军事科学院秦成峰教授谈国产新冠病毒mRNA疫苗

整理 | 常春藤 来源 | 深究科学

  导读 

近日，香港中文大学一组学者在medRxiv预印本（未经同行评议的论文）上发表论文，在两针接种灭活病毒疫苗后，再接种mRNA疫苗加强针，体内新冠病毒中和抗体浓度高，于是得出“异源接种会诱导出更强的综合免疫应答”的结论。这提示我们，如果我们使用mRNA疫苗作为加强针，对抗击新冠疫情可能更有效果。 然而，尽管目前有好几家公司在进行mRNA新冠疫苗研发，如复星引进的mRNA疫苗（3期），艾博生物与军科院研发的mRNA疫苗（3期）以及斯微生物（1期），但何时能完成临床试验，目前仍不知晓（该疫苗仍在尼泊尔、墨西哥等国进行三期临床试验）。 最近，新冠疫情卷土重来，国内很多地方出现了疫情。如有一款mRNA新冠疫苗的话，对疫情的防控可能会更有效。 作为与艾博生物共同开发新冠病毒mRNA疫苗的军事科学院研究员秦成峰，在今年9月份的中关村论坛第二届全球科学与健康生命论坛上分享了国产mRNA新冠疫苗最新的数据和进展。 如下为秦成峰教授在会上发言的整理内容（注：略有改动）。 非常荣幸有这个机会给大家分享下我们工作的进展，我叫秦成峰，来自军事科学院，今天大家聊了很多新冠疫苗，也聊了很多mRNA疫苗，通俗来讲mRNA疫苗就是将编码保护性抗原的mRNA，通过特定的递送系统传递至机体内，从而使机体获得免疫保护的一种生物制品。 

01 新冠mRNA疫苗的优势 

目前，主流的递送系统是LNP，即纳米脂球递送系统，它的特点是： 

1、研发周期非常短，整个研发生产过程不涉及细胞培养物质，不需要发酵、应对反应特别快； 

2、产能放大特别快，它的所有生产基本上类似于化学合成，通过定义模板开始就不需要发酵，所以可以实现线性放大； 

3、mRNA不进入细胞核，因此无外源性DNA感染风险； 

4、最后平台容易拓展，生产车间可以非常容易地转化成另外的品种。 

事实上，mRNA疫苗的研究十几年前就开始，新冠开始之前没有一个疫苗上市，大家对mRNA疫苗能否成功持非常怀疑的态度。   

2020年底，两个mRNA疫苗，一个是莫德纳一个是辉瑞和BioNTech联合研制的品种，在临床三期的结果获得了非常理想的免疫力保护结果，都超过了95%。更为重要的是，在后期的真实世界研究里面，对于病毒感染以及发病以及重症都达到90%以上，这是非常高的，对于传染病而言，对于其它类型而言，这是很少能够实现的一个保护率。   

我们对后续mRNA的评价也看得非常多，包括MIT十大突破性技术把mRNA疫苗作为排名第一，后面Weissman教授撰写文章认为下一代疫苗是mRNA。 

下一代疫苗到底是什么？有很多答案，今年美国拉斯克奖同样授予了卡里科教授和Weissman教授，因为他们在mRNA领域的贡献。   

我们来看mRNA研究的历史是非常不容易的一个过程，最初发现mRNA能翻译出蛋白质，科学家尝试在小鼠、人体上能够验证这个东西，验证它在体内能够把蛋白表达出来，然后发挥生物学功能，这是一个漫长的过程。直到2001年才开始真正尝试开始了人体试验，到了2009年才将mRNA作为肿瘤疫苗，开始了第一个正式的临床试验，在产业界2008年第一个真正的mRNA公司BioNTech成立，2010年莫德纳公司成立，直到2020年正式有品种获批。   

目前，进入临床的mRNA疫苗实际非常少，不到100个品种，绝大多数是肿瘤。除此之外，在传染病领域，如寨卡、埃博拉，包括这次新冠疫苗品种也是研究的对象。 

02  国产新冠mRNA疫苗有何特点 

中国很早也开始了mRNA研究。通过重新回溯论文，早在2003年我们就开展了在肿瘤领域用mRNA做探索的研究，包括2016年，最近高福院士发表了一系列用mRNA治疗传染病，包括递送技术、专利。 

早在2006年就有了关于递送和候选的发明专利，国家层面其实mRNA疫苗也比较重视。国家自然科学基金连续几年资助了mRNA的项目，包括传染病、肿瘤，当然资助的金额不大。尤其是科技部在今年关于病原学与防疫技术体系研究里，专门在揭榜挂帅中把mRNA关键技术平台列入了一个重点突破的方向，凸显了国家对mRNA体系的重视。

更为重要的是，新冠疫情爆发之后，科技部部署了五条技术路线当中，专门把mRNA疫苗列为一个技术路线，当时在立项的时候还没有一个mRNA产品获批，所以国家层面前瞻地部署启动了这个平台。我们在科技部支持下开展了研究，第一个选择了抗原，选择了RBD，前面反复提及了为什么RBD，作为一个非常有效地诱导中和抗体产生的潜在候选。   

如果同样剂量的mRNA产生的抗体更多，所以我们使用的剂量可能更低，产生有效抗体的能力提高了，包括遇到ADE的能力，不论新冠、SARS，还是MERS，都表明本质都不会有ADE风险。    

