世卫组织:新冠病毒「COVID-19」疫苗可能在 18 个月内完成

据路透社消息,世界卫生组织表示,新型冠状病毒「COVID-19」的疫苗可能在 18 个月内完成。

相关问题研究出2020年肺炎疫苗的人/团队,会不会诺贝尔医学奖?


我曾经在全球top 2的流感疫苗公司的开发部门工作过5年,这个问题还是有点发言权的。

2/13更新在文末:最新的访谈,来自美国国家过敏和传染病研究所的所长,提到mRNA疫苗顺利的话只需一年多就可以上市;大家关心的问题:如果病毒变异太快,疫苗还有用吗?中国国内有哪些企业具备mRNA疫苗技术?

题干的两个问题,先回答第二个。

一、18个月后新冠病毒的疫苗才出来的话,为什么仍有必要?难道不是黄花菜都凉了吗?

有必要,而且是非常有必要。

大家的期望: 随著气温和湿度的回升,新冠病毒的传播能力会显著减弱,四五月份疫情大概率会消退,就如2003年的SARS和平时的季节性流感一样。而同为冠状病毒,SARS在来年的冬天除了零星的传播,似乎就此销声匿迹了。

现实是,新冠病毒(SARS-CoV-2)虽然和SARS病毒在生物学上更接近(也即核酸序列),然而新冠病毒的流行病学特征越来越表明它在【流感化】:潜伏期症状不明显(相比SARS的高热),传染率极高(根据最新一篇回顾文献对8866病例的测算 [注1],基本传播数R0=3.77,也即平均每个病患可传染的人数,远超之前的R0估计值2.2),80%以上的患者都是轻症,致死率不高,从而不会过快地杀死宿主——这一切都为新冠病毒成为完美病毒打好了扎实的基础:在人类察觉到它之前,它已经在足够多的人群中扩散。这也就意味著,我们可能不会再有像2003年那样的好运,成功地将SARS控制为单季爆发。新冠病毒很有可能在接下来的每年都会和流感一样,在冬天准时造访人类。

而如果把希望寄托在抗病毒药物上,比如瑞德西韦(Remdesivir),那又未免太小瞧了病毒的威力。我们都知道病毒的变异速度快,而新冠病毒又和流感病毒一样,结构为单链RNA,是变异中的变异王。你或许已经听说,曾经的流感特效药达菲(奥司他韦)已经在很多流感变种上产生耐药性了,甚至2018年末刚出的流感新药巴洛沙韦(baloxavir)都在一年之内就观察到了耐药毒株(详情见病毒学大佬的知乎专栏文章 https://zhuanlan.zhihu.com/p/58124207)。所以,即使瑞德西韦真的验证为抗冠神药,用不了多久就会产生耐药毒株的。

我非常希望以上预测是错误的;我希望新冠病毒因为被防控得好,没法活到第二季。但是我们永远应该做最坏的打算,做最好的准备,才不至于像2020年1月上旬的武汉那样被动狼狈。毕竟,【流感化】了的新冠病毒,即使致死率和流感相当,它的高重症率特点恐怕还是会对医疗系统带来十倍以上的负担。

而抵抗病毒最有效的,正如新晋网红、感染科主任、张文宏教授讲的,永远是人体的免疫系统。而针对冠状病毒强化免疫系统最好的方法,就是打疫苗了。

所以,18个月的疫苗研发生产周期看起来很长,但与可能出现的长期「抗冠」战争一比,这只是万里长征的第一步。

下面进入重点:

二、为什么疫苗研发周期那么长?

熟悉新药开发的人恐怕知道,这个问题问反了,为什么这次疫苗的研发周期那么乐观,才18个月?

研发新药/新疫苗,不等同于开发一个新软体,一两个月、甚至一个晚上就可以搞定,因为新药要经过严格的临床测试,确保其安全性、有效性以及稳定性:一个新上线的游戏如果有bug崩溃了,大不了就是玩家骂骂娘;一个新药如果产生严重的副作用,那就有可能是一个人崩溃了,人命关天。而疫苗的安全要求比新药更甚:因为吃药的人本身就得病了,只要药效大于副作用,可能还是可以接受的;而疫苗是给健康的人注射的,本来没病的,结果注射了疫苗反而得病了,生产厂商不被整垮才怪了(参见长春长生疫苗事件)。

新药/新疫苗的大致研发流程:

研制有效成分:体外试验(in-vitro) -&>动物试验 -&>临床一期(10-20人,验证安全性)-&> 临床二期 (30-100人,验证有效性) -&> 临床三期 (200-500人,大规模、安慰剂对照组、双盲)。这么一圈流程走下来,往往要5-8年,还是一切顺利的情况下。

大规模生产:实验室概念验证(proof-of-concept) -&> 小规模生产/中试 (pilot-scale)-&> 大规模生产,其中包括生产工艺的设计、优化和验证,而生产工艺包括但不限于有效成分的表达(expression)、纯化(purification)、灌装制剂(formulation)和分析测定(analytical testing)。为了生产的药物/疫苗每批都能达到稳定纯度、低杂质、理化性状稳定,这些开发过程一步都不能少。这里还未涉及到开设一条生产线所需要的场地、设备、原料和技术人员。

