新型冠状病毒疫苗研究进展

罗剑; 周旭; 李秀玲

doi:10.3760/cma.j.cn311962-20200423-00046

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国际生物制品学杂志

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新型冠状病毒疫苗研究进展

作者及单位信息

出版日期： 2020 -05 -19 ·

DOI： 10.3760/cma.j.cn311962-20200423-00046

COVID-19 vaccine: progress and challenges

Authors Info & Affiliations

Luo Jian

No. 4 Research Laboratory, Shanghai Institute of Biological Products Co., Ltd., Shanghai 200051, China

Zhou Xu

Shanghai Institute of Biological Products Co., Ltd., Shanghai 200053, China

Li Xiuling

Shanghai Institute of Biological Products Co., Ltd., Shanghai 200053, China

Published： 2020 -05 -19 ·

DOI： 10.3760/cma.j.cn311962-20200423-00046

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摘要

新型冠状病毒肺炎疫情的全球大流行给各国人民生命、财产安全和社会发展带来了巨大的危害。接种疫苗是预防和控制传染病流行的最有效手段。自疫情暴发之初，基于SARS和中东呼吸综合征疫苗的研究经验，全球多个机构积极开展了新型冠状病毒疫苗的研发，传统疫苗和利用新技术、新平台研发的新型疫苗并行推进。目前部分候选疫苗，如腺病毒载体疫苗、全病毒灭活疫苗、核酸疫苗、重组蛋白疫苗等已进入临床试验。此文系统总结了目前新型冠状病毒疫苗的研究进展，同时也对新型冠状病毒疫苗研发与应用过程中所面临的安全性考虑、保护效力评价、疫苗免疫持久性等挑战进行了分析。

关键词：新型冠状病毒肺炎;疫苗;临床试验

ABSTRACT

The global pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) has brought great harm to the lives, property and social development of global community. Vaccination is the most effective way to prevent and control the epidemic of infectious diseases. Based on experience with SARS and Middle East respiratory syndrome vaccines, beginning at early stage of the outbreak, COVID-19 vaccines of different types, including traditional inactivated vaccines as well as novel vaccines using new technologies and platforms have been actively developed by many organizations around the world. Some of which, including adenovirus vector based vaccines, inactivated vaccines, nucleic acid vaccines and recombinant protein vaccines, have recently entered clinical trials. In this review, advancements and progress of COVID-19 vaccines are summarized, and the strategies and challenges for vaccine safety and efficacy evaluation in future vaccine research and application are also discussed.

KEYWORDS： COVID-19;Vaccines;Clinical trial

Corresponding author: Li Xiuling, Email: mocdef.3ab6115322201981

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引用本文

罗剑,周旭,李秀玲. 新型冠状病毒疫苗研究进展[J]. 国际生物制品学杂志,2020,43(00)：E002-E002.

DOI:10.3760/cma.j.cn311962-20200423-00046

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2019年12月中国湖北省武汉市出现不明原因病毒性肺炎病例，其病原体被发现后暂名为2019新型冠状病毒^{[
1
]}。随后，国际病毒分类委员会将该新型冠状病毒命名为重症急性呼吸综合征冠状病毒2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2），WHO将该病毒导致的疾病命名为新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）^{[
2
]}。目前COVID-19疫情已造成全球范围的大流行，截至2020年5月17日，全球累计确诊超过450万例，累计死亡超过30万例，累计确诊国家和地区207个，COVID-19给各国人民生命财产安全和社会发展带来了巨大的危害^{[
3
]}。加强预防性COVID-19疫苗研发，对疫情的应急防控和远期控制具有重要意义。尽管当前我们对SARS-CoV-2的病毒学特征、流行病学、感染与致病机制尚未全面了解，但鉴于该病毒与SARS冠状病毒（SARS coronavirus，SARS-CoV）和中东呼吸综合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）冠状病毒（MERS-CoV）同属于冠状病毒科，SARS与MERS疫苗研发的思路和策略将为开展COVID-19疫苗研发提供参考。COVID-19疫情暴发之初，国内外相关机构积极启动了COVID-19预防性疫苗研发工作。目前，全球已有至少115种COVID-19候选疫苗处于研发当中，其中11个候选疫苗进入人体临床试验评价^{[
4
,
5
,
6
]}。

