【疫苗簡史】亞單位新冠疫苗要打三針？先了解下亞單位疫苗的前輩有多厲害_風聞

作者 | 王新宇

轉載自公眾號“華山感染”

近期，大家關注到我國新冠疫苗獲批緊急使用的陣容中最近又增添了一位新成員——基因重組亞單位疫苗。這一類疫苗和之前已經獲批的滅活疫苗以及腺病毒載體疫苗都不一樣，其中最為大家關注的一個不同是這種疫苗完成免疫接種程序，需要打3針，間隔6個月時間。

首先我們先來了解下什麼是亞單位疫苗。之前我們提到過的滅活和減毒疫苗，抗原都是由完整的病原體組成。而亞單位疫苗僅包含源自致病性細菌或病毒的某些成分。這些成分是高度純化的蛋白質或合成肽，是引起機體免疫反應的主要物質。也就是説，亞單位疫苗不是完整的病原體，因此從本質上就不具備感染人體，造成疾病的能力。

那麼，亞單位疫苗是怎麼開發出來的？效果到底好不好呢？讓我們從一種在中國幾乎是家喻户曉的疾病——乙肝説起吧。

不明原因的黃疸肝炎

乙肝病毒造成了幾乎是世界上最常見的病毒性疾病，也是造成黃疸的主要原因。

有證據表明，早在19世紀末，該病毒就已經通過注射等途徑造成了傳播。當時曾經發生過由於天花疫苗被血製品污染，導致接種後超過15％的人出現黃疸的事件。

第二次世界大戰期間，美國準備1942年對德國佔領的北非發起軍事進攻。為防止部隊在非洲感染黃熱病，在盟軍部隊的士兵中大規模接種了黃熱病疫苗。由於其中一部分疫苗被含有肝炎病毒的血漿所污染，最終導致超過28,000名士兵患上了黃疸型肝炎，並有62人死亡。

在此次暴發的40多年後，當科學家將二戰時的血液標本拿出來，進行回顧性血清學分析時，才發現二戰時曾接種過被血清污染疫苗的接種者中97％感染了乙肝病毒。

當然在二戰的時候，人們對於乙肝病毒還是一無所知。

意外發現的乙肝病毒

雖然在被鑑定發現前，乙肝病毒已經造成了暴發和流行，但令人感到意外的是乙肝病毒的發現並非是科學家孜孜不倦尋找而發現的，而是源於對於基本不相關的基礎科學領域的研究。

1964年，美國科學家巴魯克·塞繆爾·布隆伯格發現了在紐約的一名輸血血友病患者的血清與澳大利亞原住民的血清之間產生了抗原-抗體相互作用。於是這種反應物蛋白最初被命名為“澳大利亞抗原”。

布隆博格最先研究是為了尋找人體中存在的循環蛋白中遺傳性和獲得性多態性變異與疾病易感性之間的關係，本非為了找到引起黃疸型肝炎的病原

當時並不清楚這種抗原究竟代表着什麼。布隆伯格發現，在健康的美國人中很少發現“澳大利亞抗原”，但在白血病患者中卻很常見，所以懷疑白血病和這種抗原存在某種聯繫。

但是隨後一系列觀察結果發現，由於白血病患者經常要輸血，似乎“澳大利亞抗原”與肝炎有着更為密切的關係。流行病學調查發現，在經常接受輸血的白血病患者中，經常出現合併肝炎的發生，而這些人中“澳大利亞抗原”更為常見。

布隆博格最令人信服的觀察結果來自於對唐氏綜合症患者的研究，該類患者在最初就診時並未發現“澳大利亞抗原”，但在隨後的檢查中發現了“澳大利亞抗原”。也就是説“澳大利亞抗原”的出現和肝炎的發作幾乎是伴隨出現的。

然後，布隆伯格又提出了一個問題：肝炎的患者中“澳大利亞抗原”陽性是否也更為常見呢？他通過科學假設檢驗證明，發現“澳大利亞抗原”在患有肝炎的人中確實更為普遍。

接下來，布隆博格想要看看，這種“澳大利亞抗原”到底是病毒本身呢？還是隻是病毒產生的一種成分。最終通過電子顯微鏡、動物傳播研究和其他研究多方位證實：“澳大利亞抗原”是肝炎病毒的一種成分，“澳大利亞抗原”後來被稱為HBsAg（乙肝病毒表面抗原）。

從整個發現乙肝病毒的過程可以看到，雖然是源自不經意的意外發現，但布隆伯格卻展示了一名優秀科學家的好奇心和極為嚴密的科學思維。布隆伯格也因此獲得了1976年度的諾貝爾醫學或生理學獎。

最早的亞單位疫苗

乙肝病毒的一個獨特特徵是在電子顯微鏡下觀察，除了整個病毒顆粒外，在病毒攜帶者的外周血液中還發現了非常多的僅包含HBsAg的球形和棒狀顆粒。在某些攜帶者中，這些顆粒佔其血清蛋白總量的1％以上。這一發現構成了製造乙肝疫苗的基礎。

