新冠疫苗什么时候才能拯救人类?
文 | 北方朔风
新冠疫情至今已经接近三年,应该说人类的各种技术,对于抗击疫情,起到了很大的作用。如果说其中哪个技术对疫情改变最大,那无疑是疫苗技术了,而目前,有368个新冠疫苗在研/投入使用,这在人类医学史上面也是绝无仅有的。疫苗明显降低了新冠的死亡率,以至于去年的时候,西方国家甚至有不少人在幻想,疫苗可以使得疫情在今年年中结束。
当然,现实告诉我们,这个想法实在是过度乐观了。现实十分严肃的告诉我们,我们需要新的,更好的新冠疫苗,来面对接下来的问题。今天我们来讨论一下目前全球疫苗的研发情况。
当然,按有些人的认知,新冠已经不需要防治,只要接受感染就好,那在这些人的认知里自然也是不需要研发疫苗的。但现实是全球主要国家们都在马不停蹄的研发更有效的疫苗,进度表非常急迫,并且仍然没有看到决定性的好消息。我们讨论疫苗研发情况当然是基于我们正面临着严重问题,以及疫苗是解决这个问题的重要方法的认知。
疫苗的五层作用
新冠疫苗的作用是什么,在笔者之前看到的一篇综述里边,作者把新冠疫苗的作用,分成了四个方面,降低症状率,降低重症/死亡率,降低传染性,预防long covid。这个分类方法笔者认为是有一定道理的,我们不妨从这四个角度,去分析一下这几个方面。
第一个,降低症状率,我们看到各种宣传里边,说疫苗的有效率多少,一般指的都是这个数据。毋庸置疑,这是十分重要的一点,如果可以降低症状率,可以明显降低医疗系统负担,应该说在疫情早期,疫苗这一点做的还是非常好的,但是随着变种和时间的推移,疫苗的效果开始了明显的滑坡。
一般认为,在防止症状的过程之中,人体里边的中和抗体是扮演了主要的角色。所以在这方面,科学家的想法是诱导更广谱,更持久的抗体,如果实在不行,那就反复接种,来保持抗体浓度保持在较高的水平。应该说,这个方向算是被关注最多的方向。
第二个是降低重症和死亡率,这一点各个疫苗做的应该说都很好,只要三针下去,不管是什么疫苗,什么变种,死亡率都能下降超过百分之九十。学界的观点认为,防重症的效果更多取决于细胞免疫,细胞识别病毒的机制,与抗体不同,所以病毒的突变,对于重症率影响相对有限,而细胞免疫也更加持久,所以现在的疫苗在这点已经做的很好了。如果想要继续降低死亡率,通过减少病例降低整体的医疗系统负担,是更好的选择。
第三个是降低传染性,应该说,现在的各个疫苗,在这方面的能力都差了点意思。从动物和人体研究的结果来看,即使是最优秀的疫苗,针对原版毒株,这方面的性能也都很难令人满意。从其他传染性学的实践来说,如果可以诱导粘膜免疫,对于遏制新冠传播应该会有很大的帮助,但是遗憾的是,注射用疫苗似乎在这方面并没有什么优势,似乎吸入/鼻喷/口服疫苗会更有优势。如果这方面能出现什么突破,笔者相信,很多局面有可能得到彻底的改变。
第四个是预防long covid,其实现在的疫苗就可以降低long covid发生率,就是只能降低一点点。如何去改进疫苗来预防long covid,这个问题其实学界也没有把握,最好的办法就是完全不感染,但是想要做到这点还是太困难。如果做不到这点,想要预防的话,就实在是很困难。
毕竟long covid的机理,我们现在的认识还是十分初级的,并且,这一系列后遗症,也不太可能是单一原因的。比如说最近有几个证据十分粗糙的研究表示,long covid患者在注射疫苗之后,有超过一半的人群症状减轻,但是还有少数表示症状加重。有的解释认为,long covid与残留在人体之内的少量病毒有关系,如果提高免疫水平,人体说不定可以清除这些残余,但是还有一些研究认为,long covid可能与自身炎症反应有关,提高免疫水平,可能会适得其反。
