结核mRNA疫苗的开发不是百日冲刺，而是一场耐力马拉松

2023-11-04

交易

疫苗信使RNA

如今，谈及结核病，大多数人觉得自己与之相距较远，并不觉地恐慌，对其印象还停留在一些文学著作里，例如，华老栓用沾有革命者鲜血的馒头来给儿子治肺痨；林黛玉窗前吐血，泪尽而亡。近二十年来，由于公共卫生防御手段的极大提升，极大降低了社会生活中人们直接接触到结核菌的概率，而且，结核病死亡人数也一直处于稳步下降。疫情三年，人们将更多精力投入到新冠的防治中，这才又使得结核病死亡人数有所上升。然而，结核病对人类健康安全的威胁一直存在，并未减弱。据估计，历史上结核病 (TB) 造成的死亡人数要比任何其他传染病都多。目前，大约 23%的世界人口已感染结核分枝杆菌，当然，感染结核菌后，并不一定会发展为活动性结核病。到 2021 年，近 1060 万人患上结核病，160 万人死于结核病。令很多人想不到的是，目前唯一获得许可的预防性结核病疫苗依然是已有百年之久的卡介苗。卡介苗引起的保护作用在幼儿期后也会减弱，无法保护青少年和成人免受结核菌的肺部侵害，而感染肺部的结核菌正是结核病在人群间传播的主要原因。结核菌日益严峻的耐药性问题以及新型抗结核药物研发的迟滞使得开发有效预防婴儿、青少年和成人肺部疾病的新型改良疫苗变得非常急迫。图片来自：Infographic: TB Vaccines in the Pipeline Take Varied Approaches.Mtb （结核分枝杆菌）是一种缓慢分裂的病原体，感染 Mtb 后结核病发展进程会持续数年，而不是数天或者数周。在 7H9 液体培养基中，结核分枝杆菌 OD600 要达到 1.0，需要二十天左右的时间。一个简单的质粒转化实验，从感受态的制作到转化菌落 PCR 验证需要接近三个月的时间。对于新冠疫苗来说，接种 2-3 周后便可评估抗体反应和潜在的免疫相关性，而评估结核疫苗的有有效性缺乏经过验证的疫苗保护关联值(Correlates of immunity)，经常需要长达数年的随访。因此，相比较于新冠等其他呼吸道传染病，新型结核疫苗的研发非常困难，进展极为缓慢，这种漫长、高风险且昂贵的开发过程极大降低了投资者的兴趣。2023 年 4 月，世界卫生组织召集全球专家讨论开发基于 mRNA 的结核疫苗的可行性和潜在价值。近日，这次会议报告发表在 Vaccine 上面：Conference report: WHO meeting summary on mRNA-based tuberculosis vaccine development，本期内容，我们主要从中摘录一些与结核疫苗研发相关的信息。结核疫苗管线当前结核疫苗平台主要包括重组 BCG、亚单位、病毒载体、mRNA 疫苗等：M72/AS01EM72/AS01E 是 GSK 参与开发的一款亚单位候选结核疫苗，由源自两种结核分枝杆菌抗原（MTB32A 和 MTB39A）的免疫原性融合蛋白 (M72) 和葛兰素史克 (GSK) 专有佐剂 AS01E 组成。在 Phase IIb 试验中，潜伏感染 Mtb 的年轻人接种 2 剂 M72/AS01E 疫苗后成功减少发展为活动性结核病的概率为 50%。图片来自：Infographic: TB Vaccines in the Pipeline Take Varied Approaches.VPM1002VPM1002 是一种重组、脲酶 C 缺陷、表达李斯特菌溶血素的 BCG 疫苗株，其产生是为了诱导针对分枝杆菌抗原的更广泛的免疫反应。由 VPM（德国公司）和 SSI（印度第一大生物技术公司）共和合作开发。结核分枝杆菌毒株和 BCG 由宿主巨噬细胞吞噬。细菌病原体在吞噬体内的定位使得细菌抗原通过主要组织相容性复合物MHC II 途径运输。这导致优选刺激 CD4T 细胞。然而，已表明 MHC I 限制性 CD8 毒性 T 细胞在针对结核分枝杆菌的免疫中至关重要。不同于结核分枝杆菌毒株，BCG 仅对 CD8 细胞毒性 T 细胞仅仅有微弱刺激。VPM1002 分泌李斯特菌溶胞素，使得该菌株可穿透吞噬体膜，得以逃逸，而失活脲酶 C 基因对于其在吞噬体中保证最适活性的酸性 pH 值是必需的，从而产生表达吞噬溶酶体逃逸结构域的重组 BCG 菌株，以将分枝杆菌病原体导向 MHC I 途径。