【专题目录】
1. mRNA疫苗的生物学机制及与传统疫苗的异同
2. mRNA疫苗在后疫情时代展现的优势与局限
3. 关键挑战与技术壁垒
4. 安全性与真实世界不良反应数据
5. 非COVID传染病疫苗研发进展与失败教训
6. 工艺开发与CMC挑战
7. 专利壁垒、技术封锁与供应链依赖
8. 监管路径与政策支持
9. mRNA疫苗未来的可持续性定位
10. 其他应用方向探索(如癌症疫苗、过敏疫苗等)
【本篇正文】第五章 非COVID传染病疫苗研发进展与失败教训
在COVID-19大流行期间,mRNA平台凭借前所未有的开发速度和良好的保护效力取得初步成功,被视为具备“即插即用”(plug-and-play)潜力的疫苗技术。然而,这一成功很大程度上受益于清晰的免疫靶点(Spike蛋白)、前所未有的全球监管灵活性,以及可能存在的普遍交叉反应性T细胞免疫,为平台在其他复杂病原体中的适用性留下较大不确定性。随着mRNA疫苗在更复杂的传染病领域展开验证,一系列关键失败逐渐暴露出平台层面的固有限制,包括宿主依赖型免疫效应、长期免疫记忆建立不足、多价配方的免疫干扰风险,以及难以克服某些病原体本身的免疫逃逸机制。其中特别具有转折意义的包括:Moderna针对RSV免疫空白婴幼儿的mRNA-1345试验因安全性信号被叫停并最终终止、CMV疫苗mRNA-1647在III期关键性试验中失败。这些挫折促使行业重新回到病原体特异性免疫生物学、宿主因素和递送平台特性的基本面,反思“平台速度”是否足以替代对免疫学靶点的深层研究。
本篇希望从研发与监管视角,对这些关键失败中的免疫学线索进行系统梳理,包括潜在的疫苗增强疾病(ERD)风险、免疫持久性的机制瓶颈、多价mRNA疫苗中的抗原竞争现象,以及被动免疫对主动免疫的抑制作用。讨论仅限科学层面分析,旨在为未来非COVID领域的mRNA疫苗开发策略提供参考,不涉及任何商业判断。1. RSV:ERD风险在mRNA平台中的再现?1.1 Moderna mRNA-1345 试验的核心安全信号
2024年7月,Moderna宣布暂停其针对5-7月龄RSV免疫空白婴幼儿的mRNA-1345(RSV单价)和mRNA-1365(RSV/hMPV二价)的Phase 1试验。FDA随后公开的资料显示,试验中出现了“严重/极严重”RSV下呼吸道感染(LRTI)病例不平衡(imbalance)。如表1所示,在接受15 µg mRNA-1345的婴儿中报告了3例严重LRTI,在接受15 µg mRNA-1365的婴儿中报告了2例,而安慰剂组仅1例。值得关注的是,疫苗组的这5名婴儿均需住院治疗,其中1名接受机械通气。这一模式符合疫苗增强疾病(ERD)的经典特征,即疫苗接种者在遭遇自然感染时,似乎比未接种者发生了更严重的疾病。基于这一潜在的严重安全风险,FDA对该项目实施了临床搁置(clinical hold)。Moderna公司亦于2024年9月宣布,终止其在2岁以下儿童中的RSV疫苗项目。
表1. Moderna RSV 婴幼儿试验关键安全信号(FDA数据汇总)组别 (年龄 5-7月龄)剂量严重/极严重 RSV LRTI 病例数住院病例数需呼吸支持病例数mRNA-1345 (RSV)15 µg331 (机械通气)mRNA-1365 (RSV+hMPV)15 µg220安慰剂N/A110
数据来源:基于FDA VRBPAC 简报文件及相关报道的数据汇总1.2 免疫机制线索:Th2偏向与免疫病理风险
