高菲 李杨阳 张林琦

疫苗研发全球前沿机构竞逐

针对此次新冠肺炎疫情，截至2020年4月15日23时，全球累计确诊病例已接近200万例，死亡超过12万例。其中，美国累计确诊58万例，是全球新冠肺炎确诊人数最多的国家。遗憾的是，目前尚无针对新冠病毒的特异性药物及疫苗。为了抗击病毒，国内外的专家学者纷纷加入到病毒疫苗研发这场没有硝烟的战斗中。

值得关注的是，目前中美两国均已有新冠疫苗开展临床试验——军事医学科学院陈薇院士课题组利用腺病毒平台，将新冠病毒S蛋白基因克隆至人腺病毒Ad5基因组中，研发出重组人腺病毒载体疫苗Ad5-nCoV。该疫苗已于3月17日开始进行临床试验。与此同时，美国Moderna公司将编码S蛋白的mRNA包裹进脂质体中，制备成mRNA-1273新冠疫苗。该疫苗也于3月16日完成首位志愿者的接种。

疫苗究竟是什么，又是如何对传染性疾病起到控制作用的呢？

我们知道， 当人体遭遇病毒感染时，我们的免疫系统如卫兵一般，帮助我们抵抗病毒感染。通俗而言，疫苗可以“唤醒”和“训练”人体的免疫系统。简而言之，疫苗是将病原微生物（如病毒、细菌等）通过减毒、灭活或其他技术手段（如前文提及的腺病毒载体、重组蛋白及mRNA）制成的生物制剂。人接种疫苗后，免疫系统可被定向“唤醒”，同时又规避了致病性，即人体可产生针对病毒的免疫反应，却不会因接种疫苗而感染。

有效接种疫苗为人体抵御病毒感染穿上了“金钟罩”，使病毒没有可乘之机。

新冠疫苗研发平台一览

国内研发平台

?中国疾病预防控制中心、浙江大学开展灭活疫苗研发。

?军科院和康希诺开展腺病毒载体疫苗研发。

?中科院微生物所和智飞生物开展重组蛋白疫苗研发。

?近期，清华大学医学院张林琦教授领导的研究团队，获得腾讯公益慈善基金会、北京水滴汇聚公益基金会和泰合资本的支持，开展多种疫苗策略的研究。

国际研发平台

?强生公司宣布启动新冠病毒疫苗的研发。

?专注于mRNA疫苗平台的德国生物技术公司CureVac AG宣布注资830万美元，加速开发新冠疫苗。

?比尔及梅琳达·盖茨基金会宣布投入1亿美元，致力于新冠病毒的疫苗研发和疫情控制。

?国际组织CEPI（流行病防范创新联盟）近期也宣布利用现有成熟的疫苗生产技术，加强对新型冠状病毒疫苗的研发。

血浆疗法只是应急措施

新冠肺炎血浆疗法曾广受社会各界关注。事实上，血浆疗法由来已久。我们知道，抗体存在于人体的血浆中，采集康复期患者富含抗体的血液，经过特殊处理后输注给其他患者，即为血浆疗法。

早在100多年前，科学家们就开始利用血清疗法（血浆去除纤维蛋白后即为血清），来对抗细菌引起的传染性疾病了。1890年，德国科学家埃米尔·冯·贝林和日本科学家北里柴三郎共同发表了他们的研究成果——将患过白喉的老鼠血清注射給新感染白喉的老鼠，后者奇迹般痊愈了。上述工作证明了感染过白喉的老鼠体内可以产生某种杀伤白喉杆菌的物质，贝林将这种物质命名为“白喉抗毒素血清”，其有效成分实际是对白喉杆菌具有杀伤作用的抗体。1901年，贝林因血清疗法方面的工作，特别是应用于白喉方面，而获得第一届诺贝尔生理学和医学奖。

