靳卫平I’2申硕w
1武汉生物制品研究所有限责任公司病毒性疫苗研究一室430207; 2国家联合疫苗工程技
术研究中心，武汉430207
通信作者：申硕，Email:shenshuol@sinopharm
【摘要】至2021年2月，新型冠状病毒引起的新型冠状病毒肺炎疫情全球大流行已造成1亿以上
的报告病例和超过2()()万的致死病例。随着临床、病理学、流行病学和病毒分子生物学研究取得进
展，疫苗研发也获得了重大突破。目前已有多款疫苗完成初步的临床安全性和效力评估，并获得紧急使
用或有条件上市批准。此文对研究进展较快的多种类型新型冠状病毒肺炎疫苗的临床研究结果进行分
析，总结疫苗安全性、免疫原性和初步保护效力的临床研究结果，对疫苗面临的挑战和应对策略进行 讨
论和展望，重点描述和总结新型技术平台的m R NA疫苗及灭活疫苗的技术指标和特点。
澳大利亚电影糖果
【关键词】新型冠状病毒肺炎；新型冠状病毒；严重急性呼吸综合征冠状病毒2；病毒疫苗；临床
试验；保护效力
基金项目：国家重点研发计划(2020YFC0842100、2020YFC0860600); 2020年中央引导地方科技
发展专项(Z135050009017)
【中图分类号】R392.3 DOI： 10. 3760/cma.j311962-20210219-00006
The advance of COVID-19 vaccine development and clinical trials
Jin W eiping1,2 , Shen Shuo1,2
1Research Division 1o f Viral Vaccines，Wuhan Institute o f Biological Products Co.，L td.，Wuhan 430207，
China; 2National Engineering Technology Research Center o f Combined Vaccines，Wuhan 430207，China
Corresponding author ••Shen Shuo，Email: ***********************
[Abstractl As of February 2021, the COVID-19 globe pandemic caused by 2019 novel coronavirus
infection has resulted in over 100 million reported cases and 2 million fatal cases worldwide. With the
advance in studies on clinical treatment»pathology, epidemiology, and basic molecular biology of the
pathogen, vaccine development has made great breakthroughs. Several COVID-19 vaccines have been
granted emergency use or conditional license. This review analyzes the safety，immunogenicity and
primary efficacy of more advanced candidate vaccines based on their clinical study results. The challenges
and strategies of different kinds of vaccines are discussed，focusing on mRNA vaccine using novel
technology platform and traditional inactivated vaccines.
