呼吸道合胞病毒疫苗研究进展

2023-09-25

疫苗临床研究

中文摘要呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）可引起严重下呼吸道感染疾病，是婴幼儿、老年人及免疫功能低下人群感染呼吸道疾病的主要病原体，在全球范围内造成严重的社会负担。自20世纪50年代发现至今已有60多年，虽然进入临床试验的疫苗很多，但仍未有上市的疫苗，迫切需要开发一种安全有效的RSV疫苗。此文将从RSV减毒活疫苗、病毒载体疫苗、重组蛋白疫苗以及核酸疫苗等方面进行论述。正文呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）是导致非细菌性呼吸道疾病的主要病原体之一，也是引起5岁以下儿童急性下呼吸道感染的重要病原体。在世界范围内，RSV每年可导致约3 300万例下呼吸道疾病（lower respiratory tract illness，LRTI），其中约300万例需住院治疗，造成近20万例儿童死亡[1]。对2014—2018年中国RSV感染情况的监测结果表明，在＜5岁的儿童中，RSV的发病率为17.3%，住院率为89.1%[2]。老年人及免疫功能低下者也是RSV的易感人群，严重者甚至危及生命[3]。面对RSV带来的严峻挑战，单克隆抗体（单抗）药物应运而生。帕利珠单抗（SYNAGIS®）是全球唯一获得批准的RSV预防药物，用于预防高风险儿童罹患RSV，但其价格过于昂贵。相较于昂贵的抗体药物，接种RSV疫苗是更为经济的预防RSV感染的方法。WHO将RSV疫苗列为全球最优先研发的疫苗之一[4]。1RSV结构及特性RSV属于肺炎病毒科正肺病毒属，为有包膜的单股负链RNA病毒。RSV基因组大小为15 222 bp，包含10个基因，编码11种蛋白质[5]，包括3种跨膜蛋白：融合蛋白（fusion protein，F）、黏附鸟苷酸结合蛋白（adhesin guanylate binding protein，G）、小疏水蛋白（small hydrophobic protein，SH）；3种基质蛋白（matrix protein， M）：M、M2-1、M-2；3 种核壳蛋白：核衣壳蛋白（nucleocapsid protein，N）、磷蛋白、RNA依赖的RNA聚合酶L；2种非结构蛋白（nonstructural protein，NS）：NS1和NS2[6]。RSV根据病毒表面G抗原特性不同分为A、B亚型，但只有1个血清型[7-8]。F为Ⅰ型跨膜糖蛋白，全长574个氨基酸[9]。F有融合前（pre-F）和融合后（post-F）2种构象，post-F构象相对稳定，因而成为以往疫苗以及单抗研究的主要靶点，但存在诱导的抗体不能有效中和病毒的劣势。相反，pre-F是亚稳定构象，但有更多的中和表位并且能诱导产生更多的中和抗体。为了弥补pre-F构象不够稳定的缺陷，2013年，McLellan等[10]通过点突变对蛋白结构进行修饰，采用空腔填充以及形成二硫键的方法，筛选出具有稳定结构的pre-F——DS-Cav1（DS：S155c和S290c突变；Cav1：S190F和V207L突变），并且证明了其免疫原性[11]。除此之外，RSV F具有高度保守性，在A、B亚型中的氨基酸序列一致性高于90%，其诱导的抗体可同时抑制2种亚型RSV感染；且临床试验数据已证明pre-F可以诱导中和抗体[12]。目前的研发热点是获得稳定的pre-F，并将其作为RSV疫苗研发的靶抗原。2RSV疫苗的研究进展20世纪60年代，RSV福尔马林灭活疫苗的临床研究结果显示，该疫苗不但没有诱导产生足够的中和抗体，反而导致了疫苗相关的疾病增强。为了解决这一难题，研发人员提出需要让机体产生足够的中和抗体，且能有效激活CD8+ T细胞，但不激活Th2-CD4+ T细胞。目前已有10多种不同类型的RSV疫苗处于临床试验阶段，见表1。2.1减毒活疫苗减毒活疫苗主要基于传统生物学（冷传代、化学诱变以及二者结合等方法）和反向遗传学策略研发，可通过口服或滴鼻等方式给药，引发机体产生免疫应答。相对于灭活疫苗，减毒活疫苗具有免疫力强、作用时间长的优点[13]。荷兰莱顿大学利用反向遗传学技术删除G，制备了减毒活疫苗RSVΔG[14]。