世界之小，如一村落。無論何處，若是病毒性疾病研究失之毫厘，為這一疏忽買單的將會是全人類（喬舒亞·萊德伯格，1958年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者）。自2020年初開始，新型冠狀病毒感染席卷全球，至今全球確診人數(shù)破1000萬。世界衛(wèi)生組織總干事譚德塞表示，僅6月7日一天新增病例便達(dá)13.6萬例。
人類與病毒的戰(zhàn)爭，到底是魔高一尺還是道高一丈。
1、病毒對人類的危害
1914年發(fā)生的一次國際沖突，使歐洲大部分國家以及俄國、美國、中東和其他地區(qū)卷入戰(zhàn)爭，史稱“第一次世界大戰(zhàn)”。1918年11月11日，歷時52個月的第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束，戰(zhàn)爭以同盟國的失敗而告終，大約有6500萬人參戰(zhàn)，1000萬人喪生，2000萬人受傷。而比戰(zhàn)爭傷亡更為慘烈的是在一戰(zhàn)近尾聲時由甲型H1N1流感病毒引起的“西班牙流感”大爆發(fā)，疾病橫掃美洲、歐洲、亞洲，甚至愛斯基摩人聚集區(qū)，造成全球超過5億人被感染，死亡5000萬-1億人，遠(yuǎn)超一戰(zhàn)的死亡人數(shù)。
據(jù)聯(lián)合國新聞網(wǎng)消息，世界衛(wèi)生組織總干事譚德塞于2020年6月1日在日內(nèi)瓦舉行的在線記者會上表示，剛果（金）政府今天（1日）宣布，在該國西北部的赤道省姆班達(dá)卡市附近出現(xiàn)新一輪埃博拉病毒疫情。剛果（金）衛(wèi)生部提供的初步信息是，迄今為止發(fā)現(xiàn)了6例埃博拉病例，其中4人已經(jīng)死亡。隨著監(jiān)測活動的增加，可能會有更多的人被確診。這是剛果（金）自1976年首次發(fā)現(xiàn)埃博拉病毒以來的第11次疫情。而2014年肆虐西非的埃博拉疫情曾造成超6000多人死亡。
2020年初開始，新型冠狀病毒感染席卷全球，截止至2020年6月29日，全球（除中國以外）累計確診1013萬人，累計死亡人數(shù)50萬；美國累計確診人數(shù)最多，高達(dá)264萬，累計死亡人數(shù)13萬；中國是最早對疫情進(jìn)行防控的國家，目前累計確診人數(shù)達(dá)8.5萬人，現(xiàn)存確診511余人，其中約318人是在6月11日后，北京再次出現(xiàn)小范圍疫情爆發(fā)的確診病例。疫情是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭，給我們的經(jīng)濟(jì)生活、社會生活和精神生活都帶來了極大的沖擊。
圖1 全球、美國、中國疫情情況，截止2020.6.29，截圖來源于鳳凰網(wǎng)
2、疫苗的起源與發(fā)展
疫苗是人類醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的里程碑，是人類控制傳染病的主要手段，被視為20世紀(jì)最偉大的公共衛(wèi)生成就之一。
早在唐、宋時期，中國便有使用“疫苗”預(yù)防天花的記載。當(dāng)時，有痘衣法、痘漿法、旱苗法、水苗法4種：（1）痘衣法：給小孩穿攜帶天花病毒的衣服；（2）痘漿法：用棉花蘸取天花患兒的新鮮痘漿，塞入被接種對象的鼻孔內(nèi)；（3）旱苗法：將粉末狀干痂皮吹入被接種對象的鼻孔內(nèi)；（4）水苗法：用痘漿調(diào)裹痘痂粉末，捏成棗核樣，塞入鼻孔內(nèi)。這些方法經(jīng)印度、西亞逐漸傳入西方國家。
18世紀(jì)英國以牛痘接種預(yù)防天花，牛痘疫苗終結(jié)了威脅人類幾百年的天花病毒，此后，疫苗成為免疫方法進(jìn)入人類醫(yī)學(xué)界。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，法國科學(xué)家巴斯德發(fā)明減毒活疫苗技術(shù)，研發(fā)出了狂犬病疫苗、卡介苗等仍延用至今的產(chǎn)品。20世紀(jì)中葉開始，多糖蛋白結(jié)合疫苗、蛋白組分疫苗、亞單位疫苗等成為疫苗發(fā)展史中重要的成就之一。20世紀(jì)70年代開始，分子生物學(xué)的發(fā)展使得人類可以在分子水平上對基因進(jìn)行操作，發(fā)明了基因重組疫苗技術(shù)。21世紀(jì)后，隨著基因組學(xué)的發(fā)展，人類開始以基因組為基礎(chǔ)的疫苗發(fā)展策略。
