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现代普罗米修斯之火—应对突发疫情的新型疫苗研发[疫情科普系列之八]

日期:2020-08-27 15:58:27

  

  1:普罗米修斯之火

  图片链接:https://www.bibalex.org/SCIplanet/en/Article/Details?id=10261

  

  2002-2003年中国广东省爆发严重急性呼吸道综合征冠状病毒(SARS-CoV),该病毒导致了中国持续4个月的“非典”疫情,共造成8000多人感染,病死率达10%

  

  疫情最终在关闭野生动物市场,发现并隔离中间宿主等一系列措施后,随着时间的推移逐步消退。

  

  2009年普遍流行的H1N1甲型流感病毒引发急性呼吸道感染。据世界卫生组织估计,在全球范围内,流感病毒平均每年造成约300万至500万重症感染病例,约29万至65万例与呼吸道疾病相关的死亡。

  

  接种疫苗是预防流感最有效的方法,但由于流感病毒不断变异,以及机体接种疫苗后产生的免疫力随时间推移逐渐减弱,因此建议每年接种流感疫苗。 

  2:浆细胞释放抗体抵抗流感病毒感染

  (图片链接:http://cellcartoons.net/cartoons-all/

  

  2012年,中东地区爆发严重呼吸道综合征冠状病毒(MERS-CoV),病死率高达38%。和SARS-CoV一样,MERS-CoV病毒起源于蝙蝠,为人畜共患病原体。

  

  MERS疫情持续了两年多,没有任何减弱的迹象,至今仍然没有针对人和动物冠状病毒的疫苗和抗病毒治疗方法。

  

  2013年,西非爆发埃博拉病毒,平均病死率约为50%。普遍认为埃博拉病毒的自然宿主为大蝙蝠科果蝠。

  

  埃博拉病毒通过人与感染动物的血液、分泌物、器官或其他体液密切接触后传染到人,并通过人际交往传播蔓延。目前刚果民主共和国正在发生埃博拉疫情,虽然rVSV-ZEBOV疫苗已经在疫情中使用,但该疫苗仍未批准上市。

  

  201912月,中国湖北武汉出现新型冠状病毒(2019-nCoV)引发的疫情仍然时刻牵动着你我的心。目前,针对2019-nCoV的若干候选疫苗和抗病毒治疗也正在加紧研究中。

  

  

  图3:中科院微生物所科研人员正在做2019-nCoV病毒关键蛋白的纯化(图片来源:中国科学院微生物研究所

  

  

  图4:中科院微生物所科研人员正在抓紧科研攻关(图片来源:中国科学院微生物研究所)

  近年来,病毒起源的人畜共患性传染病不断发生。这类传染病传播迅速,具有高致病性,严重危害人类健康,引发了巨大经济损失和社会问题。

  

  疫情的普遍流行清楚地表明了全球正在面临重大传染病威胁的现实。

  

  漫长的冬季和黑夜笼罩着人类,直到普罗米修斯从阿波罗的太阳车窃取到了火种,并将火种馈赠给了人类。

  

  自从两百多年前第一款疫苗问世以来,疫苗接种显著减轻了全球性传染病引发的负担。

  

  5:地球免疫

  (图片链接:https://www.youtube.com/watch?v=s_6QW9sNPEY

  

  传统疫苗通过减弱病毒毒性或使特定病毒失活的方式,消灭了天花病毒,显著地限制了脊髓灰质炎、破伤风、白喉等病毒的传染,成功地减少了传染性疾病给人们带来的危害。

  

  但传统的减毒疫苗或灭活疫苗不适合应对突发疫情。

  

  一方面,传统疫苗具有高回复突变的可能性,不适合高致病率和致病特征不明的病毒,这些病毒一旦发生回复突变就会引发感染。

  

  另一方面,传统疫苗的研发需要分离病毒并传代培养。一些病毒本身难以在体外分离,或是因为病毒的高致病性和易于传播性需要在较高生物安全等级的实验室才能操作,极大地限制了突发疫情下传统疫苗的研发。