棉鼠实验表明，RSVΔG被高度减毒，但在单次免疫后病毒仍具有复制功能；临床试验表明，在接种RSVΔG后并没有发生病毒脱落，说明其在成人体内是减毒的并且耐受性和安全性良好。美国国家过敏和传染病研究所（National Institute of Allergy and Infectious Diseases，NIAID）的减毒活疫苗RSV/ΔNS2/Δ1313/I1314L包含2种减毒策略：干扰素拮抗剂NS2基因缺失以及RSV聚合酶基因密码子1313缺失和I1314L突变。这种疫苗具有对温度敏感、遗传稳定、复制受限等特点，并且在非人灵长类动物中存在免疫原性。Ⅰ期临床试验结果显示，向RSV血清阴性儿童注射106 PFU剂量的疫苗后，在2%的接种者体内检测到RSV/ΔNS2/Δ1313/I1314L复制，且病毒复制受限、耐受性良好；另外，试验中RSV血清斑块的中和抗体滴度降低到1：64，证明疫苗在血清阴性儿童中具有安全性和免疫原性[15]。目前减毒活疫苗的目标人群主要是婴幼儿，需要在保证其免疫原性的同时最大程度降低毒力，仍需努力开发安全有效的RSV减毒活疫苗[16]。2.2病毒载体疫苗病毒载体是指利用基因工程技术将病毒改造成为运送外源基因的载体，通过感染细胞将外源基因带入细胞并表达。常用的病毒载体包括改良的痘苗病毒载体、复制缺陷型天花病毒载体、腺病毒（adenovirus，Ad）载体等，可诱导机体产生强烈的体液和细胞免疫应答。2.2.1 Ad载体疫苗 Ad是最常见的病毒载体，其优势有：生物学背景清晰，可以对其基因组进行改造；在人体中具有低毒力或无毒力，并且具有高转导效率；成本可控，可以获得非常高的滴度和产量；不会整合到宿主基因组，插入突变风险非常低，具有巨大的潜力[17]。美国强生公司基于优化的双突变SC-DM（N67I、S215P）结构[18]，设计了Ad26.RSV.preF疫苗[19]，能编码稳定的pre-F构象。在动物实验中，SC-DM pre-F较post-F诱导了更高的针对RSV A2的中和抗体滴度[20]。Ad26.RSV.preF在人体攻毒试验中也表现出了对RSV感染的保护，对RSV有一定预防作用[21]。美国Vaxart公司前期研发出一种耐受性良好的Ad载体流感疫苗，可诱导针对流感病毒的中和抗体。基于此，该公司又研发了一种口服Ad载体疫苗VXA-RSV-f。它是一种E1/E3缺失的复制缺陷型Ad5载体疫苗，该疫苗在室温下可以稳定存在，可在棉鼠中诱导强烈的抗RSV体液应答[22]。英国葛兰素史克公司的ChAd155-RSV疫苗[23]是通过黑猩猩Ad-155编码RSV F、N和M2-1获得。在18~45岁健康成年人中进行的临床试验结果表明，在先前感染过RSV的成人中，ChAd155-RSV产生的特异性体液和细胞免疫应答增强，诱导的中和抗体滴度增加2倍以上，疫苗耐受性良好且没有引起明显的安全性问题[23]。2.2.2 Ⅲ型副流感病毒（parainfluenza virus type 3，PIV3）载体疫苗 RSV和PIV3同属于儿童易感病毒，均可引发儿童毛细支气管炎和肺炎，并且缺乏有效的抗病毒药物或疫苗，使用PIV3的减毒活疫苗的重组毒株作为载体，表达RSV F生产的二价疫苗一直是研发热点。相关仓鼠动物实验结果表明，重组疫苗表现出良好的耐受性，并对PIV3具有中等免疫原性。总的来说，以PIV3为载体的RSV疫苗对PIV3及RSV都展现出良好的免疫原性，是儿童RSV疫苗研发的一大突破[24]。2.3重组蛋白疫苗重组蛋白疫苗是将目的抗原基因构建在表达载体上，转化到细菌、酵母、哺乳动物或昆虫细胞中，进而表达出大量的抗原蛋白，再经纯化制备的疫苗。重组蛋白疫苗有以下优点：无需活病毒，无需担心病毒外泄，对生产车间的生物安全等级要求低；能实现高产量、高纯度、低成本；只含目的蛋白，安全性更好。NIAID的VRC-RSVRGP084-00-VP疫苗是由McLellan等[10]开发的DS-Cav1候选疫苗，表达pre-F构象。临床试验结果表明，该疫苗具有良好的安全性和耐受性，接种后可显著提高RSV F特异性抗体含量以及中和活性且可持续至少44周，若对继发感染个体进行单次低剂量的免疫接种，将可提供整个RSV流行季节的保护[25-26]。英国葛兰素史克公司的Pre-F-GCN4t疫苗[27]通过删除2个弗林蛋白酶裂解位点之间的肽27，但保留其中的赖氨酸，用工程酵母GCN4异亮氨酸拉链结构域（EDKIEEILSKIYHIENEIARIKKLIGEA）取代跨膜区和C端使其稳定在pre-F构象中。