1　SARS-CoV-2病毒学特征

SARS-CoV-2是目前已知的第7种可感染人的冠状病毒，其余6种分别是HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV和MERS-CoV^{[
7
]}。SARS-CoV-2和SARS-CoV同属冠状病毒科的β属冠状病毒，是有包膜的单股正链RNA病毒，病毒颗粒呈圆形或椭圆形，直径60~140 nm^{[
8
]}。SARS-CoV-2病毒基因组全长29 903 bp，至少编码27种蛋白，包括15种非结构蛋白、4种结构蛋白和8种辅助蛋白。4种结构蛋白分别为刺突蛋白（spike protein，S）、基质蛋白（matrix protein，M）、包膜蛋白（envelop protein，E）和核衣壳蛋白（nucelocapsid protein，N），其中S、E和M是病毒包膜表面的3种糖蛋白。S以同源三聚体形式存在，其单体可被蛋白酶识别并切割成S1和S2亚基，S1主要包含一个受体结合域（receptor binding domain，RBD），RBD识别细胞表面受体，并与其结合，S2亚基介导病毒包膜和细胞膜融合。研究表明，SARS-CoV-2和SARS-CoV的S在氨基酸序列上的同源性为77.5%，两种病毒均以人类血管紧张素转化酶2（sngiotensin-converting enzyme 2，ACE2）作为受体进入细胞。阻断S或其RBD与ACE2的结合有助于阻断病毒侵入细胞，因此S也是诱导SARS-CoV-2保护性抗体的主要抗原^{[
8
,
9
]}。

2　SARS-CoV-2感染与免疫

深入了解SARS-CoV-2感染后机体的免疫应答机制对指导疫苗设计具有重要意义。对SARS-CoV和MERS-CoV感染与免疫的认识提示，S是诱导特异性免疫保护的重要靶抗原。2020年2月3日，Zhou等^{[
9
]}首次通过Vero E6细胞病毒感染实验，证实SARS-CoV-2感染后患者的抗体阳性血清能有效中和120半数组织培养感染剂量的病毒感染。Wu等^{[
10
]}研究表明，在COVID-19患者发病第10~15天，血清中即可检测到SARS-CoV-2特异性中和抗体，且中和抗体滴度与S1、RBD和S2特异性抗体水平相关。随后，Ni等^{[
11
]}通过检测12名COVID-19康复患者和3名未感染者的外周血样品，分析了SARS-CoV-2感染后机体的体液和细胞免疫应答情况。体液免疫应答方面，康复患者在出院后2周内血清RBD和N特异性IgG抗体持续保持在较高水平。进一步的假病毒中和实验表明，康复患者血清中存在较高水平的保护性中和抗体，但中和抗体水平在出院后2周内呈现明显下降趋势。细胞免疫应答方面，通过IFN-γ酶联免疫斑点实验发现感染康复者的外周血单个核细胞中存在N、M和RBD特异性T细胞，尽管分泌IFN-γ的RBD特异性T细胞的数量远低于N特异性T细胞，但检测到RBD特异性T细胞的患者更多。该结果表明SARS-CoV-2感染后诱导产生了RBD特异性体液免疫应答，可阻断病毒与宿主细胞表面受体结合，提示RBD是SARS-CoV-2疫苗的重要靶点。此外，该研究还发现中和抗体水平与N特异性T细胞数量呈显著正相关，表明COVID-19患者体内特异性体液免疫和细胞免疫应答可能协同发挥病毒清除作用。

