未来的新冠疫苗如何身手不凡?

大科技大科技 大科技 2023-01-01 1253 0

在这次新冠疫情中,疫苗立下了大功,其中RNA疫苗还是一种新型疫苗,首次登场就身手不凡。

但是不管现有的疫苗多么高效,都有美中不足之处。不久的将来,我们或许会有更多的选择。2021年2月,在美国纽约科学院举办的名为“寻求COVID-19疫苗”的视频会议上,世界各地的疫苗公司向我们展示了他们正在研发的新疫苗。

Codagenix:喷鼻接种的疫苗

到目前为止,所有被批准的新冠疫苗都是注射式的。位于美国纽约的生物技术公司Codagenix正在研制一款通过在鼻腔喷雾来接种的疫苗。

这款疫苗使用了减活的病毒。“减活”的意思是病毒还能自我复制,但复制能力已被大大减弱,进入人体后,虽然能引起免疫反应,但对我们的健康构不成威胁。接种减毒疫苗的一个优点是,我们的免疫系统会遭遇整个病毒,因此会针对病毒的不同部分,产生广泛的免疫反应,即使今后病毒的个别部位发生变异,也依然能保持有效。

未来的新冠疫苗如何身手不凡?

但一般来说,减活疫苗是有一定的安全风险的。为什么呢?因为传统上,这类疫苗是通过让病毒在动物细胞中繁殖,直到它获得足够的变异,使其变得对人类无害来获得的。但是,病毒变异很快,当减活的病毒进入到人体之后,也可能通过变异恢复到对人有危险的类型。这就可能让人接种之后,不仅没得到保护,反而感染上病毒。

为了避免此类危险发生,Codagenix公司改造新冠病毒的基因组。它对原始病毒的基因组做了283处修改。改造后的病毒,毒性大大削弱,但又能缓慢地自我复制,并刺激我们的免疫反应。因为改动之处是如此之多,所以减毒病毒要靠自然变异恢复原来的毒性,可能性是非常低的。

这款疫苗将以雾剂喷入鼻腔(鼻粘膜是病毒进入人体的重要途径)的方式来接种。它目前正处于第I阶段的试验中。

Valneva:完整的灭活疫苗

法国的Valneva公司正在开发一款完整的灭活疫苗。“灭活”的意思是病毒失去自我复制的能力,但仍然能诱发免疫反应。

灭活疫苗是使用历史最悠久、最广泛也最安全的疫苗。许多流感疫苗用的就是灭活疫苗。

传统上,病毒是用化学品或紫外线辐射来灭活的。然后对灭活的病毒进行提纯、浓缩,并与一种称为“佐剂”的化学药品混合,从而提高免疫系统的反应。

Valneva公司的这款疫苗可以给某些脆弱的人群使用,如那些有可能对其他类型的疫苗过敏的人。

这款疫苗将采用注射的方式接种。目前它正在进行第I/II期试验。

Inovio:DNA疫苗

在这次疫情中,RNA疫苗立下了汗马功劳。它们对于预防重症有效率可达95%以上。

病毒由蛋白质外壳和由外壳裹住的遗传物质(DNA或RNA)组成。在新冠病毒的外壳中,伸出一根根尖刺,叫棘突蛋白。病毒通过棘突蛋白“锚定”人体细胞,从而达到入侵的目的。如果我们的免疫系统在病毒锚定之前,就能识别出棘突蛋白,并摧毁它们,病毒就无法停泊上岸,感染我们。

由于棘突蛋白是由病毒RNA中的某个基因编码合成的,因此RNA疫苗就根据这个原理,用人工的方式,合成编码棘突蛋白的那一小段RNA,然后将其注射到我们的肌肉细胞。这段RNA通过肌肉细胞就会制造出病毒的棘突蛋白,从而引起免疫反应。因为疫苗中不含有整株的病毒,所以相对减活或者灭活的疫苗,更加安全。

但RNA疫苗也有缺点,即必须在很低的温度下保存,而且一旦开箱后保质期很短。

美国的Inovio制药公司正在开发一款针对新冠病毒棘突蛋白的DNA版本疫苗。由于DNA非常稳定(许多已灭绝数万年的物种,其化石中的DNA还能保存至今),DNA疫苗不需要冷冻储存。这款DNA疫苗在室温下有一年的保质期,在冰箱中可保存五年,而且疫苗中只包含DNA和水,所以比其他疫苗更不会引起过敏反应。

DNA疫苗是怎么工作的呢?科学家先是人工合成编码棘突蛋白的一小段DNA,然后将其插入质粒。质粒是一些环形的DNA分子,广泛存在于细菌、真菌等低等生物的细胞中。质粒的DNA虽然是独立于细胞核的DNA,但也能合成自己的蛋白。接种的时候,使用一个可重复使用的“枪”将这些质粒喷到人的皮肤上。质粒被皮肤细胞吸收后,DNA上的信息转录成mRNA,然后被送到细胞的“蛋白质工厂”核糖体中,合成出棘突蛋白,从而引起免疫反应。

