新冠病毒變異不斷，「泛」冠狀病毒疫苗研發熱潮來襲

4月19日，Moderna宣布其首個二價候選疫苗 mRNA-1273.211加強針與mRNA-1273（Spikevax）加強針相比，在針對包括Omicron在內的所有被關注的變異毒株中表現出更優的中和抗體滴度，在針對Beta和Omicron變異毒株進行加強免疫後，該優勢維持了6個月：在1個月和6個月時， mRNA-1273.211加強針接種下的抗Omicron中和抗體滴度分別比mRNA-1273加強針增加了2.20倍（95％ CI: 1.74, 2.79）和2.15倍（95％CI: 1.66, 2.78）。此外，該二價加強針的耐受性和安全性與獲批的50µg mRNA-1273加強針一致……

伴隨着對COVID-19疫苗加強針的思考和討論，許多公共衛生研究人員正在尋找並研究流感疫苗模型以指導如何應對SARS-CoV-2的持久威脅，這可能意味着要像預防季節性流感一樣每年注射一次。但正如科學家們長期以來一直在追尋可對多種呼吸道病毒亞型提供持久保護的通用流感疫苗，新冠肺炎領域也在尋找可以抵禦未來的SARS-CoV-2變異株並預防下一次疫情的「泛」冠狀病毒疫苗。

數十家非營利組織、政府機構和疫苗製造商已將這些候選疫苗列為首要研究重點（表1）。領導這項工作的是流行病防範創新聯盟（CEPI）和美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID），它們分別撥款2億美元和4300萬美元，用於研發集多功能於一體的「泛」冠狀病毒疫苗。

表一 | 部分開發中的泛冠狀病毒疫苗

來源：Nature

每個組織的重點各不相同。如CEPI着眼於近期（near-term）產品開發，主要支持小型生物技術公司的平台開發。NIAID支持學術界更基礎的免疫學發現工作。但他們共同的總體目標促進這兩類組織合作。今年3月，CEPI和NIAID宣布成立一個聯合科學論壇，供他們資助的研究人員討論進展，並共同致力於開發安全和具有廣泛保護作用的疫苗。第一次會議定於4月25日舉行。

正在被考慮中的疫苗設計和遞送策略是多種多樣的。它們包括基於mRNA和蛋白質納米顆粒的技術。一些候選疫苗只針對可使冠狀病毒進入宿主細胞的spike蛋白，而其他候選疫苗還針對病毒蛋白質組的其他組分。一些研究的目的只是提高抗體應答，另一些研究的重點還包括細胞免疫。部分研究人員對冠狀病毒疫苗充滿信心，然而許多研究人員認為這其中還有太多免疫學未知。幾十年來，針對流感和艾滋病毒的通用疫苗研發失敗，預示着前方道路上的荊棘。

明確方向，淘沙取金

「泛冠狀病毒」一詞被用於描述許多正在進行的疫苗開發工作，但其含義是模糊的。首先，被設計抵禦SARS-CoV-2病毒可能的任何突變形式的改良COVID-19疫苗，也許更適合被稱為泛突變COVID-19疫苗。但是當實驗顯示其對SARS-CoV-1有一定程度的交叉保護時，一些疫苗研發人員很快就採用了含義更廣的泛冠狀病毒標籤。

在特意設計的更具包容性（針對多種病毒）的疫苗中，泛冠狀病毒也有着不同的含義。很少有科學家正在開發可以抵禦所有4種主要冠狀病毒譜系的真正的通用候選疫苗。相反，大多數的目標要麼是包括所有SARS樣病毒的亞屬 sarbecoviruses，要麼是family tree中較大的分支β冠狀病毒，其也包括導致中東呼吸綜合征（MERS）的病原體和一些導致普通感冒的季節性冠狀病毒。

CEPI項目負責人 Christopher da Costa 表示，對交叉分支冠狀病毒保護的模糊定義引發了許多「痛苦的討論」。該組織最終選定了「廣泛保護」以描述任何針對多種冠狀病毒的疫苗，以及「變異株靶向」來描述下一代COVID-19疫苗。da Costa說：「我們的願景是，控制未來變異株靶向疫苗數量， 而擁有更多的廣泛保護性疫苗。」

