摘 要 / Abstract
流感病毒感染在世界范圍內(nèi)引起較高的發(fā)病率和死亡率。接種流感疫苗是預(yù)防和控制流感病毒感染及其嚴(yán)重并發(fā)癥的有效手段，但由于流感病毒抗原的變異性，導(dǎo)致疫苗毒株與當(dāng)年的流行毒株的抗原性并不完全匹配，造成流感疫苗的有效性降低，不能有效預(yù)防季節(jié)性和大流行流感，因此研發(fā)通用疫苗成為當(dāng)前的主要趨勢。本文綜述了流感疫苗的發(fā)展及通用流感疫苗的研發(fā)平臺，為未來新型流感疫苗的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供參考。
Influenza virus infections cause significant morbidity and mortality worldwide. Vaccination against influenza is an effective measure for preventing and controlling influenza virus infections and their serious complications. However, due to the antigenic diversity and variability of the influenza virus, the antigenicity of vaccine strains may not fully match the circulating strains, which leads to lower effectiveness of influenza vaccines in preventing seasonal and novel pandemic influenza. Therefore, developing universal influenza vaccine has become an urgent task. This paper reviews the development of influenza vaccines and the research and development platform for universal influenza vaccines, aiming to provide insights for the design and development of novel influenza vaccines.
關(guān) 鍵 詞 / Key words：流感病毒；疫苗；通用流感疫苗；研發(fā)平臺
influenza virus; vaccine; universal influenza vaccine; research and development platform
流感是由流感病毒引起的一種急性呼吸道傳染病，造成嚴(yán)重的疾病負(fù)擔(dān)。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）報(bào)告，流感每年可導(dǎo)致5%~10% 的成人和20%~30%的兒童發(fā)病，全球每年約有10 億人感染，其中導(dǎo)致的重癥病例為300 萬~500 萬例，相關(guān)死亡病例為29 萬~65 萬例[1]。接種流感疫苗是預(yù)防和控制流感病毒感染及其嚴(yán)重并發(fā)癥的最有效手段。自1973 年以來，WHO 根據(jù)全球監(jiān)測系統(tǒng)和對最有可能傳播的流感毒株的預(yù)測，發(fā)布關(guān)于流感疫苗組分的建議；自1999 年以來，每年分別就北半球和南半球提出疫苗組分建議[2]。然而，因?yàn)榱鞲胁《狙匕l(fā)生抗原漂移和（或）抗原轉(zhuǎn)換[3]，導(dǎo)致疫苗毒株與流行毒株的抗原性并不完全匹配，致使流感疫苗的有效性降低。全球科學(xué)家和各國衛(wèi)生組織將目標(biāo)投向開發(fā)通用流感疫苗計(jì)劃[4-5]，以降低流感的發(fā)病率和死亡率。本文就流感疫苗的發(fā)展以及通用流感疫苗的研發(fā)平臺進(jìn)行綜述，旨在為未來新型流感疫苗的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供參考。
1、流感病毒與流感疫苗發(fā)展概況
流感病毒根據(jù)核蛋白和基質(zhì)蛋白不同，主要分為甲（A）、乙（B）、丙（C）型，均可感染人類。2011 年，美國科學(xué)家從豬中分離出一種新的流感病毒[6]；2016 年，國際病毒分類委員會執(zhí)委會命名該新病毒為D 型流感病毒，目前D 型流感病毒主要存在牛、豬等動物中，但尚無直接證據(jù)表明其可以感染人類[7-8]。
