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疫苗、抗體如何應(yīng)對(duì)新冠突變?清華大學(xué)張林琦等詳解研發(fā)思路
近日,法國(guó)馬賽地中海大學(xué)附屬醫(yī)院傳染病研究所(IHU)報(bào)告新冠變異新毒株B.1.640.2,攜帶46處突變。而在近2個(gè)月前,非洲南部國(guó)家博茨瓦納首次在一例確診病例中檢測(cè)到新冠病毒變異株B.1.1.529,該毒株隨后被世界衛(wèi)生組織(WHO)命名為奧密克戎(Omicron),對(duì)全球的已有疫苗和抗病毒療法提出了巨大的挑戰(zhàn)。
在這場(chǎng)充滿不確定性的抗疫之戰(zhàn)中,“科學(xué)工具”在和時(shí)間持續(xù)賽跑。“從疫情暴發(fā)初期到現(xiàn)在,我們團(tuán)隊(duì)沒(méi)有間斷過(guò)對(duì)新的突變株的研究及評(píng)估。”近日,清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院和萬(wàn)科公共衛(wèi)生與健康學(xué)院張林琦教授對(duì)澎湃新聞(www.xinlihui.cn)記者表示,過(guò)去的2年時(shí)間里,其團(tuán)隊(duì)篩選獲得了上千種針對(duì)新冠病毒的抗體,每出現(xiàn)一次突變株,他們可以進(jìn)行全方位的評(píng)估,同時(shí)也具備了非常全面的“抗體貯備”。
此前的2021年12月8日晚間,由張林琦教授團(tuán)隊(duì)、清華大學(xué)生命學(xué)院王新泉教授團(tuán)隊(duì)與深圳市第三人民醫(yī)院張政教授團(tuán)隊(duì)、騰盛華創(chuàng)醫(yī)藥技術(shù)(北京)有限公司(下稱“騰盛華創(chuàng)”,由騰盛博藥、清華大學(xué)和深圳市第三人民醫(yī)院共同成立)共同研發(fā)的抗新冠病毒抗體組合藥物安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯(lián)合療法(此前稱BRII-196/BRII-198聯(lián)合療法),正式被中國(guó)藥監(jiān)局批準(zhǔn)上市,成為我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)的抗新冠病毒抗體藥物。

張林琦教授團(tuán)隊(duì)。清華大學(xué) 圖
安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯(lián)合療法用于治療輕型和普通型且伴有進(jìn)展為重型(包括住院或死亡)高風(fēng)險(xiǎn)因素的成人和青少年(12-17歲,體重≥40 kg)新型冠狀病毒感染( COVID-19)患者。其中青少年(12-17歲,體重≥40 kg)適應(yīng)證人群為附條件批準(zhǔn)。其獲批是基于美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)支持的ACTIV-2的3期臨床試驗(yàn),包括847例入組患者的積極中期及最終結(jié)果。最終結(jié)果顯示,與安慰劑相比,安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯(lián)合療法使臨床進(jìn)展高風(fēng)險(xiǎn)的新冠門(mén)診患者住院和死亡風(fēng)險(xiǎn)降低80%(中期結(jié)果為78%),具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性。
截至獲批上市,這一抗體組合藥物的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和臨床試驗(yàn)歷時(shí)20個(gè)月?!盁o(wú)論是抗體還是小分子藥物,為了應(yīng)對(duì)廣泛流行的疫情,我們希望有更多的藥物上市,任何一款藥物都有它獨(dú)特的價(jià)值?!彬v盛華創(chuàng)首席執(zhí)行官羅永慶對(duì)澎湃新聞(www.xinlihui.cn)記者表示,就目前在全球已獲批上市的幾款中和抗體和小分子藥物,“不是一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì),在某種情況下是互補(bǔ)關(guān)系,兩類藥物有不同的使用場(chǎng)景和途徑?!?/p>
突變“天性”和持續(xù)存在的挑戰(zhàn)
繼阿爾法、貝塔、伽瑪、德?tīng)査?,奧密克戎是世衛(wèi)組織納入全球需關(guān)切的第五種新冠病毒變異株。對(duì)于最新的IHU 變異株,世衛(wèi)組織流行病學(xué)家阿卜迪·馬哈穆德(Abdi Mahamud)在1月4日于日內(nèi)瓦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上也表示,“該變異株已經(jīng)在我們的關(guān)注范圍內(nèi)?!?nbsp;