CEPI迄今已宣布資助8個項目，預計還會有更多項目。其中3種疫苗針對新出現的SARS-CoV-2，所有這些都是利用新型蛋白質亞基技術遞送包含目標變異毒株突變的部分spike蛋白。一種來自 MigVax，與作為粘膜佐劑的細菌毒素一起口服；另一種來自Affinivax，圍繞抗原-多糖結合平台構建；第三種來自Saskatchewan大學疫苗和傳染病組織，使用專有基質以結構化的方式呈遞抗原。

CEPI支持的其他5項工作旨在抵禦更廣泛的冠狀病毒威脅。其中，來自BioNet、DIOSynVax 和NEC公司的3種疫苗將依靠計算建模來識別可用於mRNA遞送系統的新型疫苗抗原。另外兩項工作則是開發多表位、基於納米顆粒的蛋白質亞基疫苗，分別來自SK bioscience和印度轉化健康科學技術研究所（THSTI），其與Panacea Biotec合作。

突變不斷，「Mosaic」法助力

「Mosaic」音譯為馬賽克，顧名思義，Mosaic疫苗利用鑲嵌的方式進行疫苗設計，以應對高變異度的病毒。

在CEPI產品組合中的5種廣泛保護性疫苗中，SK候選疫苗進展最快。背靠CEPI 5000萬美元的支持，名為GBP511的疫苗（基於SK實驗性COVID-19疫苗GBP510）正在進行III期試驗。它以三聚體的形式展示了60份spike蛋白受體結合域（RBD），以誘導有效的免疫應答。

GBP510隻包括來自SARS-CoV-2原始菌株的RBD，但GBP511採用「Mosaic」法呈現更多抗原。它顯示了來自感染人類和蝙蝠的病毒的3或4個RBD（來自sarbecovirus系統發育的所有3個分支）以生成交叉反應性B細胞，這些細胞將與不同RBD共享的保守表位結合。這種多價抗原呈遞應該會導致具有廣泛保護能力的免疫細胞的選擇性激活和擴張。

SK的學術合作者於2021年9月在Cell上發文，在小鼠和猴子概念驗證實驗中展示了RBD納米顆粒疫苗誘導廣泛保護性sarbecovirus免疫（下圖）。韓國生物技術公司正準備在2023年底前啟動第一項人體研究。

此外，加州理工大學的結構生物學家Pamela Bjorkman開發了一種相似的鑲嵌式RBD納米顆粒結構，相關研究於2021年1月發表在Science上。它的核心使用同樣的二十面體納米顆粒，但裝飾有來自8種sarbecoviruses病毒（其中6種感染蝙蝠，一種感染穿山甲，一種來自SARS-CoV-2的β變異株）的RBD。

在Bjorkman的疫苗中，RBD是隨機排列的，相同抗原彼此相鄰的概率很低。相比之下，SK的自組裝納米顆粒使用的是3組非隨機組織的RBD。這一結構差異可能會影響刺激交叉反應抗體應答的可能性。Bjorkman說：「如果它們是隨機分佈的，就應該激活與受體結合域更保守區域結合的B細胞。」

Bjorkman的團隊於3月份在預印本平台bioRxiv發佈的研究支持這一結論。她正在尋求資金支持，以推動候選產品進入臨床試驗。

更進一步，獲取免疫廣度

馬里蘭州銀泉城Walter Reed軍事研究所正在開發一種佐劑納米顆粒候選疫苗，該疫苗是通過將一種稱為鐵蛋白的自低聚蛋白質與預融合穩定版本的SARS-CoV-2 spike蛋白結合而製備的。預計未來幾周將公布有29人參與的I期臨床研究結果。

研究人員稱其為泛冠狀病毒疫苗，因為在小鼠和猴子研究中，該疫苗誘發了對目標SARS COV-2變異毒株和SARS-CoV-1的強大體液和細胞介導的免疫應答。在COVID-19疫苗的兩劑初始接種後，該疫苗作為加強針擴大了免疫範圍。

去年，杜克大學的免疫學家 Barton Haynes及同事在北卡羅萊納大學病毒學家Ralph Baric帶領下，描述了一種擴大mRNA平台益處的策略。他們設計了一種嵌合蛋白的編碼序列，該蛋白可將感染人類和蝙蝠的sarbecoviruses病毒的spike蛋白不同部分（RBD、N端結構域和S2亞基）組裝在一起。這些mRNA序列被包裝在脂質納米粒中，最終能在小鼠體內引發了廣泛的保護作用。Haynes說：「這是一種mosaic法的替代方法，可以獲得廣泛的免疫應答。」