所幸的是,疫苗开发已经一日千里了,从「远古」的减毒灭活疫苗,到重组蛋白疫苗,再到最前沿的DNA疫苗、mRNA疫苗,研发的第一步已经越来越快了:

采用最传统的野生病毒株减毒、灭活的办法,筛选验证一个低毒而有免疫原性的毒株,最乐观最乐观要三个月,参见李兰娟院士的采访(注2);

而mRNA疫苗的旗手之一Moderna,已经完成临床用的生产批次了,也即中试(pilot scale).「从1月13日确定mRNA疫苗的序列,到2月7日完成临床样品的生产分装,仅用了25天时间「[注3,注4]

为何mRNA疫苗可以这么快?因为它直接跳过了筛选毒株这个环节,甚至跳过了筛选抗原蛋白设计这一环节(针对重组蛋白疫苗),直接选择了信使RNA(mRNA),选择能转录抗原蛋白的那一段序列作为目标导入人体的细胞里,这样只需要很小的剂量,mRNA就能在人体细胞里源源不断地生产和病毒一样的抗原蛋白(具体到新冠病毒,我推测应该是棘突蛋白,spike protein,本身没有毒性),从而诱导人体免疫系统产生应答。又因为是mRNA,一段时间以后它会自行分解,不用担心会整合到人体的染色体上,不会产生致癌性(oncogenicity)。

听上去很简单对不对?为何国内没有什么厂商做呢?

因为技术壁垒高啊。最大的坑在于如何能把mRNA这么大一坨"异物"穿过细胞膜,递送到细胞质里去 [注9]。所以这项技术的核心就在于设计一种能够穿膜的递送机制,比如最主流的方案——脂质纳米粒(lipid nanoparticle, LNP),如下图所示。

Liposomes and Lipid Nanoparticles as Delivery Vehicles for Personalized Medicine, Exelead

Moderna在2019年已经成功地用流感疫苗模式证明了技术可行性,临床一期的结果还挺不错的(虽然剂量要求不低)[注5],也就是说,他们已经早早地做好了技术上的储备和验证,碰上新冠病毒或者任何一种病毒性传染病的爆发,都是大展身手的好机会。

国内应该也有在做这方面的公司,但因为技术的代差和资金的限制,多半还在实验室阶段,离大规模生产尚远。

三、题外话:疾控中心,战略储备

回过头来看,2003年的SARS,之后的禽流感,再到今年的新冠病毒,其实中国作为一个高密度人口、流动性大的发展中国家,天生具有传染病的"易感体质"。因此,建立一个具有实权部门的疾控中心已经是刻不容缓。我也是通过这次疫情才知道,中国的疾控中心和美国的疾控中心(CDC)完全是两个概念,是一个事业单位,只有建议权,没有行政权力,更指挥不动地方的卫生系统。这次疫情结束以后,希望能从中央层面,重新设计疾控体系,避免卫生系统和地方政府互相推诿责任,错过防控的黄金时机。

其实,美国不仅有CDC,还有个很有前瞻性的防御机构,叫做BARDA(Biomedical Advanced Research and Development Authority,生物医学高级研究管理局),隶属于卫生部,专门针对生、化、放射、核威胁以及烈性传染病,做各种储备工作[注6]。这其中自然包括基本的医疗设备(口罩、防护服、抗生素、抗病毒药物等),同时也提供专项资金,与私营企业合作,储备疫苗(stockpile)。比如我的前雇主,每年联邦政府都会采购几千万美元的大流感疫苗(pandemic flu vaccines),这样能为企业提供源源不断的现金流,以支持进一步开发新技术,同时也为公共安全做好了战略储备。他山之石,可以攻玉。

2/13更新:

美国东部时间2月12日,美国国家过敏和传染病研究所的所长Anthony Fauci 在一个座谈会上提到,如果一切顺利,Moderna的疫苗有可能在一年多时间之内就可以上市[注7],但是前提是找到一个愿意大规模生产的大药厂作为合作伙伴。时间分解下来,NIH和Moderna的合作团队应该可以在拿到序列的2个半月之内进入临床(根据Moderna的公告,他们似乎25天就已经做到了)。然后Fauci预计三个月完成临床一期,然后用6-8个月在中国展开临床二期试验。在这之后,就可以准备大规模生产了。但从这里开始,是否选择大规模生产就是一个带有赌博性质的选择了。如果要抢时间,大规模生产的工艺开发就需要同时进行;但万一临床二期效果不好,开发出来的大规模工艺也就白费了。所以说白了就是没看到兔子前,要不要先撒鹰。

更新两个好多人关心的问题:

如果病毒变异太快,疫苗还有用吗?

参见流感疫苗的作用,即使新冠病毒来年变异了,疫苗在人体内诱导的抗体多半也能起到交叉保护作用,缓解症状,简短病程。这也是流感疫苗尽管不能百分之百防护,但还是推荐年年打的缘故。

而且最重要的,对付病毒,疫苗肯定是比药物更好的防护手段:这相当于是在人体健康的时候就对免疫系统进行了预演,而不是在已经生病、免疫力下降的情况下应激性地去应对。参见武汉现状。

中国国内有哪些企业具备mRNA疫苗技术?