我们选择的RBD区域是319-549个氨基酸，利用这个抗原，我们结合了与艾博生物合作建立的一步反应包装体系。在这个体系里，我们化学合成把mRNA和脂类辅料线性混合放大，能够连续生产包装在纳米脂球颗粒里面的mRNA疫苗，每一个颗粒里面包裹了一定的mRNA，这样mRNA能够在体内诱导出相应的免疫反应。   

实际上，不同的体系都可以包出来，但是包出来的mRNA是不是都能够高效表达，决定了mRNA疫苗的有效性，这也是mRNA疫苗几十年年来发展的的核心因素。 所以，我们很快地测试了通过纳米脂球把mRNA地送到体内，在体内把RBD这种蛋白表达出来。我们看到，无论是肌肉注射还是皮下注射，都看到了大量的绿色荧光蛋白表达，这种表达表明体内从mRNA表达出蛋白。 

那么，是否能够被抗原加工形成抗体反应？后面我们通过一系列免疫荧光分析发现，局部注射的肌肉组织里能够看到大量RBD重组的蛋白表达，在淋巴结中也可以看到大量的表达，像这种附着抗原加工的细胞里面能够看到RBD蛋白高效表达，这意味着在体内的蛋白能够激活出高效的抗体反应。 后面我们小鼠的实验分别测试了不同剂量下通过两针免疫的抗体反应，无论2微克还是10微克，在小鼠的体内都能诱导大量中和抗体的产生。中和抗体效价可以达到2000或者7000，这是一个非常高的保护密切相关的的水平。    

产生的中和抗体是否有保护呢？我们在动物模型上进行了病毒的攻毒实验。经过病毒攻击之后，没有免疫的小鼠无论是肺还是气管里面都有大量的病毒复制，但在免疫的小鼠里面，无论是2微克还是10微克都没有病毒复制迹象。    

同样我们用多种测试发现这种疫苗不仅仅抑制了病毒的复制，也抑制了后面由病毒导致的病理现象的产生。同样，在非人灵长类身上，也能激活它相应的免疫反应。我们用同样的免疫程序，在0天和14天分别免疫猴子，然后在52天用新冠病毒攻击，看到没有免疫的猴有大量的病毒复制，只要经过低剂量和高剂量都看不到病毒复制，它的肺里面非常地干净，没有看到任何病理进展。  

更为重要的是，我们检测了受试猴的肺和鼻拭子，都没有看到病毒RNA的存在。 mRNA疫苗不仅仅阻止了病毒在肺里面复制，也阻止了在呼吸道系统的进一步向体外排毒的情况，这些结果支持了我们后面的临床研究。  

在疫苗的初期，疫苗的可及性是我们必须考虑的重要问题，mRNA热稳定非常差，无论是国外的莫德纳，还是BioNTech，都需要低温保存。 为了解决这个问题，我们做了一系列从RNA分子到质量控制、工艺改进，最终我们实现常温2-4摄氏度可以长期保存。

上图是我们经过6个月储存，我们对它的理化和生物学指标进行检测，可以看到6个月后无论是纯度和加帽率，还是颗粒的粒径以及它的免疫原性，都没有显著丧失，也就是说能够长期储存，这也是我们区别国外mRNA疫苗的显著特点。 我们临床前的研究发表在Cell 杂志，临床一期在浙江，二期在广西和山西。

目前，一二期结果基本完成，海外三期我们已经正式启动，包括尼泊尔、墨西哥、印尼几个国家都陆续开展三期。

至于三期疫苗的结果怎样，我们也非常渴望最终实验结果的出现。 最终疫苗的保护率跟什么有关系？可能跟中和抗体有非常密切关系。2021年，在Nature Medicine 发布的文章比较了目前公开发表的疫苗抗体水平和病人康复后血清的关系，基本判定病人恢复血清的抗体水平，代表它的保护率多高。通过一期初步的数据我们可以看到，在我们使用的临床3期的剂量之下，它达到的中和抗体达到145，是康复者血清的2倍的关系，对应这个保护率应该是比较高的。 

另外，像前面几位专家介绍到的，除了我们前面应对的野生型病毒，变异株的出现，尤其是阿尔法、贝塔、德尔塔，值得我们关注。新冠病毒NTD里面突变的比率非常高，是在整个S蛋白里面高度易变的位点，但在RBD里面突变位点比较低。那么，我们前面的疫苗设计是不是能把我们抗原的优势体现出来？我们分别测试了目前比较流行的阿尔法、贝塔和德尔塔毒株的中和抗体水平，看到不论是假病毒还是真病毒，我们目前使用的临床三期疫苗对于这三种变异株都能比较好的保护。 印度株中和抗体只下降了1.5倍，南非株下降了4倍，但是仍然维持在100以上的水平，预期依然比较有效。 

03  国产新冠mRNA疫苗的优势

简单总结下，我们国产mRNA疫苗和美国两家有区别，无论从分子设计、抗原选择，还是递送系统，都是完全区别于美国，有我们独有的知识产权。

我们使用的是单人份的预充针，而美国是多人份的混合。我们热稳定性也是能显著区别于国外已经上市的mRNA疫苗，这个是完全适应我们国情的国产mRNA疫苗。  

最后，我们感谢一系列合作伙伴，感谢艾博生物和沃森生物，是它们将mRNA做成了一个真正的产品，感谢我们临床试验的合作方，包括李兰娟院士、董晨院士，包括中检院的合作团队，感谢国务院联防联控机制的疫苗研发专班给我们的大力支持。  

最后，我们希望中国除了有灭活病毒疫苗外，也有一支我们自己研发设计和生产的mRNA疫苗给大家。