全球mRNA疫苗產(chǎn)品研發(fā)態(tài)勢(shì)分析*

潘黎姿，陳 娟，楊瀟逸，歐陽(yáng)昭連

（中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)信息研究所，北京 100020）

mRNA疫苗是將編碼一種或多種目標(biāo)抗原蛋白的mRNA導(dǎo)入到宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，并在宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá)、翻譯成足夠數(shù)量的抗原蛋白，進(jìn)而傳遞給宿主細(xì)胞的免疫系統(tǒng)，激活免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體，達(dá)到預(yù)防或治療的目的［1］。相比于傳統(tǒng)疫苗及DNA疫苗，mRNA的表達(dá)翻譯是在宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，其整合到宿主細(xì)胞基因組的風(fēng)險(xiǎn)很低，且可通過(guò)生理代謝途徑被降解［2］，其生物安全性更高［3］；mRNA疫苗編碼所表達(dá)的抗原蛋白可同時(shí)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫，產(chǎn)生效果較好的免疫反應(yīng)；其制備流程更靈活、簡(jiǎn)單，同時(shí)可在短時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn)，以迅速應(yīng)對(duì)傳染病暴發(fā)期的需求［4］。近年來(lái)，多個(gè)國(guó)家在預(yù)防傳染病及腫瘤領(lǐng)域都加大了mRNA疫苗的研發(fā)投入。新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情的暴發(fā)更是推動(dòng)了mRNA疫苗的快速發(fā)展，為未來(lái)mRNA疫苗在其他疾病領(lǐng)域的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此，檢索與匯總?cè)騧RNA疫苗產(chǎn)品的研發(fā)信息，分析全球mRNA疫苗的研發(fā)態(tài)勢(shì)，總結(jié)mRNA疫苗研發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)。

1 研究方法

計(jì)算機(jī)檢索Cortellis數(shù)據(jù)庫(kù)中全球范圍內(nèi)的mRNA疫苗產(chǎn)品研發(fā)信息，匯總處于不同研發(fā)狀態(tài)的產(chǎn)品，排除已停止研發(fā)產(chǎn)品，形成數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)采集時(shí)間為自建庫(kù)起至2021年11月17日。分別從以下4個(gè)方面分析全球mRNA疫苗的研發(fā)態(tài)勢(shì)：1）展示全球處于不同研發(fā)狀態(tài)的mRNA疫苗數(shù)量及全球研發(fā)進(jìn)展較快的國(guó)家；2）描述在研mRNA疫苗產(chǎn)品的適應(yīng)證及對(duì)應(yīng)的數(shù)量；3）匯總?cè)騧RNA疫苗的主要原研機(jī)構(gòu)；4）分析目前全球研發(fā)進(jìn)展已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)、預(yù)注冊(cè)、注冊(cè)和上市的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 全球產(chǎn)品數(shù)量及研發(fā)狀態(tài)分布

共檢索到在研mRNA疫苗148個(gè)，其中1個(gè)暫停研發(fā)。目前，臨床前階段所占產(chǎn)品數(shù)量最多（78個(gè)），處于Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗(yàn)的在研產(chǎn)品數(shù)量較多（分別有26個(gè)和23個(gè)）。詳見(jiàn)圖1。

圖1 全球148個(gè)mRNA疫苗的研發(fā)狀態(tài)及數(shù)量分布（檢索日期：2021年11月17日）Fig.1 R&D status and quantity distribution of 148 mRNA vaccines in the world（date of search：November 17，2021）

疫苗產(chǎn)品順利經(jīng)過(guò)早期發(fā)現(xiàn)、臨床前研究和臨床研究環(huán)節(jié)后可進(jìn)入注冊(cè)上市流程。目前，全球進(jìn)展最快的mRNA疫苗產(chǎn)品中，已有5個(gè)啟動(dòng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)，其中美國(guó)有3個(gè)，中國(guó)和德國(guó)各有1個(gè)；此外，美國(guó)還有1個(gè)注冊(cè)/上市的疫苗，德國(guó)處于預(yù)注冊(cè)和注冊(cè)/上市的疫苗各有1個(gè)。

