為抵抗席捲全球的 COVID-19 大流行,保衛大眾健康安全,免疫療法研發與生技製造正以超乎過往的速度不斷提升,不少藥廠皆在短時間內推出 COVID-19 疫苗,其中美國 FDA 更緊急授權(EUA)了 2 款 mRNA 新冠疫苗。

許多人有所不知,mRNA 疫苗與傳統疫苗的運作方式十分類似。過去,醫師會將缺乏活性的病毒注射入患者體內,藉此刺激免疫系統製造抗體,而 mRNA 疫苗則是將製造病毒棘狀蛋白的 mRNA 放進人體,透過製造病毒棘狀蛋白讓免疫系統記憶病毒且作出反應,有時該疫苗也會靠病毒載體進行傳遞,增加穩定度。

mRNA 疫苗與傳統疫苗各有優劣處,基因線上 GeneOnline 將整理不同疫苗種類的特性與效益,同時也解釋疫苗製造過程與其臨床表現。

國際 COVID-19 現況(截至 2021 月 1 月 4 日)
mRNA 疫苗

mRNA 全名為信使 RNA(message RNA),可將特定蛋白質的製造指示送至細胞核糖體(ribosomes)進行生產。mRNA 疫苗會將能製造新冠病毒棘狀蛋白的 mRNA 送至人體內,並不斷製造棘狀蛋白,藉此驅動免疫系統攻擊與記憶此類病毒蛋白,增加人體對新冠病毒的免疫力,最終 mRNA 將被細胞捨棄。

值得注意的是,由於 mRNA 疫苗並無攜帶所有能製造新冠病毒的核酸(nucleic acid),且不會進入人體細胞核,所以施打疫苗無法使人感染新冠病毒。

Pfizer、BioNTech 研發的 BNT162b2 是美國第 1 個取得 EUA 的 mRNA 疫苗,施打對象除成年人,還包含 16 歲以上非成年人。且相比 Moderna 製造的 mRNA-1273 疫苗,患者施打第 2 劑 BNT162b2 的副作用較輕微。

Moderna 也不遑多讓,mRNA-1273 於 2020 年 12 月中取得 EUA,且具備在 -20°C 儲存超過 30 天的優勢。在臨床試驗中,使用 mRNA-1273 的 196 位受試者皆無演變成重度 COVID-19,相較安慰劑組中卻有 30 人最終被標為重度 COVID-19 患者。

全病毒疫苗

中國科興生物開發的新冠疫苗 CoronaVac 則是用較傳統的方式製作,雖然製程有更新,但仍是採用失去活性的病毒刺激人體免疫系統。

CoronaVac 會透過六員環化學物質(4 member ring chemical)的丙內酯(β-Propiolactone)解除病毒活性,並使用明礬(Alum)作為佐劑提升疫苗功效。

全病毒疫苗雖在免疫功效與量產進程上已有一大段歷史,但 CoronaVac 在第 2 期臨床試驗僅針對 18 至 59 歲健康受試者進行試驗,未來若要用於高風險族群,應進行更多試驗。

病毒載體疫苗

病毒載體疫苗通常會用腺病毒(adenovirus)傳遞至人體。製造病毒載體疫苗首先得將病毒載體的自我複製能力消除,再將一段製造病毒棘狀蛋白的 RNA 或 DNA 放入腺病毒基因序列中,最後將之遞送至人體細胞,製造抗原刺激免疫系統。

病毒載體疫苗與 mRNA 疫苗最大的不同在於疫苗穩定度,因為主要使用穩定度較高的 DNA,結構上的不同使病毒載體疫苗能在 2°C 至 8°C 儲存 6 個月。對於偏鄉與基礎交通建設不完全的國家與地區來說十分有利。

AstraZeneca 與 Oxford 共同開發的疫苗就是將新冠病毒蛋白編入黑猩猩腺病毒載體,並在傳遞至人體後,製造棘狀蛋白引發抗體出現。

由莫斯科 Gamaleya 研究院(Gamaleya Research Institute)與俄羅斯國防部共同開發的新冠疫苗 Gam-COVID-Vac(Sputnik V)也是此類。Sputnik V 會透過腺病毒 5(adenovirus 5)將 DNA 打入人體細胞,接種 2 劑後預計產生 2 年新冠病毒免疫力。2 劑疫苗分別由 2 種人類腺病毒的血清型組成,皆含有新冠病毒的 S 抗原,所以能進入細胞且產生免疫反應。

再來是,Johnson & Johnson 子公司 Janssen 製造的重組病毒載體疫苗 JNJ-78436735(Ad.26.COV2.S)。疫苗採用人類腺病毒 Ad26 誘發免疫反應,疫苗預計能在 -20°C 維持穩定 2 年,2°C 至 8°C 的環境下保存至少 3 個月。

