呼吸道病毒联合疫苗的发展和挑战

前言

由于呼吸道病毒，特别是流感病毒、呼吸道合胞病毒（RSV）和SARS-CoV-2病毒的共同传播，国际社会目前正面临严重的公共卫生危机。仅季节性流感每年就影响全球5%~10%的成年人和20%~30%的儿童，导致3~500万严重病例和约290000至650000人死亡。呼吸道合胞病毒感染是婴儿、幼儿和老年人下呼吸道疾病的常见原因。据估计，全球每年有3300万例病例、300多万住院病例和约59600名5岁以下儿童死亡。而SARS-CoV-2引起的大流行使形势进一步复杂化，迄今为止，全球报告了至少7.75亿例病例和约700万例死亡。虽然新冠大流行的非药物干预措施最初导致呼吸道疾病传播减少，但这些措施的放松也促使呼吸道感染反弹。在2022年冬季，流感、RSV和新冠的同时传播使医疗资源出现了严重紧张。

疫苗在抗击传染病方面发挥着至关重要的作用，但流感、流感和RSV等呼吸道病毒带来了独特的挑战。由于疫苗诱导的免疫力迅速下降和快速突变率，需要频繁接种疫苗。作为应对，联合疫苗通过将多种抗原合并到一起提供了独特的优势，从而能够同时预防各种疾病。此外，联合疫苗还具有几个社会效益：1）减少多次注射的需要，最大限度地减少副作用；2） 减少接种者和监护人的医疗就诊；3） 简化疫苗管理和储存；4） 提高疫苗接种的及时性和覆盖率。最近在美国进行的一项大规模调查中发现，50%的受访者赞成新冠/流感联合疫苗。

基于mRNA的联合疫苗

mRNA疫苗平台因其编码各种抗原的灵活性以及将它们组合成单一制剂的便利性而脱颖而出。mRNA疫苗的生产特性，即其快速开发、可扩展性和成本效益，进一步增强了其吸引力。目前，针对各种呼吸道病毒的联合mRNA疫苗的研究和开发正在迅速推进。

针对流感和新冠的联合mRNA疫苗

莫德纳公司有两种针对流感和新冠的mRNA联合疫苗正在进行临床试验。mRNA-1073是一种5价mRNA疫苗，编码四种季节性甲型和乙型流感病毒的HA以及一种新冠病毒的全长刺突蛋白，目前正在对18-75岁的参与者进行1/2期试验（NCT05375838）。另一种mRNA-1083疫苗编码四种季节性流感病毒的HA和新冠刺突蛋白RBD和N末端结构域，正在两个年龄特定的队列中进行评估：队列A为65岁以上的健康成年人，队列B为50至65岁的健康成年人（NCT06097273）。此外，BioNTech也在研发一种针对新冠和流感的联合疫苗，目前正处于II期临床试验阶段（NCT05596734）。

针对RSV的联合mRNA疫苗

莫德纳还开发了两种针对呼吸道合胞病毒和其他呼吸道病毒的组合疫苗：mRNA-1045，旨在提供针对季节性流感和呼吸道合胞病毒的保护；mRNA-1230，旨在预防季节性流感、新冠病毒和呼吸道合胞病毒。测试这些疫苗的1期研究目前正在50-75岁健康成年人中进行（NCT05585632）。

亚单位联合疫苗

亚单位疫苗仅包含选定的病原体关键抗原成分，这些成分能够引发强烈的体液和细胞免疫反应。这种有针对性的方法最大限度地降低了通常与全病原体疫苗相关的不良反应风险，并简化了制造过程。此外，亚单位疫苗是开发联合疫苗的高度适应性平台，能够靶向多种病毒株。这种多功能性促进了针对多种呼吸道病毒联合疫苗的探索。

重组蛋白联合疫苗

获批的流感、新冠和RSV重组蛋白疫苗分别利用了其独特的三聚体I类跨膜糖蛋白——HA、刺突蛋白和PreF蛋白。开发组合蛋白疫苗的一种方法是将功能性重组蛋白混合在一起。一种针对流感和新冠的三价疫苗通过整合H1N1和H3N2流感病毒的全长、计算优化的广泛反应性抗原（COBRA）以及SARS-CoV-2刺突蛋白，并结合AddaVax佐剂进行开发。这种联合疫苗引发的病毒特异性抗体、HI抗体和中和抗体的水平与单疫苗相当，并有效地保护K18-hACE2转基因小鼠免受H1N1流感和新冠病毒的感染。

另外一种针对H1N1流感和新冠奥密克戎变异株的二价重组蛋白疫苗，使用了MF59佐剂。他们的研究结果表明，除了针对H1N1流感的HI抗体和针对奥密克戎的中和抗体外，这种疫苗还诱导了IgG、IgG1和IgG2a抗体的强烈反应。

创建组合重组蛋白疫苗的另一种方法涉及不同免疫原性蛋白的嵌合融合。一种新策略将新冠德尔塔变异株的RBD融合到H1血凝素（HA）的茎上，从而产生三聚嵌合可溶性蛋白疫苗。这种创新疫苗成功地引发了高持久的中和抗体反应。