實(shí)際上,奧密克戎才剛剛掀起全球科學(xué)界一波新的研究和測(cè)試。最新的世衛(wèi)組織新冠肺炎流行病周報(bào)顯示,截至2021年12月26日當(dāng)周,與奧密克戎變異株相關(guān)的總體風(fēng)險(xiǎn)仍然很高。一致的證據(jù)表明,奧密克戎比德?tīng)査儺愔旮叻敝硟?yōu)勢(shì),其倍增時(shí)間為2-3天。
截至周報(bào)發(fā)布前,許多國(guó)家發(fā)病率快速增加,包括那些該變異株已成為占主導(dǎo)地位國(guó)家,例如如英國(guó)和美國(guó)。不過(guò),目前在南非已觀察到發(fā)病率的下降。來(lái)自英國(guó)、南非和丹麥的早期數(shù)據(jù)則表明,與德?tīng)査儺愔晗啾龋瑠W密克戎的住院風(fēng)險(xiǎn)更低,然而,還需要進(jìn)一步的數(shù)據(jù)來(lái)了解包括氧氣使用、機(jī)械通氣和死亡在內(nèi)的臨床嚴(yán)重標(biāo)志。疫苗接種和既往感染對(duì)感染后嚴(yán)重程度的影響也需要進(jìn)一步研究。
奧密克戎引發(fā)關(guān)注后,其對(duì)疫苗和已有抗體和小分子藥物的影響也令人擔(dān)憂,類似的考驗(yàn)在過(guò)去的2年里實(shí)際上也重復(fù)上演了多次。張林琦此前在接受澎湃新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)即表示,作為RNA(核糖核酸)病毒中的一種,人們對(duì)新冠病毒的突變無(wú)需感到驚訝,“它自己在復(fù)制過(guò)程中的復(fù)制機(jī)器就沒(méi)有像人類基因復(fù)制那么準(zhǔn)確,這是RNA病毒的一種‘天性’?!?/p>
而在早前阿爾法變異株(B.1.1.7)擴(kuò)散之際,張林琦團(tuán)隊(duì)也迅速完成評(píng)估。他在去年1月接受澎湃新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)就表示,“從現(xiàn)在的情況來(lái)看,B.1.1.7對(duì)我們?cè)谘械牡目贵w藥物和疫苗不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,所以我們暫時(shí)可以松一口氣?!?/p>
對(duì)于此次奧密克戎的來(lái)襲,研究團(tuán)隊(duì)同樣反應(yīng)迅速。羅永慶提到,騰盛華創(chuàng)團(tuán)隊(duì)在幾周之前就已經(jīng)開(kāi)始針對(duì)奧密克戎變異株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。據(jù)公司官方發(fā)布的數(shù)據(jù),雖然安巴韋單抗對(duì)抗奧密克戎變異株的活性顯著下降,但羅米司韋單抗并不受奧密克戎變異株所影響。最終,安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯(lián)合療法保持了對(duì)奧密克戎變異株的中和活性。

我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)的抗新冠病毒抗體藥物安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯(lián)合療法。
這是全球?yàn)閿?shù)不多對(duì)奧密克戎變異株還保持較好中和活性的抗體療法之一。這一結(jié)果也得到了國(guó)際上其他實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證。2021年12月23日,國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)同時(shí)在線發(fā)表了5篇評(píng)估疫苗和抗體對(duì)新冠病毒奧密克戎變異株有效性的論文。哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授何大一及其同事在其中一篇論文中提到,新冠疫苗和療法對(duì)奧密克戎的效果要差很多。
研究團(tuán)隊(duì)調(diào)查了4種主要的新冠肺炎疫苗——輝瑞-生物科技(Pfizer-BioNTech)疫苗、莫德納疫苗、強(qiáng)生疫苗以及阿斯利康疫苗——在來(lái)自54名參與者的樣本中對(duì)奧密克戎的中和活性,這54名參與者均接種了完整的兩劑疫苗(其中15名還接種了輝瑞-生物科技和莫德納的加強(qiáng)針)。在所有疫苗類型中均觀察到了抗奧密克戎有效性明顯下降的現(xiàn)象,包括在兩名曾經(jīng)感染過(guò)新冠病毒的參與者身上亦不例外。不過(guò),在接種了輝瑞-生物科技或莫德納加強(qiáng)針的參與者的樣本中,其抗體中和率下降程度較小。
