Academy of Military Medical Sciences

10月26日，贵州医科大学2024年环境与健康论坛在云漫湖校区道德讲堂举行。论坛由副校长洪峰教授主持，环境污染与疾病监控教育部重点实验室、公共卫生与健康学院、科学技术处以及贵州省环境诱变剂学会共同主办，论坛主题为“新形势下环境与健康新动态与新展望”。 主旨报告专家有来自国家卫健委病因流行病学重点实验室的孙殿军教授、陆军军医大学曹佳教授、中山大学陈雯教授、中国人民解放军军事科学院军事医学研究院曹务春研究员、中国疾病预防控制中心地方病控制中心高彦辉教授、南京医科大学刘起展教授、中国医科大学徐苑苑教授，我校师生代表500余人参加了论坛报告会。 论坛报告会上，孙殿军教授高度总结性介绍了我国食盐加碘消除碘缺乏危害的历史进程以及高碘的健康危害与防控策略。曹佳教授首先总结性报告了生殖健康损害效应的环境复杂性，进而引出暴露组学概念、复杂暴露因素与复杂疾病关联研究的思路与路径，并提出未来应在暴露组学视野下开展更深入的研究；并以课题组研究为范例，介绍了暴露因素对男性生殖健康的影响、机制及其应用价值和前景。陈雯教授围绕当前环境领域研究热点，侧重以课题组研究为范例介绍了高温联合臭氧暴露对小鼠肠道组织病理损伤及肠道功能抑制的协同作用，并通过组学研究揭示其潜在代谢调控机制，深化了环境多因素联合作用的研究价值。高彦辉教授从宏观角度介绍了我国地方性氟/砷中毒、碘缺乏病、克山病、大骨节病等地方病的防治现状和面临的挑战，同时深度剖析了未来我国地方病防治问题的应对策略及优先研究领域，为地方病防控实践及科学研究指引了方向。刘起展教授侧重以砷暴露为例向大家介绍了生命早期宫内不良发育环境对成年糖代谢的影响、表观遗传机制以及维生素C的干预效果与机制。徐苑苑教授主要围绕Nrf1/Nrf2在环境氧化应激所致肝脏脂肪变中的介导作用及表观遗传特点，为砷等环境污染物所致肝损伤的防治提供了新的科学依据。曹务春研究员深入浅出地介绍了我国6大蜱种的基因组多样性、群体遗传结构，以及病原体分布特点，为深度研究蜱及蜱媒传染病提供了指导性路径和重要理论依据。 各主旨报告均站在国家需求高度，围绕环境与健康研究领域的国际前沿、热点问题、关键技术等展开，以研究结果的科学意义和社会价值为导向，为师生精心奉献了一场学术盛宴，其不仅体现了科学家执着探索、求真务实的科研精神，更凸显了研究成果为国家和社会作出的重要贡献。会场气氛热烈，与会听众受益匪浅。本次学术论坛对于开阔我校师生的国际视野、拓宽研究思路、形成系统研究思维具有重要意义，提振了师生对从事公共卫生相关科学研究的信心，激发了大家勇于探索的科研精神以及奉献公共卫生事业的热情。 来源：环境污染与疾病监控教育部重点实验室  文字：陈雄 排版：杨兰 编辑：李菡逸 一审：李牧 二审：钱禾 三审：陈颖 往期回顾 RECENTLY RELEASED 全国典型！全省唯一！贵州医科大学 这个项目获工信部、教育部认证 贵州医科大学首批微专业开始招生了！ 贵州医科大学2025届毕业生冬季校园招聘会邀请函 贵州医科大学版权所有 期待投稿合作 邮箱：gmctougao@163.com

摘要自20 世纪初，先后暴发了多次威胁人类健康和社会稳定的传染病疫情，如埃博拉出血热、冠状病毒感染引起的严重急性呼吸综合征、中东呼吸综合征和新型冠状病毒肺炎以及寨卡病毒病等。对于尚未表征的新发病原体，尤其是变异速度快、宿主范围广、传播能力强的病毒病原体导致的相关疫情暴发尚无法进行有效预测。目前没有针对上述病毒感染的特效抗病毒药物，接种疫苗是防控疫情最为经济有效的策略。本文对埃博拉病毒、冠状病毒、寨卡病毒的病毒特征以及与之相关的核酸疫苗和病毒载体疫苗技术研究进展做一综述。近几十年各种新发突发传染病的不断流行充分说明，时至今日，世界依然面临着疫情大暴发的严重威胁。在几次让人类记忆犹新的疫情中，由各种病毒病原体引起的传染病流行情况更为严重，不但影响范围广，而且对人类公共卫生健康和社会经济造成的破坏更为剧烈。截至目前，应对大多数病毒感染并没有特异的抗病毒药物，因此接种疫苗成了有效控制疫情并消灭传染病的终极武器。传统的疫苗技术如灭活全病毒疫苗、减毒活疫苗和组分亚单位疫苗在疾病防控方面起到了重要的作用，如天花病毒的消灭、脊髓灰质炎和麻疹的有效控制等。但是由于病毒尤其是RNA 病毒超强的变异能力以及目前对于病毒感染的致病机理和免疫机制研究的缺乏，致使应用传统的疫苗技术可能无法有效应对未表征的新发病毒传染病，如: 艾滋病病毒、埃博拉病毒、冠状病毒、寨卡病毒、甲流病毒、基孔肯雅病毒、尼帕病毒、拉沙热病毒等。现对近年来暴发的埃博拉病毒、冠状病毒、寨卡病毒传染病及其疫苗研发新技术进行综述。1新发传染病及其病原体1．1 埃博拉病毒埃博拉病毒( Ebola virus，EBOV)属于丝状病毒科，该科由2 种埃博拉病毒和马尔堡病毒组成，其天然储存宿主可能为蝙蝠，感染后可导致出血热，死亡率极高。埃博拉病毒首次暴发于1976 年，此后呈现出定期暴发特点，主要发生在中非国家。在此期间，虽然尝试开发埃博拉病毒疫苗，但都处于研究和早期研发阶段。2013—2016 年在西非暴发了规模空前的埃博拉疫情，共有28 616 病例，其中11 310 例死亡［1］。在疫情流行的后期，一些候选疫苗开展了临床试验研究，其中最先进的疫苗( rVSV-ZEBOV) 在环围接种临床试验中显示出了较好的临床效果［2］。1．