電鏡下的乙肝病毒，以及不具有感染性的S蛋白顆粒

1969年，布隆伯格和米爾曼嘗試從含有“澳大利亞抗原”的血液中製備肝炎疫苗，這種疫苗要求含有HBsAg的顆粒，但不含核酸，基本上沒有傳染性顆粒。

然而，為了去除傳染性成分在內的雜質的程序是非常複雜的，包括離心，酶消化，柱凝膠過濾，蔗糖溶液中的差密度離心，透析，氯化銫溶液中的差速離心和透析等多道步驟。

這在當時來説，生產工藝尚不足以製造出合格的乙肝疫苗，直到10多年後才得以批量生產。

布隆伯格因他關於“澳大利亞抗原”的工作獲得了1976年度諾貝爾醫學或生理學獎

一項令人信服的疫苗試驗

到1980年代初，沃爾夫·斯穆尼斯及其同事完成了一系列疫苗現場試驗。

波蘭裔醫生沃爾夫·斯穆尼斯主持了乙肝疫苗的現場試驗，並且獲得巨大成功

疫苗試驗的第一個挑戰是選擇一個具有足夠高感染風險的研究人羣，以使疫苗試驗可行。同時， 斯穆尼斯認為該試驗應在能夠從潛在有效疫苗中受益的人羣中進行。

斯穆尼斯發現在紐約市的同性戀男子中乙肝感染的風險很高，在接受調查的10,000多名男性中，乙肝病毒感染率為68％，預計每年的新發感染率是19.2％~30％。最終這一人羣被選為第一批現場試驗的受試者。

該研究納入了1978年11月至1979年10月之間的1,083名男性受試者。549人接受了疫苗，534人接受了安慰劑。疫苗分三劑給藥：前兩次相隔1個月，第三次相隔6個月。一共有93％的受試者接受了全部三種接種。

研究結果令所有人信服。

首先，疫苗的安全性沒有問題。疫苗組與安慰劑組之間不良事件發生的頻率或嚴重程度沒有差異。

其次，接種組中的抗體應答令人滿意。初次接種後2個月內，有77％的疫苗接種者產生了具有保護作用的抗體（乙肝表面抗體），第三次接種後增加至96％。而在安慰劑接受者中，只有2–5％的人會產生表面抗體。

第三，疫苗和安慰劑接受者之間的乙肝病毒感染人數存在明顯差異。在發現感染的122人中（包括亞臨牀感染）中，93例（76.2％）來自安慰劑接種者，而疫苗接種者只有29例（23.8％），兩者具有顯著的統計學差異（p <0.0001）。

這項重要的隨機雙盲臨牀試驗證明了乙肝疫苗的有效性，這一結論隨後得到了在不同風險組和地理環境中進行的多次試驗的重複，結果一致。

斯穆尼斯試驗不僅成功，並且非常高效。與當年參與索爾克脊髓灰質炎疫苗的100萬兒童相比，參與該研究的人數僅為1000多人。

血源性疫苗的兩個擔憂

在這個成功的關鍵試驗發表後的兩年內，美國FDA批准了血源性乙肝病毒疫苗。

最早的疫苗是通過從慢性乙肝病毒感染者的血漿中收集HBsAg（22 nm顆粒）而生產的。默克公司的美國微生物學家莫里斯·希勒曼（Maurice Hilleman）使用了三種血清處理方法（胃蛋白酶，尿素和甲醛）以及嚴格過濾，確保去除了具有感染性的物質，以生產出可以用作安全疫苗的產品。  

最終這種血漿衍生的乙肝疫苗全球一共使用了數百萬劑。

美國微生物學家莫里斯·希勒曼利用技術使得血源性疫苗更加安全

雖然血源性的乙肝疫苗非常成功，並且沒有出現明確的安全性問題，但由於80年代HIV在全球的流行，科學家們還是對血源性疫苗的安全性產生了一絲擔憂，並且製造疫苗需要從感染者血漿中分離得到，對於進一步擴大產量也是一個難題。

這個問題促使人類歷史上第一款基因重組的疫苗的誕生。

基因重組技術為疫苗生產提供了無限潛力

80年代，科學家們嘗試利用基因重組技術，使得乙肝疫苗中的亞單位——HBsAg可以在其他生物中表達，該技術使得疫苗生產擺脱了需要人類血漿的侷限，提供了幾乎可以無限生產疫苗的潛力。

也就是説，科學家們用人工合成的HBsAg替代了從感染者血漿中分離到的HBsAg。

目前大多數獲批的基因重組的乙型肝炎疫苗都是由226個氨基酸的S基因產物（HBsAg蛋白）組成。

酵母生產的疫苗是使用最廣泛的疫苗，它是通過在含有S基因的基因工程酵母細胞（釀酒酵母或者是漢遜酵母）中表達HBsAg蛋白而製成的。表達質粒在酵母細胞中僅產生HBsAg蛋白，而不會含有真正的病毒。