Moderna试验所暴露出的信号之所以引起监管机构高度警惕,关键在于它触及了RSV疫苗开发史上最为典型、也是最具警示意义的风险场景。1960年代,一款福尔马林灭活RSV疫苗(formalin-inactivated RSV, FI-RSV)在RSV-naïve婴幼儿中接种后,在随后的流行季出现了严重不良结局:约80%的接种婴儿因重症下呼吸道疾病住院(对照组约为5%),并有2例死亡。该事件后来被概括为“疫苗相关增强呼吸道疾病”(vaccine-associated enhanced respiratory disease, VAERD)。
随后数十年的基础与临床研究逐步阐明了VAERD的主要免疫病理机制:
(1)抗原构象错误:福尔马林处理破坏了F蛋白关键的融合前(pre-fusion, pre-F)构象,使疫苗主要呈递融合后(post-fusion, post-F)构象,从而诱导以低亲和力、非中和性为主的抗体应答;
(2)免疫应答Th2偏向:配方中铝佐剂促进了以Th2为主导的辅助性T细胞反应,而非更具保护性的Th1优势反应;
(3)免疫病理性炎症损伤:在随后暴露于野生型RSV时,Th2相关细胞因子(如IL-4、IL-5、IL-13)驱动大量嗜酸性粒细胞浸润肺组织;同时,低质量抗体与病毒形成的免疫复合物沉积于气道,共同导致显著的肺部炎症和气道阻塞,最终表现为临床上的增强型呼吸道疾病。1.3 核心分析:LNP的免疫调节特性与宿主状态的交互作用
现代RSV疫苗(包括Moderna的mRNA-1345及GSK、辉瑞的蛋白亚单位疫苗)的设计原则均围绕避免VAERD风险而展开,其共同特点是使用稳定化前融合构象F蛋白(pre-fusion F,pre-F)作为抗原。pre-F是诱导强效中和抗体的关键构象,通常能够促进以Th1为主的免疫反应,从机制上减少Th2偏斜及随之而来的免疫病理风险。
然而,mRNA-1345在RSV-naïve婴幼儿中的试验结果提出一个关键问题:在采用正确抗原构象的前提下,为何仍出现增强疾病风险信号?现有数据提示,风险可能源于递送平台(LNP)与特定宿主免疫状态之间的相互作用,而非抗原选择本身。
(1)LNP的固有免疫激活性质
mRNA疫苗的免疫原性在相当程度上依赖LNP的先天免疫激活功能。LNP可通过TLR等感受机制诱导I型干扰素和一系列促炎性细胞因子,从而为适应性免疫提供重要的共刺激信号。然而,这种激活性质并非“中性”,其免疫调节方向可能受到宿主免疫成熟度的显著影响。
(2)宿主免疫背景的决定性作用
mRNA-1345在成人和较大年龄儿童(已存在RSV既往免疫)的研究中显示良好的安全性与免疫原性,说明pre-F抗原及其免疫表型本身并不具有固有风险。与此形成对比的是,在完全免疫空白的婴幼儿中观察到的异常反应,提示风险可能与宿主免疫系统的发育状态密切相关。
(3)关于婴幼儿免疫偏向的假说
婴儿的免疫系统在生命早期存在倾向性偏向(例如较明显的Th2主导特征),通常被认为是减少对环境抗原和母体成分过度炎症反应的发育性机制。在此背景下,有观点提出:LNP的强烈、非特异性先天刺激可能不足以有效引导Th1优势反应,反而可能在某些条件下放大既有的Th2偏向,从而形成有利于VAERD样病理发生的免疫环境。这一假说与试验中观察到的宿主状态差异性现象具有一定一致性,但仍需进一步实验数据支持。
总体而言,mRNA-1345在RSV-naïve婴幼儿中的试验提示:LNP的佐剂作用具有宿主依赖性,未必适用于所有免疫背景。在免疫系统成熟度较高或有既往感染史的人群中,LNP更可能驱动以Th1为主的保护性免疫;但在免疫发育早期的婴幼儿中,其免疫调节方向可能存在不确定性乃至偏离,为儿科初级免疫用途带来潜在风险。此类发现对LNP作为“通用佐剂”在婴幼儿疫苗开发中的可适用性提出了重要的科学和监管考量。2. mRNA疫苗的免疫持久性悖论:激活强、记忆弱?