2 冠状病毒截至目前，冠状病毒( coronavirus，CoV) 感染已经导致3 次传染病的大流行。冠状病毒最早引起人类的注意是在2002—2003 年间的严重急性呼吸综合征( severe acute respiratory syndrome，SARS) 大流行，目前普遍认为该病毒的储存宿主为蝙蝠［4］。SARS 冠状病毒暴发流行导致全球26 个国家出现疫情，大约8 000 人感染，774 人死亡［4］。值得注意的是，由于制定了有效的阻断措施，SARS疫情传播得到迅速遏制，因此，SARS 疫苗的研发工作也很快停止［4］。2012 年一种新的冠状病毒出现在沙特阿拉伯，并引起中东呼吸综合征( middle eastrespiratory syndrome，MERS) 。与SARS-CoV 一样，该病毒起源于蝙蝠，可能通过受感染的单峰骆驼传染给人类［5］。根据WHO 报道，截至2016 年4 月，共有包括27 个国家的1 728 例MERS 确诊病例发生， 624 例死亡［6］。目前正在开发针对MERS 冠状病毒的疫苗，但是尚未有获得许可的疫苗上市。新型冠状病毒肺炎( coronavirus disease 2019，COVID-19) 是一种急性呼吸系统传染病，是由另一种新型冠状病毒( severe acute respiratory syndrome coronavirus2，SARS-CoV-2) 感染引起［7］。虽然COVID-19致死率较SARS 和MERS 低，但传染性更强。截至2020 年9 月13 日，已导致全球28 637 952 人感染，死亡917 417 人，全球197 个主权国家几乎无一幸免，COVID-19 疫情是一个世纪以来影响最严重的公共卫生事件［8］。更糟糕的是，目前疫情没有任何减缓的迹象，研发安全有效的COVID-19 疫苗成为当前科学研究的重中之重。1．3 寨卡病毒( Zika virus，ZIKV) ZIKV 于1947年首次在乌干达的非人灵长类( non-human primates，NHPs) 动物中被发现［9］，此后在不同地区数次暴发，但报告病例均为轻度症状，如自限性发热等。然而，自2014 年以来，亚洲和美洲的暴发显示出严重的临床症状，包括成人的格林-巴利综合征和妊娠期感染后的新生儿先天性异常，即新生儿小头畸形症。之所以出现症状加重的情况，可能的解释是病毒发生了突变，允许其适应新的环境并导致致病性的改变。南美洲约有100 万实验室确诊的寨卡病例，并且超过4 000 例小头畸形的发生，导致在2016 年2 月WHO 宣布寨卡疫情为国际关注的突发公共卫生事件。疫情暴发的惊人规模以及该病毒在北美和其他地区的本地传播的可能性提高了人们对这种新出现的蚊媒疾病的认识［10］。寨卡危机促使寨卡病毒疫苗得到了快速研发，其中7 种疫苗已进入临床试验阶段［11］，但目前仍然没有安全有效的疫苗获得上市许可。1．4 其他病毒需要引起重视的还有甲型流感病毒、基孔肯雅病毒、尼帕病毒、拉沙热病毒等。甲型流感病毒虽然呈现出常规性的季节性暴发，但是由于该病毒宿主的多样性和病毒基因组的高变异性，虽然几乎可以肯定未来流感会发生大流行，但是预测流行病毒的型别及其引起症状的严重程度是不可能的［12］。目前季节性流感疫苗针对的是预测的特定病毒型别，并不能确定可以预防未来的大流行。因此，迫切需要开发具有广谱保护作用的新型流感疫苗。另外，基孔肯雅、拉沙热和尼帕等病毒的传播均引起了较为严重的地方流行病［13 － 16］，但遗憾的是，目前没有可用的针对这3 种疾病的疫苗。鉴于此3 种病毒感染有可能导致传染病的大流行，流行病防范创新联盟( CEPI) 将针对此3 种传染病的疫苗研发列为优先支持的项目［17］。2新发传染病对疫苗研发的挑战通过减毒或灭活相应病原体而开发的常规疫苗已成功地减轻了许多传染病的负担，不但消灭了天花，而且也限制了诸如脊髓灰质炎、麻疹等病毒感染疾病的流行。然而，过去建立的传统疫苗方法在疫情突发时可能并不总是有效［18］。减毒活疫苗存在返祖的风险，使得该方法不适用于高致病性、未表征的病原体。灭活疫苗成本高、研发周期长，而且有时可能不会诱导保护性应答，如埃博拉疫苗［19］，甚至可能导致疫苗接种相关的严重不良反应，如接种甲醛灭活的呼吸道合胞病毒( respiratory syncytial virus，RSV) 疫苗的受试者，在感染野生型RSV 后产生更严重的疾病［20］。为适应复杂多变的外界环境，病毒尤其是RNA病毒基因组具有很高的变异性，如发生突变、基因重组和重配等［21］，使得新发病原体的不可预测性成为应对大流行的关键难题之一，也是疫苗研发面临的巨大挑战之一。如人免疫缺陷病毒( human immunodeficiencyvirus，HIV) 逃避宿主免疫的高变异和异质群体［22］，流感病毒通过重配产生新的基因型、获得适应新的宿主和环境的能力等［23］。另一个疫苗研发的主要挑战是成本问题和生产能力。据统计，使用传统的疫苗开发和生产技术，新疫苗的开发估计将超过5 亿美元，生产设施和设备又将额外花费0． 5 ～ 7 亿美元［24］。传统的疫苗技术在短时间内扩充生产能力有限，难以支持全球范围的疫苗接种。即使是疫苗技术相对成熟的流感疫苗，在一个年度能达到的极限接种率也仅有43%［25］，更别说人类还未表征的导致全球大流行的新型冠状病毒SARS-CoV-2 了。基于以上事实，建立可快速研发、生产大量价廉的疫苗新技术和通用疫苗技术平台成为目前亟须解决的重大科研课题。