在1917年的西班牙大流感、1930年代的麻疹流行以及2014年西非暴发的埃博拉疫情中，血浆疗法均曾用于临床。值得一提的是，根据已发表数据，在2003年的抗击非典疫情中，接受血浆疗法的患者均出现体内病毒的减少及症状缓解。以上先例无疑为血浆疗法应对此次新冠病毒疫情带来希望。

事实上， 在2017 年世界卫生组织（WHO） 发布的BRN （BloodRegulators Network）指南中说明，在紧急应对严重疫情时，如果特异性药物及疫苗尚未上市，痊愈患者血浆/血清可用于治疗使用。针对此次新冠肺炎疫情，在国家卫生健康委发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》（试行第四版）中，已提出对危重症病人治疗措施可采用恢复期血浆治疗。2月8日，首期3名危重患者在武汉江夏区第一人民医院接受了血浆治疗。3月27日，《美国医学会杂志》发表了深圳市第三人民医院刘磊教授团队，利用恢复期病人血浆对5名重症患者的治疗。血浆输注后，其中4名患者在3天内体温下降到正常值，病毒载量也下降至检测不到的水平，并且输注后12天内患者体内新冠病毒特异性抗体增加。4名患者的急性呼吸窘迫综合征有所缓解，3名患者2周的治疗后撤除了机械通气。

血浆疗法只是个应急的治疗措施，在目前没有针对新冠病毒的特异性药物时，是值得研究和评估的临床治疗手段。

无法忽视的是，痊愈患者血浆数量非常有限，如何获得、保存及运输安全可靠的血浆也是血浆疗法不可忽视的短板。更为重要的是，血浆成分复杂，目前国际上对于血浆中各类病毒灭活或去除，尚无十分可靠的方法，其副作用也还存在不确定性。严格而言，血浆疗法只是个应急的治疗措施，在目前没有针对新冠病毒的特异性药物时，是值得研究和评估的临床治疗手段。

单克隆抗体药物值得期待

时至今日，为了规避血浆疗法的不确定性，生物学家通过不断探索，已将血浆疗法逐步精确化和可控化——实现单克隆抗体药物的研发和应用。在患者痊愈过程中，其体内会产生抗原特异性的B细胞。这些细胞存在于患者血液中，用以产生特异性抗体。科学家们通过筛选，可将此类B细胞捕获。再利用生物学方法，得到抗体的基因序列，通过基因分析和扩增，便可获得有效的人源单克隆抗体序列，用以体外制备和大规模生产。

由于单克隆抗体成分单一、靶向性强，且具有高特异性、毒副作用小的特点，因此是一种良好的治疗和预防手段。

单克隆抗体药物在人类应对传染性疾病的历程中已有值得效仿的成功案例。早在1998年，美国FDA批准使用抗体药物Synagis治疗呼吸道合胞体病毒，主要用于儿童的预防药物。2018年，FDA批准抗体药物Trogarzo治疗艾滋病。2014年，埃博拉疫情时期，两名美国医护工作者在利比里亚工作时被感染。由于埃博拉病毒极为烈性，当他们返回美国后，病情进展已相当严重。在命悬一线之际，他们接受了一种未经FDA批准的实验药物ZMapp的治疗，并于数周后被治愈，而ZMapp正是由3种单克隆抗体配伍而成的混合药物。

我们不难发现，针对新冠病毒特异性单克隆抗体的研发及临床使用，将为新冠肺炎临床治疗提供新的契机。

新冠病毒疫苗研發团队（右三为张林琦教授）

寻找靶点，我们把目光对准S蛋白

如前文所述，抗体通过与病毒特定部位结合，形成“钥匙—锁”的独特结构，进而阻断病毒与其天然受体的结合，实现病毒的清除。因此，抗体药物作用的靶点至关重要。

引发此次疫情的新冠病毒属于冠状病毒，冠状病毒可以引起人畜共患的呼吸道和肠道疾病，20世纪30年代从家禽中首次被分离出来。1966年，首个人冠状病毒HCoV-229E被分离出来后，科学家对其进行形态学观察，发现病毒包膜外排列整齐的刺突蛋白像一顶顶皇冠，所以命名为“冠状病毒”。随后陆续共有7种人冠状病毒被分离出来。由于最先被分离出的HCoV-229E和HCoV-OC63的致病性弱，通常只能引起普通的感冒和呼吸道感染，所以对其的探索并没有引起重视。而2003年SARS疫情和2012年MERS疫情的相继暴发，造成了全球近万人感染，才真正让公众意识到冠状病毒的厉害。