COVID-19大规模接种实践揭示了mRNA平台的另一项关键特征:诱导的抗体水平下降相对迅速,需要通过高频率加强接种维持保护力。这一特点在非COVID疫苗的开发中同样构成挑战,并提示平台在构建持久免疫记忆方面可能存在结构性限制。2.1 抗体快速衰减的普遍观察
以RSV为例,Moderna的mRNA-1345(mResvia)III期数据显示,其对RSV下呼吸道疾病(LRTD,≥2症状)的保护效力在接种后0–12个月约为56%,但12个月后下降至约30%。RSV本身不易诱导持久自然免疫,蛋白亚单位疫苗(如GSK的Arexvy)也存在一定程度的免疫衰减,但mRNA平台的下降速度更为迅速,提示“免疫持久性”成为平台共性的待解问题。2.2潜在机制:短暂浆母细胞峰值与长期记忆形成不足
持久体液免疫依赖骨髓中长寿浆细胞(LLPCs)的建立以及高质量记忆B细胞(MBCs)的维持,而非接种后早期的抗体峰值。有研究提出核心假说:mRNA疫苗诱导的回忆性应答(recall response,即加强针)虽然强劲,但这种强劲可能主要体现为“短暂的”(transient)循环抗体激增,而不会显著增加长期记忆B细胞或T细胞的频率。
这一假说得到了一系列COVID-19免疫学研究的有力支持。Geol等的研究提供了直接证据:mRNA疫苗在已存在免疫基础的人群中诱导强烈的回忆性应答(recall response),表现为显著的抗体短期升高,但未能显著扩增长期记忆B细胞或T细胞的数量。这种抗体激增主要由“短暂的浆母细胞峰值”(transient plasmablast peak)驱动的。NIH的研究进一步指出,目前的SARS-CoV-2 mRNA疫苗在骨髓中难以检测到成熟且持久的LLPCs,而后者是长期体液免疫的来源。
上述证据共同提示:mRNA平台在“召回既有记忆”方面效率极高,但在“从零启动长期记忆”方面效率有限。2.3 Primer vs Booster:平台能力的不对称性
结合现有数据,一个具有解释力的推论是:第一代mRNA-LNP平台在“Booster”(激活既存记忆)角色上表现突出,但在“Primer”(启动从零建立的新记忆)方面能力相对不足。
这个推论或许可以解释mRNA平台在不同病原体上的迥异表现:
(1)COVID-19(成功):在大流行背景下,全球绝大多数成年人对其它普通感冒冠状病毒(HCoVs)已存在交叉反应性T细胞记忆。mRNA疫苗在很大程度上是在“激活”或“重塑”这些已存在的免疫记忆,因此表现优异;
(2)RSV-naïve婴儿(失败):宿主完全免疫空白,需要从零建立RSV特异性免疫。结果是mRNA-1345未能构建足够的初级免疫记忆,并伴随ERD风险。
(3)CMV-seronegative女性(失败):同样为100%免疫空白,且CMV免疫逃逸机制复杂。mRNA-1647的保护效力仅6–23%,说明平台难以在初级免疫中成功启动针对复杂病毒的持久免疫记忆。
我们当然不能将疫苗保护效果简单归因于免疫激活强度。对于任何预防性疫苗而言,病原体自身的流行病学特征、致病过程、免疫逃逸策略以及保护性免疫的机制特点,都会与平台诱导的免疫反应共同决定最终的保护水平。然而,上述案例从另一个角度提示,mRNA平台所面临的“免疫持久性”问题可能不仅表现为抗体衰减较快,更可能与初级免疫阶段(de novo priming)在建立持久记忆方面的效率偏低相关。
若这一机制得到进一步验证,则意味着第一代mRNA-LNP平台在某些必须依赖“从零构建”长期保护的适应症(例如儿科基础免疫或CMV等复杂病毒的初次免疫)中,可能存在先天性的免疫学瓶颈。因此,要在这些领域实现与传统疫苗相当的长期保护力,平台层面的迭代与优化将是必要的方向,包括延长抗原表达时间的saRNA、加强记忆塑造的新型LNP体系等策略3. 联合疫苗与被动免疫的“干扰”难题
当mRNA平台从单价扩展至多价/多联组合,或进入已有被动免疫占主导的预防领域时,逐渐暴露出两类不同机制的“免疫干扰”(immune interference)现象,对平台的适用范围和免疫策略设计提出了新的科学挑战。3.1 抗原竞争:联合mRNA疫苗中的免疫分配限制
联合疫苗(如流感+新冠)是mRNA平台商业化的重要方向。然而,辉瑞/BioNTech的流感/新冠组合疫苗(mRNA-1083)在III期试验中遭遇挫折。虽然该疫苗对流感A型毒株和COVID毒株的应答尚可,但试未能达到针对乙型流感菌株(Flu B)的非劣效性终点。