基因重組乙肝疫苗只包含了S抗原蛋白

這種基因重組乙肝疫苗中表達HBsAg的多肽自動裝配成22nm的球形顆粒，類似於在慢性乙肝病毒感染者的血清中通過複雜持續分離到的HBsAg顆粒。這種人造的HBsAg顆粒同樣含有對免疫應答起重要作用的抗原決定簇。

世界上使用最廣泛的疫苗

基因重組乙肝疫苗獲得成功後，科學家們看到了在全世界範圍控制乙肝蔓延的希望。

1990年2月舉行的國際消滅乙型肝炎前景大會探討了控制和根除該疾病的可能性。1992年，世界衞生組織（WHO）將基因重組的乙肝疫苗列入了擴展疫苗接種計劃，WHO在1997年推薦所有國家將乙肝疫苗納入國家計劃免疫體系。到2004年，已有129個國家實施了此類計劃。乙肝疫苗現在是世界上使用最廣泛的疫苗之一。

根據WHO發佈的《2019年世界衞生統計年鑑》揭示，全球範圍內乙肝疫苗的應用顯著降低了慢性乙肝的發病率，疫苗前時代5歲以下兒童的乙肝患病率為4.7%，而到2017年這個數字已經降低至0.8%。

對於我國乙肝防控起到了決定性作用

而從中國來看，疫苗也讓我國在乙肝控制上取得了顯著效果。

世界衞生組織把乙肝病毒感染率超過8%的國家或地區定義為高流行地區，把感染率小於2%的國家或地區定義為低流行地區，感染率在2%～8%的國家或地區定義為中流行地區。

自1992年我國衞生部將乙肝疫苗納入計劃免疫管理後，我國一般人羣乙肝表面抗原陽性率由1992年9.75%降至2006年7.18%，再降至2020年5%左右。我國由乙肝高流行區降至中流行區水平。

我國乙肝病毒攜帶者人數由1992年1.2億降至2006年9300萬，2020年降至7000萬例，乙肝流行率連年下降。

而乙肝疫苗作出的貢獻，在兒童預防這個源頭上的顯得更加突出。事實上， 在2006年，我國5歲以下兒童乙肝病毒攜帶率就已經達到0.96%，低於1%，到了2014年，這個數據已經降到0.32%，實現了世界衞生組織西太區乙肝控制的目標。

2014年，世界衞生組織給中國頒獎，以獎勵中國在乙肝疫苗的推廣和控制乙肝病毒傳播方面作出的努力。國外有專家認為：“這個成果是21世紀全球公共衞生最偉大的成就之一。”

目前，在我國的計劃免疫程序中，乙肝疫苗和卡介苗一起是每一個健康出生的嬰兒最先需要接種的疫苗。

現有的疫苗不算完美，但已經足夠好

重組乙肝疫苗當然也並非十全十美，要從苛刻的眼光來評判，也有其缺點。其中最為突出的一點是免疫原性還不夠強，表現在有一小部分接種的人在接種後不能夠產生保護性抗體，需要重新接種。

對此科學家們也已經研發出了含有前S區基因的重組疫苗，事實證明能夠產生更好的保護力，但是由於製造成本要明顯高於現有的疫苗，因此應用並不廣泛。世界衞生組織和各國衞生部門也認為現有的重組乙肝疫苗已經足夠好，目前並沒有計劃用新的疫苗來完全替代。

重組亞單位新冠疫苗值得期待

關於乙肝疫苗的故事我們就説到這兒，可以看到，作為重組亞單位疫苗的代表，重組乙肝疫苗具有產量高、安全性高、易於存儲和運輸等優勢，並且取得了巨大的成功。

而採用同樣技術路線開發的新冠病毒的重組亞單位疫苗也應該會具有類似的優點。

當然，大家會問為什麼重組亞單位新冠疫苗需要打3針，並且第一針和第三針要間隔6個月的時間呢？這可以説也是該類疫苗的慣例了，我們的乙肝疫苗目前的接種程序，也同樣需要接種三針（0-1-6月）。

並且臨牀研究的數據也表明，重組亞單位新冠疫苗在接種2劑次後，76%可產生中和抗體；接種3劑次後，97%可以產生中和抗體，抗體水平較高，能夠達到康復患者的血清抗體量2倍。

由此可見，重組亞單位新冠疫苗在臨牀研究中顯示出了不錯的潛力。而在更大範圍人羣的接種中，能否在眾多的新冠疫苗技術路線中脱穎而出，同樣值得期待。

接種新冠疫苗，時不我待

當然，就像我們前文中所説，每種技術路線開發的疫苗都有其優缺點。在目前階段，大家不需要等待最完美的疫苗再進行接種。從乙肝疫苗的進化史中我們可以發現，疫苗的研製也是不斷進化和完善的，更為完美的疫苗或許永遠是下一款，而現實情況容不得我們再等下去。

現有獲批的新冠疫苗，研究表明都是安全和有效的，接種都能產生不錯的保護效果。只有大家都接種了疫苗，才可能儘早建立起羣體免疫，在世界範圍內終止這次史無前例的新冠肺炎大流行。

參考文獻

Blumberg B. (2010) Hepatitis B In:Artenstein A(ed) Vaccines: A Biography. Springer, New York

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