评论里的 @孙辰 提到一则新闻,"深圳先进院合成所、深圳合成院胡勇实验室联合所内多个团队,在1月底根据SARS-CoV-2新型冠状病毒的基因序列,利用mRNA平台技术,科研和产业化工作双管齐下,在两周时间内快速设计并合成了针对新型冠状病毒关键靶点的候选mRNA疫苗。2月11日,第一批候选疫苗已完成符合GMP标准的样品制备及分装。"

我去搜了下报道,非常振奋人心的消息 [注8]:

」利用mRNA这一前沿技术,胡勇实验室联合所内多个团队在两周时间内已完成多种针对新型冠状病毒的mRNA疫苗抗原序列设计、载体构建、小试合成、中试合成、制剂开发等工作。香港刘鸣炜修复医学中心李林鲜团队提供了mRNA疫苗递送系统技术支持。通过转染细胞检测抗原表达成功筛选出首批候选mRNA疫苗。在多只健康小鼠身上注射后显示,候选疫苗在动物体内能长时间表达。

......

胡勇表示,首批候选疫苗的GMP样品在2至3月将进行CRO级别的临床前动物安全性评价,并与有相关资质的合作单位进行动物攻毒实验。符合临床试验标准的mRNA候选疫苗预计于4月上旬,与相关医院合作开展初步研究者发起的(IIT)临床试验。「

希望国内的团队也能尽快拿到理想的动物数据,尽快上临床。如果一切顺利,下一个障碍估计和Moderna一样,就是大规模生产。

参考链接:

  1. Epidemiological and clinical features of the 2019 novel coronavirus outbreak in Chinahttps://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.02.10.20021675v1)
  2. 李兰娟:起码3个月才能证明疫苗有效 (https://www.dxy.cn/bbs/newweb/pc/post/42711486)
  3. 新冠疫苗:Moderna完成临床级产品的生产分装,即将投入临床(https://xueqiu.com/5603603160/141073949)
  4. Moderna eyes $500M secondary offering on upbeat coronavirus vaccine update — almost ready for the clinic (https://endpts.com/moderna-eyes-500m-secondary-offering-on-upbeat-coronavirus-vaccine-update-almost-ready-for-the-clinic/)
  5. mRNA vaccines against H10N8 and H7N9 influenza viruses of pandemic potential are immunogenic and well tolerated in healthy adults in phase 1 randomized clinical trials (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264410X19305626?via%3Dihub)
  6. Biomedical Advanced Research and Development Authority (https://www.phe.gov/about/barda/Pages/default.aspx)
  7. Calling vaccine makers: Moderna, NIH need a partner to produce their coronavirus shot (https://www.fiercepharma.com/pharma/amid-deadly-outbreak-nih-hasn-t-found-its-pharma-partner-to-manufacture-coronavirus-vaccines )
  8. 深圳先进院完成新冠候选疫苗研发样品制备及分装 (http://www.siat.ac.cn/kyjz2016/202002/t20200212_5499321.html)
  9. White Paper of mRNA vaccines (https://www.modernatx.com/sites/default/files/RNA_Vaccines_White_Paper_Moderna_050317_v8_4.pdf)


病毒可是比人类历史悠久的多。

人类要想生存下来,必须要有抵抗病毒的能力。

作为西北电信大区的荣耀铂金医生,从我上学开始,每年都有一种曾经比新冠肺炎致死率更高的病毒夺走人的性命。

汉坦病毒

最近陕西宁陕县发生的出血热死亡事件,就是汉坦病毒持续半个世纪的延续,由于两代老科研家的努力,汉坦病毒在中国已经是真·可防可控的疾病。

中国对于病毒防控工作重视(后有详细内容),数据不足以表明汉坦病毒的危害。

反观智利1995年发现首例病人,1995年10月至1997年7月发病仅8例,1997年10~12月发病20例,涉及全国11个地区,平均发病年龄29.7岁,病死率61%。远高于新冠肺炎的致死率。


这么高致死率的病毒,这次又在陕西发生了,却没有引起很大的波澜,为什么?

因为有成熟的疫苗。

离第一次发现汉坦病毒引起的流行性出血热已经半个世纪了,如果半个世纪前有人问,花这么多钱和精力去研究老鼠和病毒,有什么意义?估计在疫区的整体陕西人要穿越回去给他两巴掌。

而研制这么一款疫苗到底要多久,这样吧,我先来讲讲国内汉坦病毒治疗研究的前生今世。

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内容引自:人卫版 传染病学(第9版)第九版 李兰娟第9九版本科临床西医教材 传染病学第8版升级教材 本科临床十三五规划教材

改革开放后,中国告别了粮食短缺,随之而来的是流行性出血热的暴发

  上世纪80年代初,随著联产承包责任制的推行,中国农村粮食连年丰收。到1984年,中国已划时代地出现「卖粮难」的问题。 与此同时,全国流行性出血热发病率急剧升高。 流行性出血热(epidemic hemorrhagic fever,EHF),又叫肾综合征出血热,是由汉坦病毒引起的急性传染病。   中国成为流行性出血热的超级大国,集中了全世界85%的病例。80年代疫情上升的主要原因,是农民在家里储粮,以致老鼠泛滥,家鼠型出血热因此蔓延。

1983年,卫生部成立了出血热专题委员会,时任中国医学科学院流行病学微生物学研究所副研究员汪诚信是30多位委员之一。这年12月,中国医学科学院病毒学研究所、流行病学微生物学研究所等划分出来,单独成立了中国预防医学中心。1986年,中心更名为中国预防医学科学院,即中国疾控中心的前身。

