劉悅越，趙榮榮 綜述，李長貴 審校

中國食品藥品檢定研究院呼吸道病毒疫苗室，北京102629

脊髓灰質炎（以下簡稱脊灰）是由3 種血清型脊髓灰質炎病毒（poliovirus，PV）引起的急性傳染病，嚴重危害兒童健康。在疫苗問世之前，脊灰是兒童終身殘疾的主要原因，疫苗是預防脊灰最經濟有效的手段。世界衛(wèi)生大會于1988 年提出全球徹底消滅脊灰的目標，通過全球范圍持續(xù)有效地接種疫苗，每年的脊灰病例數(shù)已從1988 年的350 000 例降至2020 年的140 例，疾病流行的國家也從125 個減少至 2020 年的 2 個（阿富汗和巴基斯坦）［1］。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）分別于2015 和2019 年宣布確認全球已消滅Ⅱ型和Ⅲ型脊灰野病毒，目前報告的野病毒病例均由Ⅰ型病毒引起［2-3］。隨著全球根除脊灰進入關鍵的最后階段，疫苗接種是實現(xiàn)目標的關鍵措施，針對傳統(tǒng)疫苗的局限性，國內外研究者進行了深入和廣泛的新型疫苗研發(fā)。本文就脊灰疫苗的應用現(xiàn)狀和研究進展作一綜述。

1 傳統(tǒng)疫苗

由喬納斯·索爾克研發(fā)的三價脊灰滅活疫苗（inactivated poliomyelitis vaccine，IPV）于 1955 年在美國上市。隨后，由阿爾伯特·薩賓研發(fā)的3 種單價口服脊灰減毒活疫苗（oral poliomyelitis vaccine，OPV）分別于1961 和1962 年在美國獲得許可使用，三價OPV（trivalent OPV，tOPV）于 1963 年問世［4］。IPV和tOPV 是全球免疫接種的主要疫苗，尤其是tOPV，因其具有優(yōu)越的免疫原性，口服接種方便，可誘導黏膜免疫等優(yōu)點，成為全球根除脊灰行動（Global Polio Eradication Initiative，GEPI）的首選疫苗。隨后，由于Ⅱ型野病毒被消滅，tOPV 引起的Ⅱ型疫苗相關性麻痹性脊灰（vaccine associated paralytic poliomyelitis，VAPP）病例和傳染性循環(huán)疫苗衍生脊灰病毒（circulating vaccine-derived poliovirus，cVDPV）凸顯出來，因此，自2016 年4 月起，全球停止使用含Sabin Ⅱ型病毒株的tOPV，轉換為二價OPV（bivalent OPV，bOPV，Ⅰ型和Ⅲ型）。

1.1 OPV OPV 是由脊灰野病毒株經細胞傳代使病毒毒力減弱，通過篩選得到疫苗株，制成的脊灰減毒活疫苗。OPV 含有減毒的活病毒，能夠激活接種者體內免疫反應產生保護性抗體，但不致病，從而起到有效預防脊灰的作用。與IPV 相比，OPV 具有生產成本低，口服給藥更容易等優(yōu)點。OPV 能夠在腸道內復制，誘導黏膜免疫，不僅限制脊灰病毒感染和疾病，還能阻斷病毒的傳播。因此，接種OPV是終止脊灰病毒傳播的主要策略，已成為全球根除脊灰的主要手段。雖然OPV 的使用使世界上大多數(shù)國家和地區(qū)已中斷了脊灰病毒的傳播，但疫苗病毒株基因組中的減毒位點有可能會發(fā)生回復突變，從而引起VAPP 或導致cVDPV 傳播。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，90%以上的cVDPV 病例由Ⅱ型脊灰病毒疫苗株突變引起［5］。對于cVDPV2，唯一有效的控制方法是使用儲存的單價Ⅱ型OPV（monovalent OPV type 2，mOPV2）。但接種 mOPV2 又有可能引起新的cVDPV，尤其是在常規(guī)免疫中OPVⅡ型成分被停止使用后人群黏膜免疫力下降的情況下，引發(fā)進一步的疫情。由疫苗本身衍生的突變病毒株引起的疾病暴發(fā)，已成為全球消滅脊灰面臨的一個主要問題。