  

  如本次武汉爆发的2019-nCoV,根据国家卫健委公布的《新型冠状病毒实验室生物安全指南(第二版)》,病毒培养和动物感染实验应在生物安全三级实验室操作。未经培养的感染性材料的操作,应当在生物安全二级实验室进行,同时采用生物安全三级实验室的个人防护。

  

  灭活材料的操作应当在生物安全二级实验室进行。分子克隆等不含致病性活病毒的其他操作,可以在生物安全一级实验室进行。

  

  6:试管里的病毒小伙子们

  (图片链接:https://www.nytimes.com/2019/03/11/opinion/measles-outbreak-vaccines.html

  

  面对全球突发疫情,新型疫苗需要应对如下挑战:

  1.核心的问题:突发病原体特性不明。

  2.不变的威胁:人畜共患。

  如冠状病毒的高度流行和广泛分布,其基因组的遗传多样性和频繁重组,以及不断增加的人与动物交互活动,频繁的跨物种感染和偶尔的溢出事件,新的冠状病毒可能在人类中周期性地出现。

  

  

  7:我爱你,狗子

  https://blazepress.com/2015/10/27-funny-comics-that-prove-animals-have-problems-too/

  

  3.难以预料的挑战:已知病毒的突变和对新宿主或新环境的适应可能导致病毒产生未知的免疫原性和致病性。

  

  1918年爆发的西班牙流感与2009年爆发的猪流感同源于H1N1亚型的甲型流感病毒感染。然而,西班牙流感造成了约五千万人的死亡,相较于西班牙流感,09年猪流感引发的疫情则更为温和。

  

  如今获批的周期性流感病毒疫苗都是针对现有毒株,无法应对未来新发的流感疫情。

  

  

  8:1918年西班牙流感

  (图片链接:https://www.cdc.gov/flu/pandemic-resources/1918-pandemic-h1n1.html?CDC_AA_refVal=https%3A%2F%2Fwww.cdc.gov%2Fflu%2Fpandemic-resources%2F1918-commemoration%2Findex.htm

  

  4.致命的突变:RNA病毒在适应环境下的高突变是最难解决的问题。

  

  由于依赖RNARNA聚合酶的不忠性和同源RNA的高重组频率导致新病毒的产生,新病毒具有高度的遗传多样性,其感染的可能性无法预测。

  

  病毒在不同的动物物种中可能有不同的传播方式,并且这些病毒之间可能会不断地相互干扰,如果发生这种情况,就会有全新的重组病毒出现,并在人类中引起突发疫情。

  

  9:战胜流感

  (图片来源:https://www.cdc.gov/flu/resource-center/freeresources/graphics/animated-images.htm

  

  在过去的几十年中,除了传统疫苗,各种新型疫苗也在不断地研发中,其中核酸疫苗凭借其独特的研发性质,具备了应对突发疫情的潜力。

  

  核酸疫苗通过将编码病毒抗原的核酸序列运送进体内后,借助宿主细胞的表达系统编码抗原。在特定细胞中产生抗原能够模拟感染过程中病毒蛋白的合成,引发免疫反应。

  

  无论是DNA疫苗还是RNA疫苗都非常灵活,能够应对各种各样的病原体,不管病毒、细菌还是寄生虫,都能够通过核酸疫苗表达相应的抗原应对感染。

  

  核酸疫苗由于研发特性与编码蛋白无关,因此能够在无需建立新的生产、纯化和验证方法以及生产设施的情况下开发不同的疫苗。

  

  同时由于所有核酸疫苗都使用相同的基本成分生产,因此可以在一个已建立的系统中生产几种疫苗,大大减少了疫苗生产的成本和时间。

  

  最后,核酸疫苗的合成主要依靠化学合成材料,大规模生产相对容易。因此,以核酸为基础的制备技术能够支持快速和灵活的应急疫苗开发和生产。

  

  

  10:接种快乐

  (图片链接:https://nl.toluna.com/opinions/3767088/Griepspuit-helpt-niet

  