2项临床试验评估了疫苗在健康、非妊娠18~45岁女性中的免疫原性和安全性，对照组为破伤风类毒素-白喉类毒素-无细胞百日咳疫苗，结果表明各Pre-F-GCN4t疫苗实验组免疫应答均增强，且安全性与对照组相似[28]。艾棣维欣（苏州）生物制品有限公司的RSV候选疫苗BARS13被用于保护6个月至5岁的儿童和老年人，是全球首个从免疫学机制上解决疫苗增强型疾病（vaccine enhanced disease，VED）的创新性疫苗。rRSV-BARS13利用免疫调节剂诱导接种者产生抗原特异性的Treg，能够抑制病理性T细胞应答，进而避免VED。临床试验结果显示耐受性良好，未发生任何非预期不良反应，同时免疫原性良好[29]。美国辉瑞公司的RSVpreF二价疫苗在2022年3月2日获得FDA授予的突破性疗法认定，可用于孕妇进行主动免疫接种，以预防从出生至6个月大的婴儿发生与RSV相关LRTI[30]。临床报告显示，疫苗对3个月内婴儿RSV重症保护率为81.8%，6个月内婴儿的RSV重症保护率为69.4%。若获得批准，该疫苗将成为第一种用于母婴预防的RSV疫苗[31]。另外，辉瑞相继开展了针对老年人的RSV疫苗的临床研究（RENOIR），旨在评估60岁及以上成人接种单剂量RSVpreF的有效性、免疫原性和安全性。2022年8月，辉瑞公司发布了 RENOIR的中期疗效分析的积极顶线结果，数据显示这种针对老年人的RSV疫苗保护力达66.7%（96.6%置信区间：28.8%~85.87%），并且展现出良好的耐受性和安全性[32]。病毒样颗粒疫苗与纳米颗粒疫苗也属于重组蛋白疫苗。颗粒疫苗有利于提高抗原稳定性和免疫原性。美国诺瓦瓦克斯公司通过杆状病毒载体BV#683开发了 RSV F纳米颗粒疫苗[33]。在随后的临床试验中该公司评估了RSV F纳米颗粒疫苗对3类目标人群的保护作用，即通过母亲接种疫苗的婴儿、6个月至5岁的儿童、60岁及以上的老年人[34-35]。在Ⅰ期临床试验中，该疫苗显示出良好的耐受性和免疫原性。ResVax是一种含有磷酸铝佐剂的RSV F纳米颗粒疫苗，经母体接种安全且具有免疫原性，但Ⅲ期临床试验未能达到预防具有医学意义的LRTI的主要临床试验终点，然而有证据显示母体接种ResVax与婴儿早期严重低氧血症的LRTI风险降低有关[36]。无佐剂的RSV F纳米颗粒疫苗在2015年的Ⅲ期临床试验中未能证明对于老年人的功效，但注射该疫苗后，因慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）恶化导致的住院病例减少了61%，基于这一结果，美国诺瓦瓦克斯公司计划启动1项疗效试验，以COPD是否加重作为前瞻性终点来进一步评估该疫苗的功效[37]。2.4核酸疫苗核酸疫苗是近十几年疫苗研究领域的热点之一。核酸疫苗是指将编码抗原蛋白的外源基因（DNA或RNA）导入体内，并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，再诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防和治疗疾病的目的。2.4.1 DNA疫苗 RSV DNA疫苗将抗原基因重组到表达载体上，将抗原导入到机体，在细胞内进行合成和表达，再经过APC的呈递进一步激活Th1免疫应答。美国威斯塔解剖学与生物学研究所在临床相关的实验模型中评估了一种基于SynCon®皮内递送的新型疫苗接种策略，将编码RSV F的DNA疫苗通过表面电穿孔装置靶向表皮细胞。Broderick团队证明了这种策略能够引发强大的免疫应答，并且在棉鼠RSV/A攻毒模型中单一低剂量疫苗对肺部感染具有抵抗力。与RSV灭活疫苗相比，DNA疫苗接种后进行攻毒并没有增强肺部炎症，可见这是一种高效、可耐受且安全的非复制疫苗递送策略[38]。2.4.2 mRNA疫苗 mRNA疫苗的优点包括生产容易标准化、成本低、具有持续免疫潜力、可引起细胞免疫等；缺点是保护效果有待研究、安全性有待评估、容易被降解、储存温度要求严格等。美国莫德纳公司研发了2种RSV mRNA疫苗——mRNA-1777和mRNA-1345。