2020年中国核酸疫苗发展前景：急性传染病、艾滋病（HIV）、癌症预防应用领域优势图

1、2020年中国核酸疫苗发展前景：急性传染病、艾滋病（HIV）、癌症预防应用领域优势图 疫苗是将病原微生物及其遗传物质或代谢产物，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生物制剂。暴露于此类病原体会诱导产生具有病原体特异性的免疫细胞，从而使人体长时间保留免疫记忆。 疫苗的发现在人类历史长河中具有里程碑式的意义，曾夺走数亿人生命的天花病毒在牛痘疫苗出现后便被彻底消灭，之后的两百多年中针对狂犬病、结核、小儿麻痹症等几十种传染性疾病的疫苗也被相继发现。 减毒疫苗（Livettenuated vaccine）是指病原体经过甲醛处理后，毒性亚单位的结构改变，毒性减弱，结合亚单位的活性保持

2、不变，依然保持了抗原性的疫苗。减毒活疫苗接种后不会引起疾病的发生，但病原体可以引发机体免疫反应，刺激机体产生特异性的记忆 B细胞和记忆 T 细胞，起到获得长期或终生保护的作用。这类疫苗的优势在于诱导产生的抗原数量、性质和位臵均与天然感染相似，因此免疫力强、作用时间长。但对于儿童及老年人等免疫力较差的接种者，有一定可能发生突变并恢复毒力，存在潜在的致病危险。 灭活疫苗（Killed vaccines）是指先对病毒或细菌抗原进行培养，然后用加热或化学剂将其灭活所制成的疫苗。灭活疫苗可以由整个病毒或细菌组成，也可由它们的裂解片段组成为裂解疫苗。与减毒疫苗相比，灭活疫苗采用的是非复制性抗原，因此安全性

3、好，但同时也牺牲了一定的免疫原性，通常需要加强免疫。 随着分子生物学技术的发展，疫苗模拟病原体的方式得到进一步的丰富，亚单位疫苗和重组疫苗应运而生。亚单位疫苗是通过化学分解或有控制性的蛋白质水解方法使天然蛋白质分离，提取细菌、病毒的特殊蛋白质结构，筛选出具有免疫活性的片段制成的疫苗。 重组疫苗（Recombinant vaccine）是利用基因工程技术，将病原体能诱发机体免疫应答的蛋白质对应的 DNA 插入细菌、酵母或哺乳动物细胞中，经表达、纯化后而制得的疫苗。与减毒/灭活疫苗相比，第二代疫苗的副作用以及引起相关疾病感染的风险进一步降低。目前应用较为广泛的乙肝疫苗（HepB）和宫颈癌疫苗（HP

4、V）就是第二代苗疫苗的成功典范。数据来源：公开资料整理 核酸疫苗（Nucleic acid vaccine），又称基因疫苗（Genetic vaccine），是最近几十年从基因治疗分析领域发展起来的一种全新的疫苗技术。其将抗原蛋白对应的 DNA或 mRNA 序列直接导入被接种者细胞，通过宿主细胞的转录系统转录并翻译成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，从而使被接种者获得相应的免疫保护。 核酸疫苗通常包含一个能在哺乳细胞高效表达的强启动子元件例如人巨细胞病毒的中早期启动子；同时也需含有一个合适的 mRNA 转录终止序列。肌内注射后，DNA 进入胞浆，然后到达肌细胞核，但并不整合到基因组

5、。 宿主细胞内产生的抗原蛋白会被抗原提呈细胞（APC）识别并分解为由若干个氨基酸组成的多肽片段，并将这些片段与不同类型的 MHC 复合体相结合并呈递。 MHC-I类复合体结合 CD8+型 T 细胞（CTL），促进 CTL 释放穿孔素和颗粒酶将表达外源蛋白的细胞杀死，形成细胞免疫。MHC-II 类复合体结合 CD4+型 T 细胞，CD4+型T 细胞会进一步结合并激活 B细胞合成相应的抗体，形成体液免疫。数据来源：公开资料整理核酸疫苗特殊的免疫机制优点抗原自然性表位广谱性生产和贮存便利给药量级低核酸疫苗诱导的免疫反应与病毒自然感染所产生的免疫应答相似度极高，由于 DNA 或 mRNA 在接种者体内

6、转录和表达产生内生抗原，因此能够克服蛋白亚基疫苗在体外利用工程菌合成时易发生错误折叠和糖基化不完全等问题。与传统疫苗相比，核酸疫苗接种后在宿主细胞内表达抗原蛋白，直接与抗原呈递复合体结合，同时引起细胞免疫和体液免疫，因此诱导产生的抗原特异性免疫反应具有广谱性。由于 CTL 应答也是机体杀死癌变细胞的有效清除途径，因此核酸疫苗在技术上能够对非病毒诱导的癌症进行预防。核酸疫苗通常只需要构建高效的表达质粒在细菌中生产，与传统疫苗相比省去了抗原提取和纯化等成本较高的工艺流程，生产成本低廉。DNA 稳定性好，大量变异的可能性较低，利于质量控制。加工完成的 DNA 疫苗可以干燥加工成微粒，在室温下也能够稳

7、定的储存和运输。核酸疫苗抗原合成稳定性良好，能够在接种者体内长期储存并持续诱导免疫应答，因此能够减少加强注射的剂量，毫克或微克级的核酸片段就能够活化细胞毒性 T 细胞。数据来源：公开资料整理 一、应用领域 1、急性传染病 2019 年12月，湖北省武汉市发现不明原因肺炎，后确定为新型冠状病毒引起的肺炎，首先在武汉扩散，随后由于春运人口大规模移动，迅速蔓延至全国。 2月中旬，国内每日新增病例以及现有确诊病例数分别达到约 1.5 万和 6 万的峰值水平，之后随着全国性的管控逐渐下降。截至3月30 日，每日新增病例数已经降至 100 左右，现有确诊病例数降至 3000 左右，国内基本得到控制。数据来