  中国流行性出血热始于1955年秋冬,在内蒙古大兴安岭林区与陕西秦岭北坡山区首次暴发。卫生部派专家去做流行病调查。根据此前日本发表的论文,推测是流行性出血热。新中国出现流行性出血热爆发后,全国各个科研单位竞相开始病毒分离工作,但一直无果。

80年代改革开放后,全国家鼠和野鼠密度持续上升,全国流行性出血热发病率急剧升高。一些地方发生了家鼠型出血热的暴发,使疫区从农村蔓延到城市。

1983年,卫生部在安徽省台肥市主持召开了EHF专题委员会成立会议暨全国EHF防治工作座谈会,确定建立42个全国EHF监测点。除青海和台湾外,其他地区均有疫情记载。

1986年,流行性出血热年度确诊病例11.5万例,达到最高峰。流行性出血热成为中国除病毒性肝炎外危害最大的病毒性疾病。

1981年病毒成功分离后,疫苗的研制被提上日程。

  由中国药品生物制品检定所牵头,中国预防医学科学院病毒学研究所、浙江省卫生防疫站、卫生部长春生物制品研究所、卫生部兰州生物制品研究所、卫生部上海生物制品研究所五个单位参加,共同承担了「八五」攻关课题——流行性出血热疫苗的研制。   在一次庐山疗养时,浙江省卫生防疫站研究员朱智勇向卫生部长陈敏章汇报了防疫站的疫苗研发情况。陈敏章批复了他的报告,拨了一笔经费,因此浙江省卫生防疫站也成为这个攻关课题的参加单位。 1988年,浙江省卫生防疫站与上海生物制品研究所合作的沙鼠肾细胞Ⅰ型(野鼠)灭活疫苗研制成功。1989年,病毒所和长春生物制品研究所合作研制的地鼠肾细胞Ⅱ型(家鼠)灭活疫苗研制成功。除这两种动物原代细胞疫苗外,卫生部兰州生物制品研究所还研制出了乳鼠脑纯化Ⅰ型灭活疫苗。

  这三种单价疫苗的临床观察,都被列入国家「八五」和「九五」攻关课题,由中国预防医学科学院流研所负责,组织全国卫生防疫站、大学和科研机构进行三期统一观察。由于疫苗是首次投入使用,人体观察非常严格,一期临床观察首先10人试验,再扩大到100人、1000人,进而开始1500人的二期临床观察,这一过程长达5年。

  观察期过后,证实这三种疫苗在连续8针免疫注射后安全性和防病效果都很好,不会引起严重全身反应。三种疫苗都取得新生物制品证书和试生产文号,开始批量生产。

  朱智勇研制的沙鼠肾细胞Ⅰ型灭活疫苗最早投入使用。他告诉《中国新闻周刊》,疫苗供不应求,总能接到卫生部打来催促生产的电话。根据3万人的接种观测,这种疫苗对人群的保护率达到98%。

  单价灭活疫苗存在一定局限性,只能刺激机体产生抗Ⅰ型或Ⅱ型出血热病毒的免疫力,是应急过渡性疫苗。针次少、抗两种病毒的双价出血热疫苗也很快开始研发。 1996年后,杭长寿成为「九五」国家医学科技攻关「流行性出血热传代细胞多价纯化疫苗研究」专题三单位合作牵头人。   当时,国内的三种灭活疫苗采用的是原代细胞或脑组织作为基质的传统工艺,细胞杂质成份多,操作麻烦,抗体反应水平及阳转率相对较低,易引起接种副反应。杭长寿利用从美国细胞公司进口的传代细胞(Vero),研制出了副反应更少的传代细胞双价纯化灭活疫苗,2001年后有的进入临床观察,并最终批准,实现了老百姓「打一针不得病」的期盼。   进入90年代后,随著流动人口的增加,以及旧城改造搬迁,鼠密度有所增加,流行性出血热出现向城市发展的趋势。90年代初期,全国流行性出血热的总体发病率与80年代后期相对持平,发病人数保持在4至6万人之间。90年代中期,部分疫区出现了发病率的增长。   从90年代后期开始,由于疫苗技术的成熟,发病率呈下降趋势。到2010年,全国发病人数9526例,死亡118人。2019年1至8月,发病数为6313例,死亡21人。   汪诚信认为,流行性出血热的防控发展到现在的水平,感染风险已降至相当低,再要进步就比较困难了。只需要重点地区的人群接种疫苗即可。 2018年,王嘉瑞给当年一起共事的天台县医院老院长通了电话,老院长告诉他,听说医院已经很久没有收到出血热患者了。虽然就现在来说,流行性出血热依旧有散发病例,但不会再引起大规模的恐慌,就是这两代人努力的结果。1. 新冠肺炎大概率是会持续很久的一段时间。2. 一款疫苗从发明到成熟需要10年左右的时间。ps:疫苗的机制疫苗是将病原微生物(如细菌、立克次氏体、病毒等)及其代谢产物,经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后,免疫系统便会产生一定的保护物质,如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等;当动物再次接触到这种病原菌时,动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆,制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。