【Key words】COVIEM9; 2019 novel coronavirus; Severe acute respiratory syndrome coronavirus
2；Viral vaccines；Clinical trial；Efficacy
Fund programs：National Program on Key Research Project of China ( 2020YFC0842100、
2()20YFQ)860600) ；Joined Central/Hubei Governments Science and Technology Development Special
Project (Z135()50()09017)
DOI：10. 3760/cma. j. cn311962-20210219-00006
2019年底，武汉出现一种新型严重肺炎病例，通过对患者采样的潜在病原体核酸序列分析和病毒 细胞培养鉴定，确诊为由新型冠状病毒(简称新冠病毒）引起的新型冠状病毒肺炎（COVII>19)W。COVIEM9已演变为全球大流行，截至2021年2月28日，全球确诊人数超1. 14亿，死亡超253万例[2]。
病毒基因组序列分析、发布和病毒细胞分离，促 进了各种技术平台上的C〇VII>19疫苗快速研发[3]。
领先进人临床研究的种类包括核酸疫苗(m R N A和D N A疫苗）、基于多种病毒载体的复制 缺陷型/复制型重组疫苗、全病毒灭活疫苗、重组刺 突(spike,S)蛋白亚单位疫苗及病毒样颗粒(virus-like particle,V L P)疫苗，另外还有减毒活疫苗的临 床前研究。截至2021年2月，W HO公布有255款 疫苗在研，73款进入临床研究，7款获得H I期研究初 步结果，被多国疫苗监管部门批准紧急使用或有条 件上市[3]。本文根据截至2021年2月的公开资料 和文献报道，对已进行临床1D期研究、有初步结果的 COVII>19疫苗进行评估，总结疫苗的技术指标、特 点和临床表现，并对疫苗研发、接种面临的进一步挑 战进行分析。
1COVIEM9疫苗的种类及技术特点
1. 1mRNA疫苗
以合成全长抗原S蛋白的m R N A设计的COVIIM9疫苗，在临床m期研究中获得了最高的 保护效力。m R N A药物分体外合成和体内自我复 制两种类型，近年来技术突破主要体现在使用甲基 化核苷酸前体，降低R N A酶降解作用，模拟天然 m RN A结构，提高翻译效率。另外，脂质体纳米颗 粒(lipid-nanoparticle，LNP)包埋技术进一步提高了 稳定性，并通过辅助使用膜融合剂提高m RN A进人 细胞的效率。美国M odem a公司的COVIIM9 m RN A疫苗采用体外合成、L N P包埋技术，将全长 S蛋白的S1/S2及融合多肽上游的S2'酶切位点突 变阻止酶剪切，在S2亚单位上进行2P改造(986/ 987位氨基
酸R S变为PP)降低多肽链旋转自由度，使得全长S蛋白在细胞内合成后保持免疫原性较强 的融合前构象，不发生常规状态下受体结合、弗林蛋 白酶样蛋白酶内切，提高其作为抗原的安全性和免 疫原性[4]。m R N A的稳定性和进人细胞表达抗原 的高效性，使得疫苗免疫剂量可降低，并以肌内注射 替代接受性较差的基因接种途径。另一 COVII> 19 m RN A疫苗技术路线为体内自我复制型，如利 用假病毒复制元件插入外源基因，利用细胞内m RN A分子的扩增、5'非翻译区加帽生物化学过程，提高表达效率，减少免疫剂量[5]。与在体内表达 抗原的病毒载体疫苗相比，m R N A疫苗结构简单，避免了可能引起的抗载体免疫应答。
1.2病毒载体疫苗