在过去几十年间，各种新疫苗技术得到了快速发展并获得了有希望的临床或临床前研究结果。如靶向减毒疫苗技术、基因工程疫苗、多肽抗原疫苗、病毒载体疫苗、核酸疫苗技术以及新型疫苗佐剂技术等［26］。由于篇幅限制，本文仅对适用范围广、发展迅速的核酸疫苗技术和病毒载体疫苗技术进行重点介绍。3核酸疫苗技术 核酸疫苗技术包括DNA 疫苗技术和RNA 疫苗技术。经靶细胞摄取后，核酸编码的抗原可在细胞内表达，模拟病原体蛋白质在感染细胞中的合成过程，不但可以将蛋白质定位在质膜中，也可对表达的蛋白进行正确的翻译后修饰，诱导产生体液免疫和细胞免疫应答。重要的是，该方法支持各种抗原的递送，因此可以用于多种病原体的疫苗开发。由于疫苗的生产特点与编码的蛋白质种类无关，因此可以开发不同的疫苗而无需建立新的生产、纯化和验证方法以及建造新的生产设施。由于各种疫苗使用的基础原料( 脱氧核苷酸或核苷酸) 相同且为生物或化学合成，因此可以在同一个车间中快速地生产多种疫苗，从而可显著降低疫苗生产成本、减少生产时间。3．1 DNA 疫苗DNA 疫苗是通过将编码抗原基因的表达盒插入真核表达质粒中产生的。质粒基因组骨架通常含有允许其在大肠杆菌中复制和选择的元件，即支持质粒高拷贝的复制起点和选择标记。由于人用质粒载体中的非功能性序列，特别是抗生素抗性标记物存在安全隐患，标记物已在新一代DNA 疫苗中被替换或去除［27］。真核表达盒由5' 启动子、目的基因和3' 聚腺苷酸化( poly A) 信号组成。5' 启动子通常来自支持高转录水平的巨细胞病毒( cytomegalovirus，CMV) ，3' 末端的Poly A 信号是核转出、翻译和确保转录mRNA 的稳定所必需的，通常是从兔β-球蛋白或牛生长激素基因中获得的。DNA 疫苗接种能够通过分别激活CD+8细胞毒T 淋巴细胞和CD+4辅助性T 淋巴细胞来诱导细胞免疫和体液免疫应答，其确切的作用机制还有待深入研究。自1990 年首次报道以来，DNA 疫苗已被用于预防多种病毒感染导致的流行病疫情，如艾滋病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒和冠状病毒等多种疫苗的开发，部分疫苗已进入到临床试验阶段。Xu 等［28］报道，肌内注射或基因枪皮内注射接种编码埃博拉病毒糖蛋白( GP) 和核蛋白( NP) 的DNA 疫苗后，可诱导产生体液免疫和T 细胞介导的免疫，并且可对啮齿动物病毒适应株的攻击产生保护作用。鉴于积极的临床前研究结果，2003 年启动了编码缺失GP 跨膜区和NP 蛋白的DNA 疫苗预防埃博拉病毒的临床Ⅰ期试验研究［29］。结果表明该疫苗具有较好的安全性和耐受性，并在所有受试者中至少对3 种抗原中的1 种产生了特异性的抗体反应。可惜的是，并没有诱导产生病毒中和反应。2008—2009 年进行的另一项Ⅰ期临床试验表明，编码2 种埃博拉病毒GP 的DNA 疫苗具有较好的安全性，其中80% 的受试者对其中1 个GP 产生了特异性的抗体反应。2009 年在乌干达进行的Ⅰb期临床试验结果表明，疫苗均耐受性良好，但免疫反应仍然较差，仅有约50%的受试者对埃博拉病毒产生了抗体反应［30］。寨卡DNA 疫苗是2016 年寨卡危机后首次进行临床试验的疫苗形式之一。Inovio 公司开发的第一种DNA 疫苗是通过将来源于非洲和最近分离的亚洲和美洲毒株的膜蛋白前体和囊膜蛋白( prM-E) 的蛋白基因进行修饰，使其包含有IgE 信号肽。通过电穿孔肌内注射后，该疫苗在小鼠模型中产生了免疫原性和保护作用。在NHPs 中的实验表明，电穿孔皮内接种后该疫苗可诱导产生病毒中和抗体和T细胞免疫应答。基于这些实验结果，启动了2 个Ⅰ期临床试验。临床试验的初步结果表明，该疫苗有良好的耐受性，并在62%的受试者中诱导产生了中和抗体应答［31］。分别于2016 年8 月和2016 年12月开始的另2 个Ⅰ期临床试验结果表明，2种疫苗的安全性和耐受性良好，并可诱导产生体液和T 细胞免疫应答。全程接种程序完成4 周后，中和抗体阳性率在60% ～ 100%之间［32］。为了应对2020 年初暴发的新冠病毒疫情，基于前期在MERS-CoV 病毒疫苗的研发经验［33］， Inovio公司又启动了靶向新冠病毒SARS-CoV-2 刺突( spike，S) 蛋白的DNA 疫苗研发( INO-4800) ［34］。在小鼠和豚鼠模型中的体内免疫原性研究表明，经INO-4800 免疫的动物血清中产生了较高水平的S蛋白反应性IgG 抗体。另外，经INO-4800 免疫的小鼠和豚鼠的肺洗液中也检测到抗SARS-CoV-2 结合抗体。这些肺中存在的抗体具有防止这些组织感染和预防与COVID-19 严重病例有关的下呼吸道疾病( LRD) 的潜力。除体液免疫应答外，在接种疫苗后的d 7 就可以诱导产生针对SARS-CoV-2 的T 细胞应答。快速的细胞免疫应答具有降低病毒载量的潜力，并有可能减少SARS-CoV-2 和相关COVID-19 疾病的传播。目前，在美国开展的INO-4800 Ⅰ/Ⅱ期临床试验正在进行中。值得注意的是，寨卡病毒DNA 疫苗和新冠病毒DNA 疫苗都是在疫情发生几个月后启动的临床研究，这突显了DNA 疫苗平台在用途广泛性和研发速度方面的优势。但是DNA 疫苗存在的缺点也不容忽视，其中之一是注射后DNA 质粒会长期存在于体内，存在外源基因整合到宿主染色体中的风险。