第五个是笔者自己补充的,那就是降低新冠变异发生概率,已经有研究证明,即使出现了突破性感染,接种过疫苗的人,排出的病毒突变数量也会低于没有疫苗的人。而同时,免疫缺陷病人在新冠突变的机制里边扮演着重要的角色,已经有研究证明,给出现新冠慢性感染的免疫缺陷患者注射疫苗,可以使得慢性感染状态消失。
因为全球感染基数太大,新冠变异速度仍然极快
不过,对于这些患者,疫苗效果不佳的问题,也需要克服。整体来说,如果能降低新冠突变速度,也可以明显降低公共卫生负担。不过要在这方面实现突破,除了提高疫苗效果之外,还要改善疫苗接种方式,同时使得疫苗更容易保存,保证第三世界国家有更高的接种率。
目前各路线疫苗的进展
我们理想之中的疫苗,肯定是这几个方向都做到十分优秀的地步,如果每个方向都出现了突飞猛进的话,新冠疫情自然是可以结束了。但是理想和现实,总是存在着不小的距离,我们不妨从不同角度来分析一下,在我们可见的未来之中,各个疫苗技术路线,是否能满足这些方面的需求。
多价疫苗
首先是传统意义上的多价疫苗,简单地说呢,就是几种不同的毒株的抗原混合在一起。欧美最近批准的几个疫苗,就是之前的疫苗的多价版本。从各种实验结果来看,这样的疫苗接种后产生的中和抗体水平,对于变异株,确实比旧版本有了更好的效果,只不过这个效果能否达到期望,依然需要打一个问号。比如说疫苗持久力的问题,恐怕这个方案难以解决。至于粘膜免疫的提高,传统的多价疫苗显然也力不能及。
但是不可否认,这个方案也有巨大的优势,首先是可以利用之前成熟的方案,只要稍作调整,就可以快速生产;其次是在临床试验上面,也快了很多,很多早期的实验数据,可以直接拿来使用,而监管机构也对这样的方案有更高的接受度。比如说现在美国批准的两个二价新冠疫苗,是ba4/5的,而实际上这个方案,基本上没有临床试验的数据,如果选择其他方案,fda自然是不可能给这么大的优待的。
如果不出意外的话,在未来两三年,这样的疫苗应该会占据主流的疫苗市场。而主要的讨论方向就在于,如何选择疫苗配方,比如说这次针对奥密克戎的二价疫苗,世卫组织倾向于ba1/2的抗原,但是fda倾向于ba4/5的配方,什么样的配方适合什么样的场景。而二价以上的疫苗,是否会达到更好的价值,也是值得讨论的事情,为此已经有了一些相关的努力。
比如说我国神州细胞公司,就正在阿联酋对四价的重组蛋白疫苗进行测试,而科兴也在哥伦比亚开始了三价灭活疫苗的研究。以及,在新一代疫苗技术平台的基础上面,如果监管给予足够的支持,能否快速针对全新毒株设计出全新的疫苗?
然后是使用了新技术的多价疫苗,在许多研究里边已经证明,单纯的混合,很多时候并不是多价疫苗最好的方案,如果要引导出来更广谱更持久的疫苗,需要新的设计。比如说,加州理工学院有一个方案,利用其他蛋白,让多种不一样的rbd排列成为球体,在上面表达出来八种不同的抗原,在动物实验之中,诱导出来了相当广谱的抗体。
加州理工实验的那个疫苗的示意图
类似的设计还有不少,比如说有的公司的mrna疫苗,表达的s蛋白,不同区域实际上来自于不同的毒株,再比如说智飞生物的下一代疫苗方案,二聚体的rbd,一个来自奥密克戎毒株,一个来自于德尔塔毒株。这些创新设计,在诱导更广谱的抗体上面,是存在不小的优势的。
智飞正在做的嵌合疫苗的示意图
除此之外,这类多价疫苗还使用了另一个思路,那就是利用了冠状病毒其他毒株的抗原,比如说加州理工学院的那个疫苗项目,有很多抗原来自于其他冠状病毒,这些病毒和新冠关系很近,但是几乎不会感染人类。这可以诱导更加广谱的疫苗。实际上这样的思路在流感疫苗的研发之中就存在,利用一些不太可能感染人类的流感病毒和传统流感病毒组合,试图引导广谱免疫。
