“這種疫苗不同于傳統(tǒng)的單序列疫苗，有很大的概念創(chuàng)新，本質(zhì)上提高了抗原的廣譜性。我們會繼續(xù)追蹤病毒在現(xiàn)實世界中的變異情況，但這樣做出來的廣譜疫苗，比過去我們追著病毒跑，搶在病毒前面的效果要好得多。也許未來五年或十年的廣譜疫苗就足夠了。”

截至2022年12月，新冠肺炎變異體的頻率。受訪者供圖通過追蹤新冠肺炎的進化軌跡，武漢大學病毒學國家重點實驗室柯藍教授和徐克教授團隊設計了一種新型新冠肺炎廣譜疫苗，這種疫苗可能能夠抵御未來新冠肺炎毒株對人群的入侵。1月4日，該研究論文發(fā)表在著名學術期刊《ScienceTranslational Medicine》上?！靶鹿诜窝撞《竞土鞲胁《居邢嗨频牧餍心Ｊ健Ｒ坏┧鼈冊谑澜绶秶鷥?nèi)從一個人傳播到另一個人，肯定會發(fā)生抗原漂移，也就是不斷積累突變。一開始，我們決定必須需要一種廣譜新冠肺炎疫苗來對抗持續(xù)的疫情?！毙炜讼蚩萍加浾呓榻B，團隊于2020年4月開始攻關，提出了“基于病毒進化的共識序列優(yōu)化疫苗免疫原設計”的新策略。完成廣譜疫苗免疫原跨度的序列設計，耗時約十個月。

后續(xù)小鼠實驗表明，它能誘導出針對后續(xù)毒株如Delta、Omicron及其亞毒株的廣譜中和抗體，比原型抗原疫苗更高效，能保護實驗小鼠免受包括Omicron在內(nèi)的多種新冠肺炎變異株的致死性攻擊。相關成果于2021年12月發(fā)表在預印本平臺bioRxiv上，并于2022年8月5日獲得中國發(fā)明專利授權。

最近國外流行的優(yōu)勢菌株XBB.1.5和BQ.1.1在國內(nèi)引起廣泛關注。根據(jù)研究小組的分析，Span抗原中包含的六個常見突變位點在很大程度上仍然保留在這些最新的Omicron突變體中。針對最新突變株的疫苗中和抗體測試正在進行中。

“這種疫苗不同于傳統(tǒng)的單序列疫苗，有很大的概念創(chuàng)新，本質(zhì)上提高了抗原的廣譜性。我們會繼續(xù)追蹤病毒在現(xiàn)實世界中的變異情況，但這樣做出來的廣譜疫苗，比過去我們追著病毒跑，搶在病毒前面的效果要好得多。也許未來五年或十年的廣譜疫苗就足夠了?！痹S燦說，經(jīng)過團隊兩年的努力，這種疫苗原型產(chǎn)品的小規(guī)模試驗過程已經(jīng)比較成熟，有望順利與企業(yè)對接，盡快進入產(chǎn)業(yè)化軌道。

跨度疫苗免疫在小鼠中提供廣譜免疫保護。受訪者提供圖片首次報道新冠肺炎的進化之路。截至2022年7月，武漢大學研究團隊綜合分析了110多萬條新冠肺炎序列和54種新冠肺炎變異假病毒的傳染性和免疫逃逸能力，首次報道了三種新冠肺炎刺突蛋白(S蛋白)的定向進化路徑:細胞傳染性強，免疫逃逸能力弱，如Delta株和Lambda株；細胞傳染性弱，免疫逃逸能力強，如γ株；也有細胞傳染性和免疫逃逸能力增強的毒株，如β毒株，但這類變異體數(shù)量相對較少。

新冠肺炎蛋白的進化(包括11，650，487個序列)。受訪者供圖“根據(jù)現(xiàn)有的序列數(shù)據(jù)分析，新冠肺炎更傾向于向某個方向進化，傳染性更強，或者說免疫逃逸能力更強。S突變位點的功能需要協(xié)調(diào)，單個位點只能實現(xiàn)單一功能，很難兼得?！毙煺J為，未來更有可能向某一特定方向發(fā)展。而上述突變路徑的不同導致抗原性的改變，意味著單一毒株的疫苗無法有效保護種群對抗不同進化路徑的其他突變體?，F(xiàn)有研究也指出，隨著奧米克隆株的快速變異，目前市場上大多數(shù)以新冠肺炎原型株為抗原的疫苗都不同程度地降低了奧米克隆及其亞株的中和能力，難以起到良好的預防感染作用。

武大團隊研發(fā)的廣譜疫苗免疫原Span采用了全新的設計策略，基于新冠肺炎的進化史，通過計算共有序列來優(yōu)化設計。研究人員下載了NCBI數(shù)據(jù)庫中截至2021年2月的所有新冠肺炎序列，經(jīng)過去重復后得到了2675個序列。通過進化聚類算法，計算并分析了常見的變異位點和進化規(guī)律。