2.2 適應(yīng)證分布

mRNA疫苗在研或上市產(chǎn)品適應(yīng)證（表1）主要為感染，共133個(gè)。其中，排名前5位感染適應(yīng)證分別為COVID-19感染（53個(gè)）、流感病毒感染（14個(gè)）、未指明類型的傳染病（13個(gè)）、呼吸道合胞病毒感染（6個(gè)）和艾滋病毒感染（6個(gè)）。第二大適應(yīng)證為腫瘤（62個(gè)），詳見(jiàn)表1。其中，在研產(chǎn)品不少于4個(gè)的腫瘤適應(yīng)證為黑色素瘤（7個(gè)）、乳腺腫瘤（5個(gè)）、胰腺腫瘤（4個(gè)）和非小細(xì)胞肺癌（4個(gè)）。另外，還有3個(gè)產(chǎn)品適應(yīng)證分別為多發(fā)性硬化癥、移植后淋巴增生性疾病和免疫紊亂。上述適應(yīng)證開(kāi)發(fā)進(jìn)展較緩慢，目前還無(wú)已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)的mRNA疫苗（表2）。

表1 全球在研或上市mRNA疫苗的適應(yīng)證Tab.1 Indications of mRNA vaccines under research or marketed in the world

2.3 主要原研機(jī)構(gòu)

全球范圍內(nèi)，原研mRNA疫苗數(shù)量超過(guò)1個(gè)的機(jī)構(gòu)共有15個(gè)，其中美國(guó)5個(gè)，德國(guó)3個(gè)，中國(guó)2個(gè)，加拿大2個(gè)，英國(guó)、比利時(shí)和澳大利亞各1個(gè)。美國(guó)Moderna Therapeutics公司原研的mRNA疫苗產(chǎn)品數(shù)量最多（28個(gè)）；美國(guó)的AlphaVax公司和比利時(shí)的Ziphius Vac?cines公司次之，原研疫苗數(shù)各10個(gè)；中國(guó)的斯微生物（StemiRNA）和蘇州艾博生物（Anbogen Biosciences）公司分別有9個(gè)和2個(gè)產(chǎn)品在研。詳見(jiàn)圖2。

圖2 原研mRNA疫苗超過(guò)1個(gè)的機(jī)構(gòu)（檢索日期：2021年11月17日）Fig.2 Institutions with more than one original-patented mRNA vaccines（date of search：November 17，2021）

2.4 各國(guó)研發(fā)進(jìn)展

目前，全球范圍內(nèi)僅有3個(gè)國(guó)家有已啟動(dòng)Ⅲ期臨床、預(yù)注冊(cè)、注冊(cè)或上市的mRNA疫苗產(chǎn)品，分別為德國(guó)、美國(guó)、中國(guó)，且適應(yīng)證多為感染（表2）。已上市的2個(gè)mRNA疫苗均為COVID-19疫苗，分別為2020年上市的德國(guó)BioNTech公司研發(fā)的BNT162b2和2021年上市的美國(guó)ModeRNA研發(fā)的mRNA-1273；其余已啟動(dòng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)的疫苗分別由美國(guó)ModeRNA、美國(guó)Arcturus Therapeutics公司和中國(guó)蘇州艾博生物、中國(guó)復(fù)星醫(yī)藥研發(fā)；此外，德國(guó)CureVac公司研發(fā)的CvnCoV已進(jìn)入預(yù)注冊(cè)。

表2 全球啟動(dòng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)、預(yù)注冊(cè)、注冊(cè)或上市的mRNA疫苗Tab.2 mRNA vaccines that have been launched the phaseⅢclinical trials，pre-registered，registered or marketed in the world

3 討論

3.1 上市時(shí)間趨勢(shì)

2020年至2021年，為了應(yīng)對(duì)COVID-19疫情，降低感染率和死亡率，全球疫苗研發(fā)進(jìn)展迅速。根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，截至2022年3月15日，全球范圍內(nèi)共有149個(gè)疫苗進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，195個(gè)疫苗處于臨床前階段；其中，27個(gè)mRNA疫苗已進(jìn)入臨床階段，占所有進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段疫苗的18%［5］。目前，已上市的兩款mRNA疫苗均為COVID-19疫苗，已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)的疫苗中也多為COVID-19疫苗，可見(jiàn)疫情的蔓延大大加速了mRNA疫苗的研發(fā)進(jìn)展。同時(shí)，由于疫苗接種規(guī)模較大，為已上市的兩款RNA COVID-19疫苗提供大量的真實(shí)世界數(shù)據(jù)，利用真實(shí)世界數(shù)據(jù)可向研發(fā)人員提供反饋，改進(jìn)研發(fā)技術(shù)，預(yù)計(jì)將會(huì)有更多針對(duì)其他適應(yīng)證的mRNA疫苗成功上市。