临床 2 期数据显示：VPM1002 的反应原性低于卡介苗。两种疫苗均具有免疫原性，但卡介苗疫苗的反应原性较高。图片来自：Infographic: TB Vaccines in the Pipeline Take Varied Approaches.BNT164BNT164是一种结核mRNA 的候选疫苗（BNT164a1 / BNT164b1，BioNTech），该疫苗最近在德国 (NCT05547464) 和南非 (NCT05547464) 进入 I 期临床试验。抗原选择Mtb 编码大约 4000 种蛋白质，目前，对这些蛋白质在人体内的免疫识别缺乏全面了解，因此，如何合理选择结核疫苗所包含的抗原一直是结核疫苗开发的主要障碍。以前，结核疫苗抗原的选择主要集中在三种类型：免疫原性抗原、那些在动物模型中表现出保护作用的抗原、经常被 Mtb 感染的人类 T 细胞识别的抗原。2023 年 1 月，有科学家在 Nature Medicine 发表文章：T cell receptor repertoires associated with control and disease progression following Mycobacterium tuberculosis infection，通过 TCR 测序确定了控制 Mtb 感染的人群和从 Mtb 感染发展为肺结核的人群之间的特异性的 T 细胞克隆丰度差异，从而找到了控制结核菌感染相关的特异性 T 细胞识别的抗原。因此，这些抗原 CFP10、PE13、Wbbl1 和 PPE18 成为新型 TB mRNA 疫苗的主要候选者。威特沃特斯兰德大学和开普敦大学的研究人员正在进行一项合作研究，开发包含 CFP10、PE13、Wbbl1 和 PPE18 的 mRNA 疫苗结构，确定它们在小鼠模型中的免疫原性和保护作用，并进一步在感染结核菌或者患结核病的人体内表征 T 细胞对这些疫苗的反应。这项结核 mRNA 疫苗研发工作现已获得 mRNA 技术转让计划的支持。免疫保护相关性阻碍新型有效结核病疫苗开发的主要障碍之一是缺乏经过验证的保护免疫相关性（immune correlates of protection），其定义为“免疫标记物与保护性之间的统计关系”。目前迫切需要强大的、可推广的、疫苗诱导的 COP。经验证的免疫 COP 可以作为推断候选疫苗功效的中间结果。如果没有这些，候选人必须经过漫长的临床试验来衡量临床终点的差异。然而，该领域陷入了一个困境，即只有在开发出高效疫苗时才能在临床试验中验证保护免疫相关性，而在缺乏经过验证的相关性的情况下，又难以对候选疫苗进行设计和评估。对于 TB 疫苗来说，这种挑战更加复杂，预防感染 Mtb 的相关性与预防进展为活动性结核病的相关性、重新激活或者重新感染的相关性是完全不同的。虽然目前还没有公认的 COP，但结核病专家一致认为，结核分枝杆菌特异性 T 细胞和 IFNγ 的产生在保护中发挥着重要作用，并且很可能被纳入结核病疫苗的 COP 中。然而，由于这些不足以提供保护，还应考虑其他因素，例如抗体和 IL-17 的产生。结核 mRNA 疫苗会议提出了开发新型结核 mRNA 疫苗的建议：利用 mRNA 技术推进结核病疫苗开发并加强早期临床开发渠道；通过与专家和主要利益相关者协商，就结核病 mRNA 候选疫苗中抗原的选择标准达成共识；鼓励在人类和动物模型中开展研究工作，以确定结核病疫苗（包括潜在的 mRNA 候选疫苗）所产生的保护作用的相关性；倡导与结核病 mRNA 疫苗开发相关的早期数据和信息共享；尽早与社会和行为科学家以及社区倡导者合作，以建立疫苗的可接受性；加强承诺，解决可能导致结核病 mRNA 疫苗开发、分发和获取延迟的不平等问题。小结当前结核疫苗的研发进展并未出现任何突破性的进展，一直处于温水煮青蛙的状态。如何选择最佳的抗原、构建有效的动物模型、建立有效的疫苗有效性评估标准依然是制约结核疫苗开发的瓶颈，在这些基础的问题没能解决之前，很难将 mRNA 疫苗技术的独特优势发挥出来。新型结核 mRNA 疫苗是一个美好的希冀，要想实现它比其他大多数传染病疫苗要更加具有挑战性。对于一般的 mRNA 初创公司来说，研发结核 mRNA 疫苗并不是一个优选项。