脊髓灰質炎疫苗的研制與發(fā)展趨勢,免疫學論文

脊髓灰質炎疫苗的研制與發(fā)展趨勢,免疫學論文脊髓灰質炎〔簡稱脊灰〕是由1、2、3型脊髓灰質炎病毒感染引起的急性傳染病，好發(fā)于嬰幼兒，具有一定的致死率和肢體麻木后遺癥，被醫(yī)學界稱為威脅兒童生命和健康的最大殺手.脊灰病毒通過污染的食物和水傳播，并在腸道中增殖，最終侵襲神經(jīng)系統(tǒng)，導致出現(xiàn)發(fā)熱、頭痛和肢體疼痛，部分患者可發(fā)生弛緩性麻木，常伴隨終身。很多感染者并無異常感覺和狀態(tài)表現(xiàn)，但可在糞便中排出病毒，進而感染別人。脊灰僅能通過接種疫苗進行預防。1脊髓灰質炎疫苗的研制及其使用古代埃及石碑〔公元前1403-1365年〕上最早描繪了一個握有手杖的脊髓灰質炎式腳殘牧師的畫像。1789年，英國內科醫(yī)生MichaelUnderwood初次描繪敘述該病的臨床特征；1840年JakobHeine發(fā)現(xiàn)其致病條件。此后，該病在20世紀里頻繁爆發(fā)，1952年是有史以來疫情最嚴重的一年，僅美國報告的病例就為57628例。我們國家于1953年將脊灰列入法定報告?zhèn)魅静?，隨后疫情報告日趨增加，全國每年發(fā)生病例報告數(shù)為10000~43000例，年發(fā)病率為6.21/10萬，導致了大多數(shù)發(fā)病兒童的終身癱瘓。1955年，美國科學家JonasSalk研制出的第一個脊灰滅活疫苗〔IPV〕。但因各種原因，IPV在數(shù)年后終止了使用，直至20世紀90年代又再次進入應用。1963年，美國另一位科學家AlbertSabin研制出三價口服脊灰減毒滅活疫苗〔tOPV〕。1965年，我們國家中國醫(yī)學科學院顧方舟教授等帶領的攻關小組，成功首創(chuàng)tOPV糖丸劑型并在全國廣大農村地區(qū)逐步推廣使用。tOPV在全球范圍內的推廣使用，使脊灰的發(fā)病率在短短幾年內呈現(xiàn)顯著下降趨勢。美國1953年到1957年間的報告病例數(shù)由35000例降到5300例。自1988年世界衛(wèi)生大會提出全球實現(xiàn)消滅脊灰目的以來，全球的脊灰發(fā)病率自當時的約35萬例/年下降到2020年年底的413例/年[1].全球最后1例由2型和3型脊灰野病毒感染的病例分別于1999年和2020年在印度和尼日利亞被消滅[2].世界衛(wèi)生組織〔WorldHealthOrganization,WHO〕194個會員國中的4個區(qū)域實現(xiàn)了無脊灰目的。2020年，全球仍有3個國家存在脊灰野病毒感染的爆發(fā)和流行，但自2020年10月起，已沒有脊灰病毒感染引起的病例報道。tOPV糖丸的持續(xù)使用，使我們國家1988年的發(fā)病率降到歷史最低水平，約為0.062/10萬；自1995年起即無本土野病毒感染引起的病例報告；2000年10月，成功實現(xiàn)無脊髓灰質炎目的。2018年10月，我們國家新疆發(fā)生由巴基斯坦輸入的脊灰野病毒感染流行，經(jīng)過較大范圍和局部地區(qū)的tOPV強化免疫或掃蕩式免疫，對重點人群進行查漏補種，及時控制了疫情的發(fā)展。2020年10月，在新疆輸入性疫情最后一例報告病例后整1年，WHO再次公布我們國家恢復無脊灰狀態(tài)。2tOPV使用帶來的潛在問題上述脊灰防控工作所獲得的成效，很大程度上歸因于疫苗的使用。防治脊髓灰質炎的實踐證明，tOPV是預防野病毒感染最有效的手段，其免疫后能誘導較強的腸道黏膜免疫抵御野病毒侵襲，進而減少野病毒排出量，到達降低野病毒傳播的目的，尤其合適在大規(guī)模接種活動中使用。除此之外，tOPV為口服疫苗，接種方便，即便未經(jīng)過專業(yè)培訓的志愿者也能接種，而且生產(chǎn)成本低廉，成為大多數(shù)發(fā)展中國家在消滅野病毒感染病例前的首選。當前全球有124個國家全部使用tOPV,20個國家使用IPV/tOPV序貫免疫。