3　新型冠状病毒疫苗研究进展

2020年1月11日，中国科学家首次向全球公布了SARS-CoV-2全基因序列，COVID-19疫苗开发工作也随即展开^{[
12
]}。据不完全统计，目前全球范围内有超过115种不同类型的COVID-19候选疫苗正处于研发阶段（表1 ）。开发中的COVID-19候选疫苗既有基于传统疫苗技术的全病毒灭活疫苗，也有基于创新疫苗技术平台的新型疫苗，如病毒载体疫苗（人腺病毒、黑猩猩腺病毒、改良的安卡拉痘病毒、减毒流感病毒等载体）、重组蛋白疫苗、DNA疫苗和mRNA疫苗等。相对而言，传统灭活疫苗技术已经在国内外应用多年，具有技术和工艺成熟度较高、质量标准可控、适用人群较广等优势。目前首批COVID-19候选疫苗已先后进入Ⅰ、Ⅱ期临床试验^{[
4
]}。

疫苗类型	抗原	表达与递送系统/载体/佐剂	组织机构
全病毒灭活疫苗	全病毒	Vero细胞	武汉生物制品研究所有限责任公司
			北京生物制品研究所有限责任公司
			北京科兴中维生物技术有限公司
			中国医学科学院医学生物学研究所
			华兰生物工程股份有限公司
			日本大阪大学微生物病研究所/日本健康与营养研究院
	全病毒	Vero细胞/CpG 1018佐剂	北京科兴中维生物技术有限公司/美国Dynavax公司
病毒载体疫苗（复制缺陷型）	S	人腺病毒5型	中国人民解放军军事科学院/康希诺生物股份公司
			美国Altimmune公司
			美国Greffex公司
			美国Vaxart公司
	S	人腺病毒26型	西安杨森制药有限公司
	S	黑猩猩腺病毒68型	清华大学
	S/M/E	改良安卡拉痘病毒-病毒样颗粒	美国GeoVax Labs公司/武汉博沃生物科技有限公司
	S	改良安卡拉痘病毒	德国感染研究中心
			西班牙国家研究委员会生物技术中心
	S	黑猩猩腺病毒ChadOx1	英国牛津大学
	S	腺相关病毒AAV6:2FF	恒元生物医药科技（苏州）有限公司/加拿大公共卫生部
病毒载体疫苗（复制型）	S	麻疹病毒	印度Zydus Cadila健康公司
病毒载体疫苗（复制型）			法国巴斯德研究所/美国匹兹堡大学/Themis
	S	马痘病毒	美国Tonix制药公司/美国Southern Research研究所
	RBD	减毒流感病毒	香港大学/厦门大学
			香港大学/北京万泰生物药业股份有限公司
			香港大学/华兰生物工程股份有限公司
			香港大学/北京科兴生物制品有限公司
			香港大学/长春百克生物科技股份公司
	S	重组新城疫病毒	浙江迪福润丝生物科技有限公司
	S	水疱性口炎病毒	国际艾滋病疫苗行动组织/美国Batavia生物科学
重组蛋白疫苗	S或RBD	多种表达系统	美国EpiVax公司/美国佐治亚大学
			美国陆军传染病研究所
			以色列Vaxil Bio医疗公司
			丹麦AJ Vaccines
			美国贝勒医学院
			中国生物技术股份有限公司
			重庆智飞生物制品股份有限公司/中国科学院微生物研究所
			日本大阪大学/BIKEN
			厦门万泰沧海生物技术有限公司/英国葛兰素史克公司
	S	昆虫细胞表达系统	法国赛诺菲巴斯德公司/英国葛兰素史克公司
	S三聚体	Trimer-Tag+佐剂	四川三叶草生物制药有限公司/英国葛兰素史克公司
	S	昆虫细胞-杆状病毒表达系统/Matrix纳米佐剂	美国Novavax公司
	S	热休克蛋白gp96分子佐剂	美国Heat Biologics公司/美国迈阿密大学
	S	"分子钳"技术疫苗+佐剂	澳大利亚昆士兰大学/英国葛兰素史克公司
	S	果蝇S2细胞表达系统-病毒样颗粒	丹麦ExpreS²ion生物技术
	S	绿色植物瞬时表达系统	美国iBio公司/北京睿诚海汇健康科技有限公司
	S	肽微球佐剂疫苗	加拿大萨省大学
	S1	微针阵列	美国匹兹堡大学医学院
	S+N	大肠埃希菌表达系统（口服疫苗）	以色列MIGAL Galilee研究所
DNA疫苗	S	皮下注射辅以电穿孔	美国Inovio制药公司
			深圳康泰生物制品股份有限公司/北京艾棣维欣生物技术有限公司
		-	印度Zydus Cadila健康公司
			美国Takis生物技术公司/美国Applied DNA Sciences公司
			美国Immunomic Therapeutics公司/美国EpiVax公司/美国PharmaJet公司
			日本大阪大学/日本AnGes公司/日本宝生物工程株式会社
			瑞典Karolinska学院/美国Cobra Biologics
mRNA疫苗	S或RBD	脂质纳米颗粒	美国Moderna公司
			德国CureVac公司
			德国BioNTech公司/上海复星医药（集团）有限公司
			德国BioNTech公司/美国辉瑞公司
			中国CDC/同济大学/斯微（上海）生物科技有限公司
	S	LUNAR纳米颗粒	美国Arcturus医疗公司/美国杜克大学
	S	自扩增RNA	英国伦敦帝国学院
	N/M/E/S或RBD	病毒样颗粒	复旦大学/上海交通大学/上海蓝鹊生物医药有限公司
减毒活疫苗	-	重组减毒病毒	印度血清研究所/美国Codagenix公司
细菌载体疫苗	S	口服双歧杆菌载体	加拿大Symvivo公司