最終設計的Span抗原覆蓋了出現(xiàn)頻率最高的五個突變位點，分別是:D614G、del69-70、del144、N501Y和P681H。研究表明，D614G是新冠肺炎B.1家系的常見突變，也是優(yōu)勢菌株獲得的第一個流行突變。它增強了S蛋白與ACE2受體的結合能力，使病毒具有很強的感染性。N501Y有助于增強β株和γ株的免疫逃逸能力；Del69-70降低了病毒感染性，但表現(xiàn)出中等程度的免疫逃逸能力，P681H也表現(xiàn)出中等程度的免疫逃逸能力。研究人員還選擇了所有突變位點中免疫逃逸能力最強的E484K，將其加入到Span的序列設計中。

武大團隊發(fā)現(xiàn)的6個常見突變位點(水平標記)，在后來的奧米克隆流行毒株(垂直標記)爆發(fā)中，都被很大程度地保留了下來(紅色表示保留了這個位點)。受訪者供圖“一些突變位點的影響相互抵消。不同功能的站點放在一起，效果可能就沒了。我們分析了幾個選定位點的組合，它們出現(xiàn)的頻率最高，這也說明它們有很好的協(xié)同作用，在功能上互不沖突，是代表多種突變體的最佳位點組合?！痹S燦介紹。廣譜疫苗仍然可以覆蓋XBB變異體。

2022年8月30日，上海澤潤生物科技有限公司(云南沃森生物科技有限公司的子公司)宣布，其自主研發(fā)的重組新冠肺炎突變疫苗獲得國家醫(yī)藥品管理局頒發(fā)的臨床試驗批件。是以S蛋白三聚體為抗原，CpG+氫氧化鋁雙佐劑設計開發(fā)的廣譜新冠肺炎疫苗。

根據(jù)2022年11月12日發(fā)表在Npj Vaccines上的研究人員論文，該疫苗的抗原設計是從α、β和γ毒株中選擇四個常見突變位點:K417N、E484K、N501Y和D614G。后三個突變位點與武大團隊的Span抗原相同。文章稱，該突變疫苗可對包括奧米克隆在內(nèi)的主要病灶突變株(VOCs)產(chǎn)生良好的交叉中和作用。

“我們的預印論文發(fā)表后，很多團隊模仿?？乖O計是一門科學，哪些位點是高頻常見突變是由進化計算的真實數(shù)據(jù)決定的。K417N的突變頻率比較低，對免疫逃逸影響不大?！毙炜私榻B說，他的團隊試圖構建一個具有9種常見突變的抗原序列，但在小鼠實驗中，它并沒有顯示出更好的針對不同變異的中和活性?！斑@也說明疫苗抗原設計不是突變位點的簡單相加，而是嚴格的生物信息學計算和實驗證據(jù)的聯(lián)合分析。突變位點越多越好。重點是科學的數(shù)據(jù)引導。越常見，序貫免疫效果越顯著?！?/p>

徐克告訴科技記者，Span抗原的研究設計早于Delta毒株。“那時候E484K的頻率還沒有這么高。奧米克隆毒株出現(xiàn)后，出現(xiàn)頻率越來越高，說明病毒正在向增強免疫逃逸的方向進化。這也證明了我們加進去是完全正確的選擇?！?/p>

值得一提的是，Span抗原的6個常見突變位點在Omicron流行株中被很大程度地保留。最近的新毒株BQ.1，BQ.1.1和XBB，XBB.1，包括美國正在強勢崛起的XBB.1.5，都與Span抗原有5個共同的突變位點。

結果表明，Span抗原序列位于新冠肺炎S蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹的中心，與Omicron聚類在一起?！翱梢哉f，它是新冠肺炎菌株中最具代表性和普遍性的序列。就像一個家庭里有幾個兄弟姐妹，我們找出他們的共同特點，把他們聚在一起?！痹S燦說。

Span位于系統(tǒng)發(fā)育樹的中心。受訪者供圖。研究人員還關注了一個增加病毒傳染性的突變位點S982A。“在我們后來對Omicron株的觀察中，這個位點出現(xiàn)的頻率并沒有那么高，分離株也比較少，但是這個位點位于S蛋白的莖(HR1結構域，在病毒膜融合過程中起重要作用)。我們將繼續(xù)關注它附近出現(xiàn)的一些突變?！毙炜吮硎?，從目前的研究來看，很明顯，S蛋白頭部RBD結構域的突變會影響中和抗體的免疫逃逸，而其他區(qū)域大多影響傳染性。這些突變位點的功能仍需逐一研究才能深入了解。近年來，許多科學家也在開發(fā)廣譜流感疫苗，徐克的團隊是其中之一?！笆佬l(wèi)組織有一個專門的系統(tǒng)來收集和預測流感病毒疫情信息，篩選和判斷今年將流行的毒株。疫苗企業(yè)可以按照這個流程，針對當季的流行毒株研制滅活疫苗。這種模式一般是有效的，但問題是他們每年都要接種疫苗。”在徐克看來，流感疫苗生產(chǎn)企業(yè)的積極性可能不足以用廣譜疫苗取代滅活疫苗的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。但是，新冠肺炎疫苗是一個全新的產(chǎn)品，加上新冠肺炎疫情的爆發(fā)和新冠肺炎的快速變異，使得新冠肺炎市場對廣譜疫苗的需求非常迫切，應該會迅速推動廣譜疫苗的普及。