实际上，在各种临床前研究中都证实了DNA 的持久存在，这些研究证明通过肌内注射小鼠模型后质粒DNA 的存在时间可长达2 年，并伴随有低度但可检测的表达和免疫原性［35］。另外，用于增强DNA 免疫原性的细胞因子或共刺激分子的表达及其释放可能会导致无法预料的不良反应，例如发生广泛的免疫抑制、慢性炎症或自身免疫。因此，WHO 已建议将整合研究和表达细胞因子质粒在体内的存在时间检测作为DNA 疫苗临床前安全性评价项目的一部分［36］。3．2 mRNA 疫苗mRNA 疫苗是指通过特定的递送系统将表达抗原靶标的mRNA 导入体内，在体内表达出蛋白并刺激机体产生特异性免疫反应，从而使机体获得免疫保护的疫苗形式。mRNA 用于疾病防治最早可追溯到1990 年Wolff 等研究者开始的基因治疗探索性研究，但由于当时无法解决mRNA 不稳定易降解的特点，其发展受到了一定的限制。目前通过分子修饰技术、mRNA 合成技术和传递技术等方法已大大提高了mRNA 的稳定性［37］。被用作疫苗的RNA 主要有2 种类型———非复制型mRNA和自我扩增型mRNA。两者的区别在于，自我扩增型mRNA 除含有帽子结构( Cap ) 、5' 非编码区( UTR) 、编码抗原蛋白的开放阅读框( open readingframe，ORF) 、3' 非编码区( UTR) 和Poly( A) 尾结构外，还含有亚基因组启动子和编码依赖RNA 的RNA 聚合酶( RdRP) 等非结构蛋白的ORF［38］。由于自我扩增型mRNA 疫苗编码的任何遗传信息将被扩增多次，从而使得较低剂量的疫苗即可产生高水平的抗原表达。通过mRNA 疫苗刺激模式识别受体( patternrecognition receptor，PRR) 可诱导产生强烈的固有免疫应答，包括在接种部位产生趋化因子和细胞因子如白介素-12( IL-12) 和肿瘤坏死因子( tumor necrosisfactor，TNF) ，这是诱导产生针对编码抗原的有效适应性免疫应答必需的前提条件［39］。研究表明，自扩增和非复制型mRNA 疫苗都具有良好的应用前景，可以提供针对多种具有大流行潜力的病原体的免疫保护。编码HIV-1 包膜糖蛋白的自扩增mRNA 疫苗在非人灵长类( non-human primates，NHPs) 中诱导产生了有效的细胞免疫和中和抗体应答［40］。包裹在病毒样复制子颗粒( virus-like replicon particles，VRPs) 中编码拉沙病毒糖蛋白复合物的自扩增型RNA 复制子疫苗在小鼠中具有免疫原性和保护作用，并诱导产生了具交叉反应的、多功能T 细胞应答［41］。Chahal等［42］在小鼠模型中证明，基于枝状聚合物纳米颗粒( MDNP) 修饰的自扩增型RNA 复制子疫苗平台提供了针对致死性流感和埃博拉病毒感染的保护，并诱导产生了针对寨卡病毒的抗体和CD +8 T 细胞应答。Pardi 等［43］证明，通过皮下途径免疫脂质体纳米颗粒( lipid-based nanoparticle，LNP) 包封的编码ZIKV prM-E 糖蛋白的修饰非复制型mRNA 使小鼠和NHPs 产生了具有保护作用的有效且持久的中和抗体应答。Richner 等［44］的后续研究表明，类似设计的ZIKV 疫苗通过肌肉接种小鼠后可达到消除性免疫( sterilizing immunity) 的效果，不但诱导产生高水平的、具有保护性的中和抗体滴度，并且可限制ZIKV 在小鼠的宫内传播。该ZIKV mRNA 疫苗( mRNA-1325) 的随机、安慰剂对照、多个剂量范围的Ⅰ/Ⅱ期临床研究已于2016 年12 月启动。LNP 包封的编码埃博拉病毒GP 的修饰mRNA 可诱导产生特异性的IgG 抗体和中和抗体反应的能力，并可保护豚鼠免于致死性感染的攻击和不发生临床症状［45］。在2019 年末暴发的新冠肺炎疫情中，mRNA 疫苗又一次显示了其作为快速研发技术平台的巨大潜力。在疫情暴发不到半年的时间，先后有14 个mRNA疫苗启动了临床试验研究［46］，其中由美国国家过敏症和传染病研究所( National Institute of Allergyand Infectious Diseases，NIAID) 和生物技术公司Moderna 合作开发的mRNA-1273 是进展最快的mRNA 疫苗。该疫苗在2020 年3 月启动了Ⅰ期临床研究，通过初免-加强免疫二针接种法( 0 d， 28 d)分别对高( 250 μg) 、中( 100 μg) 、低( 25 μg) 3 个剂量的疫苗安全性和免疫原性进行了初步评估。第一阶段的结果表明，初免15 d 后，接种中、低剂量的8例初始受试者均检测到中和抗体，且免疫强度呈剂量依赖关系; 加强免疫2 周后，低剂量组和高剂量组受试者抗体水平达到或超过新冠患者痊愈后的水平［47］，目前该疫苗已经进入Ⅲ期临床研究阶段。德国生物科技公司BioNTech 与辉瑞制药公司合作开发的另一款mRNA 疫苗BNT162 于2020 年4月22 日获得德国相关部门批准，开始了首次临床试验［48］。该疫苗在约200 例18 ～ 55 岁健康受试者中进行，初步评价疫苗的安全性和免疫原性。初步数据表明BNT162 的耐受性良好，且可产生剂量依赖性的免疫原性。接受2 次疫苗接种的24 例均产生了中和抗体。安全性方面，接受10 或30 μg 剂量的受试者没有发现严重的不良反应。