“這種疫苗不同于傳統(tǒng)的單序列疫苗，有很大的概念創(chuàng)新，本質(zhì)上提高了抗原的廣譜性。我們會(huì)繼續(xù)追蹤病毒在現(xiàn)實(shí)世界中的變異情況，但這樣做出來(lái)的廣譜疫苗，比過(guò)去我們追著病毒跑，搶在病毒前面的效果要好得多。也許未來(lái)五年或十年的廣譜疫苗就足夠了?！?/p>

截至2022年12月，新冠肺炎變異體的頻率。受訪者供圖通過(guò)追蹤新冠肺炎的進(jìn)化軌跡，武漢大學(xué)病毒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室柯藍(lán)教授和徐克教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型新冠肺炎廣譜疫苗，這種疫苗可能能夠抵御未來(lái)新冠肺炎毒株對(duì)人群的入侵。1月4日，該研究論文發(fā)表在著名學(xué)術(shù)期刊《ScienceTranslational Medicine》上?！靶鹿诜窝撞《竞土鞲胁《居邢嗨频牧餍心Ｊ?。一旦它們?cè)谑澜绶秶鷥?nèi)從一個(gè)人傳播到另一個(gè)人，肯定會(huì)發(fā)生抗原漂移，也就是不斷積累突變。一開(kāi)始，我們決定必須需要一種廣譜新冠肺炎疫苗來(lái)對(duì)抗持續(xù)的疫情?！毙炜讼蚩萍加浾呓榻B，團(tuán)隊(duì)于2020年4月開(kāi)始攻關(guān)，提出了“基于病毒進(jìn)化的共識(shí)序列優(yōu)化疫苗免疫原設(shè)計(jì)”的新策略。完成廣譜疫苗免疫原跨度的序列設(shè)計(jì)，耗時(shí)約十個(gè)月。

后續(xù)小鼠實(shí)驗(yàn)表明，它能誘導(dǎo)出針對(duì)后續(xù)毒株如Delta、Omicron及其亞毒株的廣譜中和抗體，比原型抗原疫苗更高效，能保護(hù)實(shí)驗(yàn)小鼠免受包括Omicron在內(nèi)的多種新冠肺炎變異株的致死性攻擊。相關(guān)成果于2021年12月發(fā)表在預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv上，并于2022年8月5日獲得中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)。

最近國(guó)外流行的優(yōu)勢(shì)菌株XBB.1.5和BQ.1.1在國(guó)內(nèi)引起廣泛關(guān)注。根據(jù)研究小組的分析，Span抗原中包含的六個(gè)常見(jiàn)突變位點(diǎn)在很大程度上仍然保留在這些最新的Omicron突變體中。針對(duì)最新突變株的疫苗中和抗體測(cè)試正在進(jìn)行中。

“這種疫苗不同于傳統(tǒng)的單序列疫苗，有很大的概念創(chuàng)新，本質(zhì)上提高了抗原的廣譜性。我們會(huì)繼續(xù)追蹤病毒在現(xiàn)實(shí)世界中的變異情況，但這樣做出來(lái)的廣譜疫苗，比過(guò)去我們追著病毒跑，搶在病毒前面的效果要好得多。也許未來(lái)五年或十年的廣譜疫苗就足夠了?！痹S燦說(shuō)，經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)兩年的努力，這種疫苗原型產(chǎn)品的小規(guī)模試驗(yàn)過(guò)程已經(jīng)比較成熟，有望順利與企業(yè)對(duì)接，盡快進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化軌道。

跨度疫苗免疫在小鼠中提供廣譜免疫保護(hù)。受訪者提供圖片首次報(bào)道新冠肺炎的進(jìn)化之路。截至2022年7月，武漢大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)綜合分析了110多萬(wàn)條新冠肺炎序列和54種新冠肺炎變異假病毒的傳染性和免疫逃逸能力，首次報(bào)道了三種新冠肺炎刺突蛋白(S蛋白)的定向進(jìn)化路徑:細(xì)胞傳染性強(qiáng)，免疫逃逸能力弱，如Delta株和Lambda株；細(xì)胞傳染性弱，免疫逃逸能力強(qiáng)，如γ株；也有細(xì)胞傳染性和免疫逃逸能力增強(qiáng)的毒株，如β毒株，但這類(lèi)變異體數(shù)量相對(duì)較少。