应该说,无论是从理论还是早期实验结果来说,这种思路的疫苗都有很大的前途,其中一部分疫苗的目标也很是高远,不光是要预防新冠变异株,还想要预防未来可能出现的全新冠状病毒。不过这方面的技术,成熟依然需要一段时间,而这个一段时间具体是多久,就算是杰出的科学家,也难以准确预计。短时间之内,可能难以大规模推广。
广谱中和抗体
还有一类试图对抗变种的思路,是用新冠病毒上面的保守区域,去诱导广谱的中和抗体。这无疑是很有难度的选项,新冠病毒最容易引导中和抗体的rbd和s1区域,因为受到了很大的选择压力,所以也是突变高发区,想要诱导高效的抗体,无疑是很挑战技术水平的东西。
较为常见的思路,有在之前的重组蛋白疫苗基础上面,使用全新的佐剂,来诱导更持久,更广谱的抗体,比如说复旦的姜世勃教授就开发了一款佐剂,在动物实验之中,它可以明显提高蛋白疫苗的广度和持久性,即使用原始毒株的rbd,也可以引导出来对奥密克戎病毒的中和能力,不过还需要更多的验证。
而比较激进的思路,就是以剑桥大学的DIOSynVax项目为代表的这种,它试图使用蛋白质结构学和计算生物学的结合,设计出来一种目前不存在,但是可以诱导出最优免疫性的新冠疫苗,这个平台可以在蛋白质,mrna,dna疫苗上面使用,并且未来可以拓展到其他病毒身上,如果实现,无疑会对疫苗研发产生巨大的改变,应该说是个非常志向高远的计划,但是难度也可想而知。
剑桥大学dios项目试验用的无针注射器
还有一个方向,是用新冠病毒身上一些压力很低,但是不擅长诱导中和抗体的区域来设计疫苗,这些区域受到了压力无疑是很低的,而需要解决的问题则在于,这些区域免疫原性很低,诱导出来的抗体,很多时候只有结合能力,没有中和能力,甚至部分研究还认为,这些抗体与ade的产生,存在复杂的关系,不过部分研究证明,这些区域在一定情况下,还是可以诱导出来中和抗体的,但是需要了解的地方,还是很多的。
此外,这些结构区域可能和细胞免疫有着更密切的关系,如果能提高细胞免疫的强度,对于对抗新冠疫情,也是一件好事情。但是同样的,不确定因素实在是很多。
粘膜疫苗
接下来要讨论的是粘膜疫苗。应该说,粘膜疫苗在人类对抗传染病的历史上面,扮演了十分关键的角色。脊髓灰质炎能被控制到现在的水平,这正是粘膜疫苗的功劳。首先发明的脊髓灰质炎疫苗,是灭活的注射疫苗,虽然这种疫苗可以有效的预防严重疾病,但是在预防脊髓灰质炎的传播上面,难以达到理想的效果,并且早期因为技术问题,带来了不小的副作用。
而美国医生阿尔伯特萨宾发明了灭活疫苗,首先在苏联使用,效果得到了十分优秀的效果,于是美国这边也加速了实验过程,使得疫苗得以推广,这才有了现在的脊髓灰质炎良好控制。而我国生产的版本,就是大家熟悉的糖丸(原版萨宾疫苗主要是滴剂口服,在欧美给小孩子吃的时候,常常滴在方糖上面)。
所以,如果某种新冠粘膜疫苗的效果能有如此理想,那无疑是十分美好的事情。但是理想归理想,现实归现实。目前为止,批准的大多数粘膜疫苗都是消化道疫苗,而针对呼吸道传染病的疫苗,只有流感的,数据也算不上多理想。当然,这很大程度是流感本身的特性导致的。不过现实是,对于开发呼吸道粘膜疫苗,人类还是相当不熟练的。
目前为止,人类在其他疾病上面批准的粘膜疫苗,不是灭活的,就是减毒活病毒的。不过在新冠相关粘膜疫苗的研发之中,病毒载体疫苗占了绝大部分,其中腺病毒载体疫苗是主要的技术方向,比如说我国康希诺公司研发的疫苗,就是基于复制缺陷的5型腺病毒载体,从注射剂拓展了吸入剂的使用。
康希诺吸入用的专用设备
这是个十分成熟的技术,被认为很适合粘膜疫苗设计,但是有个问题在于,腺病毒载体疫苗会受到腺病毒本身的影响,腺病毒是人类日常生活之中很容易感染的病毒,人体预存的免疫力,会影响腺病毒疫苗的效果。