蛋白質次單元疫苗

蛋白質次單元(protein subunit)疫苗能以更直接的方式刺激免疫系統。將結合類病毒奈米粒子的蛋白質傳遞至患者體內,免疫系統即可迅速產生抗體,相比透過 mRNA 或其他核酸來製造棘狀蛋白還直接。以下為 2 家蛋白質次單元疫苗藥廠。

首先,Novavax 的蛋白質次單元疫苗是將新冠棘狀病毒透過桿狀病毒(baculovirus)遞送至蛾細胞,藉此製造蛋白,隨後和基底為皂苷(saponin)的佐劑混合製成。

第二,Sanofi 和 GlaxoSmithKline(GSK)則使用桿狀病毒生成棘狀蛋白來製造疫苗。合作中,Sanofi 提供重組 S 蛋白 COVID-19 抗原,GSK 則是供給佐劑。

綜觀現有疫苗和臨床表現,疫苗市場的高潛力競爭者為 J&J、AstraZeneca、Pfizer/BioNTech、Moderna 和 Novavax。不過因尚未有一家藥廠能滿足全美的疫苗龐大需求,所以民眾施打疫苗不見得能隨意選擇。

台灣疫苗發展進程 

截至 1 月 4 日,台灣目前也有 3 家疫苗研發廠進入臨床試驗。首先,國光生技自主研發的重組蛋白候選疫苗 AdimrSC-2f(COVID-19 S 蛋白片段)原預計 2020 年 11 月進入第 2 期臨床試驗,並在年底開始量產,但因第 1 期臨床試驗無法決定最適劑量,中央流行疫情指揮中心建議重新執行劑量探索的臨床試驗,並確定年底無法開始第 2 期臨床試驗。

第二,高端疫苗的新冠疫苗 MVC-COV1901 是以三聚體結構呈現的 S-2P 全長基因修飾重組棘蛋白為疫苗抗原,開發案轉自美國國衛院(NIH),現已完成臨床前藥毒理試驗、倉鼠攻毒試驗,和第 1 期臨床試驗期中報告,並在 2020 年 12 月 29 日取得台灣食藥署(TFDA)第 2 期臨床試驗的有條件核准。

最後,聯亞生技候選新冠疫苗 UB-612 的研發進程也確定無法在年底進入第 2 期臨床試驗,現預計在 2021 年 1 月提供第 1 期臨床試驗的完整試驗數據做審查。UB-612 是一種能刺激人體 B、T 免疫細胞的多重表位次單位新冠疫苗,該疫苗針對 COVID-19 結合人類 IgG1(S1-RBD-sFc)單鏈 Fc 部位的 S1 次單位棘狀蛋白受體結合區域(receptor binding domain, RBD)進行設計,是全球首創的 COVID-19 多重表位次單位疫苗(Multitope Protein/Peptide-based Vaccine, MPV)。

現下疫苗研發與配置仍有許多需要討論的地方,然而透過了解各種疫苗的特色,將能協助讀者在面對市場決策與政策時,擁有進一步的綜觀認知。

作者:Eduardo Longoria
編譯:Tyler Chen

延伸閱讀:接種新冠疫苗的真實現況?一位美國醫師的獨白

參考資料:
1. Pick your Potion, An Overview of the COVID Vaccines
2. Moderna Gains FDA Authorization for Its Coronavirus Vaccine | The Motley Fool
3. Understanding mRNA COVID-19 Vaccines | CDC
4. Immunogenicity and Safety of a SARS-CoV-2 Inactivated Vaccine in Healthy Adults Aged 18-59 years: Report of the Randomized, Double-blind, and Placebo-controlled Phase 2 Clinical Trial | medRxiv
5. How the Oxford-AstraZeneca Covid-19 Vaccine Works – The New York Times (nytimes.com)
6. Large Phase III Trial Launched for J&J’s COVID-19 Vaccine (clinicalomics.com)
7. Covid-19 vaccine: When can YOU get it? It depends on your health, occupation and where you live – CNN
8. Novavax begins 3rd-stage clinical trial in U.S. for COVID-19 vaccine – UPI.com
9. NVX-CoV2373 SARS-CoV-2 Vaccine — Precision Vaccinations
10. https://www.facebook.com/mohw.gov.tw/photos/a.484593545040402/1773938582772552/
11. http://www.unitedbiopharma.com/tw/news_detail.php?id=325
12. https://www.mohw.gov.tw/cp-16-55430-1.html
13. https://www.mohw.gov.tw/cp-4628-55266-1.html

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