然而，由于tOPV采用毒力減弱的脊灰病毒株〔Sabin株〕生產(chǎn)，在罕見情況下，華而不實含有的活病毒可能因自然神經(jīng)毒力回升而導致疫苗相關麻木病例〔vaccine-associatedparalyticpoliomyelitis,VAPP〕的發(fā)生[3].據(jù)國外文獻報道，全球每年發(fā)生的VAPP約有500例[4].在tOPV使用國家，VAPP的年發(fā)生率為4.7例/100萬出生隊列，大多發(fā)生于首劑服用疫苗后。Nakwane等[5]研究表示清楚，服用第1劑疫苗后VAPP發(fā)生率為1/52萬。Andrus等[6]在拉丁美洲的研究表示清楚，服用第1劑疫苗后VAPP發(fā)生率為1/120萬。國內相關文獻數(shù)據(jù)顯示，我們國家每年VAPP的發(fā)生率為0.27/100萬~2.74/100萬，平均每年報道的VAPP病例數(shù)約為76~161例[7].首劑服用疫苗者VAPP發(fā)生率為0.98/100萬~17.89/100萬。根據(jù)我們國家AEFI監(jiān)測信息管理系通通計，全國89%的VAPP病例發(fā)生在首劑服用tOPV疫苗之后。除此之外，tOPV服用后排出的病毒在自然界長期衍生循環(huán)，可能導致其毒力返祖或變異而重新恢復類似野病毒感染的傳播致病能力，在極其罕見的情況下再次感染人群，出現(xiàn)疫苗衍生病毒〔vac-cine-derivedpolioviruses,VDPVs〕感染脊灰的爆發(fā)流行[8].自2018年以來，全球97%以上的疫苗循環(huán)衍生病毒〔circulatingvaccine-derivedpolioviruses,cVDPVs〕流行病例均由tOPV疫苗中的2型Sabin病毒衍生流行感染所致[9].2020年，全球由tOPV疫苗中的Sabin病毒感染引起的麻木性脊灰病例數(shù)初次超過野病毒感染引起的病例數(shù)[2].據(jù)報道，我們國家自2001年至今分離到的VDPV病例數(shù)約為37例，多發(fā)生于免疫覆蓋率低的人群，平均每年的發(fā)生率為2~3例[10].盡管tOPV在全球消滅脊灰的進程中發(fā)揮了重要作用，但其使用帶來的潛在VAPP和VDPV病例也是全球在徹底鏟除脊灰最后階段所必須解決的根本問題。只要脊灰病毒的衍生循環(huán)在自然界存在，任何一個國家都將面臨因而類病毒感染而可能導致的麻木性病例出現(xiàn)的風險[11].32020-2021年全球消滅脊髓灰質炎終結戰(zhàn)略計劃2020年5月，第66屆世界衛(wèi)生大會通過了(2020-2021年全球消滅脊髓灰質炎終結戰(zhàn)略計劃〕〔下面簡稱戰(zhàn)略計劃〕的決議，提出在全球確認完全消滅2型、3型脊灰病毒感染病例后將最早于2021年全面停止使用tOPV,逐步撤出OPV2型，轉向使用OPV2+3型〔BivalentOralPoliovirusVac-cine,bOPV〕，以減少OPV2對OPV1和OPV3免疫力產(chǎn)生的干擾，降低cVDPV從尚在使用tOPV國家產(chǎn)生和輸入的風險。同時，為了應對因OPV2型撤出后不免疫人群的2型免疫力下降而可能導致重新出現(xiàn)的脊灰病例，要求所有當前使用OPV的126個國家，于2021年10月在常規(guī)免疫程序中引入至少1劑IPV,一定程度上加強2型免疫空白，而且，能夠減少VAPP的發(fā)生率。這是全球公共衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展史上所面臨的一個宏大挑戰(zhàn)。4IPV/tOPV序貫免疫策略IPV免疫人群后，病毒并不在腸道進行復制，因此誘導產(chǎn)生較低的腸道免疫反響。在減少糞-口傳播感染中的作用不及tOPV,但卻可加強接觸過野病毒或疫苗毒株人群的腸道免疫力[12],而且限制口腔黏膜的排毒，進而降低口腔傳播的風險[13].Faden等[14]的研究表示清楚，就使用1劑IPV+1劑tOPV的序貫免疫和單獨1劑的tOPV免疫來講，前者所誘導產(chǎn)生的免疫保衛(wèi)力更高層次，更有利于控制脊灰在免疫人群中的重新爆發(fā)。