何大一等人還研究了19種針對(duì)奧密克戎變異刺突蛋白的單克隆抗體的中和活性。參與測(cè)試的單克隆抗體包括已獲臨床批準(zhǔn)的治療抗體,如REGN10987 (imdevimab)、 REGN10933 (casirivimab)、 COV2-2196 (tixagevimab)、 COV2-2130 (cilgavimab)、 LY-CoV555 (bamlanivimab)、CB6 (etesevimab)、Brii-196 (amubarvimab)、 Brii-198 (romlusevimab)以及S309 (sotrovimab)。結(jié)果顯示,19種單抗中有17種完全或部分失去了中和能力。只有romlusevimab和sotrovimab保留了其中和活性。romlusevimab即為騰盛華創(chuàng)提供的羅米司韋單抗。
值得關(guān)注的是,新冠病毒的刺突蛋白(S蛋白)上的變異令人關(guān)注的原因在于,其在進(jìn)入人類細(xì)胞中起到了關(guān)鍵作用,刺突蛋白能結(jié)合人類細(xì)胞的ACE2受體,這也是疫苗和藥物療法設(shè)計(jì)制造的主要靶標(biāo)。
騰盛博藥高級(jí)副總裁、生物制藥部門(mén)負(fù)責(zé)人朱青博士介紹,“新冠病毒和ACE2結(jié)合的地方,也是大部分抗體識(shí)別的位點(diǎn),德?tīng)査谶@個(gè)區(qū)域突變還是很少的,而奧密克戎在這個(gè)區(qū)域突變數(shù)量卻大大增加?!币舱且?yàn)檫@些變化,所以大部分的抗體對(duì)奧密克戎變異株失去了很多的活性。
抗體如何設(shè)計(jì)?如何應(yīng)對(duì)下一次突變
藥物研發(fā)上市的速度和病毒突變誰(shuí)輸誰(shuí)贏?即使目前有效,下一場(chǎng)突變來(lái)襲是否仍然抵擋得住?對(duì)于這些問(wèn)題,全球的科學(xué)家都沒(méi)法給出確定的答案。
張林琦等人的抗體評(píng)估工作是在2020年3月5日取得突破性進(jìn)展,彼時(shí)團(tuán)隊(duì)首次鑒定出高效新冠中和抗體 P2C-1F11(后命名為 BRII-196),這也是后來(lái)抗體聯(lián)合療法特效藥中的關(guān)鍵抗體之一。2020年3月30日,《自然》在線發(fā)表了張林琦等人的機(jī)制研究成果之一《新冠病毒刺突蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域與受體ACE2復(fù)合物的結(jié)構(gòu)》。隨后,研究團(tuán)隊(duì)又在《自然》發(fā)文,題為《從新冠感染者體內(nèi)分離得到高效中和抗體》。
而抗體組合療法安巴韋單抗/羅米司韋單抗的藥物研發(fā)思路則于2020年4月11日確定。朱青談到了開(kāi)始研發(fā)這對(duì)抗體聯(lián)合療法的初衷,“從疫情剛暴發(fā)、著手設(shè)計(jì)這對(duì)抗體的時(shí)候,就考慮到病毒是很新的RNA呼吸道病毒,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),病毒的突變率是很高的,所以在未知的情況下,團(tuán)隊(duì)專門(mén)設(shè)計(jì)這個(gè)抗體采用聯(lián)合療法,包括決定抗體將針對(duì)不同的結(jié)合位點(diǎn)?!?nbsp;
新冠病毒主要通過(guò)與人體細(xì)胞上的ACE2結(jié)合感染人體細(xì)胞,并通過(guò)細(xì)胞繁殖造成疾病?!鞍舶晚f單抗針對(duì)新冠病毒受體結(jié)合區(qū)域與ACE2直接結(jié)合的部位,阻斷病毒與ACE2結(jié)合;而羅米司韋單抗針對(duì)新冠病毒受體結(jié)合區(qū)域另一個(gè)不與ACE2結(jié)合的位點(diǎn),以不同作用機(jī)制阻斷病毒的繁殖?!?/p>
朱青還提到,“在劑量選擇方面,很多公司獲批的劑量要比騰盛華創(chuàng)低2-4倍,當(dāng)它們?cè)趯?duì)新突變株活性降低的時(shí)候,這些劑量就不太可能獲得很好的治療效果。安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯(lián)合療法是單次靜脈給藥,靜脈給藥血液抗體濃度會(huì)上升得非常快,在我們的劑量選擇下,可以很快地在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到300-400毫克每毫升的血液抗體濃度?!彼a(bǔ)充解釋道,這個(gè)數(shù)據(jù)說(shuō)明在這樣的高濃度下,安巴韋單抗/羅米司韋單抗在人的血清里的最高抗體濃度可以達(dá)到針對(duì)奧密克戎突變株IC50值的千倍和IC90值的百倍數(shù)量級(jí)。