  2019-nCoV疫苗研发现状(包括但不限于):

  1.2020121日,美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所与马萨诸塞州剑桥市的Moderna生物技术有限公司合作,希望花三个月左右的时间将基于RNA疫苗技术研发的2019-nCoV疫苗投入一期临床试验。

  

  2.2020122日,Vir生物技术有限公司正在迅速确定其先前鉴定的抗冠状病毒单克隆抗体(mAbs)是否能够结合并中和2019-nCoV

  

  3.据科学杂志报道,疫情准备创新联盟(CEPI)2020123日宣布,将向三家科研机构提供总额为1,250万美元的资金用于开发2019-CoV疫苗,三家科研机构分别是Moderna, Inovio和昆士兰大学。

  

  4.2020124日,据昆士兰大学官方报道,流行病防备创新联盟(CEPI)要求该大学利用其最近开发的快速反应技术开发一种针对2019-nCoV的疫苗,这种疫苗最快可在6个月内在世界范围内投入使用。

  

  5.2020128日,同济大学附属东方医院转化医学平台与斯微(上海)生物科技有限公司合作推动新型冠状病毒mRNA疫苗研发,利用相关平台技术,或可在40天内完成大规模预防性2019-nCoV的疫苗样品生产、制备。

  

  6.202021日,据美国《时代》周刊报道,Moderna Therapeutics正式启动2019-nCoVmRNA疫苗研发项目。

  

  7.202021日,据科学杂志报道,Inovio Pharmaceuticals正式启动2019-nCoVDNA疫苗研发项目。

  

  窃取天神的火种---研制安全有效的疫苗是预防突发传染性疾病爆发的最佳控制措施之一。

  

  除此之外,锻炼身体提高免疫力,爱护卫生控制疾病传播,保护小动物与自然和谐相处也是应对未知挑战的好办法。

  


  11:疯狂原始人

  图片链接:

  https://www.scmp.com/business/companies/article/1293551/croods-lift-dreamworks-profit

  

  新闻链接:

  1.https://news.bloomberglaw.com/pharma-and-life-sciences/coronavirus-vaccine-candidate-eyed-for-human-trials-by-april

  2.https://investors.vir.bio/news-releases/news-release-details/vir-biotechnology-applying-multiple-platforms-address-public

  3.https://www.sciencemag.org/news/2020/01/scientists-are-moving-record-speed-create-new-coronavirus-vaccines-they-may-come-too

  4.https://www.uq.edu.au/news/article/2020/01/race-develop-coronavirus-vaccine

  5.http://www.51ldb.com//shsldb/ms/content/0092df8d3ddbc001bdda6c92bf95ed90.htm?from=timeline&isappinstalled=0

  6.https://time.com/5775784/coronavirus-vaccine-research/

  

  

  

  参考文献:

  1. Rauch, S., et al., New VaccineTechnologies to Combat Outbreak Situations. Front Immunol, 2018. 9: p. 1963.

  2.Peiris,J.S.M., Y. Guan, and K.Y. Yuen, Severe acute respiratory syndrome. Naturemedicine, 2004. 10(12 Suppl): p. S88-S97.

  3.Chan,J.F.W., et al., Middle East respiratory syndrome coronavirus: another zoonoticbetacoronavirus causing SARS-like disease. Clinical microbiology reviews, 2015.28(2): p. 465-522.

  4.Wong,G., et al., MERS, SARS, and Ebola: The Role of Super-Spreaders in InfectiousDisease. Cell host & microbe, 2015. 18(4): p. 398-401.

  5. Lu,H., Drug treatment options for the 2019-new coronavirus (2019-nCoV). Biosciencetrends, 2020: p. 10.5582/bst.2020.01020.

  6.Zhu,N., et al., A Novel Coronavirus from Patients with Pneumonia in China, 2019. NEngl J Med, 2020.

  7. Su,S., et al., Epidemiology, Genetic Recombination, and Pathogenesis ofCoronaviruses. Trends in microbiology, 2016. 24(6): p. 490-502.