圖2 疫苗起源與發(fā)展時間線
3、疫苗是對抗多種病毒感染性疾病的有效手段
1. 自然感染性天花病毒已徹底消失
“天花總是陰魂不散，向墓地里填塞著尸體。以無盡的恐懼折磨它的俘虜，令茍活的人們傳播它的威儀。它把小嬰兒變成令母親戰(zhàn)栗的怪物，讓少女的雙眸和臉龐成為戀人的夢魘。”—— T.B. Macaulay 《英國史》
1980年，世界衛(wèi)生大會確定天花已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)被消滅。正是由于疫苗的研制成功，才能使這種威脅人類幾百年的病毒徹底消失（除保存于美國疾病控制中心和俄羅斯國家病毒學(xué)和生物技術(shù)研究中心的留存樣本）。18世紀(jì)末，由天花病毒引起的天花疫情在全球造成恐慌，每年奪去數(shù)十萬人的生命。這是一種古老的疾病，至少可以追溯到公元前三世紀(jì)。被感染者不分貧富貴賤，不分男女老幼。重型天花病死率約30%，但痊愈后可獲終生免疫。
天花病毒屬于痘病毒科，是一種大型（200至400 nm）DNA病毒，抵抗力較強(qiáng)，繁殖速度快，可生存數(shù)月至一年半之久。研究報告顯示，天花病毒剛開始只是起源于生長在家畜身上的痘病毒，后來隨著畜牧業(yè)的大量發(fā)展，在極度臟亂差的環(huán)境下，痘病毒逐漸演化成天花病毒，讓毫無防備的人類損失慘重。而在隨后幾個世紀(jì)中，天花病毒只是被壓制，每隔幾十年就會發(fā)生一次重大感染。直到2018年7月，F(xiàn)DA才批準(zhǔn)了第一種治療天花的藥物---p37蛋白小分子抑制劑替韋立馬。疫苗接種仍然是我們能使用的唯一的預(yù)防性工具，天花是迄今為止人類消滅的惟一的一種病毒傳染病。
2. 脊髓灰質(zhì)炎感染患者減少99%
脊髓灰質(zhì)炎病毒（poliovirus）是引起脊髓灰質(zhì)炎的病毒，該疾病傳播廣泛，是一種急性傳染病。病毒常侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)，損害脊髓前角運(yùn)動神經(jīng)細(xì)胞，導(dǎo)致肢體松弛性麻痹，又因多見于兒童，故俗稱為小兒麻痹癥。
圖3 脊髓灰質(zhì)炎病毒，來源于參考文獻(xiàn)7
脊髓灰質(zhì)炎病毒的傳染能力強(qiáng)、傳播速度快，當(dāng)在居住環(huán)境擁擠和衛(wèi)生條件差的情況下時，病毒會使體內(nèi)沒有特異性抗體的家庭成員全部感染。在易感人口多、氣候溫暖、潮濕的地區(qū)，糞-口傳播、病毒污染生活用品、飲用水污染等等都可能引起脊髓灰質(zhì)炎的暴發(fā)流行。因此，及時利用脊髓灰質(zhì)炎疫苗來進(jìn)行預(yù)防是極為重要的。
脊髓灰質(zhì)炎病毒根據(jù)其抗原免疫原性的不同劃分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，是WHO推行計劃免疫進(jìn)行控制的重點(diǎn)傳染病。1988年，WHO確定了全球至2000年消滅脊髓灰質(zhì)炎的目標(biāo)。2000年起，我國已被WHO確認(rèn)為無脊髓灰質(zhì)炎國家。全球范圍內(nèi)雖然沒有實現(xiàn)消滅該病毒的目標(biāo)，但脊髓灰質(zhì)炎的發(fā)病率已大幅度下降。WHO推薦各國使用IPV（滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒疫苗，inactivated poliovirus vaccine，IPV）替代OPV（口服脊髓灰質(zhì)炎減毒疫苗，oral poliovirus vaccine，OPV），IPV免疫原性和安全性較OPV更好。2019年起，我國將脊髓灰質(zhì)炎疫苗的接種程序由1劑IPV+3劑bOPV改為2劑IPV+2劑bOPV。OPV是含有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型中的任一種血清型的疫苗，bOPV是含有任兩種血清型的疫苗，tOPV則是含有所有血清型的三價疫苗，隨著Ⅱ型脊髓灰質(zhì)炎病毒的消滅，現(xiàn)在一般OPV是含有Ⅰ型血清型的疫苗，為糖丸劑，bOPV是含有Ⅰ型、Ⅲ型血清型的二價疫苗，為口服滴劑。