但是第2 剂注射30 μg 的群体中，有3 /4 出现38 ℃及以上的发热。目前该公司正在对更多受试者进行10 和20 μg 的剂量测试，希望减少不良反应的发生［49］。其他mRNA 疫苗目前均处在临床申报阶段或临床前研究阶段。mRNA 疫苗保留了DNA 疫苗能够胞内表达抗原的优点，同时又克服了其免疫原性低、可产生载体非特异性免疫的缺点以及整合到宿主DNA 的风险。但是mRNA 疫苗仍有不足需要引起注意。一是mRNA 的稳定性问题。核糖核酸酶遍布存在于细胞外，因此未受保护的“裸露”mRNA 在正常生理条件下很容易被降解。目前通过将mRNA 与LNP 结合可以克服这一难题。LNP 可保护mRNA 免受核糖核酸酶的降解从而允许目的抗原在体内长期表达，产生有效的体液和细胞免疫应答。另外，最近的临床研究表明，mRNA 免疫可产生轻度至中度的不良反应以及罕见的严重局部和全身不良反应［50］。因此，未来的研究应进一步评估mRNA 的分布、编码抗原在远端器官中的表达、局部和全身效应在内的潜在安全风险、新递送系统的毒性作用以及人体内的自身反应抗体的产生情况。4病毒载体疫苗技术 病毒载体疫苗通常使用病毒疫苗减毒株或非复制型病毒作为载体，将一种或多种抗原递送至宿主细胞内进行表达并诱导产生免疫应答的疫苗形式。病毒基因组可以表达任何特定的抗原，并且在其基因组中可稳定接受较大的插入基因的能力使得可用病毒载体技术开发多种疫苗。因为靶抗原是作为病毒自身遗传信息进行递送的，因此可以确保抗原在宿主中准确的合成、修饰以及靶向特异细胞。病毒载体在靶细胞中诱导刺激与自然感染过程相同，因此可诱导产生强烈的免疫应答。目前已有多种病毒作为载体用于疫苗的研发，包括腺病毒( adenovirus，Ad) 、麻疹病毒( measles virus，MV) 、水疱性口炎病毒( vesicular stomatitis virus，VSV) 和重组牛痘病毒安卡拉株( modified vaccinia strain Ankara，MVA)等［51］。4．1 腺病毒载体疫苗腺病毒为双链DNA 无包膜病毒，长度在30 ～ 40 kb 之间。人体内的大部分细胞表面均表达有腺病毒受体，因此腺病毒具有广泛的组织趋向性，是最常用的病毒载体之一。复制缺陷型的腺病毒载体通过用抗原表达盒替换病毒的E1A 和E1B 基因区域( 早期转录物1A 和1B) 而产生，从而消除了病毒的复制能力。此外，为防止免疫系统清除被腺病毒感染的细胞使插入抗原无法表达，病毒E3 和E4 基因经常也被删除。复制缺陷型腺病毒载体需要在可提供反式作用因子E1 蛋白的哺乳动物细胞中进行培养，最常见的是HEK 293 细胞。腺病毒载体能够稳定表达高达8 kb 的插入片段，可以支持大多数靶抗原以及多价或多病原体疫苗的表达。复制缺陷型Ad5 是使用最广泛的腺病毒载体之一，能够诱导产生很高的CD+8 T 细胞以及抗体免疫应答。然而，由于人群中广泛存在对该病毒的免疫力，阻碍了Ad5 在临床上的应用［52］。通过开发非人源的腺病毒载体，例如来源于黑猩猩的病毒载体ChAd63，已经克服了这一问题。另一种方法是选择在人群中流行率低的罕见血清型作为载体，例如Ad26 或Ad35，其诱导产生的免疫记忆更强、多功能CD +8 T 细胞更多［53］。Sullivan 等［54］通过用复制缺陷型Ad5 同时表达埃博拉病毒的GP 和NP 的病毒载体在非人灵长类动物模型中进行了评价。结果表明，单次接种即产生了完全的免疫保护。并且发现，完全保护作用与特异性CD+8 T 细胞的产生和抗体反应均成正相关。鉴于令人鼓舞的研究结果， 2006 年开始进行该疫苗的临床试验。结果显示，该疫苗是安全的并且可以诱导抗体产生和T 细胞应答，但没有产生高滴度的中和抗体。该研究还发现，在预存Ad5 免疫力的受试者中诱导的抗体会减少［55］。鉴于Ad5 在人群中的流行率高达60% ～ 90%，这一发现可能会影响Ad5 在人类疫苗开发中的应用。2014 年，军事科学院军事医学研究院和康希诺生物技术有限公司联合开发了一种基于Ad5 的腺病毒载体疫苗，该疫苗于2017 年10 月获得原国家食品药品监督管理总局新药证书和药品批准文号。这种疫苗将2014 年埃博拉病毒的流行株整合到Ad5 载体中，并于当年启动了Ⅰ期临床试验。结果表明，该疫苗安全性良好，没有严重的不良事件发生。另外研究发现，通过注射高剂量的Ad5 载体疫苗能够克服受试者体内预存的Ad5 免疫力对疫苗应答的影响，并诱导产生较高的GP 特异性抗体和T 细胞免疫应答［56］。另外，基于相同技术开发的腺病毒载体COVID-19 疫苗Ⅱ期临床结果显示，单针肌内注射28 d 后，低剂量组( 5 × 1010病毒颗粒) 和高剂量组( 1 × 1011 病毒颗粒)均能诱导产生强烈的体液免疫和细胞应答。抗SARS-CoV-2 中和抗体几何平均滴度( geometricmean titres，GMTs) 分别为18. 3 和19. 5，并且在88%( 低剂量组) 和90% ( 高剂量组) 受试者中诱导产生了γ-干扰素［57］。目前该疫苗已进入Ⅲ期临床研究阶段。由美国国家过敏及传染性疾病研究院( NIAID)开发的2 种疫苗，即单独表达EBOV GP 或与苏丹型埃博拉病毒( SUDV) GP 共表达的复制缺陷型黑猩猩腺病毒3 型( ChAd3) 载体疫苗，在临床前研究中进行了评价。结果表明，单次注射5 周后2 种疫苗均能对NHPs 产生完全的免疫保护。