病毒样颗粒联合疫苗

VLP疫苗基于病毒的特殊特性，即其结构蛋白、包膜蛋白和衣壳蛋白可以在没有病毒基因组的情况下自组装或共同组装。除了能够呈现天然的膜结合构象外，VLP技术在生产方面具有成本效益，在靶向选择性抗原方面具有优势，显示出显著的安全性和免疫原性。

一种联合疫苗创新性地将新冠RBD（其N末端连接GM-CSF，C末端连接GPI）结合到流感包膜VLP中，使用GPI锚介导GPI-IL-12。细胞因子GM-CSF和IL-2作为佐剂发挥作用，通过招募和激活关键的免疫细胞来增强免疫原性。GPI锚有助于将外源蛋白整合到流感VLP或两亲性微/纳米颗粒的脂质双层中，使病毒抗原能够直接呈递给免疫系统，诱导迅速而明显的免疫反应。

纳米颗粒联合疫苗

一种针对新冠和季节性流感的复合纳米粒子疫苗，利用全长重组SARS-CoV-2刺突蛋白和四种全长重组HA蛋白作为抗原。重组蛋白使用杆状病毒-昆虫细胞系统表达，纳米粒子围绕聚山梨酯80核组装，形成多个三聚蛋白，疫苗使用Matrix-M佐剂佐剂。在雪貂和仓鼠身上进行测试后，该疫苗诱导了针对这两种病毒的抗体，其水平与每种疫苗单独提供的水平相当。此外，在澳大利亚进行了一项I/II期试验中（NCT04961541），表明该疫苗具有良好的耐受性和免疫原性。

病毒载体联合疫苗

病毒载体疫苗不仅能够引发细胞和体液免疫反应，而且能够刺激细胞因子和趋化因子的产生。此外，病毒载体疫苗提供了非侵入性给药方法的便利，如鼻喷雾剂和雾化，同时具有不良反应发生率低和疫苗粘性降低的优点。此外，它们引发的粘膜免疫反应在有效预防呼吸道病毒传播方面起着至关重要的作用。

腺病毒载体联合疫苗

一种针对流感和新冠的联合疫苗，名为AdC68-CoV/flu，该疫苗结合了新冠RBD与H7N9流感HA的融合免疫原，并利用铁蛋白通过形成纳米颗粒来增强免疫原性。在小鼠研究中，该疫苗成功引发了针对H7N9流感和新冠的抗体反应，RBD特异性T细胞反应，并提供了对这些病毒的完全保护。然而，该疫苗对H3N2和新冠变体仅诱导有限的免疫反应，突显了对季节性流感和新冠抗原性多样提供广泛保护的挑战。

基于流感病毒的联合疫苗

基于流感病毒的联合疫苗，其工作原理是将外源蛋白整合到减毒或复制缺陷型流感病毒中，从而引发针对这两种病原体的强烈免疫反应。不同的团队使用不同的策略，将流感病毒作为载体，设计针对流感和新冠的联合疫苗。一种设计通过将新冠RBD的融合片段和流感神经氨酸酶（NA）蛋白的跨膜结构域插入流感HA基因中，设计了一种嵌合病毒。这种设计允许流感病毒包膜同时展示流感HA蛋白和新冠RBD结构域。这种嵌合病毒，无论是灭活形式还是减毒活疫苗，都成功地在小鼠体内诱导了针对流感和新冠的保护性免疫反应。另外一种设计用膜锚定的SARS-CoV-2 RBD区域取代了流感基因组中的NA基因编码区域，创建了一种多周期复制的流感病毒载体疫苗，该疫苗是缺失NA的，同时针对流感和新冠。

基于VSV的联合疫苗

基于重组水疱性口炎病毒（rVSV）的疫苗平台，用外源免疫原替代VSV糖蛋白，能够从单次剂量产生快速而强大的免疫反应，并提供对各种病原体的保护，如埃博拉、寨卡、艾滋病毒和尼帕病毒。一种减毒rVSV疫苗设计了嵌合蛋白，以同时表达新冠刺突蛋白的特定区域和高度保守的流感M2外结构域（M2e）。这种疫苗诱导了强烈的体液和细胞免疫反应，为仓鼠或小鼠提供了显著的保护，使其免受新冠德尔塔变种以及H1N1和H3N2流感感染的挑战。

小结

在用于联合疫苗的各种平台中，每种平台都显示出独特的优势。例如，基于mRNA的疫苗平台提供了快速的制造时间，并能够灵活地结合多种病原体或血清型，使其成为一种有前景的泛呼吸道病毒疫苗策略。亚单位疫苗平台，它因其成本效益高的生产和呈现高密度、正确折叠抗原的能力而受到认可，这些抗原确保了安全性和免疫原性。然而，由于化学不相容性和潜在的免疫干扰，将各种病毒的不同抗原组合成单一疫苗具有挑战。另一方面，VLP和纳米粒子具有高度有序的结构组织的内在特性，这可以确保联合疫苗中每种抗原的结构稳定。总之，随着流感、新冠和RSV等呼吸道病毒随着时间的推移而演变，疫苗设计必须适应这些不断变化的流行病学模式。因此，针对包括新毒株的灵活性的疫苗开发策略对于有效和广泛的保护至关重要，针对呼吸道病毒的联合疫苗是未来疫苗开发的重要方向。

参考文献：

1.Towards broad-spectrum protection: the development and challenges of combined respiratory virus vaccines. Front Cell Infect Microbiol. 2024; 14: 1412478.