人是脊髓灰質(zhì)炎病毒的天然宿主，至今為止尚無特異的治療脊髓灰質(zhì)炎病毒感染的藥物。在疫苗出現(xiàn)以前，脊髓灰質(zhì)病毒是造成永久性殘疾的主要原因之一；疫苗出現(xiàn)后，脊髓灰質(zhì)炎感染患者減少99%，目前來看，對該病的控制主要依賴于疫苗的使用。
3. 第一個用于預(yù)防癌癥的人乳頭瘤病毒疫苗
早期，人們對人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPVs）的認(rèn)識有限，認(rèn)為其感染的疾病只是皮膚和生殖器疣等良性自限性疾病，但根據(jù)后期系統(tǒng)的宮頸癌流行病學(xué)數(shù)據(jù)，人們發(fā)現(xiàn)宮頸癌的發(fā)生與HPV感染高度相關(guān)。
圖4 人乳頭瘤病毒DNA和衣殼蛋白，圖片來源于參考文獻(xiàn)8
宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤，全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示該疾病的死亡率非常高。近年來，宮頸細(xì)胞學(xué)篩查普遍應(yīng)用和HPV疫苗的接種預(yù)防使宮頸癌和癌前病變能夠早期發(fā)現(xiàn)并且降低其發(fā)病率。
WHO在較早前就提出“2030年全球消除宮頸癌”的目標(biāo)，15歲以下的女孩接種HPV疫苗的覆蓋率要達(dá)到90%以上。全球現(xiàn)有100多個國家將預(yù)防宮頸癌的HPV疫苗加入了常規(guī)免疫計劃，進(jìn)行國家資助的接種服務(wù)，就連我們刻板印象中衛(wèi)生條件低下、醫(yī)療條件落后的非洲國家盧旺達(dá)也下定決心要做“世界上第一個沒有宮頸癌的國家”，在世界各地的質(zhì)疑聲中向全國女性普及HPV疫苗。
目前許多國家都在為女性提供HPV疫苗接種，預(yù)防HPV感染的宮頸癌及其他相關(guān)癌癥。2006年HPV疫苗上市，同年奧地利啟動了HPV疫苗的接種計劃；2008年，英國及其地方政府啟動學(xué)校疫苗接種計劃，為12-13歲的女孩接種，以及向18歲以下的女孩進(jìn)行疫苗接種的三年追趕注射計劃；同年，蘇格蘭推出了一項全國性的HPV疫苗接種計劃，為12-13歲的女孩接種二價疫苗，并連續(xù)3年對18歲以下女孩補(bǔ)充接種。蘇格蘭還對女性接種HPV疫苗計劃進(jìn)行了為期八年的研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在蘇格蘭常規(guī)接種率約為90%，追趕計劃部分的接種率約為65%，這使得近年來蘇格蘭的高風(fēng)險HPV感染大幅下降。由此我們可以確認(rèn)，疫苗接種計劃已開始深刻改變蘇格蘭婦女中HPV 16和HPV 18的流行情況。在繼2008年英國疫苗接種計劃后的2019年，英國政府宣布，從9月起，將疫苗接種計劃擴(kuò)大到男孩；與此同時，在加拿大部分地區(qū)，作為子宮頸普查程序的一部分，現(xiàn)正向未受感染的婦女提供HPV疫苗，這可能會保護(hù)老年婦女不患宮頸癌，這一過程也可能會被包括英國在內(nèi)的國際社會采納。自2018年4月10日起，深圳將HPV疫苗納入醫(yī)保支付，包括四價人乳頭瘤病毒疫苗和二價人乳頭瘤病毒疫苗。
從世界各國的行動上可以看到，人們也正準(zhǔn)備使用HPV疫苗來逐步消除HPV病毒，降低宮頸癌及相關(guān)癌癥的發(fā)病率。
4. 乙肝疫苗的應(yīng)用顯著降低乙肝感染率
目前已知的人類肝炎病毒有甲型、乙型、丙型、丁型和戊型病毒五種。乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）是引起乙型肝炎（簡稱乙肝）的病原體，是一種DNA病毒，乙肝是造成全球肝炎類疾病負(fù)擔(dān)的最重要因素之一。