其背后的机制被推测为“抗原竞争”(Antigenic Competition)。当多种不同的mRNA(如Flu A + Flu B + COVID Spike)被“共封装”(co-formulated)在同一个LNP中,并同时递送给同一个抗原呈递细胞(APC)时,它们可能在宿主免疫系统层面(如APC的翻译机制,或生发中心的T细胞辅助资源)争夺有限的资源。在这种情况下,免疫原性较弱的成分(本例中的Flu B)可能因竞争不利而诱导反应不足。
该机制在近期的mRNA联合给药研究中得到实验验证:当一个编码Spike RBD的mRNA与一个编码RdRp(T细胞靶点)的mRNA共同施用时,RBD特异性的抗体和T细胞反应被“显著抑制”(dampened),而采用“交错免疫策略”(staggered immunization,即分开接种)恢复两者反应。
mRNA平台的特殊性在于,其“多价/多联”往往意味着生物学上的共递送而非传统疫苗的“物理混合”。这使资源竞争的风险更加突出,也意味着联合策略在设计上需充分考虑各组分之间的免疫动力学配比。对于正在推进的其他联合mRNA候选疫苗(如RSV+hMPV),这一机制同样具有参考意。3.2 被动抗体干预:Nirsevimab对主动免疫的显著抑制
Moderna被叫停的RSV儿科试验还揭示了另一类显著干扰现象:被动免疫对主动免疫的干扰。Nirsevimab是一款长效RSV单克隆抗体,已被广泛推荐用于婴儿的被动免疫保护。然而,FDA公开资料显示,先前接受过Nirsevimab的婴儿在接种单剂mRNA-1345(30 µg)后,可能无法诱导充分的免疫应答。例如RSV B中和抗体滴度:在接受过nirsevimab的参与者中,首次接种后的GMT为 249 IU/mL,而在未暴露者中为1678 IU/mL。由于研究被暂停,受试者未能继续接种后续剂次,因此3剂系列接种后的抗体应答数据尚不可得。
表2. Nirsevimab对mRNA-1345免疫应答的干扰效应(FDA数据)组别 (年龄 8-12月龄)N抗原基线 GMT (IU/mL)D29 (Post-Dose 1) GMT (IU/mL)几何平均倍数增长 (GMFR)Nirsevimab-Exposed9RSV A1071274530.7
RSV B2632491.0Nirsevimab-Unexposed6RSV A44402960.3
RSV B49167819.1
数据来源:基于FDA VRBPAC 简报文件汇总。GMT:几何平均滴度。
这一现象与传统“母传抗体干扰”机制高度相似。最可能的解释是抗原表位掩蔽(Epitope Masking)。Nirsevimab和mRNA-1345均靶向Pre-F蛋白。婴儿体内高浓度的Nirsevimab抗体,直接结合并“掩蔽”了由mRNA疫苗新产生的Pre-F蛋白,使其无法被自身的B细胞受体(BCR)识别,从而彻底阻断了主动免疫的启动。此外,形成的抗原-抗体复合物还可能通过B细胞上的抑制性Fc受体(FcγRIIB)传递负向信号,进一步削弱B细胞活化。
结果提示,在当前给药策略与剂量条件下,被动免疫与主动免疫在婴儿人群中存在显著冲突。这对RSV整体防控策略具有重要影响:Nirsevimab提供高、即时但时间有限的保护;主动免疫(如mRNA-1345)可能在理论上提供更长期的保护潜力,但当前试验揭示的免疫干扰与ERD风险必须被严肃评估。从监管与公共卫生角度看,这意味着两种预防策略在给药策略、目标人群和接种路径上或许需要重新设计,而不能简单叠加。4. “即插即用”模式的局限:从Zika到CMV的靶点挑战
COVID-19 的成功曾使业界对 mRNA 技术形成一种高度理想化的预期:平台只需替换编码序列即可快速生成新的疫苗。然而,Zika、HIV 以及近期的 CMV 项目进展表明,这种“即插即用”认知难以成立,病原体特异性的免疫生物学仍然是决定疫苗成败的核心因素。4.1 早期尝试:Zika、HIV与疟疾
Zika:2016–2018 年开展的 Zika mRNA 候选疫苗(如 Moderna 的 mRNA-1325)在 I 期临床试验中展示了良好的安全性,但免疫原性有限,未能进入后续关键性研究,公司随后开发第二代候选物(mRNA-1893)。这一过程早期即显示,mRNA平台仍需针对具体病原体进行精细化的抗原设计与迭代优化。
HIV & 疟疾:这两类病原体因其高度的免疫逃逸与复杂生命周期,是疫苗学中最具挑战性的目标。目前的 mRNA疫苗研究主要用于递送复杂设计的免疫原,例如 IAVI G003 使用 mRNA 递送 eOD-GT8 60mer,以启动罕见的广泛中和抗体(bnAb)前体 B 细胞。该类策略高度依赖数十年对 HIV 免疫逃逸机制的基础研究,充分说明:成功的关键在于对免疫学靶点的深入理解,而 mRNA 平台的作用主要是作为递送手段。4.2 战略拐点:Moderna CMV (mRNA-1647) 试验的失败