表1研发中的预防性COVID-19疫苗^{[
4
,
23
]}

注：S：刺突蛋白；M：基质蛋白；E：包膜蛋白；N：核衣壳蛋白；RBD：受体结合域；-：未知

3.1　腺病毒载体疫苗

由中国人民解放军军事科学院和康希诺生物股份公司联合开发的重组新型冠状病毒疫苗（腺病毒载体）Ad5-nCoV是全球首个进入临床试验的预防性COVID-19候选疫苗。该疫苗是可表达SARS-CoV-2 S的复制缺陷型人腺病毒5型，经过扩增、纯化，添加适宜的保护剂后冻干制成。Ad5-nCoV疫苗的单中心，开放和剂量递增的Ⅰ期临床试验于3月16日启动，累计招募108名18~60周岁的健康受试者，随机分为3组（36例/组），分别给予1剂低（5×10¹⁰个病毒颗粒）、中（1×10¹¹个病毒颗粒）和高剂量（1.5×10¹¹个病毒颗粒）疫苗皮下注射，以评价疫苗的初步安全性和疫苗诱导的S特异性抗体应答（注射后第14天、28天、3个月、6个月）^{[
13
]}。该疫苗已完成Ⅰ期临床试验的初步安全数据收集，目前处于Ⅱ期临床试验阶段，计划招募500位受试者进一步评价低和中剂量疫苗的安全性和免疫原性^{[
14
]}。由英国牛津大学研发的基于黑猩猩腺病毒载体的COVID-19候选疫苗（ChAdOx1 nCoV-19）Ⅰ、Ⅱ期临床试验目前已完成注册。该疫苗Ⅰ、Ⅱ期试验将合计招募510位18~55周岁的健康受试者，试验组给予肌内注射1剂含5×10¹⁰个病毒颗粒的ChAdOx1 nCoV-19疫苗，安慰剂组给予肌内注射1剂脑膜炎球菌ACWY疫苗。以评价疫苗的初步安全性和疫苗诱导的S特异性抗体、中和抗体和细胞免疫应答^{[
15
]}。

