脊髓灰質(zhì)炎疫苗的研制與發(fā)展趨勢(shì),免疫學(xué)論文

脊髓灰質(zhì)炎疫苗的研制與發(fā)展趨勢(shì),免疫學(xué)論文脊髓灰質(zhì)炎〔簡(jiǎn)稱脊灰〕是由1、2、3型脊髓灰質(zhì)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(xué)界稱為威脅兒童生命和健康的最大殺手.脊灰病毒通過(guò)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(dǎo)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(wú)異常感覺和狀態(tài)表現(xiàn)，但可在糞便中排出病毒，進(jìn)而感染別人。脊灰僅能通過(guò)接種疫苗進(jìn)行預(yù)防。1脊髓灰質(zhì)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(gè)握有手杖的脊髓灰質(zhì)炎式腳殘牧師的畫像。1789年，英國(guó)內(nèi)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(jì)里頻繁爆發(fā)，1952年是有史以來(lái)疫情最嚴(yán)重的一年，僅美國(guó)報(bào)告的病例就為57628例。我們國(guó)家于1953年將脊灰列入法定報(bào)告?zhèn)魅静?，隨后疫情報(bào)告日趨增加，全國(guó)每年發(fā)生病例報(bào)告數(shù)為10000~43000例，年發(fā)病率為6.21/10萬(wàn)，導(dǎo)致了大多數(shù)發(fā)病兒童的終身癱瘓。1955年，美國(guó)科學(xué)家JonasSalk研制出的第一個(gè)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(jì)90年代又再次進(jìn)入應(yīng)用。1963年，美國(guó)另一位科學(xué)家AlbertSabin研制出三價(jià)口服脊灰減毒滅活疫苗〔tOPV〕。1965年，我們國(guó)家中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院顧方舟教授等帶領(lǐng)的攻關(guān)小組，成功首創(chuàng)tOPV糖丸劑型并在全國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)逐步推廣使用。tOPV在全球范圍內(nèi)的推廣使用，使脊灰的發(fā)病率在短短幾年內(nèi)呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。美國(guó)1953年到1957年間的報(bào)告病例數(shù)由35000例降到5300例。自1988年世界衛(wèi)生大會(huì)提出全球?qū)崿F(xiàn)消滅脊灰目的以來(lái)，全球的脊灰發(fā)病率自當(dāng)時(shí)的約35萬(wàn)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(gè)會(huì)員國(guó)中的4個(gè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了無(wú)脊灰目的。2020年，全球仍有3個(gè)國(guó)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(bào)道。tOPV糖丸的持續(xù)使用，使我們國(guó)家1988年的發(fā)病率降到歷史最低水平，約為0.062/10萬(wàn)；自1995年起即無(wú)本土野病毒感染引起的病例報(bào)告；2000年10月，成功實(shí)現(xiàn)無(wú)脊髓灰質(zhì)炎目的。2018年10月，我們國(guó)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(guò)較大范圍和局部地區(qū)的tOPV強(qiáng)化免疫或掃蕩式免疫，對(duì)重點(diǎn)人群進(jìn)行查漏補(bǔ)種，及時(shí)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(bào)告病例后整1年，WHO再次公布我們國(guó)家恢復(fù)無(wú)脊灰狀態(tài)。2tOPV使用帶來(lái)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(zhì)炎的實(shí)踐證明，tOPV是預(yù)防野病毒感染最有效的手段，其免疫后能誘導(dǎo)較強(qiáng)的腸道黏膜免疫抵御野病毒侵襲，進(jìn)而減少野病毒排出量，到達(dá)降低野病毒傳播的目的，尤其合適在大規(guī)模接種活動(dòng)中使用。除此之外，tOPV為口服疫苗，接種方便，即便未經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)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(guó)家在消滅野病毒感染病例前的首選。當(dāng)前全球有124個(gè)國(guó)家全部使用tOPV,20個(gè)國(guó)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(shí)含有的活病毒可能因自然神經(jīng)毒力回升而導(dǎo)致疫苗相關(guān)麻木病例〔vaccine-associatedparalyticpoliomyelitis,VAPP〕的發(fā)生[3].據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，全球每年發(fā)生的VAPP約有500例[4].在tOPV使用國(guó)家，VAPP的年發(fā)生率為4.7例/100萬(wàn)出生隊(duì)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(wàn)。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(wàn)。國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，我們國(guó)家每年VAPP的發(fā)生率為0.27/100萬(wàn)~2.74/100萬(wàn)，平均每年報(bào)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(wàn)~17.89/100萬(wàn)。根據(jù)我們國(guó)家AEFI監(jiān)測(cè)信息管理系通通計(jì)，全國(guó)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(zhǎng)期衍生循環(huán)，可能導(dǎo)致其毒力返祖或變異而重新恢復(fù)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(lái)，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(guò)野病毒感染引起的病例數(shù)[2].