感谢阅读。


研制疫苗却绝非易事。在真正上市销售前,大多数疫苗通常需要数年时间试验,12~18 个月开发出一款疫苗,已是神速。

美国 Moderna 公司无奈地开始了赌局

通俗地解释新冠疫苗原理,就是通过制造对人体无害的假病毒,以真病毒的身份、特征出现,使人体免疫系统产生应激反应,骗取免疫系统生成抗体,在原地守株待兔,当等真的病毒来袭时,抗体精准出击,将病毒干掉。


依据制造假病毒方法的不同,新冠疫苗又分为五类:灭活疫苗(如狂犬疫苗、流感疫苗等)、减毒活疫苗(如卡介苗、脊灰疫苗等)、重组蛋白疫苗、重组病毒载体疫苗、核酸疫苗等。


灭活疫苗、减毒活疫苗属于传统疫苗;重组新冠疫苗、重组蛋白疫苗、核酸疫苗,是人类利用基因工程技术开辟出的新疫苗,因此也被称作第二代疫苗技术。


中国陈薇团队的重组新冠疫苗,是一种以腺病毒为载体的重组疫苗,属于「重组病毒载体疫苗」。


3 月 16 日,由美国国立卫生研究院资助,Moderna 公司研发的新冠疫苗 mRNA-1273 用于人体临床试验。


mRNA 疫苗是一种新的疫苗种类,目前全球尚无基于 mRNA 技术研发的疫苗获批上市。此种疫苗属于核酸疫苗,相对于其他 4 大类疫苗研发速度更快,从产能与生产时间来看,也更容易成为最佳候选疫苗。


mPNA 疫苗的另一优势在于,只要这个序列的递送系统得到认可,疫苗本身的基因序列不会引发安全性问题,在新的疫情出现时,所需要的验证时间可以极大缩短。


这项试验的第一名志愿者是一家小型科技公司的运营经理,43 岁的詹妮弗?哈勒,「我们现在都感到很无助。这对我来说是一个做点什么的绝佳机会。」哈勒接受媒体采访时说道。


哈勒是已有两个十几岁孩子的母亲,孩子们对母亲参加这项研究表示全力支持,还认为母亲能够参与试验「挺酷的」。其他 3 名志愿者也将在健康检测后进行注射。共有 45 名志愿者参加此次疫苗试验,他们将在一个月后接受再次注射。


医疗机构事先对这几十名志愿者进行了筛查,选中的试验对象都是没有慢性健康问题、目前没有患病的人。


研究所精心挑选了一些年龄在 18 岁到 55 岁之间、身体健康的志愿者,为他们注射的疫苗会高于其他志愿者的剂量,以此来测试接种的强度。


最让人担心的是 Moderna 公司跳过了动物试验程序。Moderna 从未公布动物模型的数据,就是非常时期宽容地看待伦理挑战,但流程上的风险不能避而不见。公司首席医学官 Tal Zaks 干脆对美国医药媒体《STAT》放话,「我不认为用动物模型实验是临床前的关键途径。」这简直是鸵鸟把头扎进沙漠里,而不必看清远处的狼。


迈克尔?金奇是一名美国病毒专家,他回忆起来:1984 年,美国卫生与公共服务部长玛格丽特?赫克勒说,2 年内将有一款艾滋病疫苗进入试验阶段。但令人遗憾的是,研究人员从未实现这一目标。


时间已经过去 30 多年,全球因艾滋病死亡的人数超过 3000 万,但尚没有一种艾滋病疫苗被批准上市销售。金奇称,对于期望明年能用上新冠肺炎疫苗的人来说,艾滋病疫苗的研发过程无疑具有警世意义。他说,「人们想当然地假定新冠肺炎疫苗一定会研发出来,我们需要冷静对待这一问题。」


在绝大多数公众看来,疫苗很简单:让免疫系统「看到」病毒或病毒的关键部分,并记住它们,当真正被感染时可以轻松对付它们。与药物相比,疫苗的价格要低得多,能提供数十年或终生免疫力。


但是,研制疫苗却绝非易事。在真正上市销售前,大多数疫苗通常需要数年时间试验,12~18 个月开发出一款疫苗,这样的速度太快了。


哪怕利用成熟技术开发的疫苗也会存在副作用,使用范围可能会因此受限,甚至完全无法投入使用。例如,莱姆病(由扁虱叮咬而出现麻疹、发烧等症状的一种传染性疾病)疫苗,就因可能诱发关节炎于 2002 年被停止生产。


同花顺数据显示,Moderna 公司近年来始终处于亏损状态。2019 年年报显示,该公司 2019 年净亏损 5.14 亿美元,约合 36 亿人民币,同比增加 33%,营收仅为 6020 万美元,约合 4.21 亿元。作为一家专注进行 mRNA 药物研究的公司,目前尚未有药品上市销售,收入主要依靠与政府及私人机构的直接拨款以及合作协议产生的费用。2018 年该公司上市时,曾创下生物科技行业的融资规模记录,红杉资本也曾投资该公司。


不管 Moderna 公司试验新冠疫苗的结果如何,世人都希望它早日成功。


可能有人不禁要问,为什么要跳过动物实验,直接人体试验。这还要从美国的现实情况说起。

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盐选专栏

科研改变世界:光环背后的成败得失

季亮 擅长剖析热点科技事件和人物。法学博士,在大学从事 20 余年国家发展战略、科技战略的教学与研究。

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题干分为两部分,即:

首先,世卫组织称新冠病毒疫苗可能在 18 个月内完成,为什么疫苗研发往往需要很长的时间?其次,为什么都18个月过去了,疫情可能早已扑灭,研发疫苗仍有必要?

