1500s-2023：极简疫苗史

2024-03-08

疫苗

几个世纪以来，人类一直在寻找免受致命疾病侵袭的方法。从实验和冒险，到在前所未有的大流行中全球推广疫苗，疫苗和免疫接种历史悠久。 01 19世纪前：疫苗由来“vaccine（疫苗）”一词取自拉丁语中的 "牛"（vacca），源于牛痘接种预防天花，在中国的寓意也别具一格。至少从15世纪开始，人们就试图通过故意让健康人接触天花来预防疾病，这种做法被称为variolation（源自天花的名称 "la variole"）。而一些资料显示，这种做法其实早在公元前200年就已出现。1721年，Mary Wortley Montagu夫人将天花接种技术从土耳其带到了欧洲，并主动为自己的两个女儿接种。1774年，Benjamin Jesty提出人类感染牛痘（一种可传播给人类的牛痘病毒）也可以预防天花的假说，并对其进行了试验。1796年5月，疫苗名人堂首席——英国医生Edward Jenner（詹纳/琴纳）在这一发现的基础上，给8岁的James Phipps接种了从挤奶女工手上的牛痘疮中提取的物质。Jenner接着开展了针对Phipps的攻毒试验，试验大获成功。Phipps成为第一个接种天花疫苗的人，也有幸成为载入“疫苗史册”者。经过两个世纪的努力，人类具备了消灭天花的契机。1967年世界卫生组织WHO宣布了强化消灭天花计划，旨在通过监测和疫苗接种在30多个国家消灭天花。1980 年，世界卫生大会根据WHO全球消灭天花认证委员会的建议，宣布全球消灭天花。 02 巴斯德与狂犬疫苗随着近代化学的发展，1872年Louis Pasteur（路易·巴斯德）创造了第一个实验室生产的疫苗——鸡霍乱疫苗。而彼时巴斯德不仅患有中风，而且两个女儿也刚死于伤寒。1885年，一位几乎绝望的母亲，带着被疯狗咬伤多处的9岁小男孩Joseph Meister找到巴斯德。尽管巴斯德不是医生，但他仍然不顾风险为病人 Joseph Meister进行13次注射，每次注射的狂犬病毒剂量都更大。巴斯德通过在暴露后接种狂犬疫苗成功预防了狂犬病，给人类注射病原体仍然是一种新的和冒险的方法，在当时备受争议。最后Meister却奇迹般的活了下来，成为第二个载入“疫苗史册”的陪跑者，他后来也知恩图报成为巴斯德的守墓人。 03 “以毒攻毒”的白喉/破伤风疫苗1894年，Anna Williams博士分离出白喉细菌的一种菌株，该菌株对抗白喉毒素的开发至关重要。同期德国微生物学家Behring（贝林，血清疗法创始人）依照巴斯德治疗狂犬病的方法，制备了破伤风抗毒素。此后，贝林又使用类似方法制备了白喉抗毒素，成功挽救了一名以身试药的白喉患儿。这些发现和成就，使得贝林在1901年获得首届诺贝尔生理学或医学奖。 04 疫苗圈的“gou大户”：流感疫苗1918-1919年，西班牙流感大流行导致全球约2000-5000万人死亡，至今流感仍然作为全球最重要的公共卫生问题，新冠在其面前也只能“称弟”。西班牙大流感期间，每67名美国大兵中就有1人死亡，这使得流感疫苗成为美国军方的当务之急。美国军事医学院在1918年测试了200万剂流感疫苗，但预防效果并不确定。1945年，第一种基于鸡胚生产的流感灭活疫苗被批准用于军事用途，随后在1946年被批准用于民用。