8、源：公开资料整理 海外目前依然处在爆发期。1 月 30 日，世界卫生组织宣布构成国际公共卫生紧急事件（Public Health Emergency of International Concern，PHEIC），同一时期海外国家中仅有韩国和日本等距离中国较近的国家发现少量非输入性确诊病例。截至 3 月 30 日，海外共发现超过 65 万例确诊病例，每日新增的确诊病例数也连续数日在 6 万人左右。全球超过 200 个国家和地区发现确诊病例，其中美国、意大利、西班牙、德国、法国和伊朗等六国受影响较为严重。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 进入 21 世纪后全球范围内已经多次出现急性传

9、染病，其中非典型肺炎和中东呼吸综合征与新冠相似，同为冠状病毒引起，但由于在短时间内爆发后迅速结束，因此没有完成商用疫苗的开发。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 2、HIV艾滋病毒 在过去的 20 年中，艾滋病毒一直是全球人类健康的主要危害之一，特别是在低收入国家。目前尚未有完全治愈 HIV 患者的方法，只能以鸡尾酒疗法或服用抗反转录病毒药物（antiretroviral therapy）减缓病情发作，并藉此延长病患寿命。 事实上，目前对 HIV 病毒的分析已经非常充分，已知艾滋病毒毒株共有 M、N、O、P 等 4 种类型，每种各有不同源头。病毒直径 120 纳米，是一种大的包膜病毒

10、，病毒外覆盖着来自宿主细胞的双层类脂包膜，包膜镶嵌有 gp120 与 gp41 蛋白共同组成的包膜突刺（Envelope spike protein），突刺能够和 T 细胞的 CD4 蛋白结合介导入侵人体细胞。数据来源：公开资料整理 因此位于突刺蛋白最外侧的 gp120 也就成为了疫苗诱导出抗体最佳的靶点。然而，HIV病毒突刺蛋白的糖基化程度很高，并且由于糖蛋白缺乏共价键连接而容易分裂。这样的结构使得 HIV 病毒在人类免疫系统中显得格外的不显眼，注射灭活的 HIV疫苗根本无法产生抗体。另一方面，HIV 拥有攻击 T 细胞的能力，传统的减毒活疫苗会导致严重的感染，并且一旦 HIV 病毒逆转录完

11、成，机体便再无法彻底清除掉这种病毒。 自艾滋病出现以来，开发有效的艾滋病疫苗便是科学界不懈追求的目标之一，但其进展一直比较缓慢。 目前推进至临床试验的核酸疫苗其设计大多基于 HIV 病毒非转录片段对应的基因序列，但有报告显示 HIV 的 DNA 疫苗在单独使用时免疫原性并不高，因此多种类型疫苗组合使用是较为可能的一种形式。2019 年在美国开展的 HVTN 105 分析中，DNA 疫苗（DNA-HIV-PT123）和蛋白疫苗（AIDSVAX B/E）的组合方案就能够诱导出高强度且持久的结合抗体反应，以及更快速的潜在保护性免疫反应。 3、癌症预防 常规疫苗的有效性体现在诱导产生中和抗体，但更主要

12、的是病毒蛋白质在感染细胞中的重新合成并降解产生的多肽产物与 CD8+前体细胞的相互作用，激活并导致CD8+毒性T细胞克隆的产生。这种方法可以预防病毒以及由病毒诱导产生的人类肿瘤，如利用 HPV 疫苗预防宫颈癌，但大多数的人类癌症并非由病毒引发，因此癌症疫苗的研发需要一条全新的技术路径。 目前进展较快的 DC 疫苗是一种治疗性癌症疫苗，其原理是利用疫苗刺激免疫系统中的树状细胞（Dendritic Cell），当树状细胞在细胞表面呈现出肿瘤抗原后，能够直接诱导细胞杀伤性 T 细胞对特定癌细胞进行清除。数据来源：公开资料整理 DC 细胞在体内含量很低且不能够增殖，所以在临床使用时必须从患者的前体细胞

13、开始进行体外培养，整个流程较为繁琐导致治疗费用较高。目前被 FDA 批准用于临床应用的免疫细胞疫苗只有美国 Dendroen 公司的自体 DC 疫苗 PROVENGE，适应症为晚期前列腺癌。不同形式的癌症预防性疫苗对比抗原形式细胞蛋白质/多肽病毒/ 细菌DNA/RNA优点高免疫原性、有效控制抗原呈递低毒性、生产工艺简单高免疫原性、易于大规模生产可以同时呈递多种抗原、能够同时诱导细胞免疫和体液免疫、不受 HLA 亚型的限制缺点制造工艺复杂、成本高，对自身免疫系统具有潜在风险低免疫原性、多肽疫苗仅限于 HLA亚型、蛋白疫苗成本高毒性较高、潜在的感染风险、免疫系统对载体存在排斥RNA 疫苗需要特殊的转运和储藏方式、免疫原性较低数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 早在 1998 年 FDA 便首次批准了用于人类肿瘤治疗 DNA 疫苗的临床试验，在过去20 多年的分析中，DNA 疫苗的总体安全性已得到充分证明，基本没有观察到针对DNA 疫苗原核部分本身的抗体反应。 HYPERLINK /research/