1.2 IPV IPV 是由篩選出的野病毒株經細胞培養(yǎng)后滅活制成的三價疫苗。其可作為單苗獨立使用，也可與一種或多種其他抗原如百白破或b 型流感嗜血桿菌聯(lián)合配制。IPV 具有較好的安全性，不會引起VDPV 和VAPP，能夠激活機體產生體液免疫反應。但IPV 在誘導腸道黏膜免疫方面不如OPV 有效。在瑞典進行的一項研究表明，接種者在接種4劑IPV 后，體內未檢測出腸道中和抗體及IgA，采用口服mOPV1 的方式模擬攻擊后，檢測出11 ～17 d排毒［6］，表明IPV 無法有效阻止病毒傳播。另外，IPV 的生產成本高，需要的生產設備生物安全等級更高。在全球消滅脊灰后，世界范圍的常規(guī)免疫用疫苗將全部轉向IPV，但在全球范圍內提供IPV 所需的生產規(guī)模擴大是亟待解決的問題。而且，IPV的生產用毒株為野毒株，在生產過程中有很大的生物安全隱患。這些問題均提示，迫切需要研發(fā)新的疫苗以推進脊灰根除的行動。

2 新型疫苗研究策略

2.1 Ⅱ型新型脊灰減毒活疫苗（novel OPV2，nOPV2）nOPV2 是在脊灰疫苗Sabin 株Ⅱ型病毒的基礎上，利用基因工程技術對其進行改造制成的［7］。研發(fā)者在Sabin 2 基因組5′非翻譯區(qū)的減毒決定簇V 結構域（V domain，domV）引入修飾，以使其更加穩(wěn)定，防止回復突變；將cre 從正常的2C 位置移至5′非翻譯區(qū)，以防止nOPV2 domV 與共同傳播的腸道病毒發(fā)生基因重組；改造病毒聚合酶編碼區(qū)，以促進病毒復制的保真性，防止回復突變和重組。通過以上改造，nOPV2 保留了Sabin 2 的抗原和免疫原性，同時提高了其安全性，具有遺傳穩(wěn)定性。而且，在產量方面，nOPV2 與常規(guī)的 Sabin OPV2 相似，因此，具有與常規(guī)OPV 相似的節(jié)約成本的優(yōu)點［8］。

研究者利用轉基因小鼠模型評估該疫苗誘導中和抗體反應的能力，接種1 劑nOPV2 或常規(guī)Sabin OPV2 后的血清轉換率均為75% ～100%，差異無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）［8］。在比利時進行的關于nOPV2的臨床研究中，曾接種過IPV 的成年人再接種1 劑nOPV2，83%的接種者免疫后1 個月抗體水平升高4倍，人群平均中和抗體水平較免疫前升高8 倍。采用深度測序技術對接種者排出的病毒進行序列分析，未發(fā)現(xiàn)domV 發(fā)生突變，表明該疫苗在預防小兒麻痹癥方面安全有效，同時降低了在免疫不足人群中轉化成 VDPV 的風險［9］。

WHO 資格預審（Pre-Qualification，PQ）計劃已于2020 年11 月13 日針對nOPV2 發(fā)布了緊急使用清單（Emergency Use Listing，EUL）建議［10］，意味著nOPV2 已成為GPEI 在cVDPV2 控制策略中的備選工具。這也是WHO 首次將未經許可的疫苗通過其EUL 程序。

2.2 Sabin IPV（sIPV） 與常規(guī)IPV 的毒種是野毒株不同，Sabin IPV 是由穩(wěn)定的 ／ 減毒的脊灰病毒疫苗株制成的。首個Sabin IPV 于2012 年在日本上市［11］。我國自主研發(fā)的Sabin IPV 也于2015 年獲批上市，目前已成為我國計劃免疫用疫苗的主力軍。Sabin IPV 以減毒的疫苗株作為病毒種子，降低了生產時的生物安全風險，從而降低了對生產設施的生物安全要求，提高了其在不同國家和地區(qū)的生產可及性。

