苗、水痘联合疫苗和带状疱疹疫苗，随着对VZV病毒认识的深入及分子生物学技术的发展，灭活疫苗、蛋白亚单位疫苗、病毒载体疫苗、DNA疫苗等技术研发路线也取得了一定进展，但是，距离上市应用仍还有很长的路要走。因此，采用新技术，研制更加安全有效的疫苗是VZV防控研究的重要领域。一水痘疫苗的研究进展1.水痘减毒活疫苗/水痘联合疫苗：水痘减毒活疫苗是最早获准用于预防由人类疱疹病毒引起的疾病的疫苗。虽然VZV-Oka减毒活疫苗具有良好的免疫保护效果，但是VZV属于疱疹病毒属，有在感觉神经节潜伏的危险，此外，VZV减毒活疫苗的毒株可以在免疫缺陷人群、易感接触者中传播。目前在世界各地广泛使用的水痘疫苗均是1983年被世界卫生组织（World Health Organization，WHO）推荐的V-Oka疫苗株。Oka株疫苗的起源可追溯到1952年，Weller和Stoddard通过细胞培养获得VZV，并首次报道疱疹病毒体外增殖成功。1971年，日本学者Takahashi等从1例3岁的水痘患儿水疱液中分离得到Oka疫苗株的亲本株，并培养获得了VZV减毒疫苗株V-Oka，成为了首个水痘减毒活疫苗。由于缺乏合适的动物模型，Oka疫苗株研究都在人群中进行，其最早于日本完成。此后，其他国家也陆续开展了水痘疫苗的研究。早期的有效性临床研究中，美国采用了随机、双盲、安慰剂对照的方法，证明该疫苗在预防这一健康儿童群体的水痘方面有效率为100%。芬兰后采用相同的方法研究显示Oka疫苗的有效率>90%。水痘疫苗于1984年在德国和瑞典首次获得许可，1988年在日本和韩国获得许可。1995年，美国食品和药物监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准水痘减毒活疫苗（Varivax，Oka/Merk）用于12~18月龄儿童的常规免疫，后又推广到12月龄~12岁的儿童进行常规免疫。1997至2005年间的监测结果显示，Varivax疫苗对于水痘的预防与控制是安全有效的。美国水痘疫苗在19~35个月儿童水痘疫苗1剂的接种率从27%提高至88%。高疫苗接种率使美国水痘病例数减少了71%~84%，水痘相关住院率减少了88%，1~4岁儿童水痘相关死亡率减少了92%。相关研究证实，国产水痘疫苗和进口水痘疫苗免疫原性无统计学差异；在安全性方面，除接种后发热率稍高外，其他局部和全身反应性良好。李娜等系统评价发现，水痘疫苗免疫成功率为92.12%，平均抗体滴度为1∶177.95，不良反应发生率为11.54%，表明国产水痘疫苗的免疫原性良好，安全性可靠，能有效降低儿童患水痘的风险。在接受1剂次水痘疫苗的学龄儿童中水痘突破性病例的发生率高达15%，水痘暴发的年龄高峰也由疫苗接种前的3~6岁后移至疫苗接种后的9~11岁。为了减少水痘突破病例的发生率，2006年6月美国免疫实施咨询委员会（Advisory Committee on Immunization Practices，ACIP）建议，对所有4~6岁儿童增加接种第2剂水痘疫苗；对≥13岁无VZV疫苗免疫史者，应间隔4~8周接种两剂水痘疫苗。通过接种2剂次疫苗，可维持更高、更持久的抗体水平。同时，发现第2剂水痘疫苗的不良反应发生率低于第1剂。WHO建议水痘构成重要公共卫生问题的国家应考虑将水痘疫苗纳入常规儿童免疫计划，在 12~18 个月龄时接种第一剂。塞浦路斯、德国、希腊、卢森堡等欧洲国家也已将两剂次水痘疫苗纳入了国家免疫规划。德国建议11~14个月间接种3联疫苗——麻疹、腮腺炎、风疹，以及水痘疫苗。一岁半左右再巩固一针。比利时推荐1~12岁儿童1剂次接种，13岁以上的儿童、青少年和成人2剂次接种，间隔6~10周，1997年水痘疫苗在中国上市，为第二类疫苗自愿接种，免疫程序为满18月龄接种第1剂，满4岁接种第2剂。