1918 年的“西班牙流感”是人類歷史中已知且有翔實(shí)記錄的最為嚴(yán)重的流感大流行，但直到1933 年才首次分離到甲型流感病毒——A（H1N1） 亞型。20 世紀(jì)30 年代中期，研發(fā)出了第一種流感疫苗，即用雞胚生產(chǎn)的滅活甲型流感疫苗；1940 年，分離到B 型流感病毒；1942 年， 成功研發(fā)了包括A（H1N1）亞型和B 型流感病毒在內(nèi)的二價滅活流感疫苗。1968 年，甲型流感病毒H3N2 大流行，提出了三價滅活流感疫苗的需求；同年，裂解疫苗（反應(yīng)性比全病毒疫苗小，尤其適用于兒童）在美國獲得授權(quán)。通過基因重配可以篩選得到高產(chǎn)病毒株，基因重配技術(shù)使流感疫苗毒株在雞胚中生長更快。1976~1977 年， 在裂解疫苗的基礎(chǔ)上，具有高度免疫原性的血凝素（HA） 和神經(jīng)氨酸酶（NA）抗原被提取、純化，成功研制成亞單位疫苗，于1980 年在英國首先獲批。1978 年，三價滅活流感疫苗在美國批準(zhǔn)上市[2]。2000年后，佐劑疫苗（鋁佐劑和水包油佐劑MF59、AS03）、高劑量疫苗Fluzone 相繼開發(fā)。美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）于2012 年和2013 年分別批準(zhǔn)四價流感裂解疫苗Fluarix 和重組蛋白三價流感疫苗FluBlock[9]。病毒樣顆粒、多肽疫苗、病毒載體疫苗、核酸疫苗等新一代流感疫苗正在研發(fā)中[10]。
2、目前上市的流感疫苗及使用情況
2.1 國內(nèi)外上市的流感疫苗
目前全球上市的流感疫苗包括滅活流感疫苗（inactivatedinfluenza vaccines，IIV）、減毒活流感疫苗（live attenuatedinfluenza vaccines，LAIV）和重組流感疫苗（recombinantinfluenza vaccines，RIV）3 種類型[11]。中國批準(zhǔn)上市的流感疫苗包括三價滅活流感疫苗（IIV3）、四價滅活流感疫苗（IIV4）和三價減毒活流感疫苗（LAIV3）[12]，我國疫苗企業(yè)也正在開發(fā)重組蛋白流感疫苗。
滅活流感疫苗包括全病毒滅活疫苗、裂解疫苗和亞單位疫苗。由于滅活疫苗臨床安全性高和免疫效果較好，且生產(chǎn)成本低，使其成為最常見的流感疫苗。減毒活流感疫苗具有能激發(fā)黏膜、全身體液免疫反應(yīng)和細(xì)胞免疫反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)， 尤其兒童免疫后能形成長期的免疫記憶[13-14]。美國Protein Sciences 公司（2017年被賽諾菲巴斯德公司收購）開發(fā)的一款基于昆蟲桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)的重組蛋白技術(shù)的流感疫苗FluBlock，在生產(chǎn)速度、可擴(kuò)展性、生物安全性和靈活性以及疫苗中HA 的可靠性等方面，與基于雞胚和細(xì)胞的平臺相比具有一定的優(yōu)勢[15-16]。流感疫苗接種后免疫力的存在和減弱速度的數(shù)據(jù)各不相同，與流感季節(jié)開始時間、免疫力下降速度和疫苗有效性差異相關(guān)，因而WHO 和各國推薦所有≥ 6 個月且無禁忌癥的人群應(yīng)每年接種流感疫苗。
2.2 流感疫苗使用及有效性
目前針對3 歲以上人群的三價、四價滅活流感疫苗制劑每劑含有15μg HA ；對于6~36 個月的兒童，HA 濃度為7.5μg/ 劑或15μg/ 劑；2009 年以來開發(fā)的含60μg/ 劑的高劑量HA 滅活流感疫苗主要用于65 歲或以上的人群[17-18]。免疫功能低下的人群可建議使用佐劑疫苗[19]。
2003 年， 基于不同減毒亞型的三價減毒活流感疫苗在美國獲得許可，用于2~49 歲的人群。減毒活流感疫苗于2012 年改為四價制劑， 現(xiàn)在已獲準(zhǔn)在美國（2~49 歲）、加拿大（2~59 歲）、歐盟和英國（2~17 歲）相關(guān)人群使用[20]。
2013 年，美國FDA 批準(zhǔn)重組流感疫苗上市，含有45μg/ 劑rHA 的重組流感疫苗用于18 歲以上人群[21]。