然而，免疫反应在接种疫苗后几个月就会减弱，通过用表达EBOV 和SUDV GPs 的MVA 载体疫苗进行加强免疫可以避免这一情况的发生［58］。2014 年9 月开始的Ⅰ期临床试验结果显示，2 种疫苗都具有可接受的安全性，在大部分受试者中均诱导产生了GP 特异性抗体应答，在部分受试者中产生了T 细胞免疫应答［59］。4．2 MV MV 为副粘病毒科单股负链RNA 病毒。目前常用的麻疹病毒疫苗是通过将野毒株在不同细胞系中连续传代而产生的一种活的减毒株，MV 疫苗诱导产生的免疫力长达25 年之久［60］。研究表明，MV 可接受高达6 kb 的外源基因的插入，这为麻疹病毒载体提供了可用于多病原体或多价疫苗研发的机会。MV 能够感染免疫细胞，包括巨噬细胞和树突细胞，从而能将靶抗原直接递送至抗原提呈细胞，诱导高水平的体液和细胞免疫应答［61］。然而，由于需要通过反向遗传学构建麻疹病毒的反义RNA 基因组全长克隆，使得病毒的制造和转基因的插入较为困难。另外，由于MV 减毒活疫苗在许多国家用于常规儿童免疫接种计划，因此预存的免疫力也是MV 作为病毒载体需要关注的因素之一。表达基孔肯雅病毒( chikungunya virus，CHIKV)结构基因( C，E3，E2，6K 和E1) 的MV 病毒载体疫苗( MV-CHIK) 随机、双盲、安慰剂对照的Ⅰ期临床试验表明，单次接种后血清转化率为44% ～ 92%，第2 次接种后血清阳转率达到100%，安全性良好，没有与疫苗接种相关的严重不良事件。另外一个重要的发现是，受试者体内预存的麻疹免疫似乎没有影响这种CHIKV 疫苗的免疫原性［62］。2016 年进行的Ⅱ期临床试验结论和Ⅰ期基本一致，没有发现与疫苗接种相关的严重不良反应事件发生，血清转化率介于50% ～ 95． 9%［63］。另一项研究发现，接种表达寨卡病毒可溶性E蛋白的MV 载体疫苗，可使雌性小鼠产生针对E 蛋白的特异性中和抗体和细胞免疫反应，并可显著减少小鼠妊娠后受病毒攻击的胎鼠感染，没有发现胎鼠生长迟缓、贫血或死亡的现象，具有进一步开展临床前和临床研究的潜力［64］。4．3 VSV VSV 为弹状病毒科成员，是一种含有约11 kb 的单股负链RNA 包膜病毒。家畜为该病毒的自然感染宿主，在人群中仅呈现零星感染。因此，人群中预存免疫程度低，并且在病毒复制过程中缺乏DNA 中间体，作为载体在人群中使用具有较好的安全性。由于野生型VSV 在动物模型中具有脑内神经毒力，在使用前应对VSV 进行减毒。减毒可以通过不同方法实现，例如在病毒基质( M) 蛋白中引入突变、对病毒蛋白顺序进行重排、插入非病毒蛋白以及部分或完全缺失与病毒感染性密切相关的病毒糖蛋白。在不影响其遗传稳定性的情况下，基因组可接受4 ～ 5 kb 的外源基因插入。虽然VSV 可诱导产生中等强度的CD +8和CD+4 T 细胞免疫，但相比而言，其诱导产生的强烈抗原特异性体液免疫应答是VSV 载体疫苗的最大优势［65］。由加拿大国家微生物实验室开发的VSV 载体疫苗( rVSV-ZEBOV) 可能是目前最有希望的埃博拉候选疫苗。该疫苗通过用EBOV 分离株的GP 替换VSV 中的GP 而构建。临床前研究结果表明，单次接种即可完全保护NHPs 抵抗致死性EBOV 小鼠适应株的攻击［66］。当接种rVSV-ZEBOV 后仅7 d 即进行攻击，在NPHs 中仍然具有完全保护作用，并且在EBOV 暴露后的1 或24 h 注射1 剂或2 剂疫苗可获得33% ～ 67%的保护率［67］，表明该疫苗具有暴露后预防的潜力。Ⅰ期临床研究的初期结果表明，其可诱导产生强烈和持久的GP 特异性的抗体反应，并且在高剂量组诱导产生了较高滴度的病毒中和抗体。但是，高剂量组的受试者可能会发生关节炎类的病痛，部分受试者发展出斑丘疹，表明VSV 在受试者体内发生了复制和扩散。后期通过降低剂量使得不良事件的发生相应减少，尽管诱导的GP 特异性抗体水平仍然与高剂量的群组相似，但诱导的抗体应答水平却降低了［68］。令人意外的是，进一步Ⅰ期临床试验结果显示出了不同的结果。接种高剂量的所有参与者诱导的GP 抗体滴度均呈现出剂量依赖性特征，仅有轻度不良反应而无其他关节炎病例发生［69］。因此，2015年3 月在几内亚启动了该候选疫苗的Ⅱ/Ⅲ期临床试验，评价了接种高剂量( 2 × 107 PFU) 疫苗后的免疫效果。包括高风险个体在内的参与者，被随机分组到即时接种和延迟接种( 21 d 后) 的组群中。在随机分组后的至少10 d 后，即时疫苗接种组中未检测到出现症状的埃博拉病毒病例，而7 个延迟接种组中共发生16 例埃博拉病毒病例，疫苗接种的有效性达到100%。在接种疫苗后登记的43 个严重不良反应中，只有1 个被认为与疫苗接种有因果关系［70］。鉴于此， rVSV-ZEBOV 被认为是目前最有希望获得上市许可的埃博拉病毒候选疫苗。开发病毒载体疫苗在以下几个方面值得注意。首先，目前使用的大部分病毒载体为经过基因工程改造过的活病毒，即是一种转基因生物( geneticallymodified organisms，GMOs) ，在临床前和临床研究期间应充分评估转基因生物所带来的潜在环境和健康风险［71］。另外，如果使用的病毒载体是来源于感染人的病原体( 如腺病毒、麻疹病毒等) ，则应考虑人体预存免疫对病毒载体疫苗免疫效果的影响。5结语  如上所述，病毒载体疫苗和核酸疫苗技术，由于其可快速生产、高度通用和较低的成本优势，为快速应对新发、突发传染病疫情提供了新的解决思路。