澳科大劉良院士帶領研究團隊在新型載體新冠疫苗的研發獲突破性進展

新型冠狀病毒（SARS-CoV-2，簡稱新冠病毒）感染所致的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19，簡稱新冠肺炎）在世界範圍內流行，隨著多種新冠病毒突變體的出現和蔓延，疫情給人類和世界帶來了更多不確定性的影響。目前WHO確認關注的新冠病毒變異株主要包括在英國發現的B.1.1.7（Alpha）、在南非發現的B.1.351（Beta）、在巴西發現的P.1（Gamma）和在印度發現的B.1.617.2（Delta）。來自體外中和試驗以及不同臨床試驗和真實世界的研究資料提示，SARS-CoV-2變異株的傳染性和致病性可能增強，且有可能導致免疫逃逸和現有新冠疫苗保護效力下降，這使早期疫苗的局限性和對更優疫苗需求的迫切性愈發顯現。安全性好、免疫效力強、不僅能有效預防野生型SARS-CoV-2和其受關注的已知變異株引起的COVID-19，同時還具備對未來可能的未知變異株引起的COVID-19能有效預防的潛能、且無需多次接種及無需苛刻的冷鏈要求的“理想”疫苗，將是幫助人類徹底戰勝此次疫情的有效手段。

日前，澳門科技大學中藥質量研究國家重點實驗室主任、中國工程院劉良院士領導的研究團隊發表了對全球首個以腺相關病毒血清型5（Adeno-Associated Virus 5，簡稱“AAV5”）為載體、以SARS-CoV-2刺突蛋白（S蛋白）上的RBD及其延長段結構域（RBD-plus）作為免疫抗原的候選新冠疫苗——重組新型冠狀病毒疫苗（AAV5載體）的研究資料，相關文章《Single-shot rAAV5-based Vaccine Provides Long-term Protective Immunity against SARS-CoV-2 and Its Variants》發表在生物科學預印本論文平臺BioRxiv，詳文連結：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.08.23.456471v1 。本項研究是由澳門科技大學、廣州中醫藥大學、廣東省疾病預防控制中心、中國醫學科學院醫學實驗動物研究所、廣東省實驗動物監測研究所、廣東珩達生物醫藥科技有限公司等多家機構合作完成。

本項研究長達一年多的研究結果顯示，重組新型冠狀病毒疫苗（AAV5載體）具有免疫效力高、持久、廣譜、安全性好、可肌肉注射或滴鼻、且僅需接種一次的顯著優勢：

一、單次低劑量即可產生高免疫效力，兼具長效和廣譜性

1、以單次低劑量（1x10¹¹基因拷貝劑量）在小鼠肌肉注射接種該候選疫苗，40天時即可誘導出針對SARS-CoV-2的強烈且有效的免疫反應，功能性免疫保護中和抗體滴度達到1:1024的高峰值水準，並且僅此一次免疫，376天後，對SARS-CoV-2野生型及其變異株Alpha和Beta中和抗體滴度均高達1:1024。研究結果還顯示，該候選疫苗不僅能誘導極強的體液免疫，還能激發機體產生顯著的細胞免疫反應，在已接種該候選疫苗的BALB/C小鼠外周血細胞中，功能性記憶CD4⁺、CD8⁺T細胞顯著增加、關鍵細胞因子IFN-γ（γ干擾素）的分泌顯著上調。

2、以低劑量（1x10¹¹基因拷貝劑量）在大鼠肌肉注射該候選疫苗僅一次，334天後，針對SARS-CoV-2野生型及其變異株Alpha、Beta、Gamma和Delta，中和抗體滴度高達1:512-1:1024。

3、小鼠攻毒試驗表明，無論採用肌肉注射還是滴鼻方式，青年鼠和老年鼠接種該候選疫苗後，病毒數和感染性病毒滴度均可下降至不可檢測水平，該候選疫苗實現了對肺部的徹底保護。

4、基於S蛋白上不同結構域的序列保守性，該項研究測試和評估了S蛋白全基因序列及其各亞單位（S1段、NTD段、RBD段、RBD-plus段）誘導中和抗體產生的潛能，最終發現以RBD-plus作為免疫抗原可誘導產生最高的IgG和最高滴度的中和抗體，明顯優於以RBD、NTD、S1和S全長設計的候選疫苗。S蛋白基因的突變降低了先前疫苗誘導的中和抗體的效果，這導致針對野生型 SARS-CoV-2而設計的疫苗對變異株的保護效力降低甚至無效，但是以野生型SARS-CoV-2 S蛋白的RBD-plus段為抗原設計的AAV5載體新冠疫苗卻顯示出免疫一年後對Alpha、Beta、Gamma和Delta變異株均能誘導產生高滴度的中和抗體，峰值高達1:512-1:1024，這提示了RBD-plus結構域在研發具有廣譜作用的新冠疫苗中可能具有潛在的重要價值。結合攻毒試驗的結果，可以預期該候選疫苗或可對預防由野生型SARS-CoV-2和受關注的四種變異株導致的COVID-19和降低感染患者的病毒載量發揮重要作用，同時也具有對未來可能的變異株導致的COVID-19有效預防的潛能，當然這需要進一步臨床和真實世界數據的支持。