此外,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)抗體進(jìn)行了設(shè)計(jì),讓抗體半衰期延長(zhǎng)?!耙话銇?lái)說(shuō),人的血清半衰期是3-4個(gè)月,通過(guò)技術(shù)修飾抗體Fc部分,抗體可以延長(zhǎng)到2-4倍,所以這也能夠保證在給藥的幾周內(nèi),抗體能夠維持很高的血液濃度,加強(qiáng)中和活性的能力?!?/p>
羅永慶對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎荆c小分子藥物相比,中和抗體有幾個(gè)不同的特點(diǎn)。“首先,大分子中和抗體的作用機(jī)制與小分子藥物不一樣,大分子中和抗體通過(guò)靜脈滴注立刻起效,這對(duì)于復(fù)制十分迅速的病毒,起到的抑制作用會(huì)更好,從這個(gè)層面來(lái)說(shuō),中和抗體具有優(yōu)勢(shì),通過(guò)靜脈注射迅速達(dá)到最高的血液濃度以中和病毒。另外,我們從成百上千的抗體中選出了兩個(gè)最強(qiáng)的抗體,而且是有互補(bǔ)作用的精英抗體,我們將它們成千上萬(wàn)倍的復(fù)制,用于人體的治療,在短期內(nèi)就可以起到非常好的治療效果。另外,抗體具有免疫調(diào)節(jié)的作用,這款藥物形成的免疫時(shí)間是9-12個(gè)月。在海外,抗體藥物獲準(zhǔn)用于新冠預(yù)防的適應(yīng)證,可以與疫苗互補(bǔ)。
他認(rèn)為,綜合來(lái)看,中和抗體是從預(yù)防感染到阻斷輕度感染變成重度感染以及死亡的全程管理的藥物。當(dāng)然,羅永慶同時(shí)提到,小分子藥物是一種抑制病毒復(fù)制的酶或者通過(guò)抑制復(fù)制過(guò)程中的關(guān)鍵步驟來(lái)降低病毒復(fù)制的載量,優(yōu)勢(shì)是口服方便、成本低。
羅永慶強(qiáng)調(diào),“兩類藥物不是一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì),在某種情況下是互補(bǔ)關(guān)系,兩類藥物有不同的使用場(chǎng)景和途徑,我們期待有更多的藥物獲批上市以控制新冠疫情的發(fā)展?!?/p>
張林琦也對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎?,抗體是人體自身產(chǎn)生的天然殺傷武器,對(duì)病毒有精準(zhǔn)的靶向性,所以在抗病毒方面不遜于其他類別抗病毒藥物。同時(shí),因?yàn)榭贵w是天然的生物武器,是人體免疫重要組成部分,所以它在抗病毒作用同時(shí)可以迅速提高人體自身的免疫能力,幫助人體筑起免疫屏障,具有兩個(gè)方面作用。
值得關(guān)注的是,該抗體療法在國(guó)內(nèi)獲批上市之際,張林琦即表示,下一步將繼續(xù)研究單抗聯(lián)合療法在高危和免疫缺陷等人群中的預(yù)防作用。他在當(dāng)天的數(shù)據(jù)分享會(huì)上表示,關(guān)于這對(duì)抗體在預(yù)防方面的作用,現(xiàn)階段正在科技部支持下,由鐘南山院士開(kāi)展臨床研究,特別是針對(duì)免疫缺陷病人的一些相關(guān)研究。
張林琦對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎荆^(guò)去2年,通過(guò)與騰盛博藥和深圳市第三人民醫(yī)院的合作,其研究團(tuán)隊(duì)獲得了上千個(gè)抗體,并在相關(guān)合作團(tuán)隊(duì)的共同努力下,有了很大的研發(fā)進(jìn)展,“也期待未來(lái),我們不僅僅通過(guò)擴(kuò)大適應(yīng)證展現(xiàn)我們的研發(fā)能力,我們也要在疾病逃逸性方面獲得更多信息,使得在更多場(chǎng)景、更多人群中充分發(fā)揮藥物的作用。”
他表示,研究病毒突變是其團(tuán)隊(duì)最重要的方向之一,包括新冠病毒、艾滋病毒等,“研究目標(biāo)就是找到廣譜中和抗體?!睆埩昼硎?,實(shí)驗(yàn)室具體開(kāi)展的工作就是把找到的上千個(gè)抗體進(jìn)行全方位的評(píng)估,初步結(jié)果展示,確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些非常好的具有廣譜中和能力的抗體。
這些抗體何時(shí)進(jìn)行商業(yè)開(kāi)發(fā)、臨床試驗(yàn)以及后續(xù)推廣工作,則還是按照疫情的實(shí)際發(fā)展、流行狀況的變化而決定?!暗俏阌怪靡桑瑥幕A(chǔ)研究領(lǐng)域出發(fā),我們已經(jīng)通過(guò)遴選獲得了非常優(yōu)秀的‘種子’,為我們未來(lái)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)都提供了重要的技術(shù)材料。”





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