新冠肺炎蛋白的進(jìn)化(包括11，650，487個(gè)序列)。受訪者供圖“根據(jù)現(xiàn)有的序列數(shù)據(jù)分析，新冠肺炎更傾向于向某個(gè)方向進(jìn)化，傳染性更強(qiáng)，或者說(shuō)免疫逃逸能力更強(qiáng)。S突變位點(diǎn)的功能需要協(xié)調(diào)，單個(gè)位點(diǎn)只能實(shí)現(xiàn)單一功能，很難兼得?！毙煺J(rèn)為，未來(lái)更有可能向某一特定方向發(fā)展。而上述突變路徑的不同導(dǎo)致抗原性的改變，意味著單一毒株的疫苗無(wú)法有效保護(hù)種群對(duì)抗不同進(jìn)化路徑的其他突變體。現(xiàn)有研究也指出，隨著奧米克隆株的快速變異，目前市場(chǎng)上大多數(shù)以新冠肺炎原型株為抗原的疫苗都不同程度地降低了奧米克隆及其亞株的中和能力，難以起到良好的預(yù)防感染作用。

武大團(tuán)隊(duì)研發(fā)的廣譜疫苗免疫原Span采用了全新的設(shè)計(jì)策略，基于新冠肺炎的進(jìn)化史，通過(guò)計(jì)算共有序列來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究人員下載了NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中截至2021年2月的所有新冠肺炎序列，經(jīng)過(guò)去重復(fù)后得到了2675個(gè)序列。通過(guò)進(jìn)化聚類(lèi)算法，計(jì)算并分析了常見(jiàn)的變異位點(diǎn)和進(jìn)化規(guī)律。

最終設(shè)計(jì)的Span抗原覆蓋了出現(xiàn)頻率最高的五個(gè)突變位點(diǎn)，分別是:D614G、del69-70、del144、N501Y和P681H。研究表明，D614G是新冠肺炎B.1家系的常見(jiàn)突變，也是優(yōu)勢(shì)菌株獲得的第一個(gè)流行突變。它增強(qiáng)了S蛋白與ACE2受體的結(jié)合能力，使病毒具有很強(qiáng)的感染性。N501Y有助于增強(qiáng)β株和γ株的免疫逃逸能力；Del69-70降低了病毒感染性，但表現(xiàn)出中等程度的免疫逃逸能力，P681H也表現(xiàn)出中等程度的免疫逃逸能力。研究人員還選擇了所有突變位點(diǎn)中免疫逃逸能力最強(qiáng)的E484K，將其加入到Span的序列設(shè)計(jì)中。

武大團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的6個(gè)常見(jiàn)突變位點(diǎn)(水平標(biāo)記)，在后來(lái)的奧米克隆流行毒株(垂直標(biāo)記)爆發(fā)中，都被很大程度地保留了下來(lái)(紅色表示保留了這個(gè)位點(diǎn))。受訪者供圖“一些突變位點(diǎn)的影響相互抵消。不同功能的站點(diǎn)放在一起，效果可能就沒(méi)了。我們分析了幾個(gè)選定位點(diǎn)的組合，它們出現(xiàn)的頻率最高，這也說(shuō)明它們有很好的協(xié)同作用，在功能上互不沖突，是代表多種突變體的最佳位點(diǎn)組合?！痹S燦介紹。廣譜疫苗仍然可以覆蓋XBB變異體。

2022年8月30日，上海澤潤(rùn)生物科技有限公司(云南沃森生物科技有限公司的子公司)宣布，其自主研發(fā)的重組新冠肺炎突變疫苗獲得國(guó)家醫(yī)藥品管理局頒發(fā)的臨床試驗(yàn)批件。是以S蛋白三聚體為抗原，CpG+氫氧化鋁雙佐劑設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的廣譜新冠肺炎疫苗。

根據(jù)2022年11月12日發(fā)表在Npj Vaccines上的研究人員論文，該疫苗的抗原設(shè)計(jì)是從α、β和γ毒株中選擇四個(gè)常見(jiàn)突變位點(diǎn):K417N、E484K、N501Y和D614G。后三個(gè)突變位點(diǎn)與武大團(tuán)隊(duì)的Span抗原相同。文章稱，該突變疫苗可對(duì)包括奧米克隆在內(nèi)的主要病灶突變株(VOCs)產(chǎn)生良好的交叉中和作用。