mRNA-1777（V171）编码稳定构象的全长RSV pre-F。临床试验结果表明，在高达300 μg的剂量水平下，V171具有良好的耐受性，与安慰剂组相比，mRNA组的不良事件主要发生在注射部位，如触摸压痛和注射部位疼痛，证明其安全性良好。细胞因子染色结果表明该免疫应答主要来自CD4+ T细胞亚群，由于不同于小鼠临床前实验同时产生了 CD4+和CD8+ T细胞应答，因此还需要进一步研究[39]。在mRNA-1777的基础上，mRNA-1345的序列经过进一步的工程设计和密码子优化，以增强抗原基因翻译和免疫原性。mRNA-1345 Ⅰ期临床试验（NCT04528719）的主要目的是评估年轻人、育龄妇女和老年人之间的耐受性和抗原性差异[40]，结果尚未公布，但Ⅱ期临床试验数据经独立数据和安全监测委员会审核后，正式开启了Ⅲ期临床试验，提示该疫苗具有良好的前景。3展望开发一种有效的疫苗来保护高危人群免受RSV感染至关重要。近年来，有许多RSV疫苗处于临床试验阶段且取得了一定的成功，但仍然充满挑战。需要注意的是，针对不同的目标人群（儿童、老人和孕妇）应考虑使用不同的抗原和疫苗形式。此外，在RSV疫苗的设计与研发中仍存在两大难题：首先是接种疫苗后是否产生足够水平且持续存在的针对RSV的中和抗体，其次是如何避免接种者再次感染RSV时出现重度肺部病理性损伤（即VED）。理想的RSV疫苗应产生较高滴度的中和抗体并能激活Th1型免疫应答，且减小VED。随着针对RSV的病毒学研究深入，对疫苗抗原优化和结构改造，以及新佐剂的应用等的日趋完善，激发足够量的中和抗体已不是很大的挑战，但是关于VED的难题阻碍了 RSV疫苗的发展。随着不同类型疫苗的研究开发，从传统疫苗到亚单位疫苗再到核酸疫苗，RSV疫苗已看到了曙光。作者商宝元1综述陈丹丹2审校1上海生物制品研究所有限责任公司第四研究室，上海 200051；2上海生物制品研究所有限责任公司第六研究室，上海 200051通信作者：陈丹丹，Email：chendandan3@sinopharm.com引用本文：商宝元, 陈丹丹. 呼吸道合胞病毒疫苗研究进展 [J]. 国际生物制品学杂志, 2023, 46(4): 209-214. DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20220607-00028抗体行业在过去几十年中经历了快速而显著的发展，成为生物医药领域中一个快速发展且备受关注的领域。自20世纪80年代第一种单克隆抗体药物（Muromonab-CD3）获得批准以来，许多抗体药物已经被批准用于各种疾病的治疗，包括肿瘤、免疫性疾病和感染性疾病等。市场上已经有数十种成功抗体药物，并且在临床开发和研究中有更多的候选药物，预计未来将有更多新药上市。如今，除了传统的单克隆抗体，越来越多的新型抗体技术被陆续开发出来，包括双特异性抗体、多克隆抗体、人源化抗体、重组抗体、抗体偶联药物等。这些新技术使得抗体药物具有更高的特异性、亲和力、稳定性和生产可行性，拓宽了抗体的应用范围。今年是COVID-19大流行趋于稳定后的第一年，人民生活逐渐走向正轨，经济也在缓慢但有力的复苏之中，而各抗体企业也依然在不断奋进、不断突破、不断超越，使抗体领域蓬勃发展，硕果累累。为促进抗体行业的交流与创新，2023年10月14-15日第六届金秋十月抗体产业发展大会如约而至。会议旨在为研究人员提供一个互动交流的平台，有助于推动抗体产业的进一步发展。会议内容时间：2023年10月14-15日地点：苏州（酒店定向通知）规模：600-800人主办单位：生物制品圈、抗体圈指导单位：康维讯生物、夏尔巴生物会议费用：免费FREE!（仅收取50元报名定金，含参会学习、茶歇、会议手册，定金概不退还），9月15日报名定金提高到100元，先到先得，报完即止，超过9月20日预登记将收取会议费！报名方式：扫描下方二维码或点击文章最底部“阅读原文”→ 填写表格 → 报名成功（报名志愿者，承担一定工作，请慎重考虑，免交定金）！组委会获得报名信息后，根据报名信息进行初筛，并进一步与报名者沟通确认，实现精准邀请。最终有机会进入大会微信群（严格审核通过）。日程安排更多嘉宾仍在邀请中。。。。。。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。