关于mRNA疫苗的一些关键问题

前言

以mRNA为基础的治疗代表了一个相对新颖和高效的药物类别。在COVID-19大流行期间，mRNA疫苗得到了极速发展，成为目前研究的热门领域之一。mRNA疫苗已经在针对SARS-CoV-2的保护中展现出卓越的效果，并且在治疗不同类型的恶性肿瘤和其它传染病方面也显现出潜在疗效。

然而，针对mRNA疫苗的安全性人们还有很多疑惑，目前，mRNA疫苗也只有在SARS-CoV-2的预防中获得批准，其在其它方面的疗效还有待进一步研究。很多问题需要解决，下面我们来一起探讨未来mRNA疫苗可能会面临的一些关键问题。

抗原反应持续时间

接种疫苗后，抗原被抗原呈递细胞吸收并运输到淋巴结，在淋巴结中，B细胞、抗原呈递细胞和滤泡辅助性T细胞（Tfh）之间的相互作用促进生发中心的形成。在生发中心内，B细胞随后增殖、分化并突变其抗体基因，以产生针对攻击性抗原的高亲和力中和抗体。生发中心反应和Tfh细胞诱导对于持久的抗体反应至关重要，这将保护患者数月或数年。

为了增强这一免疫反应过程的第一步，一些传递系统以抗原呈递细胞为靶点，翻译mRNA。积极靶向抗原呈递细胞的几种有希望的策略包括将单克隆抗体与LNP表面结合，并用树突状细胞特异性配体修饰LNP表面。或者，调节LNP的物理性质，如表面电荷，已用于提高癌症疫苗疗效。

此外，通过延长抗原mRNA的翻译来改变疫苗药代动力学已成为增强抗体反应的令人兴奋的工具。生发中心反应期间持续的抗原可用性已被证明可使抗体产生量增加约10倍。在小鼠中的一项研究表明，与未经修饰的mRNA相比，核苷修饰的mRNA循环时间更长，并诱导更强的Tfh细胞和生发中心B细胞反应。

在临床试验中，两次剂量的mRNA-1273也能在6个月内引发持久的抗体反应。尽管抗体滴度在研究期间略有下降，但所有年龄组均保持较高的中和能力。这些结果是有希望的，然而，抗体反应的持续时间是一个复杂的现象，不同的抗原会有所不同，需要更长期的数据才能全面理解。

针对病毒的突变

病毒基因组的突变在复制过程中很常见。尽管大多数突变对病毒的功能影响很小或没有影响，但一些突变可以增强免疫逃避，阻碍疫苗的开发。例如，30多年来，艾滋病毒的快速突变阻碍了有效疫苗的开发，而流感病毒的突变需要每年对疫苗配方进行修改，以针对优势毒株。

新出现的SARS-CoV-2变异也引起了对mRNA疫苗交叉变异效力的关注。B.1.351和P.1变体在棘突蛋白受体结合域的484位（E484K）存在谷氨酸（E）到赖氨酸（K）突变，这促进了免疫逃避。幸运的是，FDA批准的mRNA疫苗BNT162b2和mRNA-1273产生了针对B.1.351和P.1以及其他变体的交叉中和抗体，这表明它们可以提供针对它们的保护。然而，与最先的病毒相比，交叉中和效应已经显著降低。此外，在CureVac的候选CVnCoV的IIb/III期试验中，测序的124个COVID-19病例中有57%都是突变体，包括B.1.351和P.1变体。

如果这些变异毒株随时间逐渐成为主要变异体，则可能需要变异体特异mRNA增强剂。目前，Moderna正在评估最初的mRNA-1273疫苗和作为第三剂增强剂的最新版疫苗：mRNA-1273.351，它编码来自B.1.351变体的棘突蛋白，以及mRNA-1273.211，一种mRNA-1273和mRNA-1273.351的1:1的混合疫苗。