據(jù)報(bào)道，我們國(guó)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(jìn)程中發(fā)揮了重要作用，但其使用帶來(lái)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(gè)國(guó)家都將面臨因而類病毒感染而可能導(dǎo)致的麻木性病例出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)[11].32020-2021年全球消滅脊髓灰質(zhì)炎終結(jié)戰(zhàn)略計(jì)劃2020年5月，第66屆世界衛(wèi)生大會(huì)通過(guò)了(2020-2021年全球消滅脊髓灰質(zhì)炎終結(jié)戰(zhàn)略計(jì)劃〕〔下面簡(jiǎn)稱戰(zhàn)略計(jì)劃〕的決議，提出在全球確認(rèn)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(zhuǎn)向使用OPV2+3型〔BivalentOralPoliovirusVac-cine,bOPV〕，以減少OPV2對(duì)OPV1和OPV3免疫力產(chǎn)生的干擾，降低cVDPV從尚在使用tOPV國(guó)家產(chǎn)生和輸入的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)因OPV2型撤出后不免疫人群的2型免疫力下降而可能導(dǎo)致重新出現(xiàn)的脊灰病例，要求所有當(dāng)前使用OPV的126個(gè)國(guó)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(qiáng)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(gè)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(jìn)行復(fù)制，因此誘導(dǎo)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(qiáng)接觸過(guò)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(jìn)而降低口腔傳播的風(fēng)險(xiǎn)[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(dú)1劑的tOPV免疫來(lái)講，前者所誘導(dǎo)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?jìng)骺贵w干擾的降低，其誘導(dǎo)產(chǎn)生的免疫保衛(wèi)力到達(dá)最高[15].一項(xiàng)在古巴進(jìn)行的研究表示清楚，4月齡嬰兒接種單獨(dú)1劑IPV可分別在92.3%,96.8%和91.1%的受試人群中誘導(dǎo)產(chǎn)生針對(duì)脊灰病毒1型、2型、3型的免疫應(yīng)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(cè)，這是由于1劑IPV免疫能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生足夠的體液免疫應(yīng)答，預(yù)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(dǎo)免疫反響，進(jìn)而避免VAPP的發(fā)生。5國(guó)內(nèi)外Sabin株脊髓灰質(zhì)炎滅活疫苗〔Sabinin-activatedpoliovirusvaccine,sIPV〕的研發(fā)當(dāng)前全球IPV的生產(chǎn)技術(shù)均把握在發(fā)達(dá)國(guó)家手中，僅有2個(gè)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(guò)中的生物安全級(jí)別要求較高，因此價(jià)格昂貴，在我們國(guó)家僅作為二類疫苗上市銷售。由于我們國(guó)家現(xiàn)實(shí)條件下開發(fā)傳統(tǒng)Salk株脊髓灰質(zhì)炎滅活疫苗〔conventionalinac-tivatedpoliovirusvaccine,cIPV〕面臨與大規(guī)模生產(chǎn)相關(guān)的生物安全問題，解決這一問題將導(dǎo)致疫苗生產(chǎn)成本的大幅上升，因此難以實(shí)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(guó)家推廣使用，對(duì)于維持無(wú)脊灰狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)全球最終鏟除脊灰目的具有重要的意義。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)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(chǔ)上[20],將生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給發(fā)展中國(guó)家的脊灰疫苗生產(chǎn)廠家。由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)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(zhǔn)文號(hào)，正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。6國(guó)產(chǎn)sIPV疫苗6.1生產(chǎn)工藝及質(zhì)量檢測(cè)方式方法建立中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所于20世紀(jì)80年代開場(chǎng)sIPV的研究。2003年建立了適應(yīng)微載體培養(yǎng)的三級(jí)Vero細(xì)胞庫(kù)和脊灰減毒株毒種庫(kù)，經(jīng)中國(guó)食品藥品檢定研究院檢定合格，批準(zhǔn)用于疫苗生產(chǎn)。隨后又逐步建立Vero細(xì)胞逐級(jí)放大技術(shù)和病毒大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，培養(yǎng)規(guī)模到達(dá)350升；以及病毒懸液澄清、超濾濃縮和層析純化技術(shù)等后處理工藝，以進(jìn)一步去除DNA殘留和Vero細(xì)胞蛋白，提高疫苗純度。