3.2　核酸疫苗

由美国国家过敏与传染疾病研究所和Moderna公司联合开发的COVID-19 mRNA疫苗（mRNA-1273）是第二个进入临床试验阶段的预防性COVID-19候选疫苗。该疫苗是将编码SARS-CoV-2融合前稳定形式全长S的mRNA，通过专有的可离子化脂质体SM-102、胆固醇、二硬脂酰基磷脂酰胆碱和聚乙二醇2000混合包裹形成脂质纳米颗粒疫苗。mRNA-1273疫苗的单中心、开放和剂量递增的Ⅰ期临床试验也于3月16日启动，累计招募45名18~55周岁的健康受试者，并随机分为3组（15例/组），分别给予2剂的低（25 μg）、中（100 μg）和高剂量（250 μg）疫苗肌内注射，2次免疫间隔28天，以评价疫苗的初步安全性以及疫苗诱导的S特异性抗体应答（第二次注射后2个月）^{[
16
]}。此外，由美国辉瑞公司和德国BioNTech公司联合开发的COVID-19 mRNA疫苗（BNT162）目前也已进入临床试验。该Ⅰ、Ⅱ期临床试验将招募7 600名18~85周岁的健康受试者，评价不同剂量的4种不同mRNA形式和靶抗原的COVID-19 mRNA疫苗的安全性、耐受性、免疫原性和潜在保护效力^{[
17
]}。

由美国Inovio制药公司开发的可表达SARS-CoV-2 S全长基因的COVID-19 DNA疫苗（INO–4800）是全球第三个进入临床试验的预防性COVID-19候选疫苗，该疫苗通过专有密码子优化技术并添加人免疫球蛋白E（IgE）信号肽序列提高S的分泌表达和免疫原性。3月2日，Inovio制药公司首次公布了INO-4800疫苗的研发情况和动物实验结果，动物实验显示在给予小鼠1次不同剂量（2.5、10、25 μg）的INO-4800疫苗肌内注射并辅以电穿孔后，均可产生抗RBD、S1及S1+S2的抗体应答，同时也产生了针对S序列中T细胞表位肽库的细胞免疫应答。豚鼠模型实验也表明，在给予豚鼠1次100 μg皮下注射辅以电穿孔后也可产生良好的抗体应答^{[
18
]}。4月8日，INO–4800正式进入临床试验。此项单中心、开放和剂量递增的Ⅰ期临床试验共招募40名18~50周岁的健康受试者，随机分为2组（20例/组）分别给予1或2剂1 mg疫苗肌内注射（配合电穿孔），以评价疫苗的初步安全性和疫苗诱导的S特异性抗体和细胞免疫应答^{[
19
]}。

3.3　全病毒灭活疫苗

全病毒灭活疫苗系用新型冠状病毒接种Vero细胞，经病毒培养、收获、灭活、纯化并以铝佐剂吸附制成。目前全球已有4个COVID-19全病毒灭活疫苗处于临床试验阶段。由中国生物技术股份有限公司下属的武汉生物制品研究所有限责任公司和中国科学院武汉病毒研究所联合研制的新型冠状病毒灭活疫苗于4月12日进入临床试验，成为全球首个进入临床试验阶段的COVID-19全病毒灭活疫苗，目前已进入Ⅱ期临床试验。该随机、双盲安慰剂平行对照Ⅰ/Ⅱ期临床试验主要评价疫苗在6岁及以上健康人群中接种的安全性和免疫原性^{[
5
]}。此外，由中国生物技术股份有限公司下属的北京生物制品研究所有限责任公司和与中国CDC病毒病预防控制所合作研发的新型冠状病毒灭活疫苗于4月27日获得临床试验批件，并于28日在河南省商丘市启动了Ⅰ期临床试验。