3.2 傳染病mRNA疫苗開(kāi)發(fā)

目前在研的mRNA疫苗以感染為主要適應(yīng)證，且在疫情的推動(dòng)下取得了突破性進(jìn)展，已上市的兩款mRNA疫苗均為COVID-19疫苗，分別由德國(guó)BioNTech公司研發(fā)的BNT162b2和由美國(guó)ModeRNA公司研發(fā)的mRNA-1273，有效性及安全性均良好。其中，BNT162b2疫苗的有效性為95%，不良反應(yīng)主要為輕中度的注射部位疼痛、疲勞及頭痛［6］；而mRNA-1273疫苗的有效性為94.1%，無(wú)嚴(yán)重不良反應(yīng)報(bào)告［7］。上市后的真實(shí)世界研究發(fā)現(xiàn)，在美國(guó)退伍軍人中，接種了BNT162b2或mRNA-1273疫苗的受試者COVID-19感染率僅為5.75‰和4.52‰，有效地保護(hù)了易感人群［8］。

中國(guó)在mRNA疫苗研發(fā)方面也取得了初步進(jìn)展，由蘇州艾博生物、沃森生物和中國(guó)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院共同研發(fā)的COVID-19疫苗ARCoV已啟動(dòng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)。動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果［9］及臨床試驗(yàn)結(jié)果［10］顯示，ARCoV疫苗可有效刺激病毒中和抗體的產(chǎn)生，包括針對(duì)Omicron變異株的抗體水平顯著升高，且安全性良好。

盡管國(guó)際上mRNA疫苗的研發(fā)已取得一定進(jìn)展，但仍需對(duì)疫苗的有效性和保護(hù)作用進(jìn)行深入研究。一項(xiàng)在卡塔爾人群中展開(kāi)的研究顯示，接種2針BNT162b2疫苗后針對(duì)Delta變異株和Omicron變異株的有效性分別為93%和70%［11］。另一項(xiàng)研究顯示，受試者血清中針對(duì)野生型、Beta變異株、Delta變異株和Omicron變異株的平均中和抗體滴度在接種2針BNT162b2疫苗后分別為16.56，1.27，8.00，1.11；在接種3針BNT162b2疫 苗 后 分 別 上 升 為891.4，152.2，430.5，107.6［12］。此外，有關(guān)mRNA-1273疫苗的研究顯示，接種1針疫苗后14 d疫苗有效性僅為65.5%；接種2針疫苗后3個(gè)月疫苗有效性增至峰值的90%，接種2針疫苗后第4個(gè)月疫苗有效性開(kāi)始下降，至第7個(gè)月有效性降至50%以下［13］。可見(jiàn)，mRNA疫苗針對(duì)不同病毒變異株的保護(hù)效力有較大程度的浮動(dòng)，且有效性隨著時(shí)間的推移而降低。目前，許多國(guó)家針對(duì)疫情采取了接種加強(qiáng)針或序貫接種以加強(qiáng)和維持免疫效果，但仍需對(duì)mRNA疫苗的保護(hù)作用進(jìn)行研究，為疫苗的大規(guī)模接種提供證據(jù)支持。

此外，mRNA疫苗需要低溫運(yùn)輸，嚴(yán)格的儲(chǔ)藏條件給mRNA疫苗的大規(guī)模接種帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，尤其是貧困地區(qū)和熱帶地區(qū)［14］。BNT162b2和mRNA-1273疫苗分別需要在-80～-60℃（-112～-76 °F）和-15～25℃（-13～5°F）條件下儲(chǔ)存和運(yùn)輸。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，輝瑞公司目前將未稀釋的冷凍疫苗以傳統(tǒng)的儲(chǔ)存溫度保存，該溫度下僅可維持2周，同時(shí)聲稱其正在開(kāi)發(fā)特殊的運(yùn)輸集裝箱，以便順利分配疫苗［15］。目前的研究證明了制備耐熱疫苗的可能性［16］。在未來(lái)的研發(fā)中，還需重視對(duì)耐熱疫苗的開(kāi)發(fā)及對(duì)mRNA疫苗配方的優(yōu)化。

