2021-01-25 19:15:44聖天使

中國國產新冠疫苗還有秘密武器——DNA疫苗,保質期可達5年

我国首个dna疫苗获得批准


新冠疫苗大規模接種已在全球鋪開,決定運輸和儲藏是否便利的「穩定性」成了考驗一款疫苗的硬指標。我國在研新冠疫苗隊伍中,有一款疫苗在標準冷藏溫度(2-8℃)下保質期可達5年,室溫下可保持穩定1年以上,一旦投使,將為疫苗普及帶來巨大便利。

這就是新冠DNA疫苗。這款疫苗由艾棣維欣(蘇州)生物製藥有限公司(以下簡稱「艾棣維欣」)與美國生物製藥公司INOVIO聯合研發,目前正在中美同步開展2期臨床試驗。由於技術門檻較高,目前,全球還沒有人用DNA疫苗成功上市。這也是我國第一款獲批進入臨床的預防性DAN疫苗。

艾棣維欣戰略總監劉曉雁博士近日接受澎湃新聞(www.thepapaer.cn)採訪時表示,「這款疫苗可能會成為有史以來第一款獲批上市的DNA疫苗,並標誌着我國在核酸疫苗領域達到國際最領先水平。」

DNA疫苗與mRNA疫苗同屬於核酸疫苗,被業內稱為「第三代疫苗技術」。在剛剛過去的2020年底,新冠mRNA疫苗已經實現了從零到一的突破,DNA疫苗的研發進展也被業內密切關注。


我国首个DNA疫苗诞生,领先世界水平创新技术


什麼是新冠DNA疫苗 ?

新冠疫苗全球競速中,我國三款滅活疫苗始終領跑,成為大眾最熟悉的技術路線之一。事實上,新冠NDA疫苗也有眾多科研團隊「押寶」。

世衛組織歐洲中部時間2021年1月22日公布的最新數據顯示,目前,全球有64款候選新冠疫苗進入臨床研究階段,其中,滅活疫苗有9款(占比14%),DNA疫苗有8款(占比13%),數量上來看,兩者旗鼓相當。




世衛組織歐洲中部時間2021年1月22日公布的數據顯示,全球共有64款候選新冠疫苗進入臨床研究階段,其中DNA疫苗(DNA)有8款,滅活疫苗(IV)有9款。 世衛組織官網 圖

新冠DNA疫苗也是我國疫後布局的五條技術路線之一,屬於核酸疫苗技術路線。其時,艾棣維欣推出的新冠DNA疫苗項目獲得國家科技部立項,入選國務院應對新型冠狀病毒肺炎聯防聯控疫苗攻關任務,獲得了科技部和國家衛健委的持續跟蹤和支持。


劉曉雁介紹,DNA疫苗的原理是將編碼抗原蛋白質的DNA做成疫苗,輸入人體並在體內表達抗原,誘導人體產生免疫應答,從而使接種者獲得相應的免疫保護能力,達到預防疾病的目的。

新冠DNA疫苗免疫之後,會幫助人體產生記憶T和B細胞,當再次遇到新冠病毒入侵時,能夠快速產生大量的效應T細胞和B細胞,通過抗體中和掉入侵的病毒,通過T細胞(細胞免疫)消滅掉感染到細胞內的病毒。


上海交大醫學院上海市免疫學研究所科研副所長李斌在接受澎湃新聞採訪時介紹,作為傳統經典技術路線的滅活疫苗是使用體外培養的方式製備抗原,再將病毒抗原蛋白輸入人體,從而激活人體免疫反應;而新一代技術路線的DNA疫苗,是將遺傳編碼信息直接輸入人體,在體內產生抗原蛋白,並激活免疫反應。

李斌表示,DNA疫苗最大的優勢在於可在常溫下長期保存。


INOVIO於當地時間2020年12月24日在其官網發布的一份聲明稱,INO-4800(INOVIO與艾棣維欣合作研發的新冠DNA疫苗)可在室溫下保持穩定1年以上,在37℃可保持穩定一個月以上,其在標準冷藏溫度(2-8℃)下的設計保質期為5年,且在運輸和儲藏過程中無需冷凍。

「這些都是抗擊新冠、在全球及時分發疫苗的決定性因素。」該聲明稱。


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劉曉雁介紹,「5年保質期」是基於INOVIO前期開發的其它DNA疫苗產品在室溫下進行的長期穩定性研究的結果。據INOVIO官網介紹,該公司對冠狀病毒有着豐富經驗,曾研發過針對相關冠狀病毒引發的中東呼吸綜合徵(MERS)DNA疫苗,該疫苗為INO-4700。

