科學界COVID-19疫苗研發進展:抗變異是中期目標,廣效抗冠狀病毒疫苗是終極追求

科學界COVID-19疫苗研發進展:抗變異是中期目標,廣效抗冠狀病毒疫苗是終極追求

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邁向可能問世的通用冠狀病毒疫苗的第一步,可能是開發出所謂的「抗變異」疫苗,能夠適用於所有當前和未來的COVID-19病毒株(包括它們的變異株和亞型變異株)的免疫,並推動終結大流行疫情造成的最壞影響。

注射疫苗

Photo Credit: Getty Images / BBC News

早在1980年代中期,喬納森・希內(Jonathan Heeney)還是美國馬里蘭州國立衛生研究院(NIH)一名博士生。當時他被派往奧勒岡州──幾乎得橫跨美國──調查一種新的神秘疾病,一群圈養獵豹感染了這種病之後突然死亡。

後來證明,那是希內第一次遇到冠狀病毒。「我們最終確定這是一種冠狀病毒,它從家貓跳到這些獵豹身上,」 他說,「因為獵豹是一個新的宿主,所以病毒造成了很多死亡和破壞。」

「它們就這樣出現在我面前,介紹自己。」

在那之後又過去了40年,希內已經是總部在英國劍橋的一家生物技術公司DIOSynVax的掌舵人。該公司最近從流行病防範創新聯盟(CEPI)獲得了4200萬美元的資助款。這個基金會的贊助方包括比爾・蓋茲和梅琳達・蓋茲,印度和挪威政府,以及世界經濟論壇等。

希內和他的同事面臨的是一個長期以來科學家無法戰勝的挑戰:開發一種「萬能」疫苗,不僅可以預防一種冠狀病毒,還能預防多種病毒株、病毒種類、甚至整個病毒家族。

在病毒學史上,類似的壯舉從未取得成功;針對流感病毒的廣效疫苗研發經過20多年努力,結果乏善可陳。有人甚至將這個目標的雄心壯志和它的範圍之廣、難度之大,與1940年代盡人皆知的曼哈頓計劃相提並論──那個計劃突破了當時物理學的界限,催生了世界上第一顆原子彈。

研發資金以前所未聞的速度湧向這個目標。CEPI已經為這個領域的研究擬定了約2億美元的初步撥款預算,NIH跟進投入了3600萬美元。莫德納(Moderna)研發的COVID-19(嚴重特殊傳染性肺炎、新冠肺炎、武漢肺炎)疫苗,是全球首批獲准使用的幾款疫苗之一,現在一鼓作氣加入這場戰役──宣佈了計劃研發一款,對所有四種可導致普通感冒的冠狀病毒有免疫效力的疫苗。

希內比任何人都更清楚前方的道路。過去幾年裡,他曾試圖開發一種適用於不同病毒性出血熱的單價疫苗,包括預防伊波拉病毒、馬堡病毒和拉薩熱。

「我們正在沿用類似的方法,」 他說。「歸根結底一切都跟結構生物學、遺傳關係、病毒的變化與不變相關。」

實驗室駱駝標本

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抗變異疫苗

科學家們一致同意,一種真正通用的廣效疫苗,應該能夠預防未來可能出現的各種冠狀病毒,而它的出現,將從根本上改變涉及人類醫療保健的一切,在經過最近20年中先後出現的SARS、MERS和COVID-19疫情爆發造成的破壞之後,這一點尤其明顯。

「通用冠狀病毒疫苗將代表著一個巨大的進步,」人類疫苗項目(HVP)總裁兼首席執行官韋恩・科夫(Wayne Koff)說。「我預計,實現這個目標需要重量級協調努力,而進展可能是漸進的。」

不過,即便這將成為通用冠狀病毒疫苗研發的巔峰,是否真的能夠實現仍有待觀察。有人認為,科學家們在考慮如何擴大現有疫苗的效力範圍之前,確立並達到不同的中期目標更切合現實。

因此,邁向可能問世的通用冠狀病毒疫苗的第一步,可能是開發出所謂的「抗變異」疫苗,能夠適用於所有當前和未來的COVID-19病毒株(包括它們的變異株和亞型變異株)的免疫,並推動終結大流行疫情造成的最壞影響。

隨著令人關注的病毒變異體不斷出現,導致發病病例和住院人數多次出現激增,從2020年9月變異株Alpha出現開始,到Delta、Omicron,現在是Omicron亞型株BA.4和BA.5,對這種「廣譜」通用疫苗的需求高漲。

「抗變異疫苗可以減緩COVID-19傳播,而阻止這種傳播是我們終結大流行的唯一途徑。」 ImmunityBio公司首席執行官黃馨祥(Patrick Soon-Shiong)說。這家生物科技公司,是美國政府資助的六個致力於抗變異疫苗研發挑戰的科研團體和公司之一。

為了實現這個目標,科學家們正在嘗試萬花筒般的各種疫苗技術,從所謂的腺病毒修飾、無害病毒,到鐵蛋白奈米顆粒和自擴增核糖核酸(RNA)──其工作原理與信使核糖核酸(mRNA)類似,唯一不同的是它可以在身體細胞內複製自己,這意味著需要的疫苗劑量更小。

「擁有多個平台很有助益,」 科夫說,「例如,mRNA平台提供速度,而其他平台可能具有更便於全球運輸,或延長免疫力持久性等額外優點。」

無論試驗的是哪種技術,一般思路大同小異,無論攜帶媒介是奈米顆粒還是腺病毒,每種疫苗都含有各種不同的COVID-19病毒棘蛋白片段(病毒利用這些片段與人類細胞結合以獲得侵入途徑)和核殼蛋白(儲存其遺傳物質)。

一些疫苗製造商正在設法加入盡可能多的碎片,以期增加疫苗具有更廣泛免疫反應的機率,而另一些則專注於病毒的特定部分,這些部分似乎在迄今為止出現的每種毒株中都得到了保存。杜克大學的病毒學家把攻關焦點放在棘蛋白的一個特定部分,受體結合域(RBD),因為同一冠狀病毒的不同變異體在RBD部分的差異,似乎相對較小。

「我們設計的疫苗將免疫系統集中在病毒的易受攻擊部位,即受體結合域。」 杜克人類疫苗研究所研究主任凱文・桑德斯(Kevin Saunders)說。「RBD胺基酸序列,在屬於同一β冠狀病毒組的病毒之間是相似的。」