但是每种疫苗技术都有其自身的缺点，如DNA 疫苗的弱免疫原性和整合到宿主基因组的潜在可能性以及特殊接种装置( 如电穿孔或基因枪) 的依赖性、mRNA 疫苗的不稳定性和潜在毒性、宿主预存免疫对病毒载体疫苗免疫效果的影响等。因此，用单一的疫苗技术似乎不太可能为未来的所有疫情暴发提供解决方案。另外，尽管前期进行的临床前和临床研究已经在安全性和免疫原性方面得到了令人鼓舞的结果，但是由于各种原因，目前鲜有病毒载体疫苗和核酸疫苗获得上市许可。因此未来只有通过持续的努力和合作，将相关学科知识和疫苗研发经验相结合，才能为成功应对全球范围内的新发、突发传染病疫情并提供更有效的策略、方法和工具。参考文献详见 中国新药杂志 2020年 第29卷 第21期识别微信二维码，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。

为了加强国内外单细胞和空间生物技术学术交流，促进单细胞&空间组学基础研究、转化与临床研究深入发展。 2023年12月19-20日，第四届单细胞测序技术应用研讨会暨单细胞&空间组学研讨会在北京完美收官。 本次研讨会吸引了领域内知名研究者、技术专家、应用专家参加，会议为期两天，以“单细胞测序技术应用”和“单细胞&空间组学”为主题，围绕研究热点、技术进展、应用场景、临床需求、市场反馈、瓶颈分析及机遇与挑战等话题展开深入探讨。同时，此次会议为推动单细胞和空间生物技术的发展和应用提供了重要的交流平台。 19日下午，会议正式开始。中华医学会原党委副书记兼纪委书记 吴玉普 书记、欧洲科学院院士、中国医药生物技术协会基因检测技术分会主任委员、复旦大学附属中山医院首席科学家 王向东 院士进行了开场致辞。 中华医学会原党委副书记兼纪委书记 吴玉普书记 欧洲科学院院士、中国医药生物技术协会基因检测技术分会主任委员、复旦大学附属中山医院首席科学家 王向东院士 报告环节，欧洲科学院院士、中国医药生物技术协会基因检测技术分会主任委员、复旦大学附属中山医院首席科学家 王向东 院士、中国科学院数学与系统科学研究院 张世华 研究员、国家纳米科学中心 胡志远 研究员、北京大学 高歌 研究员、北京航空航天大学 常凌乾 教授、中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 蒋岚 研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所 吴青峰 研究员和重庆大学三峡医院 印明柱 教授分别进行了主题报告。 滑动观看 | 按演讲顺序 详见盛大开幕 20日，学术报告板块三， 昌平实验室任仙文研究员 进行了“单细胞时空重构与计算免疫学”的主题报告。任老师介绍了 CSOmap 与 Redeconve 两种算法在单细胞分辨率重构细胞的空间关系。相关算法在新冠肺炎、乙型肝炎、肿瘤等多种疾病上的应用，揭示了新冠肺炎导致不同人轻重症差别的潜在分子细胞机制、乙型肝炎导致不同人免疫耐受免疫活化或康复的潜在机制、胰腺癌免疫浸润的分子特征。 昌平实验室 任仙文研究员 接下来， 中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)田晨曦研究员 进行报告，她的报告主题为“整合空间信息的单细胞转录组方法解析发育和疾病中的细胞相互作用”。田老师报告了胰腺癌、胃癌研究进展的相关内容，尤其是肾透明细胞癌包膜完整性与预后的进展。同时，她分享了基于NGS的空间组学技术的挑战和基于细胞核标记的新一代空间组学方案的相关内容。 中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 田晨曦研究员 随后， 中国医学科学院药物研究所贺玖明研究员 进行了“空间代谢组学技术创新及其应用研究进展”的主题报告。贺老师分享了质谱成像空间代谢组学的内容，包括常见的质谱成像技术类型与空间代谢组学平台、空间代谢组学技术的创新发展和自主研发的质谱成像原理样机及其系统产业化的最新进展。 中国医学科学院药物研究所 贺玖明研究员 接下来， 北京大学薛瑞栋研究员 进行报告，他进行了“单细胞精度定量解析肝癌微环境及中性粒细胞异质性”的主题报告。薛老师的报告分享了首次在单细胞精度定义了肝癌的五种免疫微环境亚型 ，首次全面揭示肿瘤相关中性粒细胞 （TAN） 的异质性，验证CCL4+、PD-L1+ TAN两个关键亚群的促肿瘤机制，最终通过构建小鼠肝癌模型，逐步深入地证明靶向肿瘤相关中性粒细胞有望形成新的肝癌免疫治疗方案。 北京大学 薛瑞栋研究员 学术报告板块四， 军事科学院军事医学研究院李艳华研究员 首先进行了题为“基于重编程技术体外制备巨核细胞/血小板及其机制的研究”的主题报告。李老师分享了最新研究，从多个表观遗传调控和信号通路相关的小分子化合物中筛选出一个含有四个小分子的化合物组合，发现该小分子化合物“鸡尾酒”能将人成红细胞高效地重编程为巨核细胞。通过进一步研究，确定了两阶段的诱导及巨核细胞特化的体系，最终获得了与天然巨核细胞特性相似的诱导性巨核细胞（induced megakaryocytes, iMKs）。 军事科学院军事医学研究院 李艳华研究员 接下来， 清华大学高军涛副研究员 进行报告，他的报告主题为“Multi-omic Single Cell Analysis Dissects Molecular Heterogeneity in Gastric Cancer”。