由北京科兴中维生物技术有限公司研制的新冠病毒全病毒灭活疫苗于4月13日获得国家药品监督管理局批准开展临床试验，目前处于Ⅰ期临床试验阶段^{[
6
]}。临床前动物实验结果显示，该疫苗安全性良好。可在小鼠、大鼠和恒河猴体内诱导SARS-CoV-2特异性中和抗体，并能有效中和10株代表性SARS-CoV-2毒株。分别在0、7、14 d给予恒河猴6 μg疫苗接种后，可完全抵御SARS-CoV-2的攻击^{[
20
]}。

5月15日，由中国医学科学院医学生物学研究所研制新型冠状病毒灭活疫苗在四川大学华西第二医院正式启动了Ⅰ期临床试验。

3.4　细菌载体疫苗

由加拿大Symvivo公司开发的口服COVID-19疫苗bacTRL-Spike于最近完成Ⅰ期临床试验注册。该疫苗是一种可表达SARS-CoV-2 S的双歧杆菌载体疫苗。疫苗的Ⅰ期临床试验将招募84位19~55周岁的健康受试者，评价含10亿、30亿和100亿个菌落形成单位的疫苗的安全性和免疫原性，这也是双歧杆菌载体疫苗首次开展人体临床试验^{[
21
]}。

3.5　重组蛋白疫苗

由美国Novavax公司研制的一种重组蛋白疫苗，目前也进入Ⅰ期临床试验。该疫苗是将昆虫细胞-杆状病毒系统表达的S与以皂苷为基础的Matrix-M佐剂配伍而成的一种新型纳米颗粒疫苗。Ⅰ期临床试验将招募131位18~59周岁的健康受试者，评价5 μg和25 μg含佐剂与不含佐剂疫苗的安全性和免疫原性^{[
22
]}。

其他类型的COVID-19候选疫苗也有望陆续进入临床试验^{[
4
]}。

4　COVID-19疫苗开发面临的挑战

近日，WHO发布了COVID-19疫苗的目标产品特性，其中对疫苗安全性和保护效力（有效性）、适应证与目标人群、疫苗剂型与接种方式以及疫苗稳定性和储存方式等疫苗的理想特性和最低要求都做了相应说明^{[
24
]}，COVID-19疫苗开发与应用面临诸多挑战。

4.1　COVID-19疫苗可能发生的抗体依赖性感染增强作用

病毒感染的抗体依赖性增强作用（antibody dependent enhancement，ADE）是一些病毒性疫苗开发的重要关注点。近年来，SARS-CoV感染或SARS疫苗诱导的ADE现象已分别在体外细胞实验、小鼠和非人灵长类动物模型中得以证实^{[
25
]}。Liu等^{[
26
]}在恒河猴模型中发现，通过疫苗主动免疫和血清过继产生的S特异性IgG可在SARS-CoV急性感染过程中干扰巨噬细胞功能介导严重的急性肺损伤，为人类冠状病毒可能的ADE提供了支持。Agrawal等^{[
27
]}在γ射线灭活MERS疫苗的动物实验中发现，尽管无佐剂和含佐剂（铝佐剂和MF59）的灭活MERS疫苗在小鼠中均可诱导良好的中和抗体应答，并有效地较低了病毒攻击后的肺部病毒载量，然而所有疫苗组却在病毒攻击后表现出更强的肺部组织单核细胞浸润，尤其是Th2型免疫应答相关细胞因子（IL-5、IL-13）引发的嗜酸性粒细胞浸润，提示MERS全病毒灭活疫苗具有引发病毒感染后超敏型肺部病理损伤的风险。Yasui等^{[
28
]}分别构建了表达SARS-CoV S、N、M、E的重组牛痘病毒载体疫苗，通过小鼠感染实验发现，含有N的疫苗组（N+S组）表现出显著的促炎细胞因子分泌上调和肺部中性粒细胞与嗜酸性粒细胞浸润，其肺部病理损伤明显高于M+S、E+S和S疫苗组，提示N特异性免疫应答可能是造成肺部免疫病理的主要因素。不过，在另一项研究中，研究人员利用基于SARS-CoV M和N的DNA疫苗免疫田鼠后进行病毒攻击实验，发现M和N DNA疫苗共同免疫可降低病毒感染导致的死亡率，同时减轻了肺部病理变化^{[
29
]}。