先回答为什么疫苗研发周期特别长

首先是新药/疫苗研发的常规实验周期长

疫苗研发和普通药物研发很类似,无论从医学伦理角度还是各国的医疗法规角度,新药/疫苗的研发都要经过漫长的过程。这包括:

1,实验室阶段:体外实验(in vitro,图一天蓝色部分)、动物实验(in vivo,图一灰色部分)证明其安全性和有效性。也就是先用细胞活著活的生物组织样本进行试验,发现某种药物/疫苗的有效性可能。然后利用实验动物(如小白鼠、豚鼠、猪,甚至恒河猴等)进一步证明其在动物体内的安全性和有效性。同时在这个阶段通过反复试验发现药物/疫苗的有效剂量和致死剂量,比如LD50(半数致死量)和ED50(半数有效量)。这些数据将有助于未来开展临床试验指导人体用药的剂量。

2,临床试验阶段:这个阶段共分为四期,前三期为药物上市前的必要过程

I期临床试验(图一浅紫色部分):主要是安全性评价,同时还有一些药理学的研究内容。一般需要20-30位患者/志愿者。这一期需要搞清楚药物的有效浓度和安全浓度,主要不良反应,药物在体内的分布和代谢情况。对于疫苗而言,I期临床试验主要是评价安全性和最低有效浓度。即通过实验观察最低多少的浓度可以成功诱导免疫反应。

II期临床试验(图一红色部分):作为有效性的初步评价阶段,要求不少于100例患者/志愿者。

III期临床试验(图一橙色部分):扩大实验人群样本量(不少于300例),对治疗/预防作用进行确证性研究。

完成III期临床试验后,该国食药监局将对实验结果进行复核,评估药物/疫苗是否复核上市标准。如果认为可以上市,则在上市后开展IV期临床试验(图一深紫色部分)。这一期临床试验的受试人群更大,要超过2000例。考察疫苗在广泛应用下的疾病预防效果和不良反应。

图一:新药/疫苗研发过程

这些实验室研究和临床研究在重大疫情爆发时可以酌情压缩精简部分环节,但是不能直接跳过。

其次是多种不同原理的疫苗,无论哪一种都存在无效或者有害的可能,很可能要推倒重来

目前人类已经在使用的疫苗大致可以这样划代:

1,第一代疫苗:包括减毒活疫苗和灭活疫苗。

减毒活疫苗可以这么理解,就是当某种高传染性高致病性病毒出现以后,我们在自然界中发现了与其高度同源且致病力极低甚至不致病的病毒株;或者通过实验室不断扩增病毒并选育出那些因为自身突变导致致病力显著下降的毒株,从而制成减毒活疫苗。例如爱德华·詹纳发现牛奶厂挤奶女工手部感染了牛痘,从而获得了对天花的免疫力。进而将牛痘提取物(包含活的牛痘病毒)接种给儿童,成功使其获得了对天花的免疫力,这其实就是一种减毒活疫苗。另外我国长期使用的脊髓灰质炎糖丸疫苗也是一种减毒活疫苗。

减毒活疫苗的优点:由于是活疫苗,所以接种后能持续刺激机体产生体液免疫和细胞免疫应答,免疫效果较好,而且作用时间长。另外因为是活的病毒/细菌,所以可以直接诱导产生免疫应答,不需要佐剂,也不需要对抗原蛋白进行提纯。所以总结起来就是效果好、工艺简单

减毒活疫苗的缺点:毒力减弱的病原体体可能通过变异又恢复了强大的致病力,即「毒力返祖」现象。例如脊髓灰质炎减毒活疫苗就曾经出现过多次零星发生的毒力返祖现象,造成接受接种的儿童患病。另外还有保存条件要求比较高,需要全程冷链运输保存。也正是因此,许多国家逐步放弃了减毒活疫苗。

灭活疫苗可以理解为将病毒的尸体。将其注射到人体,这些病毒尸体不具有遗传物质,或者遗传物质已被破坏,所以无法造成人体的感染。但病毒的蛋白质外壳可以诱导人体产生特异性免疫应答,从而让人产生相应的疾病免疫力。例如我国曾长期使用的乙肝疫苗、流感裂解疫苗就是一种灭活疫苗。

灭活疫苗的优点:使用上比减毒疫苗安全,没有毒力返祖的风险。

灭活疫苗的缺点:它只诱导体液免疫应答,但是负责合成抗体的细胞只能对这种病原体保持一定时间的「记忆」,「忘记」以后免疫力就衰竭了。由于免疫效果弱所以需要多次接种(基础+强化),并且产生抗体保护时间短,一般3-5年后需要再次接种。如乙肝疫苗在新生儿出生时基础免疫一次,一个月和六个月的时候分别强化免疫各一次。而成年后还需要根据乙肝五项结果适时强化注射,才能在体内维持足够的抗体滴度,形成对乙肝病毒的有效防御力。