歐洲和美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的流感疫苗接種覆蓋率超過50%[22-23]。中國總體流感疫苗接種率僅為2.4%，其中40~59 歲年齡組的接種率為1.7%，60 歲及以上年齡組為3.8%[24] ；將兒童也納入統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2004~2014年全國平均流感疫苗接種率僅為1.5%~2.2%[25]。流感疫苗在不同季節(jié)和不同人群中的有效性和效力存在相當(dāng)大的變異性，美國2009~2010 年流感季節(jié)至2019~2020 年流感季節(jié)的流感疫苗有效性介于19%~60%，通常當(dāng)A（H3N2）為優(yōu)勢株時，流感疫苗有效性較低[26]。以雞胚為基礎(chǔ)的滅活疫苗是最常用的，但因雞胚適應(yīng)性突變導(dǎo)致有效性降低，使用哺乳動物（犬腎細(xì)胞）或昆蟲（重組桿狀病毒）細(xì)胞系生產(chǎn)的基于細(xì)胞的流感疫苗能提升疫苗毒株與流行毒株之間抗原匹配度[27]。與其他流感疫苗制劑相比，四價重組流感疫苗（RIV4）對免疫功能低下的人群（如老年人和高危人群）更為有效[28-29]。
3、通用流感疫苗研發(fā)平臺
流感病毒的抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)換使其能夠逃避抗體中和[3]，進(jìn)而突破自然感染和疫苗接種誘導(dǎo)的群體免疫[30]，且流感病毒的這些變異是不可預(yù)測的，因此流感的防控工作對全世界的研究者具有非常大的挑戰(zhàn)性。為了克服現(xiàn)有流感疫苗的局限性，迫切需要一種能夠提供長期和廣譜保護(hù)作用的通用流感疫苗。理想的通用流感疫苗應(yīng)對所有流感病毒（主要是A、B 型流感病毒）、各種HA 和NA 亞型或潛在的抗原突變有效[4]。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，通用流感疫苗應(yīng)能夠誘導(dǎo)交叉保護(hù)性抗體，通常通過靶向HA、NA或M2 中發(fā)現(xiàn)的保守表位或內(nèi)部蛋白質(zhì)（如M1 和NP）誘導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)來設(shè)計(jì)[31-33]。
3.1 基于HA 設(shè)計(jì)的通用流感疫苗
HA 介導(dǎo)病毒附著在唾液酸化的宿主細(xì)胞受體上，在感染過程中通過與膜的融合進(jìn)入，其包括球狀頭部結(jié)構(gòu)域和莖部結(jié)構(gòu)域，HA 誘導(dǎo)的特異性抗體具有中和作用。HA 的高糖基化降低了對頭部結(jié)構(gòu)域的免疫應(yīng)答，較低的免疫壓力使HA 莖部結(jié)構(gòu)域與頭部結(jié)構(gòu)域相比相對保守。目前基于HA 的通用流感疫苗研發(fā)策略主要有：保持HA 完整結(jié)構(gòu)，但毒株特異性的HA 頭部使用另一種更為保守的HA 頭部替換，從而開發(fā)出一種新的嵌合HA 疫苗；或者去除頭部結(jié)構(gòu)，僅保留具有免疫原性的莖部；基于計(jì)算優(yōu)化的廣譜反應(yīng)性抗原的HA 莖部和頭部誘導(dǎo)特異性交叉反應(yīng)抗體[34]等。根據(jù)HA 的不同結(jié)構(gòu)域，已經(jīng)開發(fā)了一些基于HA 的疫苗設(shè)計(jì)，臨床前研究和臨床試驗(yàn)研究正在開展中[35]。
3.2 基于NA 設(shè)計(jì)的通用流感疫苗
NA 是流感病毒表面的四聚體糖蛋白，在病毒復(fù)制中起關(guān)鍵作用，中等程度保守，其誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體限制病毒在宿主體內(nèi)傳播，奧司他韋、帕拉米韋和扎那米韋等抗病毒藥物靶向NA，對A、B 型流感病毒均有效[36]。研究者用麻疹病毒磷蛋白的四聚體結(jié)構(gòu)域替換NA 的細(xì)胞質(zhì)區(qū)、跨膜區(qū)和莖區(qū)，設(shè)計(jì)重組NA 候選疫苗N1-MPP，在小鼠模型上對致死性攻擊顯示了強(qiáng)有力的保護(hù)，這種重組NA 候選疫苗可以增強(qiáng)對季節(jié)性流感病毒的保護(hù)[37]。Skarlupka 等人使用計(jì)算優(yōu)化的廣譜反應(yīng)性抗原方法設(shè)計(jì)的含有4 種甲型流感病毒NA 活性的N1疫苗抗原免疫小鼠，受致死性攻擊后小鼠肺病毒滴度低，所有小鼠存活；該疫苗誘導(dǎo)產(chǎn)生的NA抗體能與N1 亞型的禽流感、豬流感和人流感病毒發(fā)生交叉反應(yīng)，并具有中和活性[38]。