5、AAV作為遞送載體具有體內表達模式長期但並非終生的特點，多種AAV載體基因藥物的臨床試驗數據表明其藥效可維持數年（Amit C Nathwani et al. Blood. 2018 Nov 29; 132:491.）。AAV載體在相對長期的時間內持續表達的這一特點為開發長效但並非終生需要的新冠疫苗指出了方向。

新冠病毒疫苗免疫效力和保護時間不足的問題是人類戰勝新冠肺炎疫情的挑戰之一，該研究結果表明了以AAV5為載體的候選新冠疫苗在單次低劑量接種約一年後中和抗體滴度仍可維持在高峰值水準，因此可以預測，該候選疫苗接種一次有望實現數年的保護，這為克服先前疫苗保護效力不足、保護時間短、以及需依賴加強免疫的缺陷帶來可能。

二、安全性和可及性高

1、與屬於腺病毒科的腺病毒不同的是，腺相關病毒（Adeno-Associated Virus，簡稱AAV）是屬於細小病毒科的病毒，因其具有無任何疾病相關性的突出安全優勢、以及能夠持久高效表達目的基因的特點而被作為基因治療藥物的首選載體，並獲得了美國FDA和歐盟EMA的批准。AAV可以被直接通過高劑量靜脈注射，已被廣泛用於臨床治療及人體試驗（https://clinicaltrials.gov），安全性獲得了臨床驗證。在中國，亦已有兩個以AAV為載體的基因治療藥物獲批臨床試驗。

2、病毒免疫原性和其在人體內的預存抗體是影響病毒載體疫苗免疫效力、引發副反應的重要因素，但野生型AAV5的免疫原性低（Wang D, et al. Nat Rev Drug Discov. 18(5):358-378.），其在人群體內的預存抗體遠低於腺病毒及AAV其它血清型，有報導僅為3.2%（Sylvie Boutin, et al. Human Gene Therapy. 21(6):704-712.）。此外，AAV5是對肺粘膜上皮細胞具有高親和力的病毒(J Virol. 2000 Apr;74(8):3852-8.doi:10.1128/jvi.74.8.3852-3858.2000.），也是一種已知的熱穩定病毒載體，已有結果表明AAV載體疫苗在室溫下可保存長達一個月，而無需某些疫苗所需的苛刻冷鏈儲存運輸條件（Zabaleta N, et al. Cell Host & Microbe. 2021 Sept 8;29,1-17.）。從避免副作用和可及性的角度科學評估，選擇以AAV5作為新冠疫苗載體是一種極佳的設計。

3、該項研究在長達一年對接種該候選疫苗的試驗動物進行觀察，均未見任何副反應，對接種該候選疫苗一年後的小鼠組織進行全基因組測序，未檢測到AAV載體DNA序列。已有公開發表的研究結果表明AAV5不會融入非人類靈長類動物的基因組，也不會導致任何腫瘤的發生(https://hemophilianewstoday.com/2021/05/19/preclinical-data）。

4、免疫劑量和次數是疫苗質量和可及性的關鍵因素，為此該項研究進行了多個劑量組的免疫效力比較，結果表明，以1x10¹¹基因拷貝劑量即可誘導產生高滴度中和抗體，該劑量遠低於依賴全身給藥的AAV載體基因治療藥物的劑量（High K.A., et al. N. Engl. J. Med. 2019;381:455-64.），因此可以預期其具有更高的安全性。當然，預防性疫苗與治療藥物的風險與獲益有很大不同，尚需在臨床試驗中進一步探究其最佳劑量和安全性。該項研究也通過比較接種一次和接種二次產生的免疫效力，對該候選疫苗的接種次數進行了考察，結果表明只需接種一次即可持久地產生高滴度中和抗體，無需依賴加強劑量，這顯示出該候選疫苗具有更佳的可及性。

重組新型冠狀病毒疫苗（AAV5載體）是全球首個以AAV5為載體、以RBD-plus作為免疫抗原而設計出的候選新冠疫苗，該候選疫苗在臨床前研究中呈現出免疫效力強兼具廣譜性、免疫效力持久、安全性好、可及性高、且可通過滴鼻這種非注射途徑接種的特點，這為人類終結全球這場致命性流行性疾病帶來了新的解決方案和啟示。

該研究獲廣州實驗室應急攻關項目（EKPG21-23）和廣東省防控新型冠狀病毒感染科技攻關應急專項重點項目(2020A1111340003，2020111107001，2020KZDZX1057) 等資助。