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小药说药生物制剂篇-疫苗

自新冠肺炎暴发以来 ， 疫情的“防”和“治”一直是全球的焦点 ， 而疫苗一直被认为是病毒防控最有效、最实用的措施 。 正因如此 ， 才有了前一阵子美国总统特朗普与美国国立卫生研究院（NIH）下属过敏与传染病研究所所长托尼·福西博士的一段对话：
特朗普表示：“我更希望听到的是几个月 。 ”
托尼·福西反复强调：“至少需要1年！”
这段对话遭到众多网友吐槽 ， 但却反映了一个真实的问题：很多人对疫苗的研发、生产、上市过程并不了解 ， 认为这是一蹴而就的过程 。 今天 ， 小药就来和大家聊一聊关于疫苗的那些事儿 。
疫苗的历史
疫苗这个概念的雏形 ， 最早可以追溯到中国古代“以毒攻毒”的记载 ， 在与疫病作斗争的过程中 ， 人们发现可以通过有限度的主动感染方式 ， 使人体对某种传染病产生特异性免疫功能 ， 从而避免疫病的发生 。 这种治疗思想在中国最早的医学著作《黄帝内经》中就有阐述 。 最早的文字记载出现在东晋葛洪所著的《肘后方》中 ， 该书又名《肘后备急方》 ， 是中国第一部临床急救手册 ， 书中记述了一种治疗狂犬咬伤的方法 ， 即“治卒有猘犬凡所咬毒方”有云：“仍杀所咬犬 ， 取脑傅之 ， 后不复发 。 ”也就是说 ， 将咬人的狂犬杀死 ， 将其脑捣碎成浆 ， 敷于患处可以治疗狂犬病 。 当然这种近似于神秘主义的方法在后来的实践中鲜有奏效 ， 但其做法却无意中契合了疫苗的原理 。
对这种理念成功的应用 ， 应该出现在人们对“天花”这种疾病的抗争中 。 在古代的各类传染病中 ， 天花是一种令人谈虎色变的病种 ， 它是由感染天花病毒后引起的 ， 感染后会出现严重的寒战、高热、乏力、头痛、四肢及腰背部酸痛等症状 ， 皮肤上成批地依次出现斑疹、丘疹、疱疹、脓疱等 ， 有较高的致死率 。 针对天花 ， 人们逐渐探索出了接种“人痘”来阻止其传染的手段 。 所谓“人痘” ， 就是用人所感染的天花病毒为材料 ， 主动地让未感染的人接触这种毒素 ， 以达到产生天花病毒抗原体的目的 。 在明末清初 ， 中国很多医生为儿童接种人痘 。 分为两种方法 ， 其一是将天花病人穿过的衣服给儿童穿 ， 其二是将天花病人的痘痂风干研成粉末 ， 用小管吹入儿童鼻孔 。 用现代医学的角度分析 ， 这是有一定科学根据的 。 天花病人穿过的衣服或痘痂粉末中含有失活的天花病毒 ， 有可能诱导产生特异性免疫应答 。 这两项技术也被记录到预防天花的专著《种痘新书》中 。
小药说药生物制剂篇-疫苗
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现代疫苗的首次出现 ， 被认为是在1796年5月14日这一天 ， 英国医生爱德华.琴纳（EdwardJenner）在一个小男孩的手臂上接种牛痘用来预防天花 。 琴纳在乡间行医 ， 他发现农场的挤奶工很少患天花 ， 但一般都会得牛痘 。 牛痘与天花相似 ， 但毒性很弱 ， 对健康不会产生很大影响 ， 是否牛痘让他们获得了对天花的免疫力呢？他产生了一个大胆的想法 ， 从挤奶女工手上的痘痂里取了一些脓液 ， 接种给了一名8岁男孩 。 之后 ， 男孩发了烧 ， 但无大碍 。 最关键的是 ， 琴纳随后给男孩接种了天花 ， 男孩并没有发病 。
琴纳通过这个步骤证明 ， 接种牛痘确实能让人获得对天花的免疫力 。 这一实验使得人类彻底打败了天花瘟神 ， 琴纳的工作也被认为是为免疫学奠定了基石 。