3.3 腫瘤mRNA疫苗開(kāi)發(fā)

已啟動(dòng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)、預(yù)注冊(cè)、注冊(cè)或上市的疫苗中無(wú)以腫瘤為適應(yīng)證的疫苗，進(jìn)展較傳染病緩慢。抗原的選擇是研發(fā)腫瘤疫苗的重點(diǎn)與難點(diǎn)，目前常用的抗原為腫瘤相關(guān)抗原（TAA），但TAA表達(dá)范圍有限、非腫瘤特異性表達(dá)及具有廣泛的變異性等特點(diǎn)，使得以TAA為抗原所制備的mRNA疫苗出現(xiàn)適用范圍受限、易產(chǎn)生免疫逃逸及引發(fā)中樞或外周免疫耐受反應(yīng)等問(wèn)題［17］。僅源于腫瘤細(xì)胞突變而在正常細(xì)胞中不表達(dá)的腫瘤特異性抗原又稱新抗原，能激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生較強(qiáng)的免疫反應(yīng)，且不易產(chǎn)生免疫逃逸和耐藥性，是突破上述問(wèn)題的重點(diǎn)［18］。通過(guò)腫瘤組織活檢，配合下一代基因測(cè)序（NGS），識(shí)別并篩選腫瘤組織中具有最高免疫原性的候選抗原，可制備基于腫瘤特異性抗原的mRNA疫苗，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體化疫苗治療［19-20］。

要提高疫苗對(duì)腫瘤的作用，除了抗原的正確選擇外，還要誘導(dǎo)足夠水平的T淋巴細(xì)胞免疫反應(yīng)，目前的解決方案除了上述對(duì)抗原的選擇外，還包括通過(guò)選擇治療時(shí)機(jī)、聯(lián)用免疫佐劑及改變腫瘤微環(huán)境等策略來(lái)增加抗腫瘤效果［17］。

在腫瘤的早期階段使用mRNA疫苗，有助于提高疫苗治療效果。因?yàn)楫?dāng)腫瘤已經(jīng)生長(zhǎng)到一定大小或已經(jīng)轉(zhuǎn)移至其他器官時(shí)，免疫系統(tǒng)已和腫瘤細(xì)胞有過(guò)一定時(shí)間的相互作用，此時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生一定的免疫逃避，降低疫苗的作用［21］。此外，現(xiàn)有研究還發(fā)現(xiàn)在疫苗中添加佐劑也可提高mRNA疫苗的免疫原性，如諾華公司將MF59和陽(yáng)離子納米乳劑作為佐劑，將疫苗注射入動(dòng)物體內(nèi)后發(fā)現(xiàn)疫苗的免疫原性和有效性顯著升高［22］。腫瘤組織形成的免疫抑制微環(huán)境也是需要克服的一大難題，免疫檢查點(diǎn)抑制劑能改變微環(huán)境的細(xì)胞組成，減少T淋巴細(xì)胞耗竭，是提高mRNA疫苗有效性的好幫手［23］。隨著疫苗生產(chǎn)平臺(tái)的技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)在多方案的配合下，以腫瘤為適應(yīng)證的mRNA疫苗的成功上市指日可待。

3.4 小結(jié)

在COVID-19疫情的沖擊下，mRNA疫苗以其安全性高、制備靈活及免疫效果好的特點(diǎn)受到各大科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)的重視，德國(guó)和美國(guó)已成功上市兩款COVID-19疫苗，取得了較大進(jìn)展，中國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)也有產(chǎn)品已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)。目前在研的mRNA疫苗多以感染和腫瘤為適應(yīng)證，但因儲(chǔ)存條件、抗原選取、免疫佐劑及腫瘤微環(huán)境等方面的困難，已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)及之后階段的產(chǎn)品數(shù)量較少，而隨著COVID-19疫苗經(jīng)驗(yàn)的積累及疫苗技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì)有更多mRNA疫苗成功上市。