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世衛組織:新冠病毒「COVID-19」疫苗可能在 18 個月內完成
據路透社消息,世界衛生組織表示,新型冠狀病毒「COVID-19」的疫苗可能在 18 個月內完成。
相關問題研究出2020年肺炎疫苗的人/團隊,會不會諾貝爾醫學獎?
我曾經在全球top 2的流感疫苗公司的開發部門工作過5年,這個問題還是有點發言權的。
2/13更新在文末:最新的訪談,來自美國國家過敏和傳染病研究所的所長,提到mRNA疫苗順利的話只需一年多就可以上市;大家關心的問題:如果病毒變異太快,疫苗還有用嗎?中國國內有哪些企業具備mRNA疫苗技術?
題乾的兩個問題,先回答第二個。
一、18個月後新冠病毒的疫苗纔出來的話,為什麼仍有必要?難道不是黃花菜都涼了嗎?
有必要,而且是非常有必要。
大家的期望: 隨著氣溫和濕度的回升,新冠病毒的傳播能力會顯著減弱,四五月份疫情大概率會消退,就如2003年的SARS和平時的季節性流感一樣。而同為冠狀病毒,SARS在來年的冬天除了零星的傳播,似乎就此銷聲匿跡了。
現實是,新冠病毒(SARS-CoV-2)雖然和SARS病毒在生物學上更接近(也即核酸序列),然而新冠病毒的流行病學特徵越來越表明它在【流感化】:潛伏期癥狀不明顯(相比SARS的高熱),傳染率極高(根據最新一篇回顧文獻對8866病例的測算 [注1],基本傳播數R0=3.77,也即平均每個病患可傳染的人數,遠超之前的R0估計值2.2),80%以上的患者都是輕症,致死率不高,從而不會過快地殺死宿主——這一切都為新冠病毒成為完美病毒打好了紮實的基礎:在人類察覺到它之前,它已經在足夠多的人羣中擴散。這也就意味著,我們可能不會再有像2003年那樣的好運,成功地將SARS控制為單季爆發。新冠病毒很有可能在接下來的每年都會和流感一樣,在冬天準時造訪人類。
而如果把希望寄託在抗病毒藥物上,比如瑞德西韋(Remdesivir),那又未免太小瞧了病毒的威力。我們都知道病毒的變異速度快,而新冠病毒又和流感病毒一樣,結構為單鏈RNA,是變異中的變異王。你或許已經聽說,曾經的流感特效藥達菲(奧司他韋)已經在很多流感變種上產生耐藥性了,甚至2018年末剛出的流感新葯巴洛沙韋(baloxavir)都在一年之內就觀察到了耐葯毒株(詳情見病毒學大佬的知乎專欄文章 https://zhuanlan.zhihu.com/p/58124207)。所以,即使瑞德西韋真的驗證為抗冠神葯,用不了多久就會產生耐葯毒株的。
我非常希望以上預測是錯誤的;我希望新冠病毒因為被防控得好,沒法活到第二季。但是我們永遠應該做最壞的打算,做最好的準備,纔不至於像2020年1月上旬的武漢那樣被動狼狽。畢竟,【流感化】了的新冠病毒,即使致死率和流感相當,它的高重症率特點恐怕還是會對醫療系統帶來十倍以上的負擔。
而抵抗病毒最有效的,正如新晉網紅、感染科主任、張文宏教授講的,永遠是人體的免疫系統。而針對冠狀病毒強化免疫系統最好的方法,就是打疫苗了。
所以,18個月的疫苗研發生產週期看起來很長,但與可能出現的長期「抗冠」戰爭一比,這只是萬裏長徵的第一步。
下面進入重點:
二、為什麼疫苗研發週期那麼長?
熟悉新葯開發的人恐怕知道,這個問題問反了,為什麼這次疫苗的研發週期那麼樂觀,才18個月?
研發新葯/新疫苗,不等同於開發一個新軟體,一兩個月、甚至一個晚上就可以搞定,因為新葯要經過嚴格的臨牀測試,確保其安全性、有效性以及穩定性:一個新上線的遊戲如果有bug崩潰了,大不了就是玩家罵罵娘;一個新葯如果產生嚴重的副作用,那就有可能是一個人崩潰了,人命關天。而疫苗的安全要求比新葯更甚:因為喫藥的人本身就得病了,只要藥效大於副作用,可能還是可以接受的;而疫苗是給健康的人注射的,本來沒病的,結果注射了疫苗反而得病了,生產廠商不被整垮纔怪了(參見長春長生疫苗事件)。
新葯/新疫苗的大致研發流程:
研製有效成分:體外試驗(in-vitro) -&>動物試驗 -&>臨牀一期(10-20人,驗證安全性)-&> 臨牀二期 (30-100人,驗證有效性) -&> 臨牀三期 (200-500人,大規模、安慰劑對照組、雙盲)。這麼一圈流程走下來,往往要5-8年,還是一切順利的情況下。
大規模生產:實驗室概念驗證(proof-of-concept) -&> 小規模生產/中試 (pilot-scale)-&> 大規模生產,其中包括生產工藝的設計、優化和驗證,而生產工藝包括但不限於有效成分的表達(expression)、純化(purification)、灌裝製劑(formulation)和分析測定(analytical testing)。為了生產的藥物/疫苗每批都能達到穩定純度、低雜質、理化性狀穩定,這些開發過程一步都不能少。這裡還未涉及到開設一條生產線所需要的場地、設備、原料和技術人員。
所幸的是,疫苗開發已經一日千里了,從「遠古」的減毒滅活疫苗,到重組蛋白疫苗,再到最前沿的DNA疫苗、mRNA疫苗,研發的第一步已經越來越快了:
採用最傳統的野生病毒株減毒、滅活的辦法,篩選驗證一個低毒而有免疫原性的毒株,最樂觀最樂觀要三個月,參見李蘭娟院士的採訪(注2);
而mRNA疫苗的旗手之一Moderna,已經完成臨牀用的生產批次了,也即中試(pilot scale).「從1月13日確定mRNA疫苗的序列,到2月7日完成臨牀樣品的生產分裝,僅用了25天時間「[注3,注4]
為何mRNA疫苗可以這麼快?因為它直接跳過了篩選毒株這個環節,甚至跳過了篩選抗原蛋白設計這一環節(針對重組蛋白疫苗),直接選擇了信使RNA(mRNA),選擇能轉錄抗原蛋白的那一段序列作為目標導入人體的細胞裏,這樣只需要很小的劑量,mRNA就能在人體細胞裏源源不斷地生產和病毒一樣的抗原蛋白(具體到新冠病毒,我推測應該是棘突蛋白,spike protein,本身沒有毒性),從而誘導人體免疫系統產生應答。又因為是mRNA,一段時間以後它會自行分解,不用擔心會整合到人體的染色體上,不會產生致癌性(oncogenicity)。
聽上去很簡單對不對?為何國內沒有什麼廠商做呢?
因為技術壁壘高啊。最大的坑在於如何能把mRNA這麼大一坨"異物"穿過細胞膜,遞送到細胞質裏去 [注9]。所以這項技術的核心就在於設計一種能夠穿膜的遞送機制,比如最主流的方案——脂質納米粒(lipid nanoparticle, LNP),如下圖所示。