说到现代疫苗 ， 不得不提另一个人物：法国著名微生物学家、化学家路易斯·巴斯德（LouisPasteur） ， 他也被称为“现代疫苗之父” 。 现在我们喝的“巴氏奶”都经过了“巴氏灭菌法”的消毒 ， 这个方法就来自巴斯德 。 巴斯德做过很多关于疫苗精彩的实验 ， 其中一个是关于炭疽疫苗的 。 1881年 ， 巴斯德和助手给25头羊注射了他的炭疽疫苗 ， 12天后追加一次 ， 两周后再给所有羊注射毒性很强的炭疽杆菌培养液 ， 包括打过疫苗的羊和没有打过疫苗的对照组的羊 。 两天后 ， 对照组的羊不是死了就是处于垂死状态 ， 而打过疫苗的羊全都健康地活着 。 经过一系列努力 ， 巴斯德总结出一套严格的人工培育疫苗的基本方法 ， 造就了现代疫苗的一种重要类型 ， 灭活疫苗 。
巴斯德还有一大杰出的成就 ， 是发明了狂犬病疫苗 。 1880年底 ， 一位兽医带着两只病犬来拜访巴斯德 ， 并询问：“能不能利用病犬的唾液制成狂犬疫苗呢？”巴斯德和助理们冒着被咬伤的危险采集狂犬的唾液 ， 随后历经无数次的动物实验 ， 巴斯德推论出狂犬病病毒应该都集中于神经系统 。 因此他大胆提出设想 ， 从患狂犬病死亡的兔子身上取出一小段脊髓 ， 悬挂在一支无菌烧瓶中 ， 使其干燥 ， 看它是否有致命危险 。 经过多次实验 ， 他发现 ， 没有经过干燥的脊髓 ， 是极为致命的 ， 而经过干燥的脊髓 ， 却没那么致命 。 他把干燥的脊髓组织磨碎加水制成疫苗 ， 注射到犬只脑中 ， 再让打过疫苗的狗 ， 接触致命病毒 。 经过反复实验后 ， 接种疫苗的狗 ， 即使脑中被注入狂犬病毒 ， 也都不会发病 。 巴斯德高兴地宣布狂犬疫苗研发成功 。
1885年 ， 一位几乎绝望的母亲 ， 带着被狂犬咬伤的9岁小男孩约瑟芬来到巴斯德实验室门口 ， 哀求巴斯德救救她的孩子 。 巴斯德决定为小男孩打下人类第一针狂犬疫苗 ， 这时距离约瑟芬被狗咬伤已经四、五天 ， 而巴斯德在10天中连续给男孩注射了十几针不同毒性的疫苗 。 5天、10天、1个月过去了 ， 少年健朗如常 ， 安然返回家乡 。
疫苗的种类
1.第一代疫苗：
包括减毒活疫苗和灭活疫苗 。
减毒活疫苗是指病原体经过甲醛处理后 ， A亚单位（毒性亚单位）的结构改变 ， 毒性减弱 ， 但B亚单位（结合亚单位）的活性保持不变 ， 即保持了抗原性的一类疫苗 。 将其接种到身体内 ， 不会引起疾病的发生 ， 但病原体可以引发机体免疫反应 ， 刺激机体产生特异性的记忆B细胞和记忆T细胞 。 起到获得长期或终生保护的作用 。 与灭活疫苗（死疫苗）相比 ， 这类疫苗免疫力强、作用时间长 ， 但安全是一个问题 ， 具有潜在的致病危险(有可能因发生逆行突变而在人体内恢复毒力） 。 我国长期使用的脊髓灰质炎糖丸疫苗就是一种减毒活疫苗 。
灭活疫苗是指先对病毒或细菌进行培养 ， 然后用加热或化学剂(通常是福尔马林)将其灭活 。 灭活疫苗即可由整个病毒或细菌组成 ， 也可由它们的裂解片段组成 。 灭活疫苗可以理解为病毒的尸体 。 将其注射到人体 ， 这些病毒尸体不具有遗传物质 ， 或者遗传物质已被破坏 ， 所以无法造成人体的感染 。 但病毒的蛋白质外壳可以诱导人体产生特异性免疫应答 ， 从而让人产生相应的疾病免疫力 。 例如我国曾长期使用的乙肝疫苗、流感裂解疫苗就是一种灭活疫苗 。 灭活疫苗使用上比减毒疫苗安全 ， 没有毒力返祖的风险 。 但它只诱导体液免疫应答 ， 负责合成抗体的细胞只能对这种病原体保持一定时间的“记忆” ， “忘记”以后免疫力就衰竭了 。 由于免疫效果弱所以需要多次接种（基础+强化） ， 并且产生抗体保护时间短 ， 一般3-5年后需要再次接种 。