近几年，北京、上海、天津等省市地区已陆续将水痘疫苗接种纳入常规免疫规划。麻疹、腮腺炎、风疹和水痘联合减毒活疫苗（Measles-Mumps-Rubella-Varicella vaccine，MMRV）联合疫苗的开发基于先前存在的麻腮风三联疫苗（Measles-Mumps-Rubella vaccine，MMR）和 VZV疫苗。自2000年中期以来，有两种MMRV疫苗可用，均已上市，已在美国、澳大利亚、加拿大和许多欧洲国家广泛使用。2005 年 MMRV 联合疫苗在美国获准上市，用于12 月龄至 12 岁儿童，可以替代麻疹-腮腺炎-风疹联合减毒活疫苗（MMR）和单价水痘疫苗。建议在 12~15月龄时接种第一剂疫苗，在 4~6 岁时接种第二剂。接种联合疫苗可以减少免疫接种次数，提高疫苗接种率。既往研究显示，接种MMR后28 d内不能接种水痘疫苗，但是MMRV四价疫苗并未观测到抗原成分之间的互相干扰，而且ProQuad引起的局部反应和全身反应发生率与单价疫苗基本相当，仅发热发生率稍高。Ma等研究表明接种MMRV与麻疹-腮腺炎-风疹疫苗加或不加水痘疫苗（MMR+V/MMR）具有可比的免疫原性和总体安全性。Knuf等［30］表明联合接种2剂MMRV疫苗与单独注射MMR和水痘疫苗一样具有免疫原性和良好的耐受性。此外，Haas对四联疫苗肌肉注射和皮下注射两种不同接种途径的免疫原性及安全性进行了比较，结果显示两组的抗体阳转率均>99%，与肌内注射组相比，皮下注射的红肿和红疹反应率略高，表明两种接种途径的安全性及免疫原性均较好。随着儿童中两剂次水痘疫苗接种策略的实施，针对VZV的免疫应答效果大大提高。对四联疫苗加强免疫后的针对VZV的gpELISA的分析结果显示，两剂次免疫后，超过99%的儿童的抗体浓度可以≥5 U/ml，血清阳转率可以由89%提高至99%，几何平均抗体滴度可以由12 U/ml提高至469 U/ml。两剂次免疫后随访10年观察显示，该接种策略对水痘的预防效果可达到98%，对严重疾病的预防效果可达100%；接受两剂水痘疫苗接种者的突破性水痘发生率比接种1剂者低3.3倍。2.水痘灭活疫苗：水痘灭活疫苗具有安全性高、不良反应发生率低等特点，可解决减毒活疫苗所存在的病毒潜伏性、传染性及毒力回复等问题，因此对于免疫功能低下或缺陷的患者来说，接种灭活疫苗更安全。Sperber等在95位VZV抗体阳性的成年人中研究了减毒活疫苗与灭活疫苗研究的免疫原性与免疫反应特点，结果提示两类疫苗在免疫后6周内诱发的抗体水平无显著性差异。Varis和Vesikari在健康儿童中比较水痘灭活疫苗和水痘减毒活疫苗的疗效，发现两种疫苗都有良好的耐受性，分别有99%和100%检测到血清转换。热灭活的水痘疫苗可能具有更好的安全性，但由于灭活的病毒无法在接受者体内复制，这可能限制了VZV特异性免疫力的提高。目前无上市的水痘灭活疫苗。3.水痘亚单位疫苗：水痘减毒活疫苗作为一种活疫苗，减弱的病毒会潜伏在感觉神经节中，与自然感染的情况类似，在免疫力低下和老年人中会重新激活，产生带状疱疹。作为减活病毒的替代品。理想的人选是一种亚单位疫苗。这种亚单位疫苗可用于针对VZV感染的初级疫苗接种和/或用于增强接种后的免疫反应，以预防带状疱疹。事实上，疫苗病毒已经从接种疫苗后两年内出现的带状疱疹患者中分离出来。Davies等将VZV经细胞培养后，洗涤剂和甲醛处理，蔗糖梯度离心纯化，再用丙酮沉淀，分别制备了含210、240、250和280 μg蛋白的疫苗，该制备工艺保留了VZV蛋白的抗原性和一些特异性糖蛋白的免疫原性，随后的动物实验与人体临床试验均证明疫苗安全有效，没有证据表明兔子或五名人类疫苗接种者有副作用。目前无上市的水痘亚单位疫苗。亚单位疫苗去除了病毒DNA，消除了病毒在接种中出现传播和潜伏感染的危险，比减毒活疫苗更安全。