「DNA疫苗的穩定性很好,在室溫下保存時間長,適用於偏遠地區,或者作為疫苗的戰略儲備。相比之下,mRNA疫苗對冷鏈的要求非常高,運輸成本高,這將給疫苗的可及性帶來挑戰。」劉曉雁表示。


同為核酸疫苗,mRNA疫苗的運輸離不開冷鏈。就目前全球率先投入使用的兩款新冠mRNA疫苗來看,輝瑞/BioNTech的疫苗需要在-80℃至-70℃的環境下運輸,而莫德納的疫苗則需要在-20℃的環境下運輸。

劉曉雁表示,DNA疫苗的優勢還體現生產方面。他介紹道,DNA疫苗是通過大腸桿菌發酵生產,表達系統非常的成熟,能夠快速地量產,工藝成熟成本低;而mRNA疫苗主要通過合成的方式生產,大規模合成難度相對比較大,需要一定時間來實現量產,且成本較高。


INO-4800正在中美兩國同步開展臨床試驗

劉曉雁介紹,2020年7月,艾棣維欣新冠DNA疫苗獲批在中國進入臨床試驗。1期臨床試驗已在上海華山醫院順利開展,同年9月實現首例受試者接種,現已完成全部45名健康受試者兩針接種,進入隨訪階段。2020年12月,這款DNA疫苗在國內正式進入2期臨床試驗,該試驗與江蘇省疾控中心合作在江蘇省開展。


INOVIO官網在當地時間2020年12月10日發布的一份聲明顯示,INO-4800在中國的II期臨床試驗已完成了首例受試者接種,這項臨床試驗預計會納入約640名18歲及以上的受試者。

「預計在今年第一季度,我們就能夠具備啟動3期臨床試驗的條件。」近日,劉曉雁在接受澎湃新聞採訪時表示。

上述INOVIO去年12月10日發布的聲明稱,INO-4800在中國開展的2期臨床試驗與率先美國開展的2/3期臨床試驗是各自獨立的。劉曉雁介紹,艾棣維欣和INOVIO聯合開發了這款新冠DNA疫苗,但各自分別在中美兩國申報並開展臨床試驗,因此1期和2期臨床試驗都是獨立開展的。


當地時間2020年12月23日,權威醫學雜誌《柳葉刀》子刊《臨床醫學》(《EClincalMedicine》)刊發了INO-4800美國1期臨床試驗結果,該論文為《新冠DNA疫苗INO-4800的安全性和免疫原性:一項開放標籤1期臨床試驗的初步報告》(《safety and immunogenicity of INO-4800 DNA vaccine against SARS-CoV-2: A preliminary report of an open-label, Phase 1 clinical trial》)。


論文介紹,INO-4800在兩組參與者(每組20人)中進行了評估,每組分別接受0.1mg或2.0mg疫苗的皮下注射,隨後在第0周和第4周使用CELLECTRA®電轉儀(一種醫療器械)。39名受試者完成了兩劑接種,2.0mg 組中有1名受試者在第二劑接種前中斷了試驗參與。


試驗結果顯示,INO-4800具有良好的安全性和耐受性,且通過引發細胞或(和)體液免疫應答,在100%(38/38)的受試者中都具有免疫原性。

研究團隊特別寫到,試驗中僅有1級(輕度)不良事件記錄(主要是注射部位局部反應),這與現有的獲批疫苗比具有優勢。對於一款成功的新冠疫苗來說,安全性很重要,這可以支持INO-4800在高危人群中廣泛研究,這些人群更容易受到新冠病毒感染併發症的影響,如老年人和合併症患者。


讓DNA「鑽」進細胞

據《上海科技報》此前報道,醫學分子病毒學國家衛健委/教育部重點實驗室和艾棣維欣加強新冠DNA疫苗科技支撐合作協議簽約儀式於2020年6月舉行,其時,中國工程院院士聞玉梅表示,艾棣維欣新冠DNA疫苗有兩個創新之處:一是在構建DNA時,ODN(寡核苷酸)的設計使DNA疫苗在細胞免疫和體液免疫的效果都很好;二是因為電轉裝置的應用,提升了DNA在人體的遞送效率。


電轉裝置即是指CELLECTRA®電轉儀。劉曉雁介紹,目前INO-4800在江蘇省疾控中心開展的II期臨床試驗是使用注射給藥,然後配合使用CELLECTRA®電轉儀。CELLECTRA®電轉儀屬於電脈衝儀,是一種醫療器械。注射完DNA疫苗之後,用電轉儀可以使DNA疫苗快速完成遞送。


劉曉雁介紹,電轉儀的作用原理是利用瞬間電流,通過物理的方式讓細胞膜打開。細胞膜會瞬時出現一些孔洞,讓DNA質粒通過孔洞進入細胞內,從而大幅度提高DNA疫苗的遞送效率。瞬間電流結束時,細胞膜的孔洞關閉。