人和动物腺病毒（adenovirus，Ad)载体疫苗采 用非复制型的Ad-全长S基因的设计。我国军事医 学科学院微生物研究所与天津康希诺生物股份公司 采用人Ad5型（hAd5)载体设计的COVIEM9疫 苗，临床i/n期研究显示，1次接种后可刺激体液 和细胞免疫应答[6]。俄罗斯Gamaleya公司采用 hAd5和hAd26-全长S基因重组疫苗，保持其S蛋 白融合前构象，可安全地进行初次免疫和加强免疫，ID期临床研究初步评估全球总体保护效力为65. 7%[7]。牛津大学与英国AstraZeneca公司采用 黑猩猩Ad ChAdOxl-S重组疫苗，避免了采用人 A d载体时可能发生的抗载体免疫应答。临床in期 研究结果显示，ChAdOxl nCoV-19/AZD1222疫苗 免疫2次的保护效力为50%〜70%，hAd5和hAd26载体疫苗免疫2次的保护效力约为92%[7-8]。
香港大学和厦门万泰沧海生物技术有限公司研 发的流感病毒载体-受体结合域（receptor binding domain，RBD)疫苗是复制型病毒载体疫苗，采用黏 膜给药途径，双鼻孔喷雾，每次每个鼻孔().1ml，间隔14或28 d，理论上有利于提高黏膜免疫应答，刺 激产生大量分泌性IgA，免疫持久性更强，临床研究 结果值得期待。
1.3灭活疫苗和S蛋白亚单位疫苗
除传统的铝佐剂外，灭活疫苗和S蛋白亚单位 疫苗还采用有助于加强T细胞免疫应答的新型佐 剂。如印度Bharat Biotech公司灭活疫苗使用铝佐 剂和T o ll样受体7/8拮抗分子混合佐剂™，英国葛 兰素史克公司的亚单位疫苗使用水包油的乳化佐剂 AS03，成都三叶草生物技术有限公司（三叶草）、美 国Dynavax公司应用与AS03相似的MS~59/CpG 加招佐剂，美国Novavax公司使用M atrix-M佐 剂[3]，目的皆在于同时提高疫苗的T和B细胞免疫 应答，减少抗原量，降低成本及不良反应的风险。抗 原的表达及修饰还要注意维持亚单位蛋白的自然构 象，以保持较高的免疫原性，如澳大利亚昆士兰大学 及三叶草研发的S蛋白亚单位疫苗采用分子钳技术 维持S蛋白的三聚体自然构象，R B D的二聚体结构 也可提高体液免疫原性[〜11]。目前报道的c〇v ir> 19全病毒灭活疫苗均采用了卩-丙内酯灭活，北京生 物制品研究所有限责任公司和北京科兴生物制品有 限公司(科兴生物)均采用了两次灭活工艺，确保疫 苗的安全性[12]。
1.4其他种类疫苗
其他处于临床前或进人临床研究的疫苗种类包 括印度血清学研究所的减毒活疫苗，及重组V L P疫 苗、D N A疫苗、A d外的其他病毒和细菌载体重组疫 苗[3]。病毒载体包括人或动物病毒载体，人病毒载 体一般选用抗载体效应较弱的病毒，如麻疹病毒。而动物病毒载体如水疱性口炎病毒载体的优点是，用于人用疫苗时无抗病毒载体反应。一种慢病毒修 饰、装入S基因片段和调控元件的抗原提呈树突状 细胞的新型疫苗也进人了临床研究。以上类型的候 选疫苗临床研究结果值得关注。
2疫苗安全性
2.1 免疫病理反应及抗体依赖疾病增强效应(anti b ody-dependent enhancement of disease,ADE)在自然感染、疫苗接种或抗体被动免疫后，中和 抗体(neutralizing antibody，NtAb)滴度或亲和力较 低，非N tA b与病毒结合，通过与免疫细胞上的F c7 受体或补体C lq受体结合，介导感染性病毒颗粒进 入免疫细胞如巨噬细胞和树突状细胞中增殖，释放 炎症因子，而导致疾病增强，即A D E或称疫苗相关 疾病增强。在S A R S冠状病毒(SARS coronavirus，SARS~CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒（Middle East respiratory syndrome corona v irus,MERS-CoV)候选疫苗的动物安全性和效力研究中，部分学 者在非人灵长类动物和小鼠中观察到ADE。有研 究认为S蛋白和核衣壳蛋白携带引起A D E的抗原 决定簇[1>14]，因此C()V〗I>19疫苗接种者暴露于野生 株病毒攻击时的安全性，特别是全病毒灭活疫苗的长 期安全性最受关注。但在另一些SAR&CoV候选疫 苗效力研究中，以及引起人普通感冒的4种冠状病毒 感染中没有观察到ADE,SAR&CoV、MERS~C oV和新冠病毒感染的恢复期血清及单克隆抗体