3.3 基于M2e 設(shè)計(jì)的通用流感疫苗
流感病毒M2e 蛋白誘導(dǎo)的特異性中和抗體可以通過補(bǔ)體或抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性與病毒感染宿主細(xì)胞上表達(dá)的M2e結(jié)合。M2e 蛋白高度保守使其作為通用流感疫苗的重要靶標(biāo)，但流感病毒感染或疫苗接種后，針對M2e 的免疫應(yīng)答較弱，可能是由于抗HA 抗體的空間位阻限制了M2e進(jìn)入免疫系統(tǒng)發(fā)揮作用[39]。M2e 的輕度免疫力對開發(fā)有效流感疫苗構(gòu)成了障礙，可以通過載體或佐劑來改進(jìn)M2e 疫苗[35]。另外， 設(shè)計(jì)M2e 聯(lián)合HA、NA 的嵌合疫苗能夠大大提高疫苗的保護(hù)作用[40-41]。
3.4 基于病毒內(nèi)部蛋白設(shè)計(jì)的通用流感疫苗
流感病毒核蛋白（NP）與聚合酶復(fù)合物（PB1、PB2 和PA蛋白）一起形成核糖核蛋白復(fù)合物，對于病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要[42]。由于序列保守和廣泛的NP 特異性免疫，使NP 成為通用流感疫苗開發(fā)的靶點(diǎn)。對基于NP的流感疫苗——OVX836 的動物模型表明，能誘導(dǎo)產(chǎn)生大量NP特異性肺CD8+ 組織駐留記憶性T 細(xì)胞，用于長期抗流感病毒[43]；另外臨床研究表明，其具有安全性和反應(yīng)原性，并具有體液免疫反應(yīng)和細(xì)胞免疫反應(yīng)[44]。流感內(nèi)部蛋白可被抗原特異性CD8+ 和CD4+T 細(xì)胞靶向識別，在動物模型上誘導(dǎo)的病毒特異性T 淋巴細(xì)胞表現(xiàn)為明顯的交叉免疫[45-46]。
新一代疫苗的創(chuàng)新平臺結(jié)合通用流感疫苗設(shè)計(jì)，可以激發(fā)比傳統(tǒng)流感疫苗更好的免疫反應(yīng)[33]。mRNA 疫苗是一種易于操縱抗原的創(chuàng)新工具，并且有可能對新出現(xiàn)的疫情做出快速反應(yīng)，其已經(jīng)在新型冠狀病毒感染大流行中顯示出非常高的功效， 在建立mRNA 流感疫苗模型中可以顯著減輕流感負(fù)擔(dān)[47] ；病毒樣顆粒能以自然構(gòu)象呈遞抗原，從而產(chǎn)生更好的免疫反應(yīng)，M2 蛋白-NA和IL-12 組成的嵌合細(xì)胞因子的病毒樣顆粒通用流感疫苗，成功誘導(dǎo)了針對A 型流感病毒同源和異源亞型感染的有效交叉保護(hù)反應(yīng)[48]。納米顆粒是高密度表達(dá)抗原并提供佐劑樣功能的呈遞平臺，基于蛋白納米顆粒介導(dǎo)的重組流感血凝素遞送能夠增強(qiáng)免疫原性、抗體反應(yīng)的廣度，并且維持Th1和Th2 平衡[49]。病毒載體疫苗能夠誘導(dǎo)針對免疫原性蛋白的強(qiáng)烈體液和細(xì)胞適應(yīng)性免疫應(yīng)答，可通過全身或黏膜途徑遞送。研究者構(gòu)建人H2 流感的腺病毒載體疫苗能增強(qiáng)同源和異源毒株的免疫能力[50]。另有研究表明， 基于腺病毒載體的多表位疫苗能對H5、H7 和H9 禽流感病毒產(chǎn)生交叉保護(hù)作用[51]。
4、挑戰(zhàn)與展望
流感疫苗開發(fā)面臨的巨大挑戰(zhàn)是如何解決抗原變異株的頻繁出現(xiàn)，以及流感病毒的快速變異率。這個至關(guān)重要問題的一個潛在解決辦法是開發(fā)出具有最大保護(hù)作用的通用流感疫苗。各國研究者已經(jīng)研制出多種針對流感病毒不同靶點(diǎn)的候選通用疫苗，在動物模型和臨床階段顯示出良好的安全性和免疫原性，使得開發(fā)通用流感疫苗具有樂觀的前景，但目前使用的中和抗體滴度來評估疫苗效力不足以評估通用流感疫苗的廣度，需要加入細(xì)胞免疫和非中和抗體水平的保護(hù)相關(guān)性研究。因而，為實(shí)現(xiàn)通用流感疫苗批準(zhǔn)上市的目標(biāo)仍需要各國政府和社會組織投入大量的人力和資金進(jìn)行科學(xué)研究，在此之前，進(jìn)一步開發(fā)、優(yōu)化工具預(yù)測流感病毒未來流行毒株仍然至關(guān)重要。
引用本文
汪立杰,黃維金,王佑春*.通用流感疫苗研發(fā)進(jìn)展[J].中國食品藥品監(jiān)管,2023(05):18-23.
京公網(wǎng)安備11010802046783號