根據(jù)這些研究結(jié)果制定了sIPV疫苗制造和檢定規(guī)程企業(yè)注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)。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(guò)自檢，各項(xiàng)指標(biāo)到達(dá)了企業(yè)注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表示清楚疫苗在一定條件下放置36個(gè)月，其外觀、效價(jià)、pH、鑒別試驗(yàn)等各項(xiàng)指標(biāo)仍能到達(dá)企業(yè)注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。這些疫苗樣品通過(guò)中檢院的檢定后，被國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)用于臨床研究。同時(shí)，開展sIPV疫苗質(zhì)量相關(guān)技術(shù)研究。針對(duì)sIPV疫苗關(guān)鍵效力指標(biāo)-D抗原檢測(cè)，采用ELISA法對(duì)制備的sIPVD抗原進(jìn)行定量研究，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)探索，建立準(zhǔn)確、靈敏、穩(wěn)定和快速的檢測(cè)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(duì)130名2月齡以上研究對(duì)象，根據(jù)成人兒童嬰兒的方式進(jìn)行Ⅰ期臨床研究以評(píng)價(jià)試驗(yàn)疫苗的安全性。對(duì)20名成人和20名兒童進(jìn)行中劑量和高劑量開放試驗(yàn)、對(duì)90名嬰兒進(jìn)行隨機(jī)雙盲〔以1∶1設(shè)不含抗原的疫苗成分安心撫慰劑對(duì)照〕的低、中、高劑量組研究觀察。結(jié)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(guān)的重度和嚴(yán)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(guān)，未征集到與疫苗接種相關(guān)的嚴(yán)重不良反響。對(duì)嬰兒組全程免疫后血清抗體檢測(cè)結(jié)果初步顯示試驗(yàn)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(jī)、陽(yáng)性對(duì)照、盲態(tài)觀察設(shè)計(jì)，對(duì)500名2、3、4月齡的健康嬰兒進(jìn)試驗(yàn)疫苗低、中、高劑量組，tOPV對(duì)照和cIPV對(duì)照組的安全性和免疫原性觀察。結(jié)果顯示sIPV高劑量和中劑量組1、2、3型抗體陽(yáng)轉(zhuǎn)率均在90%以上，抗體陽(yáng)轉(zhuǎn)率不低于tOPV和cIPV對(duì)照疫苗。各劑量組抗脊髓灰質(zhì)炎病毒中和抗體水平呈現(xiàn)明顯劑量梯度，3個(gè)劑量組1型抗體均顯著高于cIPV對(duì)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(duì)照接近；3型抗體則高劑量與cIPV對(duì)照組接近、中劑量組與tOPV對(duì)照接近。低劑量組2、3型抗體平均滴度均低于對(duì)照組。安全性觀察結(jié)果未觀察到與疫苗接種相關(guān)的嚴(yán)重不良反響。這些結(jié)果進(jìn)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(yáng)縣進(jìn)行。試驗(yàn)采用隨機(jī)、盲法、同類疫苗對(duì)照設(shè)計(jì)，對(duì)sIPV疫苗進(jìn)行免疫原性和安全性評(píng)價(jià)。試驗(yàn)共入組2月齡健康嬰兒1200名，首劑接種1200人，全部進(jìn)行安全性訪視。結(jié)果顯示，sIPV疫苗試驗(yàn)組和cIPV對(duì)照組全程免疫后抗脊髓灰質(zhì)炎病毒1、2、3型中和抗體陽(yáng)轉(zhuǎn)率優(yōu)效于對(duì)照組；試驗(yàn)組免前抗體滴度1∶8的受試者全程免疫后脊髓灰質(zhì)炎抗體4倍增長(zhǎng)率高于對(duì)照組；試驗(yàn)疫苗1、2、3型中和抗體平均幾何滴度和抗體增長(zhǎng)倍數(shù)均以試驗(yàn)組顯著高于對(duì)照組，率差95%可信限下限均大于研究假設(shè)的-5.0%.臨床試驗(yàn)中未觀察到與疫苗接種相關(guān)的4級(jí)不良事件，試驗(yàn)組和對(duì)照組3級(jí)及以上不良反響率無(wú)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(yàn)在美國(guó)疾病預(yù)防控制。中心和中國(guó)疾病預(yù)防控制中心采用sIPVⅡ期臨床試驗(yàn)的部分血清，分別對(duì)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(gè)毒株，以及2018年分離的新疆流行株進(jìn)行抗體穿插中和試驗(yàn)。檢測(cè)樣本均產(chǎn)生穿插中和反響，抗體滴度到達(dá)保衛(wèi)性水平，能夠預(yù)防脊髓灰質(zhì)炎病毒感染。7國(guó)際便宜IPV疫苗的研發(fā)進(jìn)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(shù)的壟斷，IPV疫苗的供給量和價(jià)格可能會(huì)成為在全球施行的戰(zhàn)略計(jì)劃的主要障礙。2020年聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)的采購(gòu)價(jià)格為每劑2.5美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其對(duì)低收入國(guó)家的采購(gòu)價(jià)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(nèi)開展大量研究，旨在使IPV成為發(fā)展中國(guó)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(wú)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(guò)增加細(xì)胞密度、優(yōu)化后處理工藝及使用無(wú)動(dòng)物源性的培養(yǎng)基等進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝。當(dāng)前已獲得不同程度的進(jìn)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(nèi)很難獲批上市。我們有理由相信，國(guó)