部分研究表示清楚2月齡以上嬰幼兒接種1劑IPV后，因母傳抗體干擾的降低，其誘導產(chǎn)生的免疫保衛(wèi)力到達最高[15].一項在古巴進行的研究表示清楚，4月齡嬰兒接種單獨1劑IPV可分別在92.3%,96.8%和91.1%的受試人群中誘導產(chǎn)生針對脊灰病毒1型、2型、3型的免疫應答，足以保衛(wèi)90%以上的人群抵御脊灰病毒的侵襲[16].匈牙利曾有很高的VAPP發(fā)生率[17-18],3月齡嬰兒接種1劑IPV+tOPV的序貫免疫策略的施行，有效地降低了VAPP發(fā)生率[19].據(jù)揣測，這是由于1劑IPV免疫能夠誘導產(chǎn)生足夠的體液免疫應答，預防tOPV疫苗中毒力回升毒株感染引起的麻木病例，并在接種tOPV后血清陰性人群中迅速誘導免疫反響，進而避免VAPP的發(fā)生。5國內外Sabin株脊髓灰質炎滅活疫苗〔Sabinin-activatedpoliovirusvaccine,sIPV〕的研發(fā)當前全球IPV的生產(chǎn)技術均把握在發(fā)達國家手中，僅有2個廠家生產(chǎn)和供給IPV,施行壟斷銷售。其采用傳統(tǒng)脊灰野毒株〔Salk株〕制備，生產(chǎn)經(jīng)過中的生物安全級別要求較高，因此價格昂貴，在我們國家僅作為二類疫苗上市銷售。由于我們國家現(xiàn)實條件下開發(fā)傳統(tǒng)Salk株脊髓灰質炎滅活疫苗〔conventionalinac-tivatedpoliovirusvaccine,cIPV〕面臨與大規(guī)模生產(chǎn)相關的生物安全問題，解決這一問題將導致疫苗生產(chǎn)成本的大幅上升，因此難以實現(xiàn)疫苗的大規(guī)模使用和全面覆蓋免疫人群的目的。為此，根據(jù)WHO的建議，開發(fā)使用脊灰減毒疫苗株〔Sabin株〕制備的sIPV并在發(fā)展中國家推廣使用，對于維持無脊灰狀態(tài)并實現(xiàn)全球最終鏟除脊灰目的具有重要的意義。當前國內外正在進行sIPV疫苗研發(fā)的有：荷蘭Intravacc公司、日本Biken公司、印度BiologicalE、印尼PTBioFarma公司，以及北京天壇生物制品股份有限公司、北京科興生物制品有限公司、北京民海生物科技有限公司等，基本處于臨床前研究階段。荷蘭Intravacc公司在初步完成I期臨床研究基礎上[20],將生產(chǎn)技術轉讓給發(fā)展中國家的脊灰疫苗生產(chǎn)廠家。由中國醫(yī)學科學院醫(yī)學生物學研究所自主研發(fā)的sIPV已于2021年1月獲得新藥證書和藥品批準文號，正式進入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。6國產(chǎn)sIPV疫苗6.1生產(chǎn)工藝及質量檢測方式方法建立中國醫(yī)學科學院醫(yī)學生物學研究所于20世紀80年代開場sIPV的研究。2003年建立了適應微載體培養(yǎng)的三級Vero細胞庫和脊灰減毒株毒種庫，經(jīng)中國食品藥品檢定研究院檢定合格，批準用于疫苗生產(chǎn)。隨后又逐步建立Vero細胞逐級放大技術和病毒大規(guī)模培養(yǎng)技術，培養(yǎng)規(guī)模到達350升；以及病毒懸液澄清、超濾濃縮和層析純化技術等后處理工藝，以進一步去除DNA殘留和Vero細胞蛋白，提高疫苗純度。根據(jù)這些研究結果制定了sIPV疫苗制造和檢定規(guī)程企業(yè)注冊標準。在符合GMP要求的廠房中制備連續(xù)三批的高、中、低劑量sIPV疫苗，經(jīng)過自檢，各項指標到達了企業(yè)注冊標準要求。穩(wěn)定性試驗結果表示清楚疫苗在一定條件下放置36個月，其外觀、效價、pH、鑒別試驗等各項指標仍能到達企業(yè)注冊標準要求。這些疫苗樣品通過中檢院的檢定后，被國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準用于臨床研究。同時，開展sIPV疫苗質量相關技術研究。