这项研究由医生Thomas Francis和Jonas Salk（索尔克）领导，他们后来都与脊髓灰质炎疫苗密切相关。对于病毒界来说，流感病毒可谓是最成功的病毒之一，流感疫苗至今仍然是疫苗界的顶流。基于细胞系的、重组技术的流感新疫苗近些年相继取得突破…… 05 国际旅行必种：黄热病疫苗19世纪初海地独立战争期间，一种神秘且快速蔓延的“瘟疫”让拿破仑的将士们始料未及，部队陆续有人出现身体逐渐泛黄、头疼发热的症状，最终重病身亡。最终，四万法军仅剩下三千余名法军仓皇逃离——瘟疫催生了世界上第一个黑人独立国家：海地，这种瘟疫后来被命名为“黄热病”。1920s，古巴医生卡洛斯·芬莱率先发现了黄热病的传播与蚊子有关，美国军医瓦尔特·里德通过实验确定了黄热病的传播与伊蚊的关系。1937年，Max Theiler、Hugh Smith 和 Eugen Haagen 三位科学家利用鸡胚进行上百次亚培养后，开发出了黄热病疫苗（减毒）。该疫苗于1938年获得批准，当年就有超过100万人接种，Theiler因此获得诺贝尔奖。 06 儿童救星：百日咳疫苗百日咳对新生儿相关的死亡风险极高。1679年，因为百日咳患者在咳嗽时试图闭合声门时产生的特征性的声音，英国医学之父Thomas Sydenham将百日咳最早命名为whooping cough。 1906年科学家分离出百日咳致病细菌，此后不久便有科学家开发出了百日咳疫苗百日咳疫苗（全细胞灭活）。当时的疫苗获批无须开展RCT试验验证保护效力，因此许多质量参差不齐的百日咳疫苗相继在美国上市。直到1939年，细菌学家 Pearl Kendrick 和 Grace Eldering 通过一系列的现场对照试验证明了百日咳疫苗的功效，百日咳疫苗得以广泛推广和应用。 07 备受争议的疫苗临床试验在疫苗研发的探索试验中，我们除了崇敬科学家们的探索精神外，还要缅怀既往为疫苗试验献身的弱势群体。1940s-1960s的二战期间及冷战早期，许多弱势群体在缺乏伦理监管的情况下疫苗临床试验献身——健康囚犯注射含有肝炎病毒的血清；早产的非洲裔美国籍婴儿接种实验性的脊灰疫苗；美国黑人被欺骗接种实验性的梅毒疫苗；智力发育不全的儿童接种未经检验的风疹疫苗……在没有当事人知情同意的情况下许多疫苗实验和临床研究被开展，他们没有Phipps和Meister这么幸运能否载入“疫苗史册”，但同样与研究他们的科学家一样为疫苗事业做出巨大贡献。 08 轰轰烈烈的消灭脊灰运动20世纪脊髓灰质炎变得十分常见，经水传播的病毒使全美上下“畏水如虎”。毕竟当时全球最有权力的美国总统富兰克林·罗斯福，39岁时就因感染了脊髓灰质炎导致瘫痪余生，全美也由此掀起了研制脊髓灰质炎疫苗的热潮。1952-1955 年， Jonas Salk研制出了第一款有效的脊髓灰质炎疫苗，并开始进行试验。次年，Salk在自己和家人身上进行了疫苗试验，并于1954年进行了大规模临床试验，其中130多万儿童接种了疫苗。然而其中仍有曲折：1955年卡特制药公司生产的脊灰减毒活疫苗因含有活体致病病毒，导致数百人瘫痪；1960s当局发现用于制备Salk脊灰疫苗的猴肾细胞被猿猴空泡病毒污染，未知风险让美国当局忧心忡忡。1960年，美国医学家Albert Sabin（阿尔伯特·萨宾）研制的第二款脊髓灰质炎疫苗脊髓灰质炎疫苗获准使用。Sabin研制的脊灰疫苗是减毒活疫苗，它可以通过口服、滴入或涂在糖丸上。