从长远来看，提供SARS-CoV-2和未来冠状病毒爆发保护的泛冠状病毒疫苗将会更有利。与HIV和流感一样，新的结构洞察有望促进冠状病毒保守位点的发现，加速抗原发现和疫苗设计。

安全性

总的来说，mRNA疫苗具有良好的安全性，临床试验中仅发生轻度或中度不良事件。然而，也有个别事件要求进一步优化mRNA抗原和运载工具组件。例如，CureVac基于鱼精蛋白的狂犬病候选药物CV7201在78%的参与者中引发严重不良事件，促使CureVac采用LNPs作为其后续狂犬病候选药物CV7202的首选给药平台。

与大多数药物一样，mRNA疫苗的不良反应往往随着剂量的增加而增加。例如，在CV7202的第一阶段试验中，5μg剂量具有不可接受的毒性，而1μg是耐受性良好的最高剂量。此外，在Moderna H10N8流感疫苗的第一阶段试验中，在400ug剂量患者出现严重不良事件，因此，试验以100μg剂量继续。

在使用Pfizer–BioNTech和Moderna的COVID-19疫苗时，分别在约百万分之4.7和百万分之2.5的接种者中观察到过敏反应，这大约是传统疫苗接种的2-4倍。一种说法认为，过敏反应归因于人群中预先存在的针对LNP中聚乙二醇化脂质的抗体。这些抗体被认为对许多消费品（例如牙膏、洗发水和泻药）中的PEG存在反应。据报道，40%的人群中存在抗PEG抗体，这可能会增加某些个体发生过敏反应的风险，并阻碍疫苗的效力。目前，CDC建议，对于对Pfizer–BioNTech或Moderna疫苗的任何成分有过敏史的个人，不应使用mRNA疫苗。很明显，我们需要更好地理解mRNA疫苗配方是如何引起过敏反应的，以便可以重新设计配方以改善安全性。

特定人群的疫苗接种

大多数疫苗，无论是传统疫苗还是mRNA疫苗，都是针对儿童或健康成人开发的。然而，由于免疫系统的不同，一些人群可能受益于替代疫苗接种策略或对疫苗接种的反应不同。

产妇/新生儿疫苗接种

怀孕期间免疫系统的动态特性增加了一个人对传染病的易感性，而感染会对产妇健康和胎儿发育造成灾难性影响。

为了应对这些挑战，产妇疫苗接种已成为改善产妇健康和降低新生儿发病率的工具。母体IgG抗体通过与新生儿Fc受体结合，很容易穿过胎盘，进入胎儿循环，保护胎儿免受病原体的侵害。在几项研究中，母亲接种mRNA负载的LNPs可防止怀孕小鼠中的胎儿寨卡病毒传播，并保护新生小鼠免受疱疹病毒和链球菌的感染。

尽管垂直转移的母体抗体可以防止新生儿感染，但它们也会阻碍对婴儿在以后的生活中接种疫苗的效果，其机制尚不清楚。延长抗原的可用性可能促进更强烈的生发中心反应，从而在存在母体抗体的情况下产生强大的婴儿免疫反应。

抗SARS-CoV-2的mRNA疫苗也被证明对怀孕和哺乳期人群具有免疫原性，并且在脐血和人类乳汁中检测到中和抗体。初步数据表明，mRNA-1273和BNT162b2在怀孕和非怀孕人群中引发类似的不良事件，并且疫苗不会增加新生儿死亡或先天性异常的发生率。然而，需要进一步的纵向研究来评估mRNA疫苗对产妇和新生儿健康的影响。

老年人

这一群体急需有效的疫苗，因为许多传染病影响着老年人。例如，70至90%的流感相关死亡率发生在65岁以上的患者中，而COVID-19的死亡率在大于65岁的患者中是年轻患者的62倍。