所以综上所述,第一代疫苗虽然远离、制造工艺都比较简单,但是有效性和风险很难做到有效的平衡,属于正在被淘汰的技术。

2,第二代疫苗

主要代表就是亚单位疫苗和重组基因疫苗。

亚单位疫苗:通过鸡胚或者工具细胞大量扩增病毒,然后利用化学分解或有控制性的蛋白质水解方法,提取病原体的特殊蛋白质结构,筛选出的具有免疫活性的片段制成的疫苗。这里要注意和前一代灭活疫苗中的裂解疫苗做区分,裂解疫苗仍然是蛋白质,而亚单位疫苗则是蛋白质进一步水解产生的可以诱导免疫应答的多肽片段。亚单位疫苗是将致病菌主要的保护性免疫原存在的组分制成的疫苗,所以也叫组分疫苗。

重组基因疫苗:无论是裂解病原体产生的蛋白质,还是进一步分解产生的亚单位,这些能够诱导免疫应答的蛋白质或蛋白质水解产物都是由核酸引导合成的。所以科学家就开始尝试把引导合成蛋白质的基因片段植入到工具细胞中(基因重组技术),让这些工具细胞海量生产相应的蛋白质。然后再收集、纯华这些蛋白质,也就得到重组基因疫苗。常用的工具细胞包括大肠杆菌、酵母菌等等,通过简单、高效的发酵工业可以快速批量生产,成本比亚单位疫苗更低。

这两种疫苗虽然效果也不错,但原理上依旧是利用蛋白质/蛋白质水解产物诱导体液免疫,仍然具有类似于灭活疫苗的缺点——免疫时间有限,需要多次注射。而且这些蛋白质/蛋白质片段毕竟不是活病毒,要想成功诱导特异性免疫应答离不开高效的佐剂。而佐剂又有很多种,这都需要不断试错。所以两种疫苗的研发周期一点也不比第一代疫苗研发周期更短

3,第三代疫苗

主要包括重组病毒载体疫苗和核酸疫苗

重组病毒载体疫苗:将病毒负责诱导和成免疫原性蛋白质/亚单位的基因片段找出来,然后嫁接到某种我们熟知的、没有致病性或者致病性极微弱的病毒(例如腺病毒)上。探后利用载体病毒带著基因片段进入人体细胞,大量合成可以诱导免疫应答的蛋白质/亚单位。这就等于综合了减毒活疫苗和亚单位疫苗的优势,又避免了各自的短板。

重组病毒载体疫苗虽好,但毕竟还是活病毒,所以运输储存有一定要求,对经济欠发达地区可能还不太友好。例如我国独立研发、具有完全自主知识产权的重组埃博拉病毒病疫苗,虽然已经获批上市,但埃博拉病毒疫情主要还是在非洲。但非洲电力供应不方便,很多部落地理距离遥远,长途冷链运输确实有一定难度。

核酸疫苗:包括DNA疫苗和mRNA疫苗两种。就是将编码某种抗原蛋白的病毒基因片段(DNA 或RNA ) 直接导入动物体细胞内, 并通过宿主细胞的蛋白质合成系统产生抗原蛋白, 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。两者的区别在于DNA是先转录成mRNA再合成蛋白质,mRNA则直接合成。

所以核酸疫苗具备了重组病毒载体疫苗的优点,但又不是活病毒,没那么娇贵。

但是说到这里大家也不难发现,疫苗技术在进步,但工艺越来越复杂,周期也相对比较长。

目前全球进入临床试验的新冠病毒疫苗包括:

我国军科院陈薇院士团队的重组腺病毒载体疫苗3月16日获批展开临床试验;

美国mRNA-1273型mRNA疫苗(3月16日获批展开临床试验);

美国INO-4800型DNA疫苗(4月6日获批展开临床试验)。

那么这些临床试验究竟要多久才能出结果呢?我查阅了中国临床试验注册中心(中国临床试验注册中心 - 世界卫生组织国际临床试验注册平台一级注册机构)的数据:

中国临床试验注册中心 - 世界卫生组织国际临床试验注册平台一级注册机构?

www.chictr.org.cn

以我国军科院陈薇院士团队的重组腺病毒载体疫苗临床试验为例,按照其中的具体描述,整个试验周期为9个月。单单是I期临床试验就包括了:

1,主要测量指标是在接种后7天的「0-7天内的不良反应」。

2,次要指标是0-28天内的不良反应、6个月内的严重不良反应、抗S蛋白特异性抗体、抗SARS-CoV-2中和抗体、抗Ad5中和抗体、特异性T细胞反应、实验室安全性指标检测变等。

所以中美的不同团队仅仅是在疫情发生后的四五个月就各自筛选出了可行的疫苗方案,并且进入临床试验,而且随著时间推移,更多研究机构的其他疫苗也纷纷开始进入临床试验。所以世卫组织称疫苗可能在18月内完成应该是非常靠谱的——即便是这些疫苗有些失败了,我们依旧还有很多其它选项。

就好比《流浪地球》中,让发动机点燃木星的时刻,画面中至少三台发动机同时开火,即便是主角他们失败了,世界各地还有不服输的人类在做殊死一搏。

然后是问题的第二部分——既然这么慢,还有必要研究吗?