此后灭活的脊灰疫苗也被研发投入使用（IPV、Sabin株IPV）……口服脊髓灰质炎疫苗（OPV）首次在苏联和东欧进行测试和生产，捷克斯洛伐克成为全球第一个消灭脊髓灰质炎的国家。1988年，世卫组织发起了全球根除脊髓灰质炎倡议。1994 年小儿麻痹症在美洲被根除，2002 年在欧洲被根除，到2003年仅有6个国家流行小儿麻痹症。中国在2000年与WHO西太地区其他国家一同宣布成为无脊灰地区。 09 WI-38细胞系的建立由于动物细胞系生产的疫苗因监管不力频繁因污染和安全风险被质疑（如猴肾细胞被猿猴空泡病毒污染），美国科学家Leonard Hayflick（海弗里克）提出了使用人类细胞生产疫苗的设想。1960s初期，在维斯塔研究所工作的Hayflick建立了首个基于人类细胞生产疫苗的WI-38细胞系（即大家熟知的人胚肺细胞，或人二倍体细胞）。WI-38细胞系直接生产的疫苗接种人数超过3亿，其他使用该专利方法生产的疫苗超过60亿剂，包括风疹、狂犬病、水痘、麻疹、脊灰、甲肝、带状疱疹等疫苗。在该细胞系制备方法尚未获美国当局专利批准前，制药公司巨头默克就已经靠WI-38细胞系生产的风疹疫苗狂赚数十亿美刀。尽管现在的非人类动物细胞系（Vero细胞系等）的安全性和可靠性已经得到严格控制，但人们甚至专业人士似乎仍然更信赖“人二倍体细胞”生产的疫苗。此外，海弗里克还有一项重要贡献——发现并命名肺炎支原体。这种非典型肺炎的病原，曾经被认为是病毒感染，但他最后证明其实是支原体，这是一种最简单的细胞微生物。 10 划时代产品：重组乙肝疫苗乙肝疫苗1942年，33万名美国大兵因接种黄热病疫苗遭到乙肝病毒感染，原因是黄热病疫苗使用了被乙肝病毒污染的血浆作为稳定成分，而这些血浆是由感染了乙肝病毒的献血者捐献的。1965年Baruch Blumberg博士在澳大利亚土著人血液中发现了乙肝病毒，4年后他与微生物学家Irving Millman合作，利用经过热处理的乙肝病毒，匆忙研制出第一款乙型肝炎疫苗。随着对乙肝病毒结构认识的深入，1986年通过重组转染酵母的方法生产成功的二代乙肝疫苗获批上市（至今在役），重组乙肝疫苗也拉开了全球基于基因重组技术研发和生产第二代疫苗研发的序幕。1990s科学家又通过使用转染的哺乳动物细胞（如CHO细胞）生产乙肝疫苗，其表达产物具有更强的免疫原性。上世纪下叶，中国作为乙肝大国，国人谈“乙”色变。1994年，美国默克公司将重组转染酵母生产二代乙肝疫苗的技术以数百万美元“廉价”转让给中国，缩减了中国“乙肝大国”摘帽的时间。 11 联合疫苗：DTP&MMR疫苗1947年，全细胞的百白破联合疫苗研制成功，但直到1981年，更安全有效的无细胞百日咳疫苗才被Sato研制成功。美国医学博士Thomas Peebles从11岁的小学生David Edmonston分离并培养出了麻疹病毒，然后Thomas的老板——“现代疫苗之父”John Franklin Enders从Thomas培养的“Edmonston-B”毒株中开发了麻疹疫苗麻疹疫苗，并被用作大多数减毒活疫苗的基础影响至今。1971年，Maurice Hilleman（莫里斯·希尔曼）博士将麻疹疫苗（1963 年）与1967年开发的流行性腮腺炎疫苗流行性腮腺炎疫苗和1969年研发的风疹疫苗合并为一款联合疫苗——麻风腮疫苗。此后，随着儿童疫苗接种剂次的增多，多联疫苗的研发成为应有之义。