老年人更难接种疫苗，因为老龄化对免疫系统的先天和适应性反应都有不利影响。Toll样受体表达减少会阻止单核细胞和巨噬细胞分泌细胞因子和趋化因子，并限制与适应性免疫系统的串扰。由于细胞因子信号受损以及生理和细胞变化，感染期间的适应性免疫反应通常不充分。这些变化包括胸腺退化、幼稚B细胞和T细胞减少、T细胞受体多样性减少、对T细胞凋亡的更高易感性以及细胞毒性CD8+T细胞上关键受体如CD28的表达减少。

幸运的是，越来越多的证据表明，mRNA疫苗可能在所有年龄组都具有强大的效力。例如，在III期试验中，Pfizer–BioNTech的候选疫苗BNT162b2在所有治疗组中的疗效均超过93%。Moderna候选疫苗mRNA-1273也非常有效，在≥65岁的志愿者中显示出86.4%的有效性，相比之下，18-65岁志愿者的疗效为95.6%。

运载工具的设计对于提高老年人的疫苗效力非常重要。mRNA载体可以作为炎症佐剂，通过增强抗原提呈细胞向注射部位的募集来放大疫苗反应。在一项临床前研究中，CureVac的RNAVAC激活了TLR7，并在小鼠中产生了针对致命流感的持久免疫应答。诺华公司的乳剂MF59已经被用作mRNA递送载体，也可以作为佐剂。MF59增强了流感疫苗的免疫原性，已被批准用于老年人。

疫苗的获得

获得疫苗是实现广泛预防传染病的最大挑战，特别是在低收入国家。目前批准的SARS-CoV-2 mRNA疫苗的冷藏要求进一步限制了疫苗的获取。便携式和可重复使用的Arktek冷冻柜可以在流行病期间实现数百万剂疫苗的快速部署。

然而，在COVID-19病毒需要接种数十亿人，这需要耐热疫苗。目前，有两种SARS-CoV-2候选疫苗在室温下具有耐热性，如果这些耐热候选疫苗在临床试验中能够显示出良好的结果，他们可能在不久的将来简化全球对mRNA疫苗的获取。

疫苗的接受度

疫苗只有在接种后才有效，支持疫苗安全性和有效性的数据非常丰富，疫苗已经在世界部分地区根除了几种传染病，挽救了无数人的生命。然而，由于错误信息和反疫苗运动，公众的不信任感加剧，威胁到群体免疫力的维持，并使我们最脆弱的人群处于危险之中。

疫苗接种覆盖率下降可能导致威胁生命的疾病再次出现。例如，2000年从美国根除的麻疹在2019年感染了1200多人，原因是多个社区的疫苗依从性差。对于COVID-19，在美国，目前56–75%的接受度可能不足以达到至少80–90%的覆盖率，这一阈值被认为是对SARS-CoV-2群体免疫所必需的。

尽管提高疫苗覆盖率的大部分负担落在政府和公共卫生官员身上，科学界也可以通过提高mRNA疫苗的效力和安全性来提供帮助。提高疗效将降低群体免疫所需的接受度，提高安全性将阻止媒体对不良事件的报道，从而减少对疫苗接种的恐惧。

小结

几十年来，mRNA设计和核酸递送技术的进步，加上新抗原靶点的发现，使得mRNA疫苗成为对抗新兴流行病和现有传染病的非凡工具。两种针对SARS-CoV-2的mRNA疫苗，以革命性的速度研制，并提供了卓越的保护率，有望结束COVID-19的大流行。

此外，这些疫苗将LNP和RNA治疗从小众市场的产品提升为在大量人群中成功实施的预防性治疗。由此产生大量的安全性和有效性数据，以及成功的监管部门批准。我们可以乐观地认为，mRNA疗法将可能改变现代医学的疫苗接种方法、癌症免疫疗法以及蛋白质替代疗法。

参考文献：

1. mRNA vaccines for infectious diseases: principles, delivery and clinical translation. Nat RevDrug Discov. 2021 Aug 25 : 1–22.

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