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新冠病毒多种突变后,未来疫苗怎么打?

生命科学前沿

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图源:生命科学前沿(ID:advancedlifesci)

作者|白云中 来源|生命科学前沿(ID:advancedlifesci)

疫苗的“价”是指同一种细菌或病毒的血清型,即细菌或病毒中特定不同亚种。“价”数越高,涵盖的血清型种类就越多,预防得范围越广泛,当然价格也越贵。近几年流行接种的人乳头瘤病毒(HPV)疫苗就有二价、四价、九价,几 “价”意味着可同时预防同一病毒的几种不同亚型。然而,多价疫苗不止用于针对HPV病毒的研发中,为应对迅速突变的新冠病毒多价疫苗也很有可能在不久的将来问世。

近日,医学预印版平台medRxiv上发表了美国克莱姆森大学科学家Sharon Bewick的一篇名为“Viral Variants andVaccinations: If We Can Change the COVID-19 Vaccine… Should We?”的文章,阐释在不断出现的变异病毒现状下,如果全民只接种一种新冠疫苗可能会导致另外一种变异病毒成为流行主体。全民各自接种不同种类的新冠疫苗是更好的方法。

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自COVID-19大流行开始已经接近一年的时间,针对新冠病毒疫苗研发的热潮如火如荼,科学家们希望通过大规模开发最新的疫苗来控制已经大流行的病毒。然而,新出现并快速传播的COVID-19突变毒株不断影响疫苗效力,阻碍抗疫进程。2020年12月初,英国报告了一个关于COVID-19变型B.1.1.7。该变体具有23个氨基酸突变,其中8个发生在刺突蛋白S中。刺突蛋白作为宿主细胞受体的主要结合蛋白,在病毒中的作用是负责吸附病毒并“吞”入人体细胞。科研人员研究发现,这些新的突变会赋予B.1.1.7适应性优势,且比突变前更具传染性。此外,B.1.1.7突变体的另一个威胁是对现有疫苗效力的破坏性,因为大多数正在开发的疫苗都专门针对早前主要流行病毒株的刺突蛋白,而缺少对变异株B.1.1.7的靶向性。

众所周知,随着疫情不断延续,COVID-19也不断发生着变异,甚至产生与最初疫苗目标完全不同的新型突变体。目前科学界公认的对抗COVID-19毒株进化的一种简单的方法是根据“循环毒株优势度变化”的原则--“切换”现有单一毒株(单价)疫苗中的病毒mRNA,但这种转换涉及成本。此外,在没有足够的交叉保护的情况下,针对一种病毒变体的疫苗接种将导致另一种变体占据主导地位。

为此,研究人员使用Gillespie算法(GA)模拟研究了两种不同传播速度的COVID-19病毒变种在快速接种COVID-19疫苗的人群中的传播,该疫苗仅针对两种变种中的一种(单价)。当交叉保护接近于零时,针对两种病毒株之一的疫苗接种将总死亡率降低了一半。但仍然存在脱靶病毒变种导致的死亡问题。即,在几乎没有交叉保护的情况下,针对这种更易传播的菌株进行疫苗接种是更好的选择。另外一种是混合策略,即其中一半人口接受针对慢速传播变异体的疫苗,而另一半人口接受针对快速传播变异体的疫苗,其效果几乎和完全针对快速传播变异体一样。从目前的病毒流行情况来说,短期内针对COVID-19实施混合策略可能更为现实。

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正如研究人员预期的那样,所有疫苗接种策略的总死亡率和高峰感染率随着疫苗接种率的增加而急剧下降。针对快速传播的疫苗变异体的接种,每天接种1000-5000人的范围内,死亡率和高峰感染的减少与疫苗接种率的关系最明显,与其余两种策略的关系最小。如果疫苗可在两个月内迅速推出,则不管是只针对快速传播病毒的接种策略还是只针对慢速传播的病毒的接种策略,或是混合接种策略都可以很好地执行。实际上,就总死亡人数而言,混合策略优于两种疫苗接种策略, 使用针对快速传播的病毒的疫苗接种和混合疫苗接种策略时,病毒抑制的时间会随着疫苗接种率的提高而减少。

进一步,研究人员发现,接种对抗慢速传播变种的疫苗会导致更高的死亡率。混合疫苗接种策略实际上比单一接种策略更胜一筹,可以防止出现最大的死亡率。有趣的是,尽管在预防死亡方面效果较差,但针对慢速突变体的疫苗却可以降低病毒感染率。

疫情初期,英国政府就曾提出过基于自然免疫条件的“群体免疫”策略。COVID-19在大多数地区传播过程中,许多人也已经获得了自然免疫力,那这是否会影响不同疫苗接种策略的有效性呢?科研人员发现,与总体免疫水平的变化不同,针对每种病毒变体受保护人群的相对比例发生的变化确实会影响不同疫苗接种策略的效果。

新的COVID-19毒株将继续出现,它们可能比当前的变种更易传播,甚至可能从当前的疫苗免疫计划中逃脱。尽管我们不能阻止新冠病毒的持续突变,但我们可以制定有关疫苗接种策略,以最大程度地减少对人类健康的影响。呼声最高的一个长期解决方案是开发一种包含所有正在传播的主要COVID-19变异株的DNA(多价)疫苗,就像多价人乳头瘤病毒(HPV)疫苗一样,目前已经流行注射9价,而最新的研究成果甚至达到了12价。但是,通过混合mRNA表达多种抗原成分是否会真正为所有成分提供免疫覆盖,还是会产生干扰效应;同时,混合mRNA疫苗是否还存在其他健康风险,这些都需要科研工作者为我们解答。

那么,如果未来真的出现多价新冠病毒疫苗,你会选择接种几价呢?

原文链接:10.1101/2021.01.05.21249255

编者按:本文转载自微信公众号:生命科学前沿(ID:advancedlifesci)


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