2.第二代疫苗
主要代表就是亚单位疫苗和重组基因疫苗 。
亚单位疫苗 ， 即通过化学分解或有控制性的蛋白质水解方法 ， 提取细菌、病毒的特殊蛋白质结构 ， 筛选出的具有免疫活性的片段制成的疫苗 。 亚单位疫苗是将致病菌主要的保护性免疫原存在的组分制成的疫苗 ， 也叫组分疫苗 。
重组基因疫苗 ， 是将代表细菌和病毒毒性部分的蛋白质的基因片段 ， 利用基因重组技术转入到工具细胞中 ， 让这些工具细胞海量生产相应的蛋白质 。 然后再收集、纯化这些蛋白质 ， 也就得到重组基因疫苗 。 常用的工具细胞包括大肠杆菌、酵母菌等等 ， 通过简单、高效的发酵工业可以快速批量生产 ， 成本比亚单位疫苗更低 。
小药说药生物制剂篇-疫苗
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这两种疫苗虽然效果也不错 ， 但原理上依旧是利用蛋白质/蛋白质水解产物诱导体液免疫 ， 仍然具有类似于灭活疫苗的缺点——免疫时间有限 ， 需要多次注射 。 而且这些蛋白质/蛋白质片段毕竟不是活病毒 ， 要想成功诱导特异性免疫应答离不开高效的佐剂 。 而佐剂又有很多种 ， 这都需要不断试错 。 所以两种疫苗的研发周期一点也不比第一代疫苗研发周期更短 。
3.第三代疫苗
主要包括重组病毒载体疫苗和核酸疫苗 。
重组病毒载体疫苗：将病毒负责诱导合成免疫原性蛋白质/亚单位的基因片段找出来 ， 然后嫁接到某种我们熟知的、没有致病性或者致病性极微弱的病毒（例如腺病毒）上 。 然后利用载体病毒带着基因片段进入人体细胞 ， 大量合成可以诱导免疫应答的蛋白质/亚单位 。 这就等于综合了减毒活疫苗和亚单位疫苗的优势 ， 又避免了各自的短板 。
小药说药生物制剂篇-疫苗
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重组病毒载体疫苗虽好 ， 但毕竟还是活病毒 ， 所以运输储存有一定要求 ， 对经济欠发达地区可能还不太友好 。 例如我国独立研发、具有完全自主知识产权的重组埃博拉病毒病疫苗 ， 虽然已经获批上市 ， 但埃博拉病毒疫情主要还是在非洲 。 但非洲电力供应不方便 ， 很多部落地理距离遥远 ， 长途冷链运输确实有一定难度 。
核酸疫苗：包括DNA疫苗和mRNA疫苗两种 。 就是将编码某种抗原蛋白的病毒基因片段(DNA或RNA)直接导入动物体细胞内 ， 并通过宿主细胞的蛋白质合成系统产生抗原蛋白 ， 诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答 ， 以达到预防和治疗疾病的目的 。 两者的区别在于DNA是先转录成mRNA再合成蛋白质 ， mRNA则直接合成 。
所以核酸疫苗具备了重组病毒载体疫苗的优点 ， 但又不是活病毒 ， 没那么娇贵 。
疫苗从研发到上市的过程
疫苗从研发到使用主要可以分为五大阶段：研发阶段、注册阶段、生产阶段、流通阶段、使用阶段 。 每个大阶段内也包含不少小的阶段 。
【小药说药生物制剂篇-疫苗】研发阶段
从拿到病毒开始研制疫苗 ， 到完成III期临床研究的整个过程 ， 都可以称之为研发阶段 。 主要为以下几部分：实验室研制、临床前研究、I、II、III期临床研究 。 实验室阶段需进行毒株的筛选、必要的毒株减毒、毒株对培育细胞基质适应及传代过程中的稳定性研究 ， 并探索工艺质量稳定性 ， 建立动物模型等 。 临床前研究这一阶段的研究主要是在动物身上进行的 ， 例如豚鼠、兔子、甚至于与人类最接近的灵长类动物 。 在初步提示工艺可控、质量稳定及安全有效的前提下 ， 可以向国家药品监督管理部门申请进行临床试验 。 临床前研究一般需要5-10年 。