后，也 没有观察到患者的ADE，因此人冠状病毒A D E或免 疫病理反应现象还没有明确定论[15]。体外细胞、动 物模型研究结果能否反映人体情况，有待疫苗临床研 究结果分析。AD E和感染后重症患者症状的区别及 相关指标因子的确定，也需要深人研究。
2.2临床前动物模型中的安全性
疫苗安全性分为接种时及接种后暴露于野生株 病毒攻击时的安全性。临床前接种安全性研究包括 豚鼠的过敏反应，正常及高剂量和多剂次下小鼠、大 鼠和食蟹猴的急性和长期毒性研究，大鼠或非人灵 长类动物的生殖毒性实验[8]。接种后攻毒的安全性研究，包括S蛋白受体血管紧张素转换酶2 (angiotensin converting enzyme2，ACE2)转基因小 鼠及恒河猴的免疫攻毒实验，检测疫苗接种后攻毒 时的体内保护效力，及有无抗体介导的免疫病理反 应。疫苗设计和制造借鉴了 SARS-C o V和MERS~ C oV疫苗研发经验。在候选COVIEH9疫苗临床 前野生恒河猴和AC£2转基因小鼠的免疫、攻毒实 验中，与未免疫对照组比较，灭活疫苗、m R N A疫 苗、hA d或ChAdOxl-S疫苗、S蛋白亚单位疫苗接 种后均未观察到免疫病理反应和A D E现象（表 1)[1M3]。与未免疫-攻毒组比较.候选疫苗组接种 后，N tA b水平上升呈抗原剂量依赖，攻毒后肺部病 灶和组织病理改变、抗原表达随着N tA b水平提高 而降低，病毒载量下降与抗体水平上升呈相关性。这些候选疫苗均无严重不良反应报告。
2.3临床研究中的安全性
表2归纳了 COVICH9疫苗m期临床研究拟用 剂量、免疫剂次、最长间隔期的最高总不良反应率，也包括这些条件下的最高N tA b阳转率、最高几何 平均滴度（geometric mean titer，G M T)作为对比[2«3]。灭活疫苗和亚单位疫苗的总不良反应率较 低，m R N A疫苗较高，其他种类的疫苗介于其间。以武汉生物制品研究所有限责任公司的灭活疫苗为 例，中剂量21 d间隔2针，总不良反应率仅为19%，无严重不良反应，无三级不良反应，疫苗接种组与安 慰剂组总不良反应率的差别没有统计学意义。低级 别的不良反应为疫苗接种部位的轻微、可迅速恢复 的疼痛和肿胀。这与该疫苗临床前的3种动物安全 性评估结果一致，低于其他灭活疫苗。Ad-S疫 苗的不良反应也在可接受的范围内。但是临床1/ II期样本数少，年龄范围为18〜59岁，对安全性结 果的解读要谨慎，完整的全年龄组临床研究结果发 表或公布后，安全性评估和比较将会更加科学和全 面。对患基础病的老年人接种的安全性及接种禁 忌证的研究，也需进一步开展。
3疫苗的免疫原性及保护效力
除几款核酸疫苗未进行动物模型评估外，各类 疫苗均经过动物模型免疫原性研究后进入临床试 验。与疫苗保护效力最相关的指标性参数为NtAb 阳转率和滴度水平，细胞免疫对保护效力也非常重 要。由表2可见，体内细胞抗原表达疫苗均具有良 好的B和T细胞免疫应答，而体外抗原表达疫苗B 细胞免疫原性良好、T 细胞免疫应答有差异。
3.1N tA b阳转率和GMT
COVII>19疫苗在临床I/n期的免疫原性评 估，主要检测和评估总特异性抗体、N tA b及细胞免 疫应答。根据几种疫苗的临床i/n研究初步结果，表2中仅对野生株病毒攻击的N tA b阳转率、GMT 进行可比性评估，选择最佳剂量、剂次和免疫间隔的数据进行比较。表2所列疫苗的N tA b阳转率和 G M T以全长三聚体S蛋白亚单位疫苗为最高，其 次为m RN A疫苗，灭活疫苗也呈现较高的N tA b阳转率和滴度。在N tA b水平与效力和免疫持久性的 关系尚无结论前，应考虑在安全性前提下，达到最高 的体液和细胞免疫应答水平。