近期在中國進行的一項隨機對照研究表明，接種3 劑sIPV 后，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型血清陽轉率分別為99.5%、98.6%和99.6%，對照組常規(guī)IPV 免疫后的血清陽轉率分別為99.3%，97.0%和99.6%，兩組間差異無統(tǒng)計學意義（P ＞0.05），且sIPV 組的抗體水平均顯著高于常規(guī)IPV 組［12］。一項國外研究對比了接種3 劑sIPV 或常規(guī)IPV 后，血清中針對Sabin 疫苗株和野毒株的中和抗體，sIPV 組的血清陽轉率達95.8%～99.2%，與常規(guī)IPV 組的94.8%～100%相比，差異無統(tǒng)計學意義（P ＞0.05）。類似的很多研究表明，sIPV 的免疫原性不亞于常規(guī)IPV，且具有良好的安全性［13］。在全球根除脊灰的最后階段，WHO 鼓勵發(fā)展sIPV，使其成為在中低收入國家生產和使用的候選苗之一，以減少從設施獲得的脊灰病毒傳播的風險。

2.3 病毒樣顆粒（virus-like particles，VLP） VLP 是通過表達系統(tǒng)重組表達病毒的結構蛋白，并自行組裝形成的不含病毒核酸、不能自主復制的病毒樣蛋白顆粒。VLP 具有與天然病毒顆粒相似的空間構象，但缺乏基因組，不能復制、突變或重組，因此，其作為安全且廉價的潛在候選疫苗十分具有吸引力。目前已有上百種VLP 被成功表達，成為病毒性疫苗研發(fā)的熱點，如已上市的乙型肝炎病毒疫苗、戊型肝炎疫苗和重組人乳頭瘤病毒疫苗［14-16］。PV VLP已在許多不同的表達系統(tǒng)中被成功表達，包括哺乳動物細胞、植物、昆蟲和酵母等［17-20］。

重組產生的PV VLP 存在的固有問題是自然產生的病毒顆粒不如天然病毒穩(wěn)定，空顆粒具有從D抗原轉變?yōu)镃 抗原形式的趨勢［17］，但只有D 抗原才能激活機體產生保護性免疫反應。研究證實，位于PV VP1 的疏水性裂隙中的口袋因子有助于維持衣殼的穩(wěn)定性，但在很多表達系統(tǒng)中產生的VLP 缺乏該口袋因子［21］。但最近的研究表明，通過表達突變體添加口袋因子可使VLP 的D 抗原穩(wěn)定，維持天然構象［22］。

成功表達的穩(wěn)定PV VLP 具有與天然病毒相同的D 抗原構象，與IPV 一樣具有免疫原性和有效性。MARSIAN 等［18］在植物系統(tǒng)中合成穩(wěn)定的PV VLP，對攜帶人PV 受體基因的小鼠進行免疫，產生的中和抗體水平與常規(guī)IPV 相當，且可保護小鼠免受野生型PV 的攻擊。研究者們在其他表達系統(tǒng)如畢赤酵母、BHK-21 哺乳細胞和昆蟲細胞中通過基因突變均能表達出穩(wěn)定的PV VLP，使其在結構上與野病毒幾乎無區(qū)別，在免疫原性上與常規(guī) IPV 相當［17，19-20］。VLP 成為脊灰根除后時代更安全的非感染性疫苗候選物。

2.4 佐劑 佐劑是新型疫苗研究的熱點。通過添加佐劑增強疫苗的免疫原性可減少誘導保護性抗體達到保護水平所需的疫苗抗原劑量，從而降低生產成本。氫氧化鋁佐劑是使用廣泛的疫苗佐劑。在巴拿馬和菲律賓進行的臨床試驗中，研究者將接種人群分為兩組，一組接種常規(guī)IPV，一組接種含有氫氧化鋁佐劑的IPV，后者的D 抗原含量僅為前者的1 ／ 10，結果顯示，接種后兩組的血清轉換率無顯著差異，安全性也相當［23-24］。表明氫氧化鋁佐劑能夠加強機體對疫苗的免疫應答，是生產新型低成本IPV 的方法之一。

其他新型佐劑也是近年來研究的重點。近期的一項研究表明，CP971P 與MF59 混合形成的佐劑化合物KML05，可在大鼠模型中提高sIPV 的免疫原性，在誘導相當水平的保護性抗體的前提下，KML05佐劑可將sIPV D 抗原用量降至不用佐劑時的1 ／ 8，且刺激的中和抗體效價能夠保持更長時間［25］。DIETRICH 等［26］用 CAF01 配制的 IPV 接種小鼠，發(fā)現(xiàn)CAF01 可影響針對IPV 的細胞和體液反應的動力學，從而產生更快、更強的反應；另外，通過肌內和皮內同時注射含CAF01 的IPV，能夠誘導產生糞便IgA，表明這種免疫方式激活機體產生了針對脊灰病毒的腸道免疫應答。