此外，由于亚单位疫苗去除了杂质抗原，降低接种的不良反应，提高了疫苗安全性。但是亚单位疫苗免疫原性较弱，难以激发广泛的免疫应答，特别是T细胞应答偏弱。4.水痘病毒载体疫苗：采用病毒载体的研究策略在理论上可以诱发更有效的免疫反应，因此也有研究者对VZV的病毒载体疫苗进行了研究。Vafai等以痘病毒为载体，将编码病毒特异性糖蛋白gpI（含511个氨基酸残基）的1 642 bp的基因DNA经限制性内切酶切下后克隆到pSCII或pEBI质粒的smaI位点，形成pVVIgpI-51l，与痘苗病毒重组后，获得重组痘苗病毒疫苗VVTgpI-511，感染BSC-1细胞，可以在细胞培养上清液及细胞裂解液中检测到VZV特异蛋白前体产物。另以重组痘苗病毒表达的VVTgpI-511和纯化蛋白TgpI-511分别免疫家兔，检测TgpI-511的抗原性，发现纯化的蛋白TgpI-511可以产生天然VZV的gpI抗体应答，能中和VZV的感染性。上述研究表明，纯化的TgpI-511产物可作为水痘亚单位疫苗的候选物。目前无上市的疫苗，正在研发中。5.水痘核酸疫苗：DNA疫苗具有可同时诱导体液免疫和细胞免疫反应的优势，还可以在宿主体内持久表达，也是基因工程疫苗研究中常用的手段。Hasan等扩增得到VZV病毒糖蛋白E的DNA片段，将其克隆到真核表达质粒pRc/CMV上，构建表达VZV gE的真核表达质粒pRc/CMV-VZV-gE，将重组质粒转化COS7细胞，采用皮下和肌肉注射两种途径免疫8周龄的BALB/c小鼠，结果表明，该疫苗可产生高滴度的中和抗体，其免疫效果具有剂量依赖性，初免200 μg，第四周加强免疫100 μg，可获得持久的免疫。Hasan等进一步研究表明，仅编码分泌型糖蛋白的截短型gE蛋白（gE-D）免疫BALB/c小鼠，可以更好的诱发机体产生IgGl（Th2）。朱塞佩等 构建了gERNA 疫苗。核酸疫苗被称为第三代疫苗，具有很大的应用潜力，但是核酸疫苗作为新的研究方向尚存在许多安全性问题（如自身免疫、超敏反应等），到目前为止尚无核酸疫苗进入临床试验阶段。二带状疱疹疫苗的研究进展带状疱疹临床上尚无特效治疗方法，治疗目标是缓解急性期疼痛，缩短皮损持续时间，防止皮损扩散，预防或减轻带状疱疹后遗神经痛（Postherpetic Neuralgia，PHN）等并发症。治疗方法主要是针对急性带状疱疹的抗病毒治疗和针对相关并发症的其他治疗，但大多仅在带状疱疹急性期使用，且10%~20%伴有较长期PHN的患者，需要数月甚至数年长期使用这些药物来控制疼痛。鉴于带状疱疹和PHN发病率高且治疗费用昂贵，一种有效的预防性疫苗对于降低带状疱疹及其引起的PHN的发病率具有重要的意义。VZV特异性细胞免疫力随着年龄的增长而减退，个体细胞免疫力减弱与体内潜伏病毒再激活的风险增高呈高度正相关。由于水痘与带状疱症均为VZV病毒引起的疾病，Otani等表明儿童期接种水痘疫苗对于预防晚年带状疱疹可能很重要。然而，儿童疫苗接种的有效持续时间尚不清楚，需要进行流行病学研究来检查是否需要加强疫苗接种。Levin等研究表明，使用减毒活疫苗可以提高60岁以上受试者的细胞免疫力。Hayward等与Levin等的非盲研究与Oxman公布的大规模Ⅲ期临床试验结果共同提示，VZV加强免疫是安全的，同时细胞免疫反应的对于预测需要进行VZV加强免疫具有一定的指导意义。Zostavax水痘带状疱疹病毒灭活疫苗是第一个被批准用于预防带状疱疹的疫苗。2006年，美国FDA批准了Zostavax疫苗上市，主要用于60岁以上的老人，可降低那些可能患带状疱疹人群的带状疱疹和PHN的发生率。研究显示 Zostavax 疫苗应用后，60 岁以上成年人带状疱疹的发病率降低 51%；患带状疱疹患者使用后，后遗神经痛的发病率降低 67%；但该疫苗随着接种者年龄的增长，其保护作用会下降，减毒活疫苗在50~59岁人群的保护率为70%，60~69岁的保护率为64%，70岁以上人群的保护率下降至38%。