針對sIPV疫苗關鍵效力指標-D抗原檢測，采用ELISA法對制備的sIPVD抗原進行定量研究，經(jīng)過大量試驗探索，建立準確、靈敏、穩(wěn)定和快速的檢測方式方法。6.2臨床研究6.2.1Ⅰ期臨床研究2008年8月至2018年2月，廣西賀州市對130名2月齡以上研究對象，根據(jù)成人兒童嬰兒的方式進行Ⅰ期臨床研究以評價試驗疫苗的安全性。對20名成人和20名兒童進行中劑量和高劑量開放試驗、對90名嬰兒進行隨機雙盲〔以1∶1設不含抗原的疫苗成分安心撫慰劑對照〕的低、中、高劑量組研究觀察。結果顯示，成人和兒童中、高劑量組均未收集到與疫苗接種相關的重度和嚴重事件。不良反響異常感覺和狀態(tài)以發(fā)熱為主，不良事件發(fā)生率與疫苗劑量相關，未征集到與疫苗接種相關的嚴重不良反響。對嬰兒組全程免疫后血清抗體檢測結果初步顯示試驗疫苗具有良好免疫原性。6.2.2Ⅱ期臨床研究Ⅱ期臨床研究于2018年6月-2018年2月在廣西平樂縣開展。采用開放、隨機、陽性對照、盲態(tài)觀察設計，對500名2、3、4月齡的健康嬰兒進試驗疫苗低、中、高劑量組，tOPV對照和cIPV對照組的安全性和免疫原性觀察。結果顯示sIPV高劑量和中劑量組1、2、3型抗體陽轉率均在90%以上，抗體陽轉率不低于tOPV和cIPV對照疫苗。各劑量組抗脊髓灰質炎病毒中和抗體水平呈現(xiàn)明顯劑量梯度，3個劑量組1型抗體均顯著高于cIPV對照組，與tOPV組類似；2型抗體水平高劑量和中劑量組分別與tOPV和cIPV對照接近；3型抗體則高劑量與cIPV對照組接近、中劑量組與tOPV對照接近。低劑量組2、3型抗體平均滴度均低于對照組。安全性觀察結果未觀察到與疫苗接種相關的嚴重不良反響。這些結果進一步證明該疫苗具有良好的安全性和免疫原性。6.2.3Ⅲ期臨床研究Ⅲ期臨床研究于2020年1~10月在廣西平樂縣和賓陽縣進行。試驗采用隨機、盲法、同類疫苗對照設計，對sIPV疫苗進行免疫原性和安全性評價。試驗共入組2月齡健康嬰兒1200名，首劑接種1200人，全部進行安全性訪視。結果顯示，sIPV疫苗試驗組和cIPV對照組全程免疫后抗脊髓灰質炎病毒1、2、3型中和抗體陽轉率優(yōu)效于對照組；試驗組免前抗體滴度1∶8的受試者全程免疫后脊髓灰質炎抗體4倍增長率高于對照組；試驗疫苗1、2、3型中和抗體平均幾何滴度和抗體增長倍數(shù)均以試驗組顯著高于對照組，率差95%可信限下限均大于研究假設的-5.0%.臨床試驗中未觀察到與疫苗接種相關的4級不良事件，試驗組和對照組3級及以上不良反響率無顯著差異。充分證明疫苗具有良好的安全性和免疫原性。6.2.4毒株穿插中和試驗在美國疾病預防控制。中心和中國疾病預防控制中心采用sIPVⅡ期臨床試驗的部分血清，分別對cIPV疫苗生產(chǎn)毒株及1型流行野毒株、2型tOPV疫苗衍生株及3型Sabin原始野毒株共18個毒株，以及2018年分離的新疆流行株進行抗體穿插中和試驗。檢測樣本均產(chǎn)生穿插中和反響，抗體滴度到達保衛(wèi)性水平，能夠預防脊髓灰質炎病毒感染。7國際便宜IPV疫苗的研發(fā)進展鑒于上述現(xiàn)有IPV疫苗生產(chǎn)廠家數(shù)量和產(chǎn)能的有限以及生產(chǎn)技術的壟斷，IPV疫苗的供給量和價格可能會成為在全球施行的戰(zhàn)略計劃的主要障礙。2020年聯(lián)合國兒童基金會的采購價格為每劑2.5美元，遠遠高于其對低收入國家的采購價每劑0.15美元。而且，其每劑的抗原含量高，也使其生產(chǎn)供給量受限。為此，WHO采取很多措施，在全世界范圍內開展大量研究，旨在使IPV成為發(fā)展中國家人群能夠使用的便宜疫苗。這些研究包括采用IPV+tOPV的序貫免疫策略以減少IPV使用劑次；研發(fā)無針式注射的皮下免疫疫苗配方、研發(fā)添加佐劑的疫苗配方以減少抗原含量；通過增加細胞密度、優(yōu)化后處理工藝及使用無動物源性的培養(yǎng)基等進一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝。當前已獲得不同程度的進展，但這些新產(chǎn)品的開發(fā)尚處于臨床前研究階段，短期內很難獲批上市。我們有理由相信，國