疫苗

Comprehensive Characterization Platform for Vaccine

Author: Mika Huang     Date: September 14, 2022

疫苗是将病原微生物或者其代谢产物,经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的生物制品,用于预防传染病和其他疾病(如癌症)。目前,疫苗已成为全球范围内应对COVID-19疫情的重要利器。

病毒疫苗的发展历程分为三个阶段:

第一代疫苗:灭活/减毒疫苗,通过将病毒等病原体灭活或减毒后,注射到人体内,使人体产生对该类病原微生物的免疫。

第二代疫苗:利用病毒关键蛋白,如新冠病毒刺突(spike, S)蛋白,直接表达抗原的重组蛋白疫苗或以病毒为载体,将抗原的基因构建到病毒基因组的病毒载体疫苗。其中,病毒样颗粒(Virus-like particles, VLPs)疫苗是重组蛋白疫苗的一种,是由病毒结构蛋白自组装形成的空壳,其结构与天然病毒相似,但不含病毒核酸。

第三代疫苗:以mRNA或DNA为代表的核酸疫苗,通过递送载体,如脂质纳米颗粒(lipid nanoparticles, LNPs)将编码关键蛋白的核酸直接递送到胞内,翻译产生抗原,诱导机体产生免疫应答,是目前最具潜力的疫苗。

不同技术路线的疫苗各有千秋,如灭活疫苗具有生产工艺成熟、抗原性强等优势,但存在生产成本高、速度慢,免疫期短、需要多次免疫等不足。病毒载体类疫苗无需培养感染性病毒,安全性更高、诱导细胞免疫,免疫效果更好,但是可能面临预存免疫的挑战。传统的灭活疫苗、减毒疫苗、腺病毒载体疫苗等均是通过对活病毒进行扩增,实现疫苗的大规模生产;在生产过程中需要监测病毒的大小、颗粒浓度等变化,优化生产的工艺。与传统病毒疫苗相比,第三代mRNA疫苗通过递送载体将病毒关键蛋白的mRNA递送到体内,相比于前两代病毒疫苗具有明显的优势。

mRNA疫苗面临的最大挑战是选择合适的递送系统,需要重点关注LNP等递送系统不同脂质组分配比、颗粒大小、生产工艺等对mRNA疫苗及其稳定性的影响。

目前,新冠疫苗的研发主要包括病毒灭活疫苗、基因工程重组疫苗、病毒载体类疫苗、核酸类疫苗(质粒DNA、mRNA等)等技术路线,对疫苗的质量控制和稳定性跟踪是保证疫苗安全性和有效性的关键。