为了解决这些问题,科学家开始从之前常见的腺病毒,转向了一些人体不太感染的腺病毒,但是如果考虑到多次接种的问题,这个矛盾依然难以避免(俄罗斯的卫星5疫苗,两针选择了不同的腺病毒载体,一定程度也是考虑这方面的因素)。目前在实验室阶段,有研究试图对腺病毒进行进一步操作,减少人体预存免疫力的影响。还有的项目,试图使腺病毒载体疫苗有着一定程度的复制能力(目前的腺病毒载体疫苗都是复制缺陷型,不具备在人体复制的能力),来增强效果。
至于其他的病毒载体,部分应该说是很有潜力,也可以规避腺病毒载体的一些问题,但是成熟度就差了一些。以及,由注射疫苗转向粘膜给药,有哪些方面是可以进行优化,依然需要进行探索。
一般认为,蛋白本身并不适合作为粘膜疫苗的抗原,因为免疫原性不足,但是现在已经有实验证明,在接种过疫苗的情况下,用单纯的rbd就可以诱导出来一定程度的粘膜免疫,如果这个路线可以走通,相信粘膜疫苗会有更好的选择,同时,部分研究暗示,mrna疫苗也可以选择吸入路线。但是如果想要实现最好的效果,需要选择一种递送方式,来穿透粘膜。
目前有早期研究认为,特定的脂质可以实现这方面的递送,如果可以实用化,那么确实可以改变粘膜疫苗的现状,不过类似技术的成熟度,显然是相当之低的,但是这方面的进步,依然值得期待,毕竟可以规避病毒载体疫苗的很多问题。
除此之外,还有传统一些的粘膜疫苗,也就是最传统的减毒疫苗。在新冠疫苗的种种路线之中,减毒活疫苗的研究,数量是最少的。这倒也不奇怪,但是极少数减毒疫苗在粘膜免疫之中的潜力,依然值得关注,毕竟这是最类似自然免疫过程的,但是考虑到新冠病毒的传染性和突变能力,不得不说这方面的研究是有一定风险的。不过现在已经筛选出来了一些减毒株,这些病毒感染人体的能力是野生的毒株的数千分之一,如果在必要的情况下,作为选项之一也未尝不可。
具体什么样的路线最能优化粘膜免疫,需要实践来证明,但是粘膜免疫的相关研究,依然有很多东西需要去弥补,我们对于粘膜免疫的基本原理,认识的水平是十分低下的。比如说,中和抗体可以较为简单的进行测定,细胞免疫测定虽然没有统一的标准,但是对于较大的实验室来说,依然是可以测定的。
可是如何测定粘膜免疫的水平呢?是测定粘膜表面的iga水平,或者是细胞相关的水平,学界对此几乎没什么标准,这对于研究粘膜疫苗来说,无疑是个相当严重的障碍,所以甚至有国外的疫苗公司,想要进行人体攻毒实验,来直接测试效果。
所以,粘膜相关疫苗的开发,存在着巨大的不确定性。如果目前的腺病毒疫苗改成吸入就能带来良好的粘膜反应,那么明年可能就会实现粘膜疫苗的普及,如果需要全新的方式,时间要多长就不好说了。
当然,虽然粘膜疫苗开发起来难度不会小,但是回报理论上是相当丰厚的,从理论和实验都足以证明,粘膜免疫对于降低新冠传染性是相当有效的。新冠之所以对人类社会造成如此巨大的破坏,很大程度来自于它强大的传染性,如果靠着粘膜免疫,把它的传染性控制到流感水平,很多问题就不再是无解的。
同时,鼻腔,吸入或者是口服给药,对于操作的专业性需要低了很多,不需要大量专业卫生人员就可以接种,甚至可以居家使用,这对于新冠疫苗持久性不足的问题也可以解决,每三个月吃一片药或者是喷一喷鼻子,比每半年打一针可方便多了。而且每次接种的用量理论上也低于注射,这利于疫苗快速普及。
还有些相当小众的路线,比如说针对免疫缺陷患者专门的新冠疫苗,倒也有不小的意义,不过按照那个新闻的说法,接受采访的科研人员似乎表示,全球只有一两个小组在做这方面的内容。此外,似乎还有在做动物新冠疫苗的研究,不过各种动物各不相同,人类的问题都还没有很好解决,这也就远不是重点了。
前景乐观吗?