在完成临床前研究后 ， 就是研发阶段的第三个阶段 ， 临床研究 。 一般分为I/Ⅱ/Ⅲ期三个研究阶段 。
I期临床试验：初步考察人体安全性 ， 一般受试者为几十至百例 。 若疫苗I期临床结果显示安全性良好 ， 方可进行Ⅱ期临床试验 。
Ⅱ期临床试验：主要进行疫苗的剂量探索研究 ， 以及初步的有效性评价并考察进一步扩大人群后的安全性 。 一般受试者为几百到上千例 。 Ⅱ期临床试验达到预期目的后 ， 方可进行Ⅲ期临床试验 。
Ⅲ期临床试验：采用随机、盲法、安慰剂对照(或对照苗)设计 ， 全面评价疫苗的有效性和安全性 ， 一般受试者为数千到几万例不等 。 该期是疫苗上市获得注册批准的基础 。 若关键性Ⅲ期临床试验获得预期临床保护效果 ， 安全性良好 ， 企业方可将临床数据资料递交国家药品监督管理部门申报生产 。
全部临床试验一般耗时至少3-8年 ， 有的甚至长达10年以上 。 每期临床试验都设有严密的安全性监测、严格的终止标准 ， 每个疫苗都可能因为达不到预设目的或预期要求在临床期间被叫停 ， 甚至被终止 。
注册阶段
完成疫苗临床试验后 ， 企业需按照《药品注册管理办法》规定提交申报生产的研究资料 。 经生物制品药学、药理毒理学、临床及生物统计等相关领域专家审评 ， 认为疫苗安全、有效、质量可控 ， 并经临床数据核查后 ， 国家药品监督管理部门即发给企业生产现场检查通知 。 企业要在180天内准备好符合GMP要求的生产车间 ， 在检查组检查期间进行三批生产车间系统验证 ， 三批疫苗一致性系统验证 ， 验证均为生产全过程的系统性动态验证 ， 包括从投料开始直至形成最终产品的各个生产环节 ， 并实施全过程控制 ， 对关键中间品进行抽样、检定 。 检查组将对三批检查期间的产品现场封样 ， 送中检院检定 。 待中检院检定合格后 ， 国家药品监督管理部门将现场动态检查结果、中检院检定结果 ， 与注册审评意见进行三合一综合评价 ， 对认为安全、有效、工艺真实、质量可控的疫苗 ， 将给企业核发生产批件 ， 附带质量标准、生产工艺和使用的说明书/标签 。 企业拿到生产批件后 ， 方可在GMP车间生产疫苗
生产阶段
这一阶段就是按照已批准的工艺流程进行生产、检定、灌装等操作 。 待生产出产品后 ， 还需要送至中国食品药品检定研究院以及药品检定所进行抽样鉴定 。 检定合格后拿到合格证 ， 产品方可上市销售！
流通阶段
这一阶段主要就是销售以及产品发运的过程 。 大部分疫苗都需要2-8℃冷藏保存 。 因此在运输过程中药品的冷链运输也是非常重要的 。 国家在2013年底出台新版GSP、也就是《药品经营质量管理规范》 ， 来规定疫苗这类冷链产品在发运过程中的温度保证 。
使用阶段
这个阶段还有一部分临床研究称之为IV期临床研究 。 这一阶段是指新药上市后应用研究阶段 。 主要是评价大规模人群的保护效力/安全性 。 通常观察人数在数千至数万人群 ， 主要进行的是上市后疫苗的保护效力/安全性考察 。
可以看到 ， 从疫苗研发、生产、上市 ， 处处充满挑战 ， 没有所谓的捷径可走 。 国产宫颈癌疫苗用了18年才研发成功；艾滋病疫苗用了37年还没成功 ， 道阻且长 ， 所以请给科研工作者多一些耐心和支持 ， 尊重客观规律！


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