新世代流行性感冒疫苗的發展前景

季節性流感疫苗對於變異性或全球性流感病毒株的功效有限,故開發具有廣泛適用性免疫力的改良疫苗仍是公共衛生的重點。當前疫苗的免疫反應集中在血球凝集素(hemagglutinin, HA)的頭部(head)區域,而新世代疫苗的開發目標則在可變性較小的病毒結構,如HA基部(stem)。用以提高疫苗有效性的策略包括使用奈米粒子、增加抗原劑量、使用新型佐劑(adjuvant)、刺激細胞介導的免疫作用及標靶作用到其他病毒蛋白,如神經胺酸酶(neuraminidase, NA)、M2蛋白或核蛋白(nucleoprotein)。

 文/陳淵銓

●市售流感疫苗的類型

接種疫苗是預防流行性感冒(簡稱流感)最有效的方法,目前市售疫苗依製造技術或平台(platform)可分成以下三種類型:

  1. 失活的流感疫苗(inactivated influenza vaccine):由裂解的流感病毒(split virus)或次單位(subunit)組成抗原的疫苗。
  2. 活的減毒流感疫苗(live, attenuated influenza vaccine):結合HA和NA的活的減毒冷適應性(live attenuated cold-adapted)的病毒株,製成可由鼻腔投予的疫苗。
  3. 重組血球凝集素疫苗(recombinant hemagglutinin vaccine):利用桿狀病毒(baculovirus)的表達系統在昆蟲細胞中生產重組HA,再將其純化配製成HA三聚體-玫瑰花結(trimer- rosettes)的HA蛋白型疫苗。

●市售流感疫苗的侷限性

流感病毒的RNA複製所用的RNA依賴性RNA複製酶(RNA dependent RNA polymerase)校讀(proof reading)活性不佳(錯誤率約一萬分之一),導致合成的病毒RNA基因組有部分突變,表面抗原隨時間呈線性變化,稱為抗原漂變(antigenic drift)。若同一宿主同時感染兩種以上的流感病毒,基因組可能會發生重組(reassortment),引起表面抗原的劇烈變化,稱為抗原移型(antigenic shift)。這些突然的改變可能會造成宿主的免疫系統無法及時反應,使得當前的流感疫苗通常僅能提供短期的保護,並非永久性且有效性(effectiveness)不穩定。因此,開發功效穩定、能引發多年期免疫力及可對抗所有流感病毒的廣泛適用性疫苗是必要的(表1)。

表1. 自僅針對特定病毒株的疫苗擴展到真正廣泛適用性的疫苗

●新世代流感疫苗的展望

現行流感疫苗的免疫反應集中在變異性高的HA頭部區域,新世代疫苗的標的則聚焦在變異性較小的病毒結構(如HA基部),其他提高疫苗有效性的新技術包括使用奈米粒子(nanoparticle)以優化標的抗原之抗原性(antigenicity)、標靶作用於其他病毒蛋白(如NA、M2或核蛋白)、添加新型佐劑、增加抗原劑量和/或刺激細胞介導的免疫作用(cell-mediated immunity)。正在研發或試驗中的新型流感疫苗如下:

  1. HA基部型疫苗:自小鼠分離出來的 C179單株抗體可作用在HA基部,展現專一性中和流感病毒的能力,顯示HA基部可作為引發更廣泛抗體反應的免疫抗原(immunogen)。
  2. NA型疫苗:已知NA是流感治療藥物的作用標的,最近的研究亦證明廣效性的保護性抗體亦可作用在NA的活性部位,顯示NA可作為引發抗體反應的免疫抗原。
  3. 核蛋白型疫苗:核蛋白已被鑑定出來可以作為免疫抗原,引發CD4+和/或 CD8+ T 細胞免疫反應。
  4. 添加新型佐劑:佐劑是一種與抗原共同投予後可增加免疫原性(immunogenicity)的調節劑,優點包括節省疫苗劑量、調整免疫反應的方向及加速免疫反應的進行等,已核准用於流感疫苗的佐劑有Alum(含鋁的化合物)、MF59、AS03及AF03(後三者均為溶於油/水乳狀液的角鯊烯(squalene))。皂甘(saponin)、TLR致效劑(Toll-like receptor agonist)、多醣(polysacccharide)、醣脂(glycolipid)及 matrix-M 則仍在試驗中。

目前已有多種新型流感候選疫苗正在進行人體臨床試驗(clinical trial phase I, II, III)(表2)。

表 2. 進行臨床試驗中的疫苗

縮寫:血球凝集素(hemagglutinin, HA); 基質蛋白1(matrix protein 1, M1); 基質蛋白2(matrix protein 2, M2);神經胺酸酶(neuraminidase, NA); 中和抗體(neutralizing antibody, NAb); 核蛋白(nucleoprotein, NP); NIH(National Institutes of Health); NIAID(National Institute of Allergy and Infectious Disease)

●結論

當前被批准用於生產流感疫苗的方式有雞蛋型、細胞型及重組蛋白型三種,大部分許可疫苗都是使用雞蛋胚胎生產,雖然這種生產系統仍能滿足現今全球對流感疫苗的需求,但基於流感仍是目前唯一需要每年接種疫苗的季節性傳染病,疫苗需求量大,新世代的流感疫苗的生產應建立快速的細胞培養系統來生產疫苗。此外,由於病毒變異性高,疫苗替換率高,故應著重在開發能引發長期免疫力及可以對抗所有類型流感的廣泛適用性疫苗。

 

參考資料:

  1. Wei CJCrank MCShiver JGraham BSMascola JRNabel GJ. Next-generation influenza vaccines: opportunities and challenges. Nat Rev Drug Discov.2020 Feb 14. doi: 10.1038/s41573-019-0056-x.
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  3. Sagawa H, Ohshima A, Kato I, Okuno Y, Isegawa Y. The immunological activity of a deletion mutant of influenza virus haemagglutinin lacking the globular region. J Gen Virol.1996 Jul; 77 (Pt 7):1483- doi:10.1099/0022-1317-77-7-1483
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