新型艾滋疫苗获重大技术突破投入人体实验

2021年9月24日,由Moderna主导研发的新型艾滋病疫苗在美国迈阿密投入人体实验。这次实验之所以受人关注,除了其能效接近临床应用以外,还在于它使用了在本年度诺贝尔医学奖评选上最热门的技术——mRNA。

mRNA的全程叫做信使核糖核酸(messenger RNA),其发现于上世纪60年代,当时的两位生物学家Franois Jacob和Matthew Meselson通过观察噬菌体感染大肠杆菌的过程,确认细胞内存在一种将细胞核里的遗传信息转移到细胞质的机制。此前,DNA双螺旋结构已被科学家证实。他们于是设想了mRNA的存在:即细胞内应该有一类充当信使的RNA分子,它们由许多不同的mRNA分子组成,每一种mRNA在核苷酸序列与DNA上的基因序列互补,然后被运输到细胞质为蛋白质合成提供模板。

这与病毒感染细胞的过程相互印证。病毒的本体是一个蛋白质外壳包裹的基因,在进入宿主体内后,病毒蛋白质外壳会先与宿主细胞膜融合,后将基因释放进细胞质内。

对于DNA病毒而言,基因片段进入细胞后可以直接合成出新的基因与蛋白质等成分,最后装配成结构完整、具有侵染力的、成熟的病毒粒子,从而继续感染其他细胞。

对于RNA病毒来说,基因进入细胞质后需要逆转录成为DNA,然后该DNA会整合到宿主基因组中去,在潜伏期过后再游离出来完成蛋白质装配。艾滋病病毒(HIV),SARS 病毒、流感病毒以及造成全球感染的新型冠状病毒(COVID-19)都属于RNA病毒。

1990年,当时的科学家进行实验,通过直接把体外转录的mRNA注射进小鼠体内,观察发现经过改造的遗传信息在小鼠骨骼肌细胞中充分表达,这也是首次体内成功表达mRNA,从而证明了mRNA疫苗开发的可行性。

数十年来,科学家一致致力于针对流感、寨卡病毒、狂犬病和巨细胞病毒(CMV)开发对应的mRNA疫苗,而加速mRNA应用的,则是新型冠状病毒肺炎在世界大范围流行。

为了尽快应对新冠疫情,对应的疫苗在医学工作者的努力下快速面世。新冠疫苗从原理上分为灭活疫苗、腺病毒疫苗和mRNA疫苗。前两者的原理都是把没有传染性的病毒片段送进人体,以刺激人体生成抗体。mRNA技术通过直接改写免疫细胞的遗传信息。采用了mRNA技术的Moderna的疫苗、BioNTech和辉瑞联合开发的疫苗,属于mRNA的首次大规模应用。

mRNA疫苗不但能够激发人体的体液免疫,还能诱导T细胞免疫。双重作用机制使mRNA疫苗有效率可以达到90%以上。目前获得英国药品和健康产品管理局(MHRA)紧急使用授权的辉瑞和德国BioNTech公司合作研发的mRNA新冠疫苗,其有效率为95%。获得美国视频药品管理局FDA紧急使用授权的Moderna公司新冠疫苗,其有效率为94.1%,两者的有效率均高于灭活疫苗。2021年2月24日,麻省理工科评选的“全球十大突破性技术”当中就包括了mRNA疫苗,同时也得到了今年诺贝尔医学奖的提名。

由于艾滋病病毒直接感染人体免疫细胞,其结果是尽管人体可以产生艾滋病抗体,却无法消灭病毒,这就是大力士永远无法举起自己。同时与新冠病毒一样,艾滋病病毒也有很强的变异能力,会导致传统疫苗生成的抗体失效。所以近些年艾滋病疫苗研究方向转向了阻止病毒的蛋白质外壳与细胞结合的过程,而mRNA疫苗提供了可行的思路。

BFMTV新闻台相关报道截图

目前投入第I期临床实验的疫苗是由Moderna与比尔盖茨基金会联合研发,其技术mRNA-1644与已面世的新冠疫苗相同,2021年1月该疫苗被研发出后随即进行了人体安全测试,在其安全性得到证实后开始征集志愿者参与测试。

约翰霍普金斯大学的病毒学家 Andrew Pekosz认为,mRNA为解决艾滋病问题提供了平台,但要艾滋病疫苗的免疫效果达到和新冠病毒疫苗的免疫效果还需要大规模的实验。

之所以把测试地点选在迈阿密,是因为当地每年报告新发艾滋病病毒感染超过3万人,是全美国最高的地区。参与第I期临床试验的共有56人,年龄从18岁至50岁不等,其中的数名参与者直接来自当地LGBT社群。

第I期试验从2021年8月19日开始至2023年4月结束。若第I期临床试验进行顺利,还需要进行II期和III期试验验证疫苗的保护效率。

根据联合国报告,截至到2020年,全球目前有超过3770万艾滋病病毒感染者,新型疫苗投入人体试验,有助于全人类在2030年终结艾滋病感染。

参考:

  1. 信使核糖核酸 维基百科mRNA疫苗&灭活疫苗,安全性、有效性与可及性有何不同? 
  2. 澎湃新闻Moderna to Trial HIV and Flu Vaccines With mRNA Technology  verywellhealth

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