目前SARS和MERS疫苗引发的ADE现象尚未在人体试验中证实。值得注意的是，最新发表的研究结果也显示COVID-19灭活疫苗在恒河猴模型中未发现ADE现象^{[
20
]}。但不同类型疫苗是否会发生ADE现象仍将是COVID-19疫苗不可回避的问题。目前有2项COVID-19的临床病例分析表明，抗体水平越高的患者，病程恶化程度越高、比例越大，提示SARS-CoV-2感染可能存在ADE效应^{[
30
]}。引发ADE的具体机制尚未完全清楚，目前主要观点认为，其可能与疫苗诱导的病毒蛋白（如S）特异性非中和抗体和亚中和水平的抗体有关^{[
31
]}。因此，选择能够诱导保护性免疫的最小表位（如RBD短片段）作为疫苗抗原靶点，或通过糖基化、肽段修饰等手段屏蔽S的非中和表位可能是降低ADE风险的疫苗策略^{[
32
,
33
]}。在一项登革热疫苗研究中，研究者发现在亚中和水平的抗体存在下，诱导有效CD8⁺ T细胞应答阻止了ADE发生^{[
34
]}。因此，尝试同时增强疫苗诱导的细胞免疫应答策略也有望降低COVID-19疫苗可能的ADE风险。最近有研究发现，针对SARS-CoV和MERS-CoV RBD的单克隆抗体可通过抗体/Fc受体复合物介导假病毒进入细胞，并发现该ADE现象发生与中和抗体水平有一定的相关性^{[
26
]}。在COVID-19候选疫苗临床前和临床试验过程中，加强疫苗剂量和免疫程序评价以诱导高滴度和高亲和力的中和抗体，也是值得关注的问题。

4.2　诱导全面、持久免疫应答的COVID-19疫苗

一般而言，S特异性中和抗体介导的体液免疫能提供充分的针对冠状病毒感染的免疫保护，因此S或其蛋白片段也是当前COVID-19疫苗开发的主要靶点。动物实验和临床研究表明，冠状病毒蛋白（S、N、E）特异性T细胞免疫应答在SARS-CoV和MERS-CoV感染后的病毒清除中也发挥了重要作用^{[
35
]}。同时，对SARS康复者体内SARS-CoV特异性记忆T细胞应答的持久性评估结果显示，与患者血清抗体水平下降不同，SARS患者康复10年后仍能检测到针对S和N的特异性CTL应答^{[
36
]}。此外，SARS-CoV-2作为一种呼吸道病原体，黏膜局部免疫应答在抗病毒感染中也发挥着重要作用。因此，理想的COVID-19疫苗应具有诱导全面的免疫应答的能力，需在抗原设计（如联合S、N的T细胞表位）、递送系统和免疫策略上予以充分考虑。

SARS-CoV-2的未来流行趋势尚无法准确研判，但不排除其演变为一种长期存在的季节性流行的呼吸道传染病的可能，这将对COVID-19候选疫苗诱导的免疫持久性提出挑战^{[
37
]}。WHO指出疫苗保护持久性理想水平为1年，最低标准为6个月^{[
24
]}。尽管目前已在恒河猴模型中初步证实，自然感染康复后的动物不会发生再次感染，但这只是基于康复后短期（28天）的实验结果^{[
38
]}。Dong等^{[
11
]}通过监测发现COVID-19康复者血清病毒特异性抗体存在短期内下降的现象。此外，研究人员通过对SARS-CoV和MERS-CoV感染康复者体内病毒特异性IgG和中和抗体持续监测，也发现了明显的抗体水平衰减。一项研究显示，23名SARS患者在康复6年后，基本检测不到针对SARS-CoV的特异性IgG和特异性记忆B细胞应答^{[
36
]}。参照SARS和MERS疫苗的研究经验，一些新型疫苗策略，如病毒载体疫苗、新型减毒活疫苗、新型免疫佐剂的应用可能有助于增强COVID-19疫苗免疫反应持久性的维持^{[
35
,
39
,
40
,
41
]}。