这些不同的疫苗路线,究竟哪些可以给人类带来最大的进步,笔者实在是难以预测,毕竟疫苗的开发过程之中,几个氨基酸的优化,就有可能带来十几倍抗原性的改变。但是如果从技术之外的问题来说,笔者倒是认为,欧美市场应该还是几个疫苗大公司占尽优势,这不单是资金与技术方面的优势,还是审批方面的。
就在7月底的时候,辉瑞宣布了一个新的二价疫苗的二期试验,说是对于相关蛋白进行了修饰,以期待带来更好的效果,这样“微调”式的研发,对于大公司来说,无疑是可以最大程度的利用监管优势,至于某些全新的路径,很显然在监管上面不会有什么优势。
具体的技术方向没有说明,但是在和辉瑞开发疫苗的biontech公司的投资人相关ppt里边,他们表示在未来3-5年,每年会向机构申请5-10款不同新冠疫苗的申请,这很明显是渐进式研发的趋势。而同一ppt之中显示,从长期来说,辉瑞和biontech似乎更看好通过t细胞加强,来解决新冠问题。
当然,大公司的技术实力是不差的,通过这种策略来实现技术迭代也是好的,但是在我们无法确定哪种路线最好的时候,大公司各方面的优势,可能会影响新路线的发展。而大公司的路径依赖,也注定不能覆盖所有的技术方向。比如说通过纳米粒子和病毒样颗粒来实现一次性多种抗原的呈递,这就是mrna技术难以完成的。
而同时,也有研究认为,mrna疫苗带来的抗体水平降低的很快,是因为表达的抗原在人体细胞表面,而人体细胞表面积远大于病毒表面积,这会使得识别相关的空间结构不一致,这个问题也是mrna技术短时间难以克服的问题。在我们现在的水平难以确定最优方向的情况下,百花齐放是最为有利的策略。
然而遗憾的是,事情似乎并不是完全如此发展,美国能快速生产出新冠疫苗,一定程度和特朗普政府在2020年3月批准的“曲速行动”有关,这个项目批准了一百多亿美元和一系列政策支持,加速了美国的疫苗发展。然而今年,虽然拜登政府多次说了要有新一代疫苗,7月份的时候还召开了一个疫苗峰会,但是钱什么的,是一个子都没有给,现在给各种全新疫苗支持最多的,居然类似CEPI这样的非政府机构,不得不这十分讽刺了。
无论是从经济还是从政治角度,美国再花一百亿,甚至是三五百亿去支持下一代疫苗,都是稳赚不赔的选择,美国政府不会差这三瓜两枣,这对于经济复苏或者是国际影响力,都是极为优质的投资,就连现在美国头痛的通胀问题,说不定也能解决不少。而美国目前为止依然没有这方面的举动,甚至打算从今年开始,把美国的新冠防治,开始商业化,我对此只能感觉到十分遗憾了。
毕竟从生物技术的角度来说,美国依然引领世界,美国官方的这种态度,对于全球的下一代疫苗研发,是非常不利的,这显然是对于世界人民的坏事。
不过,这倒是让笔者想到了另一个事情,国内有不少人在上半年吹应该大规模引进外国疫苗,但是非常有趣的现实是,从性能的角度来说,辉瑞的疫苗相对于国产疫苗最大的优势,是在德尔塔流行期间。到了奥密克戎流行的时候,反而大家都一样了,都是只防重症,为什么偏偏在这个时候,吹的这么多呢?
同时,国外除了辉瑞,还有莫德纳的mrna疫苗,某些数据甚至更好一些,为什么国内的相关企业,没有尝试引进呢?是不是因为,莫德纳说到底是个新兴企业,在中国市场,几乎没什么利益布局呢?选择在这种问题上面造势,是否是为了人民群众的利益呢?
从笔者的角度来说,倘若下一代欧美的某些疫苗,确实是好非常多,比如说可以有效的阻断传播,那么出于对人民群众角度来讲,那么引进也是合情合理的。如果不是这样的话,笔者实在是缺乏替医药企业思考的动力了呢。
如果乐观一点来说,新冠疫苗依然是目前为止人类研发投入最多的疫苗,甚至有可能超过其他疫苗之和,而考虑到原始株疫苗优秀的数据,那么在可见的未来,更好的疫苗肯定会不断出现,只不过,这个时间是多久,更好能好到什么样的程度,依然存在明显的变数,总体来说,在这个问题上面,保持谨慎乐观是没有错的。
但是有些问题是更好的疫苗解决不了的,比如说反疫苗的人群,而新冠带来的一系列经济社会问题,虽然新冠无疑是导火索,但是可能早在疫情之间几十年,顽疾就已经深埋。说到底,技术解决方案,也只能解决技术问题啊。
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