表1C01VICH9疫苗的临床前动物免疫-攻毒的安全性
名称类型攻毒株攻毒动物途径(剂量）ADE机构
氢氧化铁PiCoVacc灭活疫苗SARS-CoV-2-CN!恒河猴INdO^TCIDs,,)否北京科兴生物制品有限公司/中
国医学科学院微生物所
COVID-19 vaccine 灭活疫苗SARS-C〇V-WIV-04AACK瞬转基因小鼠INC105 PFU)否武汉生物制品研究所有限责任公
粮食危机 恩道尔
司/中国科学院病毒所
BBIBP-CorV灭活疫苗SARS-CoV-2恒河猴IT(1()6 TCIDso)否北京生物制品研究所有限责任公
司/中国CDC
mRNA-1273mRNA疫苗SARS-CoV-2-USA-
WA1/2020恒河猴IT 和 IN(7.6X
1()5 PFU)
否美国Modema公司/美国国家过
敏和传染病研究所
BNTl62b2mRNA疫苗SARS-CoV-2-USA-
WA1/2020
isolate 恒河猴IN 和 IT(2. 1 x
1()6 PFU)
否德国BioNTec公司/美国Pfizer
公司/上海复星医药（集团）股
份有限公司
AZD1222/ ChAdOxl nCoV-19黑猩猩Ad载体
2012年四川高考作文
疫苗
SARS-CoV-2-nCoV-
WA1/2020
恒河猴IN (2. 6Xl()6
TCIDso)
否英国AstraZeneca公司/牛津大
学
Ad26 CoV-S人Ad载体疫苗SARS-CoV-2恒河猴IN 和 IT(105
TCIDso)
否美国Johnson公司
NVX-CoV-2373亚单位疫苗SARS-COV-2-WA1AACE2转基因小鼠IN(H)5PFU)否美国Novavax公司注：ADE：抗体依赖疾病增强效应；IN：颅内；TC ID^：半数组织培养物感染量；ACE：血管紧张素转换酶；P FU：噬斑形成单位；IT：气 管内；Ad：腺病毒
表2COVICM9疫苗A D R率与中和抗体阳转率和GMT
名称类型ADR 率/%阳转率/%细胞免疫GMT机构
PiCoVacc灭活疫苗35I 期 83.3, n 期
99.2无65.4北京科兴生物制品有限公司/中国医
学科学院微生物所
COVICH9 vaccine 灭活疫苗1997.5有250武汉生物制品研究所有限责任公司/
中国科学院病毒所
BBIBP-CorV灭活疫苗4299.52无250北京生物制品研究所有限责任公司/
中国CDC
mRNA-1273mRNA疫苗一、二级25，
三级5未报道有340〜650美国Modema公司/美国国家过敏和
传染病研究所
BNTl62b2mRNA疫苗50〜58，三
级4. 4100有180〜437德国BioNTec公司/美国Pfizer公司/
上海复星医药(集团)股份有限公司
AZDl222/ChAdOxl nCoV-19黑猩猩Ad载体
疫苗
48 〜8391 〜100有136〜218a英国AstraZeneca公司/牛津大学
Ad26/ A d5-S人Ad载体疫苗5〜95100有45俄罗斯Gamaleya公司
hAd5-S人Ad载体疫苗一级74，三级
lb和屮60有19天津康希诺生物股份公司/军事医学
科学院微生物研究所
Ad26 CoV-S人Ad载体疫苗一级77〜80,
三级1〜9
90 〜100有3288〜488a美国Johnson公司NVX-CoV-2373亚单位疫苗0〜42100有 3 906美国Novavax公司注：ADR：不良反应；G M T：几何平均滴度；S：刺突；A d：腺病毒；*初免-加强；b低剂量，高剂量
国际生物制品学杂志2(121年4月第44卷第2期Im J Bidogicals, April 2(121, Vol. 44, No. 2• 65•