「目前DNA疫苗相關的臨床試驗一般都會運用到電轉儀,較為普遍,除了預防性疫苗產品之外,還有治療性的品種,包括癌症疫苗等,都會使用到電轉儀。」劉曉雁介紹道。


關於電轉技術的引入,2020年11月15日發表於《中國新藥雜誌》的《針對新型冠狀病毒的 DNA 疫苗研究進展》一文有過詳細介紹。該文稱,在DNA疫苗開發的早期階段,通過肌內和皮下注射後,由肌肉細胞和單核細胞捕獲質粒DNA,用於抗原表達。然而,裸DNA很容易被脫氧核糖核酸酶( DNase) 和溶酶體( lysosome) 降解,使得它很難進入細胞中,造成了這些DNA疫苗的表達水平非常有限,導致免疫原性不高。


近年來,湧現了一些提升DNA疫苗免疫原性的策略,其中就包括遞送途徑的改進,電脈衝(電穿孔)的應用即是其中一種。

該文稱,DNA疫苗通過電脈衝儀遞送可以增加DNA疫苗進入動物細胞的水平,從而導致更多的抗原表達。引入電脈衝的遞送實驗證明,DNA疫苗進入肌肉細胞水平大幅度增加,並產生了數千倍的基因表達效果。目前,該電脈衝儀已經廣泛地應用到各種臨床試驗中,不僅大幅提升了DNA疫苗免疫激活的效率,同時也證明對人體影響很小,未出現過嚴重不良事件。


劉曉雁表示,DNA疫苗一般是通過物理方式進行遞送(電轉技術),不存在引入脂質體等新分子所帶來的潛在安全風險,而mRNA疫苗一般是通過脂質體包裹遞送,因此,修飾與包裹技術以及脂質體所產生的毒性,都是mRNA疫苗需要解決的問題。


建設中國最大的DNA疫苗與質粒生產基地

上述《針對新型冠狀病毒的DNA疫苗研究進展》一文介紹,核酸疫苗繼傳統減毒疫苗、滅活疫苗和基因工程亞單位疫苗之後被行業內稱為「第三代疫苗技術」,包括DNA疫苗和mRNA疫苗。


DNA疫苗發源於20世紀90年代。在過去的20年裡,科學家對動物進行了大量DNA疫苗的研究,這些動物包括魚、鼠、雞、貓、狗、豬和猴等。到目前為止,共有5個動物DNA 疫苗產品陸續上市,包括防止鮭魚感染傳染性造血組織壞死病毒的DNA疫苗、用於治療狗黑色素瘤的DNA疫苗、降低母豬分娩期間的發病率和死亡率的DNA產品和2018年獲得中國農業部批准的禽流感DNA疫苗。但到目前為止,仍然沒有一款人用DNA疫苗產品上市。


劉曉雁在接受澎湃新聞採訪時表示,在新冠DNA疫苗之前,我國還沒有預防性DNA疫苗獲批進入臨床。「這款疫苗可能會成為有史以來第一款獲批上市的DNA疫苗,並標誌着我國在核酸疫苗領域達到國際最領先水平。」劉曉雁稱。


據《上海科技報》此前報導,該疫苗在國內的I期臨床研究在華山醫院開展,華山醫院感染科主任張文宏是此次申報臨床試驗的研究者之一。在張文宏看來,此次合作意味深長,不僅僅局限在新冠疫苗的研發和生產,因為新冠疫情之後,還可能會有其他傳染病的挑戰。「國內現在不僅要開展疫苗的研究,還要建立疫苗研發的平台,後續如果遇到類似病毒引發的流行病時,我們可以進行快速響應。新冠核酸疫苗進入臨床試驗後,其在人體中的安全性和有效性數據也會為今後核酸疫苗的研發打下堅實的基礎。」


在劉曉雁看來,建立核酸疫苗技術平台具有重要意義。「尤其在應對突發公共衛生或生物安全事件方面,核酸疫苗技術平台能夠有效提供快速響應的技術支持與保障手段。核酸疫苗的技術平台一旦確定後,生產工藝和質量控制體系都可以通用和復用,不因抗原的基因變化而改變。所以核酸疫苗平台技術CMC方面的標準化程度更高,能夠減少臨床前的大量工作,適合新產品的快速開發。」


開展臨床研究的同時,新冠DNA疫苗的產能建設也在同步推進。

劉曉雁介紹,艾棣維欣正在蘇州生物醫藥產業園建設中國最大的DNA疫苗與質粒生產基地,新冠DNA疫苗的產業化工程正在分階段建設,第一階段設計產能2000萬劑/年,第二階段設計產能在1億劑/年,截至2021年1月,第一階段建設已接近尾聲。---(澎湃新聞)


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