对“即插即用”预期带来最明确冲击的是 Moderna 的 CMV 候选疫苗 mRNA-1647 的关键性 III 期失败。
CMV 是一种基因组庞大、编码多种免疫调节蛋白的 DNA 疱疹病毒,具有显著的先天与适应性免疫逃逸能力。自然感染亦不能完全阻断再次感染,这本身已提示其疫苗开发的复杂性。mRNA-1647 由 6 条 mRNA 组成,分别编码 gB 与五聚体复合物(Pentameric Complex)的不同成分,设计目标是同时阻断病毒进入多类细胞。
关键性 III 期试验(CMVictory,NCT05085366)在约 7500 名 CMV 血清阴性女性中开展。2025 年 10 月,Moderna 公布结果:疫苗在预防原发感染方面的保护效力仅为 6–23%,未达到主要终点,公司随后宣布终止该项目。
这一结果清晰揭示:失败并非源于平台本身的递送能力不足,而是靶点策略未能有效克服 CMV 的免疫逃逸特性。现有证据显示:LNP 平台成功实现了 6 种 mRNA 的体内表达,宿主细胞能够按设计合成目标抗原,然而,该抗原组合并不足以诱导能够对抗 CMV 的保护性免疫反应。
尽管Moderna在公告中极力强调,此次试验失败对平台其他管线的“连带影响”有限,但从科学视角审视,这一结果揭示了一个核心现实:平台的迭代速度无法替代基础免疫学的深度积累。对致病机理及“免疫保护相关性”(Correlates of Protection)的透彻解析,始终是疫苗研发不可逾越的基石。在缺乏确凿免疫学机制支撑的前提下,单纯依赖更高效的递送技术并不能弥补抗原策略本身的短板。因此,mRNA平台不应被神化为“万能加速器”;面对具有复杂生物学特性或强免疫逃逸机制的病原体,决胜的关键依然回归于对靶点的系统性甄别与验证,而非平台本身的通用性或速度优势。5. 小结和展望
RSV-naïve 婴儿的安全性事件、CMV-naïve 女性的关键性试验失败以及多价疫苗研发中暴露的免疫干扰问题,共同为 mRNA 平台的进一步发展提供了重要启示。从这些经验中可以看到,疫苗学的基本规律仍然决定着平台的边界和潜能,主要体现在以下四个方面:
(1)宿主因素(Host):免疫系统发育尚不成熟的婴幼儿构成特殊挑战,LNP 佐剂在此类宿主中的免疫调节方向和潜在 ERD 风险需重新评估,成人或既往感染人群的数据不能简单外推;
(2)靶点选择(Target):对于 CMV、HIV 等免疫逃逸能力强、抗原结构复杂的病原体,简单“替换序列”的策略不足以获得保护性免疫,仍需依赖长期、系统的基础研究来确定有效的抗原组合和免疫路径;
(3)干扰机制(Interference):共封装多价/多联抗原可能引发抗原竞争,高水平被动抗体可能抑制主动免疫的启动,这些干扰现象对“多价设计”和“接种策略”提出了实质性约束;
(4)记忆建立(Memory):现有 mRNA-LNP 平台在初级免疫阶段诱导持久记忆B细胞和长寿浆细胞方面可能存在限制,从而影响其在常规预防性疫苗中的适用性和免疫策略考量。
在上述挑战的推动下,mRNA 技术的未来定位正在变得更加清晰和理性:
(1)应急响应平台
面对新的大流行(如X疾病),mRNA 的快速设计与制造优势仍是不可替代性的全球卫生安全战略武器。国际监管机构也开始通过制度化的平台框架,为其在未来公共卫生紧急状态中发挥作用奠定基础。
(2)常规传染病疫苗平台
若要在 RSV、流感、CMV 等常规预防领域取得稳健表现,平台或需在递送系统、RNA形式等方面实现迭代。例如开发具更可控免疫调节性质的 LNP 2.0,或使用可延长抗原表达时间的 saRNA、circRNA,以期改善初级免疫质量并建立持久免疫记忆。
(3)治疗性应用平台
依托其高度可编程性,mRNA 技术在个体化癌症疫苗、细胞内蛋白补充治疗、基因调控等治疗性领域具有更广阔的发展空间,可作为“体内生物制剂工厂”实现更复杂的功能性分子递送。
总体而言,RSV和CMV项目中暴露的挑战并非对mRNA平台能力的否定,而是帮助厘清了第一代 mRNA 技术的适用范围和生物学边界。这些经验促使该领域重新回到免疫学基本原理和病原体特异性生物学的核心问题上进行思考和优化。对平台局限性的清晰认知,将为下一代mRNA技术的发展奠定更扎实的科学基础,并有助于未来实现更稳健、可持续的临床应用价值。