这款DNA疫苗正处于第II阶段的试验中。

CureVac:天然的RNA疫苗

德国的CureVac公司正在开发另一款RNA疫苗。在介绍这款疫苗之前,先来了解一下我们复杂的免疫系统。

作为脊椎动物,我们拥有两套免疫系统:一套是先天性免疫系统;另一套是适应性免疫系统。

先天性免疫系统比较简单。它由一套反应快速、对任何敌人都通用的防御系统组成,能不加区分地打击入侵者。

适应性免疫系统可以看作是一支智能、高效的“特种部队”,负责开发和部署高度专门化的精准武器,以对付入侵者。这些武器包括我们熟知的各种抗体、T细胞和B细胞。适应性免疫系统能记住入侵者数年甚至数十年,并能对它们做出反应。这正是疫苗工作的原理。

虽然我们的身体有了适应性免疫系统,但是仍然需要先天性免疫系统作为第一道防线,因为适应性免疫系统可能需要几天时间才能启动,而先天性免疫系统几乎瞬间就能启动。

现有的RNA疫苗都使用了经化学修饰的RNA。因为编码病毒棘突蛋白的RNA如果不经过修饰,注射到人体之后,它们作为外来者,会被我们的先天免疫系统识别出来,并在没来得及合成棘突蛋白之前,就会被降解掉。这样,我们的疫苗就白费了。而经过修饰后的RNA,可以有效地避开我们的先天免疫系统。修饰方法是通过在RNA上添加人工合成的核苷酸(组成RNA的基本单位)来实现的。这些核苷酸在自然界中并不存在,所以是非天然的。

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但是,用非天然核苷酸修饰后制成的疫苗,虽然可以避开被先天免疫系统降解的命运,但也有一个重大的缺陷:我们的先天免疫系统无法从中得到有效的训练,所以在遇到病毒的第一时间里,无法发挥应有的作用。

而CureVac开发的这款RNA疫苗,是用天然的核苷酸来修饰RNA,这样它既不至于被先天免疫系统降解,又可以诱发强烈的先天免疫反应,还能启动适应性免疫反应。

该公司还打算开发一种便携式的RNA打印机,以快速制造RNA。打印机可被带到任何需要疫苗的地方,用于生产疫苗。

CureVac的这款RNA疫苗目前正处于第III阶段的试验中。

Vaxart:把疫苗做成药丸

接种疫苗可以说是一场与时间的赛跑,特别是随着更多危险的病毒变种出现的时候。为了注射接种,人们纷纷涌到附近的接种中心,甚至有时因排队而感染上病毒。

美国生物技术公司Vaxart的解决方案是取消针头。该公司正在开发一款针对新冠病毒的疫苗药丸,可以通过邮寄的方式分发。

该药丸包含一种被称为Ad5的人类腺病毒,但Ad5已经被减毒,而且其RNA上被插进了两个新冠病毒的基因,其中一个编码棘突蛋白。此外,药丸中加进去一种佐剂,以提高免疫反应。这种药丸被人吞服后,在小肠中分解,释放出腺病毒;腺病毒的RNA通过人体细胞合成出自己的蛋白,其中也包括新冠病毒的棘突蛋白,从而刺激免疫反应。

目前,该疫苗已经结束第I阶段的试验,遗憾的是结果不够理想,但该公司表示将继续努力,直到达到既定目标为止。

GCVI:为世界提供更便宜的疫苗

正如世界卫生组织所警告的那样,除非全世界的人都接种了新冠疫苗,否则这次疫情不会很快结束。

为了使世界上最贫穷的人也能得到新冠疫苗,目前一群科学家正在实施“全球冠状病毒疫苗计划(GCVI)”。他们开发出一款最简单的新冠疫苗。这款疫苗直接含有新冠病毒的棘突蛋白,并与一种佐剂混合。而棘突蛋白则通过转基因,在酵母菌中大规模生产。这款疫苗两剂的价格仅为3美元。试验表明,它很适合给儿童接种。

这款疫苗在印度已经通过了第II阶段的试验。

未来的新冠疫苗如何身手不凡?

小贴士:疫苗开发的各阶段

预试验:在实验室研究。

第0阶段:在模型动物中测试。

第I阶段:在少数人中测试,以评估安全性和剂量。

第II阶段:招募更多的人测试,以进一步评估其有效性和安全性。

第III阶段:在数百或数千人中测试,以确认第II阶段的结果,评估其副作用,并将该疫苗与已批准的同类疫苗比较。然后,提交给监管部门批准。

第IV阶段:在普通人群中接种。

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