4.3　疫情流行新形势下的疫苗保护效力评价

目前已有多个COVID-19候选疫苗进入Ⅱ期临床试验。一般而言，完成Ⅲ期临床试验的保护效力验证是疫苗获批上市的必备条件。WHO在COVID-19疫苗目标产品特性中也提出了保护效力不低于70%的理想水平。然而，保护效力试验需在疾病流行的背景下开展，在不断演变的疫情新形势下，在国外高流行地区的风险人群中开展随机、双盲、安慰剂对照、多中心Ⅲ期临床试验将是最理想的方案，但这将面临当前严格的疫情管控措施限制、专业化国际合作需求、医疗防控资源配套等多方面的挑战。目前WHO正在积极制定COVID-19疫苗临床试验"主"方案（master protocol），以评估在疾病发生率较高水平的地区使用不同疫苗的收益和风险，加速推进疫苗的临床验证和使用^{[
42
]}。此外，在Ⅲ期临床试验过程中，深入研究临床保护效力与免疫应答指标之间的定性和定量关系，以建立免疫学替代指标，对于后续疫苗临床试验的实施具有重要参考价值。

4.4　从创新疫苗技术到创新疫苗产品的转化与应用

从当前COVID-19疫苗的研发格局来看，技术平台的创新性和多样性是最显著的特点之一。一方面，从"序列"到"疫苗"的新型疫苗平台在抗原操作和反应速度上显现出了极大的灵活性，如Moderna公司在获得病毒序列后仅2个月，就启动了其mRNA疫苗的临床试验^{[
4
]}。但目前基于部分创新疫苗平台尚没有针对其他疾病的同类疫苗上市应用，存在一定的安全性风险和免疫原性不足的担忧，需要更为全面、系统评价其安全性和免疫原性^{[
43
]}。另一方面，部分创新疫苗目前尚处于实验室或中试规模，一些学术机构和创新型研发公司在疫苗大规模生产上也将面临设施设备配套和产业化经验不足的挑战，因此需要进一步加强产学研和上下游合作，以实现COVID-19疫苗快速、规模化生产。此外，长期稳定的资金和资源支持、病毒不断突变风险、疫苗生产成本与全球生产能力以及疫苗公平获取机制等也将是COVID-19疫苗研发与应用过程中不可回避的问题。

5　结语

全球COVID-19疫苗的研发工作正在以前所未有的速度和规模向前推进，传统疫苗和新型疫苗技术多线并行，疫苗研发组织、生产企业、检定与监管机构、公共卫生部门信息共享、密切配合。笔者相信，基于早先SARS和MERS疫苗研究经验以及近年来疫苗技术的发展，同时随着对SARS-Cov-2感染与免疫机制研究的深入，疫苗工艺研发、临床前研究和人体临床试验评价工作的推进，COVID-19疫苗有望尽快获批上市或应急使用，为防控当前全球大流行和可能的再次暴发提供支持。COVID-19疫苗的研发也将推动全球疫苗应急研发及储备能力的显著提升。

摘要
1　SARS-CoV-2病毒学特征
2　SARS-CoV-2感染与免疫
3　新型冠状病毒疫苗研究进展
4　COVID-19疫苗开发面临的挑战
5　结语
参考文献

参考文献

Zhu N, Zhang D, Wang W, et al. A novel voronavirus from patients with pneumonia in China, 2019 [J]. N Engl J Med, 2020, 382(8): 727-733. DOI: 10.1056/NEJMoa2001017.