当然有必要。这至少出于两个原因:

第一,病毒还会反扑。

虽然18个月以后全球的疫情都有可能得到有效控制,甚至直接扑灭,但SARS-CoV-2还是会在某个时间反扑人类的。

1918年爆发的大流感始于美国,随著一次世界大战快速蔓延到欧洲,随后扩散至全球,最终导致全球5-10%的人口死亡。知道上世纪90年代,人类才在北极圈的永久冻土层中找到当年死于大流感的因纽特人冰冻遗体,才分离出当年的致病元凶——甲型H1N1流感病毒

是不是很熟悉?这种病毒在2009年3-4月间在墨西哥再次爆发,随后扩散至全球。截至2010年3月31日,我国31个省份累计报告甲型H1N1流感确诊病例12.7余万例,死亡病例800例。

所以从H1N1甲型流感病毒的例子可以看出,这类呼吸道传染的病毒很难彻底消灭。总会在人们不经意间再次引发大流行。

第二,对抗病毒,很可能不存在特效药。

我们目前已知的抗病毒药物,有很多都是人类在对抗人免疫缺陷病毒(HIV)的过程中研发的。那么既然有效,为什么要不厌其烦的一种接著一种的研发呢?这就是因为病毒的耐药变异发生的太快了。你这边刚研发出一种新的抗病毒药,人家病毒那边已经出现了变异。尤其是像HIV病毒、新冠病毒这样的RNA病毒,其核酸在复制过程中出错的可能性非常大,所以耐药突变出现频率就明显高了很多。

这也就是为什么当年何大一博士因为提出艾滋病的鸡尾酒疗法而名声大噪。

鸡尾酒疗法——通过三种或三种以上的抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病。该疗法的应用可以减少单一用药产生的抗药性,最大限度地抑制病毒的复制,使被破坏的机体免疫功能部分甚至全部恢复,从而延缓病程进展,延长患者生命,提高生活质量。

鸡尾酒疗法其实就是一种大力出奇迹的方法,就是采用不同原理,不同途径的抗病毒药,多管齐下,对HIV进行联合绞杀,使其不能够复制。这样就把患者体内的病毒栽量有效降下来了,从而为抑制发病、改善生活质量、延长生存周期创造了可能。

而且确定一种联合治疗的方案后,艾滋病患者和HIV携带者都务必规律服药,切不可漏服、擅自停药。因为假如某种药物的浓度不够了,就可能让一些出现耐药的HIV成为漏网之鱼。

目前国内也有很多艾滋病患者和HIV携带者因为忘记服药出现了病毒耐药突变,甚至有些出现多重耐药,导致国内免费提供的药物均无效的境地。必须自费购买国外刚上市的新型抗病毒药物,造成了沉重的经济负担。

所以,同为RNA病毒的新冠病毒,其突变很有可能造成类似的情况,导致目前看似有效的多种「特效药」一夜之间变成安慰剂。所以新冠肺炎疫苗还是要研发的。

我国法律规定的规划免疫疫苗覆盖的疾病每一种都在历史上造成过大范围的疫情,如果不是我们推广了疫苗的接种,普及了烈性传染病传报机制,这些古老的疾病绝不可能饶了我们,它们一定会一次又一次给人类社会降下灾难。我在回答和文章中都提到过,欢迎扩展阅读:

孩子不打疫苗行不行,哪些疫苗必须打??

www.zhihu.com图标菲利普医生:新冠猛烈,但也要警惕这些疾病卷土重来?

zhuanlan.zhihu.com图标

最后总结:

面对一种新的未知疫情,人类抗疫最古老的方法——隔离依旧是最有效的。

积极研发疫苗是为了长期预防疫情的反扑,无论等多久,花多少钱都要研发。

特效药很有可能只是在某一个历史时期有一定的效果,而且作为被动的防御,非常消耗社会资源。


这个时间相对来说已经是非常短了。

埃博拉病毒1976年出现,隔了几十年才出的疫苗。SARS疫苗研发了十七年, 现在也没有研发出疫苗(疫情消失,一期实验后没有进行下去)。

药监局科普:一支疫苗诞生至少要经过8年甚至20多年漫长研发。

疫苗研发过程:临床前研究(一般5-10年)—申报临床—临床试验机构申请—注册临床试验(1期、2期、3期)—疫苗上市—疫苗生产—疫苗质量标准控制指标。

所以说18个月简直是神速了,研发需要时间,中途遇到的问题曲曲折折,不是我们想的那么简单。

并且很多大型制药商都不想参与疫苗的研发,如果在疫苗产生投入使用前,疫情的爆发结束了,制药公司将损失惨重。

疫苗虽然只是预防 ,埃博拉病毒1976年被发现,几十年过去了, 疫苗才研究出来, 但是现在每年都还有人死于埃博拉。 就像埃博拉病毒一样经常神出鬼没,当人们以为消失的时候,莫名其妙的出现,所以要防患于未然,减少人们的恐惧心理,维护社会稳定。

就如同清华大学医学院张林琦教授所说:「 真的很遗憾。如果这一次,我们能有SARS疫苗的话,至少在面对新冠的时候能有一些预防。由于SARS和这次的新冠病毒共用一个受体蛋白ACE2,如果SARS疫苗对人体起到保护性的免疫反应,那么就能在一定程度上阻挡新冠的入侵」。

每研究出一种疫苗 , 就让人类少了一种死亡的可能性, 让安全多一分 ,这就是研究的意义。


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