新型佐劑可能增強IPV 誘導黏膜免疫的能力是研究者的關注點之一，以減少脊灰病毒的傳播，突破現(xiàn)有 IPV 的局限性。DE COSTA 等［27］利用小鼠模型評估了含有QB-90 佐劑的IPV 疫苗經皮下免疫后引起黏膜免疫反應的能力，研究者在膽汁、糞便和陰道沖洗液樣品中均檢測到QB-90 疫苗組的抗脊灰病毒IgA 抗體，應答水平明顯高于無QB-90 的疫苗免疫對照組。dmLT 是大腸埃希菌熱不穩(wěn)定腸毒素的解毒形式，是一種有效的黏膜佐劑。在小鼠體內接種含有dmLT 的IPV 疫苗，能夠產生比不含dmLT 的對照組高5 倍的血清中和抗體，dmLT 還促進生發(fā)中心的形成，延長了血清抗PV 中和效價維持的時間，且能增強黏膜免疫，分泌糞便和腸道抗PV IgA［28］。

2.5 疫苗傳遞系統(tǒng) 近年來，除了常規(guī)肌肉注射途徑以外的其他遞送方法和技術也引起了研究者的關注，以作為節(jié)省劑量、降低成本的替代策略。據(jù)報道，皮膚中的樹突狀細胞參與對傳染病的免疫，通過皮膚劃痕成功接種牛痘病毒即采用這種原理。適應性免疫應答的誘導取決于皮膚APC 對抗原的最初識別和捕獲及其向淋巴器官的轉運［29］，因此，皮內遞送途徑被認為具有發(fā)展?jié)摿?。已有報道通過常規(guī)針頭對嬰兒進行皮內接種IPV 能夠節(jié)約抗原用量［30］，且動物實驗表明，這種途徑能夠誘導黏膜免疫［28］，但用常規(guī)針頭進行皮內注射很難執(zhí)行且較痛苦。微針介導的疫苗輸送是一種相對較新的策略，可實現(xiàn)微創(chuàng)和潛在的無痛。研究者在大鼠、恒河猴模型中考查了微針介導的皮內IPV 的免疫效果［31-33］，結果表明，中和抗體效價在微針免疫與肌內注射免疫中是等效的；在人群的臨床試驗中，通過微針方式皮內給藥可在維持保護性抗體滴度的前提下將標準IPV劑量降低 60%［34］。

通過黏膜表面進行疫苗接種也具有潛在的優(yōu)勢，其通過無針遞送，能夠同時誘導血清和黏膜免疫反應，以阻斷病毒的傳播。初步研究表明，通過舌下或鼻內途徑接種sIPV 能夠誘導系統(tǒng)性脊灰特異性中和抗體免疫應答［35-36］，鼻內施予sIPV 和黏膜佐劑霍亂毒素誘導的系統(tǒng)性脊灰病毒中和抗體滴度明顯高于通過肌肉內途徑遞送的sIPV。鼻內接種還可將抗原特異性免疫細胞募集至腸道，激活局部的腸道免疫反應，誘導產生腸道特異性IgA［35］。但這種黏膜接種途徑尚需進一步研究，包括尋找安全有效的佐劑，開發(fā)新型口服劑型以改善口腔黏膜對抗原的吸收等。

3 小 結

盡管當前的脊灰病毒免疫計劃在減少世界范圍麻痹性脊灰病例方面非常成功，但目前疫苗衍生的脊灰病毒引起的病例比野生脊灰病毒病例更多，成為根除脊灰的最大障礙之一。改用IPV 可以避免這種情況，但常規(guī)IPV 的生產需要培養(yǎng)大量病毒，生產設施的要求和疫苗的成本均面臨挑戰(zhàn)。因此，在接近無脊灰時代的現(xiàn)階段，需要考慮其他的疫苗研發(fā)策略，以確保維持對PV 的控制。