在百白破疫苗和麻腮风疫苗的基础上，制药企业对免疫程序相近的疫苗进行了再次升级——四联疫苗（如麻腮风+水痘疫苗、百白破+Hib疫苗）、五联疫苗（如百白破+脊灰+Hib疫苗）甚至六联疫苗（如乙肝+百白破+脊灰+Hib疫苗）都被研发出来并上市应用，极大节约了接种成本、提高了接种效率和接种及时率。 12 全球扩大免疫规划运动1974年，世卫组织制定了扩大免疫规划（EPI，现为基本免疫规划），以在全球范围内制定免疫规划，EPI最初针对的疾病是白喉、麻疹、脊髓灰质炎、破伤风、肺结核和百日咳。2024年是WHO发起EPI倡议的50周年，目前EPI疫苗已经从最初的预防6种疾病增加到了13种：结核病（卡介苗BCG）、白喉、百日咳、破伤风、乙型流感嗜血杆菌（Hib）、乙型肝炎（HepB）、脊髓灰质炎、麻疹、风疹、肺炎球菌性疾病（PNC）、轮状病毒（Rota）、人瘤病毒（HPV）和COVID-19（成人）。（还有一些疫苗仅推荐用于特定环境，包括黄热病、脑膜炎、日本脑炎、霍乱）中国从1978年开始实施计划免疫，最初的组合包仅有4款疫苗：卡介苗、脊灰疫苗、百白破疫苗、麻疹疫苗，俗称“4苗防6病”。1998年改计划免疫为免疫规划，2002年将乙肝疫苗纳入国家免疫规划。2008年将甲肝疫苗、流脑疫苗、乙脑疫苗、麻腮风疫苗纳入国家免疫规划，成为“10苗防11病”，这个EPI组合包使用至今。（也有一些疫苗推荐用于特定环境，与WHO不同：出血热疫苗、炭疽疫苗、钩端螺旋体疫苗3款）对比WHO的组合包发现，我国EPI组合包多了甲肝疫苗、乙脑疫苗、麻腮风疫苗和流脑疫苗，但却少了Hib疫苗、肺炎球菌疫苗肺炎球菌疫苗、轮状病毒疫苗和HPV疫苗4款疫苗。 13 肺炎疫苗：从多糖到蛋白结合1978年，一种可预防14种不同菌株的肺炎球菌肺炎的多糖疫苗获得许可，1983年该疫苗被扩大到可预防23 种菌株（即23价肺炎球菌多糖疫苗）。2000年儿科开始引进7价多糖蛋白结合的肺炎球菌疫苗（Prevnar7）肺炎球菌疫苗（Prevnar7），并认为该疫苗预防作用要优于多糖疫苗，此后陆续上市13价、15价、20价等更新的能够覆盖更多血清型的肺炎球菌多糖蛋白结合疫苗。随着国产13价肺炎球菌多糖蛋白结合疫苗的上市，我国也真正进入了肺炎结合疫苗时代，20价、21价等覆盖更多血清型的蛋白结合疫苗均在“追赶式”地研发中。 14 墙内无奈墙外芬芳：Hib疫苗Hib会导致肺炎、脑膜炎、败血症或其他严重疾病，如果细菌扩散到鼻窦或中耳，则可能导致鼻窦炎或中耳炎。1985年，第一种预防由b型流感嗜血杆菌（Hib）引起的疾病的疫苗获得许可。通过接种Hib疫苗，1995 年时美国Hib引起的病例数就已经降低了99%。 2014年在国外医学网站Medscape发起的“1980年之后研制上市的最重要疫苗”名单里，Hib疫苗排名第二（前5位依次为：乙肝疫苗、Hib疫苗、HPV疫苗、肺炎疫苗、其他）。然而由于中国缺乏Hib所致疾病负担的高质量评估数据，在将Hib疫苗纳入国家免疫规划时障碍重重，中国也是全球唯一未将Hib纳入国家免疫规划的国家（此前尚有泰国陪跑）。 15 HPV疫苗与加速消除宫颈癌运动1974年，Harald zur Hausen（楚尔·豪森）博士首次提出了HPV长期慢性感染会导致子宫颈癌的假设。而此前，学界普遍怀疑是单纯疱疹病毒HSV-2导致的宫颈癌。