圖5 乙肝病毒感染細(xì)胞，圖片來源于參考資料9
經(jīng)過多年的醫(yī)學(xué)發(fā)展，流行病學(xué)研究結(jié)果已經(jīng)證明HBV感染與慢性肝?。òǜ伟┖透斡不┲g是存在關(guān)聯(lián)的。HBV感染是全球性的公共衛(wèi)生問題，鑒于乙肝在全球范圍內(nèi)都存在高發(fā)病率和高死亡率，全世界都致力于通過免疫規(guī)劃來控制其傳播與發(fā)病。目前，隨著基因工程疫苗的生產(chǎn)和投入，乙肝疫苗的普及率逐年上升，感染率呈下降趨勢。
1992年，世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦嬰兒最好在出生24小時內(nèi)接種乙肝疫苗。同年，我國將乙肝疫苗納入兒童計劃免疫管理，2005年將乙肝疫苗納入兒童計劃免疫，實施免費(fèi)接種。2013年，WHO的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，已有181個國家將乙肝疫苗納入計劃免疫，107個國家要求新生兒出生后24小時內(nèi)進(jìn)行乙肝疫苗的接種。
據(jù)WHO發(fā)布的《世界衛(wèi)生統(tǒng)計2018》，全球范圍內(nèi)乙肝疫苗的應(yīng)用顯著降低了慢性乙肝病毒的感染率，疫苗前時代5歲以下兒童的乙肝患病率為4.7%，2015年降低到1.3%；一般人群中乙肝患病率也從4.3%降為3.5%。
5. 疫苗預(yù)防流行性感冒漸見普及
流行性感冒（簡稱流感）與普通感冒不同，是由流感病毒所導(dǎo)致的病毒性感冒，主要通過飛沫傳播或通過眼睛、口腔、鼻腔、病毒污染物等直接/間接接觸傳播，具季節(jié)性特征，冬春季是流感的高發(fā)季節(jié)。
基于流感病毒核蛋白（nucleoprotein，NP）和基質(zhì)蛋白（matrix protein，M）抗原性不同，將其分為甲（A）、乙（B）、丙（C）3種血清型，近年來新發(fā)現(xiàn)的流感病毒歸?。―）型。其中甲型流感病毒是能夠感染人類并導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病的主要型別，其經(jīng)常發(fā)生抗原變異，根據(jù)其主要表面糖蛋白又進(jìn)一步分為H、N亞型，如常見的能夠感染人體的H1N1、H7N9流感病毒等。
圖6 甲型流感病毒，圖片來源于參考資料10
據(jù)我國疾控中心2020年1月全國法定傳染病報告顯示（數(shù)據(jù)來源于國家衛(wèi)生健康委網(wǎng)站），自2019年12月份以來全國各省份陸續(xù)進(jìn)入流行性感冒冬季流行季，流行性感冒活動水平不斷上升，并相繼達(dá)到流行高峰期，流行性感冒發(fā)病人數(shù)達(dá)986543例，死亡人數(shù)達(dá)108例。
用來預(yù)防流感的疫苗稱為流感疫苗，接種流感疫苗是有效預(yù)防和控制流感的主要措施之一。流感疫苗可在每年9-11月接種，通常在接種后的2～3周獲得免疫力。成年人接種流感病毒疫苗可產(chǎn)生70%-90%的保護(hù)率，在兒童、老年人等易感人群中，疫苗保護(hù)率也可達(dá)到30%以上。但是，隨著流感病毒的頻繁變異，疫苗匹配性越來越差，每年流感疫情可造成數(shù)千人死亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，研發(fā)高質(zhì)量流感病毒疫苗迫在眉睫。
4、疫苗開發(fā)技術(shù)路徑
第一個真正意義上的疫苗接種——用牛痘來預(yù)防天花是由英國多塞特郡的奶牛飼養(yǎng)工Benjamin Jesty完成的。雖然Jesty既不是醫(yī)生也不是科學(xué)家，但他注意到這樣一個事實，那就是當(dāng)?shù)財D奶女工通過感染牛痘而獲得了對天花的免疫力，并且他從中總結(jié)出這樣一條原理：接種一種危害較小的疾?。ㄈ缗６唬?，可以對另一種危害大得多的疾病如天花提供保護(hù)。之后，Jenner在更大范圍內(nèi)證明了接種牛痘對人類最致命的災(zāi)難之一——天花的價值。