随着时间的延长，Zostavax对预防带状疱疹的效力逐渐降低，观察7~8年的疫苗效果下降至21%~32%，9~11年后与对照组相比效果无统计学差异。Shingrix是一种重组带状疱疹亚单位疫苗，含重组糖蛋白E和AS01B新型复合佐剂［48］。2017年10月25日，美国ACIP推荐 Shingrix 用于年龄≥50岁的成人［52］。2019年5月，Shingrix获批在中国上市［47］，用于≥50 岁成人预防带状疱疹，于2020年6月28日正式在中国市场开售，这也是目前中国唯一已上市的带状疱疹疫苗。研究显示，50岁及以上老年群体接种Shingrix后，感染带状疱疹的风险降低97.2%，接种后第4年为87.9%；对70~79岁人群有90%的保护率，80岁以上为89%。重组带状疱疹疫苗的保护效果、保护持久性均优于减毒活疫苗，因此，美国ACIP推荐50岁及以上免疫正常人群使用以预防带状疱疹及其并发症，既往接种过减毒活疫苗的人可再接种1剂重组带状疱疹疫苗，优先推荐重组疫苗用于预防带状疱疹及其并发症。既往罹患水痘或其他慢性病人群同样被推荐接种重组带状疱疹疫苗。免疫功能低下的个体比免疫功能正常的个体发生带状疱疹及相关并发症的风险更大。Shingrix是第一个被批准用于免疫功能低下人群的带状疱疹疫苗。2021年7月，美国FDA批准Shingrix扩大适用人群：用于18岁及以上免疫功能低下的成人，预防带状疱疹。适用于由于免疫缺陷、或由已知疾病或治疗导致免疫抑制、有或将有增加的带状疱疹风险的18岁及以上成人。结语与展望疫苗通常是预防传染病最经济有效的手段，随着其他疫苗可预防疾病得到有效控制，水痘及带状疱疹会逐渐成为受关注的公共卫生问题。VZV呈全球流行，每年全球会出现大量水痘及带状疱疹病例，VZV会造成不可估量的疾病负担和社会成本。Lin等研究发现三分之一的带状疱疹病例发生在40岁以下的人群中，三分之一发生在40~60岁的人群中以及三分之一出现在60岁以上的人群中。水痘疫苗在降低全球该疾病的发病率和负担方面非常有效。作为疫苗可预防疾病，水痘及带状疱疹均已研发出安全有效的疫苗。水痘疫苗在国内外已被大量使用，带状疱疹疫苗也于2020年在国内上市，可通过提高接种率发挥疫苗的群体保护效果。文献中有强有力的证据表明，水痘疫苗在预防与该疾病相关的发病率和死亡率方面是安全有效的。然而，尽管疫苗有效性令人印象深刻，并非所有国家都建议常规接种水痘疫苗，不同国家、不同社会人口学背景对接种水痘疫苗的知识和态度存在较大差异，包括疫苗接种费用以及父母对待疫苗的态度或国家是否报销儿童疫苗接种费用等。事实上，此建议目前仅存在于 33 个国家/地区。然而，在实施的地方，真实世界的数据显示，与疫苗接种前的时期相比，水痘发病率显著降低。在单剂方案之后，发病率减少高达 74%，在两剂方案之后，观察到减少超过 90%，疫苗接种计划也与水痘相关住院率和死亡率的降低有关。目前的水痘疫苗均为减毒活疫苗，可能发生潜伏感染。与此同时，与疫苗本身及预防接种相关的技术问题也需亟待完善。监测水痘疫苗大量使用后（尤其是水痘疫苗纳入免疫规划）的水痘和带状疱疹发病情况以及研发联合疫苗的安全性，在 10~24月龄的儿童中首次接种 MMRV 疫苗与癫痫发作或热性惊厥的风险升高有关，需要基于更严格的研究设计开展进一步的上市后重新研究，以确认研究结果。因此，探索更加安全有效、不含病毒核酸的疫苗仍是值得深入的研究方向。作者：陶静波；万斌斌；陈劲华；贾建伟；成航；楼灵巧；骆淑英.中华预防医学杂志, 2023,57(2) :286-292. DOI: 10.3760/cma.j.cn112150-20220829-00853