1995 年，Anne Szarewski（安妮·萨雷夫斯基）带领一个团队概述了人类乳头瘤病毒（HPV）在宫颈癌检测和筛查中的作用，研究人员开始了HPV疫苗的研制工作，Szarewski 后来成为开发二价HPV疫苗的主要研究人员。2006年，首个预防性HPV疫苗（Gardasil）获得批准，次年二价HPV疫苗Cervarix获FDA批准，HPV疫苗接种成为消除宫颈癌工作的重要组成部分。2020年WHO发布《全球加速消除宫颈癌战略2030》，2021年中国首个、全球第四个HPV疫苗（Cecolin）通过WHO资格预认证，全球消除宫颈癌进入加速期。 16 年轻的轮状病毒疫苗轮状病毒是导致幼儿严重腹泻的最常见病因，1998年美国批准了首个口服轮状病毒疫苗。尽管该疫苗在美国、芬兰等国的临床试验显示疫苗可轮状病毒A种所产生的严重腹泻比率降低高达80-100%，但由于担心可能会增加肠套叠的风险，1999年第一种轮状病毒疫苗在获得批准仅一年后就被撤回。2006年推出了风险较低的疫苗（即重配五价人牛重配轮状病毒疫苗），直到2019年，该疫苗才在100多个国家被广泛应用。2023年，我国兰州所在单价轮状病毒疫苗的基础上又升级推出了三价重配轮状病毒疫苗，该疫苗也可对五种血清型产生保护。 17 姗姗来迟的脑膜炎疫苗早期开发的脑膜炎疫苗是灭活的全菌体疫苗，此后也尝试过参考破伤风、白喉类毒素的研发机制使用含灭活外毒素的脑膜炎球菌培养过滤物作为疫苗，但多次临床研究均未证实疫苗的有效性，且毒副作用较大而被放弃。随着抗生素的广泛应用，一度延缓了脑膜炎疫苗的研发，直至耐药株的大量出现，脑膜炎疫苗的研发才被重新提上日程。前期研发出了脑膜炎多糖疫苗，但因为荚膜多糖的多糖分子较小，难以诱导机体产生高水平的抗体反应。1980s随着Hib多糖蛋白结合疫苗的问世，在此技术的启发下，AC、ACYW135多糖蛋白结合疫苗才相继被研发出来。2005年ACYW135四价多糖蛋结合白疫苗获FDA批准上市，而我国直到2022年我国才姗姗来迟上市了唯一一款自主研发的ACYW135四价多糖蛋白结合疫苗（康希诺的曼海欣）。 18 又一千亿蓝海：带状疱疹疫苗19世纪末人们就发现，那些未接触水痘患者但接触了带状疱疹患者的儿童也会出现水痘症状，此后几十年里相继证实水痘和带状疱疹这两种疾病由同一种病毒——水痘-带状疱疹病毒（VZV）所致。2006年FDA批准全球首款带状疱疹疫苗（Zostavax，Merck公司研发），该疫苗为减毒疫苗，表现平平的保护作用使得一些制药企业并不满足。直到2017年，FDA批准了GSK研发的重组带状疱疹疫苗（Shingrix），相比Zostavax具有更高的免疫效果。随着Shingrix的上市应用，西方国家的免疫程序推荐，逐渐开始替换Zostavax。带状疱疹疫苗也被商业公司预测，有望成为继HPV疫苗后的又一千亿蓝海。 19 其他区域性/创新性疫苗01/ 1986-1988年，中国新疆暴发戊肝疫情，12万人患病，数百人死亡，疫情一度被认为是上海甲肝疫情的复现，直到1989年戊肝和戊肝病毒被命名。此后全球开始戊肝疫苗研发，然而直到2012年中国才获批全球首款重组戊肝疫苗（益可宁）。该款疫苗是第一款“我有他无”的国产疫苗，有望解决全球公共卫生问题的创新疫苗。2008年，安徽省阜阳市暴发了手足口病疫情：数千例儿童感染，数百名重症，数十个儿童死亡，此后手足口病席卷全国。