3.2保护效力
疫苗临床研究的效力取决于3个因素：疫苗种 类和质量，接种者免疫应答能力，以及接种者所处的 环
境，包括现场公共卫生环境、临床研究设计和执行 能力及现场流行株的变异情况等。如科兴生物的疫 苗及国外3款疫苗在南非、在巴西的保护效力较低，是否由当地流行的变异株与疫苗原型株的序列不同 导致还有待研究。表3总结的各种疫苗保护效力置 信度还取决于临床in期研究样本量的大小，但都超 过了 W HO制定的>50%的保护效力，且安全性指 标均可被各国药监部门接受[4'8’3435]，效力评估还 要考虑对重症及死亡病例的减少。m R N A疫苗在 临床ID期研究中，呈现了最高的保护效力。对各类 疫苗效力的全面科学评估和比较，有待于临床n期 研究完成和结果公布。
4疫苗可及性与可负担性
如果疫苗只需1次接种、保护效力高、免疫持久 性强，将会在疫苗可接受性、可及性和可负担性，以及快速建立免疫屏障方面具有巨大优势，但目前的 m RN A疫苗、灭活疫苗、Ad5和Ad26-S重组疫苗及 S蛋白亚单位疫苗，均采用两次接种的程序。A d载 体疫苗、亚单位疫苗制造成本较低，可及性和可负担 性更高。常规的灭活疫苗、A d载体疫苗和亚单位 疫苗技术成熟并可利用现有冷链储运接种系统，相 较于m RN A疫苗可及性更强，适合发展中国家。
两款m RN A疫苗在临床n期初步研究中显示了迄今为止的最高保护效力（约94%)，制造成本也 相对较低，但低温储运、接种的成本较高。需进一步 推动m RN A疫苗技术进步，降低超低温储运的技术 限制。改善配方研究也会降低较高的不良反应率，有利于推广到12岁以下的儿童体。
疫苗的制造成本是疫苗可负担性和可及性的重 大制约因素。不依赖于病毒分离和高等级生物安全 条件、可在普通中国G M P设施下生产的A d载体疫 苗和重组亚单位疫苗，将具有可及性和可负担性的 优势(表3)。我国5条技术路线的COVIEM9疫苗 已先后进人D I期临床研究，有望在2021年年底完成 初步的目标人接种，并为其他国家特别是发展中 国家提供疫苗产品。
5疫苗研发面临的进_步挑战
5. 1效力持久性及N tA b水平与效力关系
COVIEM9疫苗的免疫持久性，可以通过动物 实验及对感染者和疫苗接种者的免疫应答持续监测 获得确证。如果与效力高度相关的N tA b水平下 降，继续进行加强免疫是否安全，以及与未接种者相 比，接种者暴露于同基因型野生株病毒时，发病率、重症率和病死率是否降低的问题，都可以参考季节 性流感疫苗接种的经验。目前为止，季节性流感灭 活疫苗的使用，有效控制了疾病发生规模和病原体 的传播。疫苗生产株可以及时替换，以保证疫苗的 保护效力，对高危人可进行初免和每个流行季加 强免疫。
表3不同种类LX)VII>19疫苗的m期临床试验效力、技术指标及价格
类型年产量（M09)/剂剂次保护效力/%储存温度/°c每剂售价/美元机构
mRNA疫苗1295-2031美国Moderna公司
mRNA疫苗2295-7014德国BioNTech公司/美国Pfizer
公司
人Ad载体疫苗3262 〜9()45英国AstraZeneca公司/牛津大学人Ad载体疫苗1292-46俄罗斯Gamaleya公司
人Ad载体疫苗21662〜89美国Johnson公司
人Ad载体疫苗0. 32165.72〜8未公布天津康希诺生物股份公司/军事
医学科学院微生物研究所
灭活疫苗1279a462北京生物制品研究所有限责任公
司/中国CDC
对比分析法灭活疫苗1250b、91c421北京科兴生物制品有限公司/中
国医学科学院微生物所
灭活疫苗0. 5272. 5”462武汉生物制品研究所有限责任公
牵引力控制系统司/中国科学院病毒所注：A d：腺病毒阿联酋in期临床试验；1•巴西m期临床试验；。土耳其in 期临床试验
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