基于上述理論和實踐，19世紀(jì)70年代晚期，Pasteur借鑒了減毒-傳代修飾-毒力回復(fù)的概念，對雞霍亂弧菌進(jìn)行減毒處理的工作，開啟了細(xì)菌減毒傳代培養(yǎng)技術(shù)的先河。減毒/滅活疫苗技術(shù)經(jīng)過在炭疽、狂犬病和豬霍亂疫苗中的進(jìn)一步優(yōu)化和實驗，最終完成了減毒傳代培養(yǎng)技術(shù)儲備，實現(xiàn)了細(xì)菌/病毒滅活和減毒活疫苗制備。截止到20世紀(jì)初期，共有五種人用疫苗投入使用：牛痘疫苗和狂犬病疫苗兩種減毒活疫苗，以及傷寒、鼠疫和霍亂等滅活疫苗。20世紀(jì)上半葉，多種病毒毒株被分離出來，更關(guān)鍵的是Goodpasture開發(fā)了使用雞胚絨毛尿囊膜替代雪貂和小鼠培養(yǎng)病毒的技術(shù)。這種既便宜又安全的病毒培養(yǎng)技術(shù)為疫苗的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。而到了20世紀(jì)下半葉，隨著病毒能夠通過細(xì)胞靜置培養(yǎng)傳代，疫苗的發(fā)展開始進(jìn)入黃金期。之后組分疫苗、結(jié)合疫苗相繼問世，而隨著DNA重組技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，重組疫苗逐漸成為熱點(diǎn)。近年來，重組病毒載體疫苗受到了廣泛的重視，它是將外源保護(hù)性抗原基因插入到病毒基因組內(nèi)獲得重組病毒，免疫機(jī)體后表達(dá)出相應(yīng)的目的蛋白，從而誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。重組病毒載體疫苗具有插入外源基因長、接種途徑多、能誘導(dǎo)體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)及易生產(chǎn)制備等特點(diǎn)，如康希諾研制的埃博拉疫苗和新冠疫苗都是采用的腺病毒載體。而自從獨(dú)角獸公司Moderna登陸Nasdaq之后，mRNA疫苗也開始進(jìn)入人們的視線。雖然目前大多數(shù)利用mRNA誘發(fā)免疫反應(yīng)的工作都集中在腫瘤領(lǐng)域，但是在這次新冠病毒疫苗開發(fā)中，mRNA疫苗也展現(xiàn)了不同尋常的效率和潛力。
表1 人用疫苗的發(fā)展歷程及概況
來自：《Vaccines 疫苗學(xué)（第5版）》、CDE網(wǎng)站公開信息等
表2 疫苗不同開發(fā)路線的特點(diǎn)
來自：光大醫(yī)藥--新冠疫苗知多少及公開信息
表3 新冠疫苗研發(fā)技術(shù)路徑
來自：公開信息，截止時間至2020年6月19日，信息不完全收錄
新冠肺炎爆發(fā)后，全球醫(yī)藥公司和科研機(jī)構(gòu)積極行動，通過滅活病毒、重組蛋白、病毒載體、質(zhì)粒載體、mRNA等多種途徑開展疫苗研發(fā)。到目前為止，每種開發(fā)途徑下均有產(chǎn)品進(jìn)入到臨床研究階段。這說明，針對同一種病毒，可以通過多種路徑進(jìn)行疫苗的開發(fā)。而究竟哪種途徑效率最高、效果最好，則需要case by case去評價和嘗試。
表4 常見人類病毒感染性疾病及治療藥物
來自：【平安證券】抗病毒藥物方興未艾，仍存大量未滿足需求
近年來，SARS、埃博拉、MERS、2019-nCoV等病毒粉墨登場，全球化更是讓病毒的傳播有機(jī)可乘。除針對流感、乙肝和丙肝外，多數(shù)常見人類病毒感染性疾?。ㄈ绫?所示）無有效治療藥物。2020年6月10日，中國北京在55天無新冠病毒感染后，北京市西城區(qū)出現(xiàn)一例新冠肺炎確診病例，截止至6月28日24時，北京新增318例感染病例。單純依靠控制傳染源、切斷傳播途徑的方式控制疾病的流行會對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展產(chǎn)生較大影響，疫苗仍然是防控病毒性傳染病的主要手段。依托于生物技術(shù)的進(jìn)步，我們堅信疫苗終將戰(zhàn)勝病毒，這只是時間的問題。