“我們的預(yù)印論文發(fā)表后，很多團(tuán)隊(duì)模仿?？乖O(shè)計(jì)是一門(mén)科學(xué)，哪些位點(diǎn)是高頻常見(jiàn)突變是由進(jìn)化計(jì)算的真實(shí)數(shù)據(jù)決定的。K417N的突變頻率比較低，對(duì)免疫逃逸影響不大?！毙炜私榻B說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)試圖構(gòu)建一個(gè)具有9種常見(jiàn)突變的抗原序列，但在小鼠實(shí)驗(yàn)中，它并沒(méi)有顯示出更好的針對(duì)不同變異的中和活性?！斑@也說(shuō)明疫苗抗原設(shè)計(jì)不是突變位點(diǎn)的簡(jiǎn)單相加，而是嚴(yán)格的生物信息學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的聯(lián)合分析。突變位點(diǎn)越多越好。重點(diǎn)是科學(xué)的數(shù)據(jù)引導(dǎo)。越常見(jiàn)，序貫免疫效果越顯著?！?/p>

徐克告訴科技記者，Span抗原的研究設(shè)計(jì)早于Delta毒株。“那時(shí)候E484K的頻率還沒(méi)有這么高。奧米克隆毒株出現(xiàn)后，出現(xiàn)頻率越來(lái)越高，說(shuō)明病毒正在向增強(qiáng)免疫逃逸的方向進(jìn)化。這也證明了我們加進(jìn)去是完全正確的選擇?！?/p>

值得一提的是，Span抗原的6個(gè)常見(jiàn)突變位點(diǎn)在Omicron流行株中被很大程度地保留。最近的新毒株BQ.1，BQ.1.1和XBB，XBB.1，包括美國(guó)正在強(qiáng)勢(shì)崛起的XBB.1.5，都與Span抗原有5個(gè)共同的突變位點(diǎn)。

結(jié)果表明，Span抗原序列位于新冠肺炎S蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的中心，與Omicron聚類(lèi)在一起?！翱梢哉f(shuō)，它是新冠肺炎菌株中最具代表性和普遍性的序列。就像一個(gè)家庭里有幾個(gè)兄弟姐妹，我們找出他們的共同特點(diǎn)，把他們聚在一起。”許燦說(shuō)。

Span位于系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的中心。受訪者供圖。研究人員還關(guān)注了一個(gè)增加病毒傳染性的突變位點(diǎn)S982A?！霸谖覀兒髞?lái)對(duì)Omicron株的觀察中，這個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)的頻率并沒(méi)有那么高，分離株也比較少，但是這個(gè)位點(diǎn)位于S蛋白的莖(HR1結(jié)構(gòu)域，在病毒膜融合過(guò)程中起重要作用)。我們將繼續(xù)關(guān)注它附近出現(xiàn)的一些突變。”徐克表示，從目前的研究來(lái)看，很明顯，S蛋白頭部RBD結(jié)構(gòu)域的突變會(huì)影響中和抗體的免疫逃逸，而其他區(qū)域大多影響傳染性。這些突變位點(diǎn)的功能仍需逐一研究才能深入了解。近年來(lái)，許多科學(xué)家也在開(kāi)發(fā)廣譜流感疫苗，徐克的團(tuán)隊(duì)是其中之一?！笆佬l(wèi)組織有一個(gè)專門(mén)的系統(tǒng)來(lái)收集和預(yù)測(cè)流感病毒疫情信息，篩選和判斷今年將流行的毒株。疫苗企業(yè)可以按照這個(gè)流程，針對(duì)當(dāng)季的流行毒株研制滅活疫苗。這種模式一般是有效的，但問(wèn)題是他們每年都要接種疫苗。”在徐克看來(lái)，流感疫苗生產(chǎn)企業(yè)的積極性可能不足以用廣譜疫苗取代滅活疫苗的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。但是，新冠肺炎疫苗是一個(gè)全新的產(chǎn)品，加上新冠肺炎疫情的爆發(fā)和新冠肺炎的快速變異，使得新冠肺炎市場(chǎng)對(duì)廣譜疫苗的需求非常迫切，應(yīng)該會(huì)迅速推動(dòng)廣譜疫苗的普及。