高老师分享了为医疗健康行业提供成本低、阳性检出率高的新型Tn5-FISH（荧光原位杂交）试剂盒的相关内容，并表示新型Tn5-FISH（荧光原位杂交）试剂盒可应用领域为癌症早筛、体检、快速分子诊断、新生儿疾病筛查等，可用于辅助染色体变异导致疾病的诊断，已成为快速分子诊断、检测或确认癌症中典型细胞遗传学变化的临床工具。 清华大学 高军涛副研究员 接下来， 中国医学科学院阜外医院刘宣雨副研究员 进行了题为“利用单细胞多组学与空间转录组联合解析人类主动脉根部瘤的调控改变”的主题报告。刘老师介绍了单细胞组学技术联合空间转录组技术研究人类主动脉根部瘤的最新科研成果。展示了单细胞和空间组学技术对于类似主动脉根部瘤这类具有高度细胞异质性的疾病研究的技术优势。 清华大学高军涛副研究员和中国医学科学院阜外医院 刘宣雨副研究员 学术报告板块五， 清华大学杨雪瑞副教授 进行了题为“复杂单细胞多模态数据解析方法”的主题报告。杨老师介绍了基于变分图自编码器VGAE开发的深度学习框架方法DeepLinc，该方法通过单细胞空间转录组数据从头重建细胞相互作用网络。该策略不依赖于任何细胞或基因功能的先验知识，重构细胞间的互作将更加精细、准确地刻画微环境的动态网络调控过程。 清华大学 杨雪瑞副教授 接下来， 中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究员 进行了报告，他的报告主题为“单分子、单细胞与空间多组学技术的开发和应用”。赵老师分享了RNA可编程测序面临的挑战：如何可控测序？如何全谱系捕获？如何精确定量？据此，分享了PROFIT-seq技术，阐述了Enriching by sequencing的优点和缺点；纳米孔测序的可编程操控和实时碱基序列读取、比对、注释和定量等的相关内容。 中国科学院北京生命科学研究院 赵方庆研究员 接下来， 翌圣生物科技（上海）股份有限公司曹振博士 进行了题为“微流控单细胞技术平台优质原料的研发”的主题报告。曹老师介绍了单细胞测序技术的发展历程、高通量单细胞样本制备和原料开发过程等内容，强调适配微液滴系统的M-MLV突变体筛选——翌圣镁孚泰生物五大核心酶改造技术，以更短的时间获得更高的成功率目标突变体。 翌圣生物科技（上海）股份有限公司 曹振博士 学术板块六， 北京陆道培血液病研究院 刘红星教授 进行了“单细胞组学在血液肿瘤中的应用”的主题报告。刘老师汇报的一项多中心研究，揭示了RARG融合基因阳性不典型急性早幼粒细胞白血病（APL）的关键发病和全反式维甲酸（ATRA）耐药机制。 北京陆道培血液病研究院 刘红星教授 然后， 新格元（南京）生物科技有限公司范珏博士 进行了“新格元单细胞测序创新产品和服务推动科学研究和临床转化”的主题报告。范老师分享了新格元平台的最新技术和多组学特色产品。其中，基于新生成转录本的RNA velocity能够直接利用实验准确定量新、旧转录本的信息，推测mRNA的动态变化，不受基因结构（内含子比例）影响，兼具准确性和适用性。 新格元（南京）生物科技有限公司 范珏博士 学术板块七， 北京市眼科研究所晋康新研究员 进行了“单细胞测序在视网膜发育和疾病领域的应用”的主题报告。晋老师强调了眼睛（视力）的重要性，分享了单细胞技术在眼科中的应用：早期单细胞测序——研究视网膜细胞的复杂性、2015年和2016年Drop-seq技术的应用、Drop-seq鉴定视网膜神经节细胞亚类和鉴定视网膜早期和完全发育细胞亚类及关键转录因子等。 北京市眼科研究所 晋康新研究员 接下来， 北京中医药大学王铁山实验师 进行了“单细胞转录组和原位空间组学技术在肿瘤免疫治疗中的应用及前沿进展”的主题报告。王老师分享了转录组、单细胞转录组和空间转录组的发展历程和困境，回顾了过去十年中，单细胞技术在肿瘤免疫微环境在基因组、转录组和蛋白质组水平上的异质性，并表示单细胞技术也被用于识别潜在的生物标志物。 北京中医药大学 王铁山实验师 关注技术前沿进展，推动科研临床应用！接下来，圆桌讨论环节，圆桌主题为 “单细胞与空间多组学技术前沿与临床应用” 。 清华大学 高军涛 副研究员为主持嘉宾，Dimension Genomics Inc 联合创始人、总裁兼首席执行官 曹涵 、翌圣生物科技（上海）股份有限公司创始人&董事长 黄卫华 、北京百奥益康医药科技有限公司副总经理 石菲菲 、深圳市真迈生物科技有限公司首席医学官 王益民 和上海欧易生物医学科技有限公司总经理 张志明 为讨论嘉宾。 本次研讨会还设有卫星会和茶歇等环节，为参会者提供了交流和合作的机会。 本次会议由转化医学网联合中国医药生物技术协会基因检测技术分会、中国遗传学会遗传诊断分会、世界华人医师协会前沿科技与临床转化专委会、国家卫健委出生缺陷与生殖健康重点实验室、新源转化医学中心和北京健康促进会联合发起，整场活动在热烈的讨论氛围中圆满结束，现场提问踊跃，专家们倾囊相授，分享了丰富的知识和经验。参会者们纷纷表示意犹未尽，期待未来有更多的机会参加类似的活动，与同行交流学习，共同推动单细胞技术的发展和应用。 让我们共同期待明年中国单细胞系列论坛，来年北京单细胞论坛、长三角单细胞论坛和西南单细胞论坛再相约，携手以共，继续开拓创新，共同推动单细胞技术的发展和应用，为人类的健康和医学科学的发展做出更大的贡献。 12/19 现场风采