冠状病毒由四个结构蛋白组成，分别为包膜蛋白、膜蛋白、核衣壳蛋白和刺突蛋白。其中刺突蛋白（也叫S蛋白）暴露在病毒的最外层，可与人体细胞的受体蛋白结合，这样病毒才能感染细胞。这项功能主要由S蛋白的受体结合域（RBD）完成。同时，RBD区域也决定了病毒感染的物种特异性，即决定了新冠病毒既可以结合人的ACE2蛋白，也可以结合猪、蝙蝠和果子狸的ACE2。

目前，通过晶体及冷冻电镜技术，科学家已成功找到了新冠病毒可能的药物作用的靶点——S蛋白。针对靶向S蛋白进行抗体药物研发及疫苗设计，是精确地杀伤冠状病毒、进行新冠病毒药物开发的好思路。

通过筛选，我们可以得到针对新冠病毒S蛋白的中和抗体，这些抗体能够与在体内游离的病毒结合，使得病毒无法与受体蛋白ACE2结合，从而阻碍病毒感染细胞，最终导致病毒死亡。

冠状病毒S蛋白和受体ACE2结合后感染细胞示意图

新冠病毒特异性抗体还需进一步研究

万幸的是， 新冠病毒与SARS-CoV、MERS-CoV具有极其相近的亲缘关系。基于上述二者抗体药物及疫苗的研发经验，可以大大降低针对新冠病毒疫苗研发失败的风险。

最近，我们课题组与深圳三院张政教授组合作，首次从8名SAR-CoV-2感染和恢复期病人体内，分离出了206株能够结合新冠病毒S蛋白RBD区域的抗体。其中从2号病人（P#2）样本中分离出的两株抗体（P2C-1F11和P2B-2F6），表现出对SARS-CoV-2强力的中和能力。

值得一提的是，这两株抗体可特异性识别SARS-CoV-2并阻止病毒与被感染细胞受体的结合。同时，芬兰的Bosch教授课题组从免疫后的转基因小鼠中分离出一株强效抗体（47D11）。该抗体发挥作用的机制与P2C-1F11和P2B-2F6不同，还需进一步研究。

疫情控制是当下全球防疫工作的重中之重，因而对于抗体药物作用的靶点的选择及疫苗设计，我们仍需谨慎对待，也需要更多的时间和研究佐证。但是，新冠病毒疫苗不会让我们等待太久。

知识链接

1.如何知道疫苗是否能发挥作用？

答：需要在疫情暴发期间进行大规模临床试验，严格设置疫苗注射组和对照组。如果疫苗注射组的感染人数比对照组少，并且有统计学意义上的差别，才能证明疫苗确实可发挥保护作用。

2.有了疫苗后，人体对新冠病毒会增强免疫力吗？或者只能持续一段时间？

答：人体注射疫苗后是否对新冠病毒具有免疫力，免疫力能持续多长时间，存在个体差异，需要经过大规模的临床试验才能确定，还要设定相关的检测指标进行检测和验证。必须经过一个漫长的研发过程才能得出科学的结论，不是短时间之内就能得到明确答案的。

3.疫苗开发人员更偏重寻找什么样的免疫反应？

答：疫苗要能有效诱导保护性的免疫反应，但是预防性疫苗最为重要的考虑是安全性，如果安全性不过关，就没有大规模使用的可能性。