2016年，中国自主研发的肠道病毒71型灭活疫苗上市（俗称“手足口疫苗”，目前全球唯一使用该疫苗的国家）。经过数年推广应用，我国重症手足口病发生率降至个位数，EV71型流行率大幅降低。然而，面对近年来仍以每年百万计的手足口病例数，单价手足口病已经不能满足防病所需，公共卫生领域急需多联多价的手足口病疫苗上市。02/ 2019年，疟疾疫苗试点项目在加纳、马拉维和肯尼亚启动。RTS/S 疫苗是第一种能够显著减少幼儿中最致命和最流行的疟疾菌株的疫苗，而幼儿正是死于疟疾风险最高的群体。2019年，世卫组织对高风险国家使用的埃博拉疫苗进行了资格预审，作为应对该疾病的一套更广泛工具的一部分。2021年建立全球疫苗储备，以确保应对疫情爆发。为应对全球潜在的猴痘流行危机，第三代天花疫苗获批用于预防猴痘，成为首个猴痘疫苗。 20 新冠大流行与新冠疫苗2020 年1月30日，世卫组织总干事宣布2019年新型冠状病毒（SARS-CoV-2）爆发为国际关注的公共卫生紧急事件。3月11日，世卫组织确认COVID-19为全球大流行疾病。有效的COVID-19疫苗以前所未有的速度研发、生产和分发，其中一些疫苗采用了新的 mRNA 技术。2020年12月，在发现首例COVID-19 病例后仅1年，首剂COVID-19疫苗开始接种。2021 年，COVID-19 疫苗继续在各大洲分发和接种，但疫苗分配的不公平问题同时困扰着WHO和低卫生资源地区。 21 “圈中新贵”：RSV疫苗1957年，病毒学家Robert M. Chanock在严重呼吸窘迫患儿的呼吸道分泌物中发现了呼吸道合胞病毒（RSV），1960s全球首支全病毒灭活的呼吸道合胞病毒（RSV）疫苗问世。尽管这款灭活的RSV疫苗具有安全性，但不但没有对接种者产生保护，反而出现了疾病增强现象（ADE“抗体依赖性增强作用”），即接种疫苗反而导致接种者在感染该病毒后出现更加严重的症状。经过大概60年的研发，最终攻克这一难题：2023年，GSK和辉瑞的两款保护作用优异的重组RSV疫苗相继获批上市，呼吸道疾病预防领域又添一名重要成员。作为上市首年即破二十亿美刀的明星产品，两家跨国巨头因专利问题彼此有撕。\ 未来新疫苗 /登革热疫苗：在巴西开展的四价登革热疫苗RCT临床试验已进入尾声，研究结果发表在NEJM，2年的疫苗总有效率为79.6%（70.0，86.3）。诺如病毒疫苗：我国儿童和公共卫生工作者都深受诺如之害，诺如疫苗的呼声极高。目前，中国生物兰州所研发的重组诺如病毒双价疫苗III期临床试验完成首例入组，预期2025年7月完成临床试验；智飞的四价、康华生物的六价诺如病毒疫苗也都进入临床。此外金黄色葡萄球菌疫苗（临床寄予厚望）、HIV疫苗（折戟沉沙与任重道远）、治疗性癌症疫苗（新技术带来新希望，但叫针剂疗法可能更合适）以及其他多联多价的升级疫苗的上市也都一触即发……参考资料：https://www.who.int/news-room/spotlight/history-of-vaccination/a-brief-history-of-vaccination疫苗学（第5版）[M].人民卫生出版社，2011.图片源于网络、WHO官网。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。