原則上，相同的序列可以被編碼在自擴增的RNA中，這使更低劑量的給藥方案成為可能，也能獲得更好的免疫應答。Haynes的團隊正在探索這種既包含抗原序列，也包含RNA複製自身所需機制的結構的使用。

繼續深入，理清遊戲規則

杜克大學的項目主要傾向於平台開發，但NIAID泛冠狀病毒疫苗計劃的其他3個分別在布列根和婦女醫院、威斯康星大學麥迪遜分校、洛克菲勒大學的受益項目則更關注基礎免疫學問題。項目負責人Jennifer Gordon指出：目前仍存在許多科學未知。希望通過對冠狀病毒感染的自然免疫應答更好地理解，最終能產生更好的疫苗設計。

去年，布列根和婦女醫院的免疫學家Duane Wesemann和同事們鑒定了一種潛在的抗原靶點，即spike蛋白保守莖部S2結構域，產生的抗體與COVID-19死亡率降低，在疾病消退後康復速度更快，免疫持久性增強有關（下圖）。這些抗體也增強了β冠狀病毒的識別廣度，但是它們提供的中和作用弱於針對spike蛋白更易變頭部（所有第一代COVID-19疫苗的靶點）的抗體。因此，還需要更多的工作來確定哪種情況最適合用於預防人畜共患病蔓延的廣泛保護性疫苗。

旨在引導針對血凝素的莖部區域免疫反應的研究人員也面臨著類似的挑戰，血凝素是通用流感疫苗的主要保守蛋白靶點。鑒於該領域的諸多挫折，Wesemann希望冠狀病毒研究人員對面前的免疫障礙保持空杯心態。

此外，尤其值得關注的是T細胞免疫質量如何影響保護效力。許多研究人員預測，泛冠狀病毒疫苗要想取得成功，必須通過多種T細胞亞群以及抗體介導的通路提供強大而廣泛的保護。Advanced Health研究所的總裁兼首席執行官Corey Casper說：「要想真正擁有高效疫苗，需要能夠同時誘導中和抗體和T細胞。」

Casper正在與 Immunity Bio密切合作，以開發包含spike蛋白和核衣殼（N）成分的雙抗原疫苗。核衣殼蛋白是一種內部RNA結合蛋白，長期以來一直被視為T細胞反應的重要靶點，可能提供廣泛的保護。

Immunity Bio的首個產品是圍繞人腺病毒血清型5（Ad5）平台構建的，目前正在強生公司的spike-only腺病毒載體疫苗的受試者中作為加強針進行試驗。但除了考慮spike蛋白之外，該公司還制定了「mix-and-match」遞送策略，以改善結果。該公司發表在預印本平台的一項研究表明，在小鼠實驗中，saRNA-Prime和Ad5增強似乎可以增強體液免疫和細胞免疫的持久性和廣度。這反應了接受第一代COVID-19疫苗異源prime增強免疫方案，將賦予對抗SARS COV-2變異毒株的更廣的效力。

至此，值得一提的是，今年年初，江蘇省疾病預防控制中心副主任朱鳳才團隊在Nature medicine上發表的研究顯示，在接種2劑滅活疫苗後，用Ad5腺病毒載體新冠疫苗進行序貫加強，安全性良好、抗體水平優於同源加強，可有效中和變異株，且序貫接種後顯著激發人體的細胞免疫反應，對於激活體內細胞的再次應答、有效清除被病毒感染的細胞發揮重要作用。

其他正在超越spike-only設計的公司還包括 TechImmune、ConserV Bioscience和Gritstonebio。這些公司面臨的挑戰正如Ragon研究所的免疫學家Gaurav Gaiha所認為的那樣，即找到突變受限的T細胞表位，以實現冠狀病毒的「跨越識別」和高免疫原性。

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如果沒有一輪輪新疫情的威脅，也沒有Operation Warp Speed不惜一切代價的預算，泛冠狀病毒疫苗的開發不可能以2020年疫苗競賽的驚險速度前進。但是，過去兩年的科學技術進步推動了這一領域的發展。研究人員相信，找到一種對冠狀病毒具有廣泛保護作用的疫苗將不會像對艾滋病毒或流感那樣困難。

本文源自醫藥魔方