佐剂:新冠疫苗的下一个关注点

佐剂:新冠疫苗的下一个关注点

免责申明

  • 我持有文中DVAX股票,存在相关利益。我长期从事CpG相关的研究,存在心理偏爱。两点均可能造成本文缺乏客观立场。
  • 本文不是投资建议,对读者投资损失概不负责。生物科技公司风险大,波动大破产概率高。请谨慎投资。
  • 本文不是学术文章。文中虽尽量引用文献,但很多解读属个人观点,缺乏严谨陈述,并没有经过同行评审。
  • 我才疏学浅,仓促成文,难免疏漏,请读者指正,特别欢迎提供相反的观点和证据。

执行摘要

  • 新冠S蛋白免疫原性弱,需要佐剂配合,而且传统铝佐剂效力不足。
  • 佐剂研发难,现有佐剂少。Dynavax公司(NASDAQ: DVAX)的佐剂CpG1018是
    • 唯一作用机制清晰的已批准佐剂
    • 有效性最佳
    • 安全性等同于铝佐剂
  • 有可能是新冠疫苗的最佳佐剂。有效性优势:
    • 降低抗原剂量,可能削减针数至一针
    • 可提高在免疫低下人群(正好也是新冠高危人群)的效果
    • 最强的T细胞免疫能力
  • DVAX的股价完全没有反映现有产品和管线的价值,更没有反映在新冠疫苗的巨大潜力。

背景:疫苗与佐剂

进入七八月份,新冠疫苗竞赛的头部企业相继进入三期临床试验,并在权威学术刊物上发表I/II期临床结果。对疫苗的讨论逐步进入一个平静阶段。第一集团的八种疫苗差异不大。人们只需要耐心等待十月份三期试验的前期结果出炉。似乎新冠疫苗在技术上已经没有什么悬念。今天我来谈谈目前还被忽视的一个方面--佐剂。

疫苗传统上由两部分组成:抗原和佐剂。抗原是病原的特征蛋白,是免疫系统识别的模板。佐剂是用来激活免疫系统的。通常单单靠抗原产生的免疫力有限,需要佐剂来提高疫苗的效果。

目前大家关注的疫苗企业,不管是八家领先企业,还是全球九种路线210家在研的候选疫苗[1],他们主要的技术都是在抗原。下面我以头部的企业来说说这些疫苗的现有数据。

领先的在研新冠疫苗

  • mRNA疫苗(Moderna, BionTech/辉瑞/复星)和腺病毒载体疫苗(康希诺, 阿斯利康/牛津)。这四家疫苗的一二期结果是BionTech>Moderna[2]>牛津>康希诺。 原因是技术平台上mRNA好于腺病毒载体(很多人有针对腺病毒的天然抗体)。基于猩猩腺病毒的牛津好于基于人类腺病毒的康希诺。BionTech副作用比Moderna要少。不过也有人认为Moderna的抗体滴度更高。
  • 灭活疫苗(中生北京,中生武汉,科兴):根据中生和科兴发表的结果(JAMA[3], Science[4]),他们的灭活疫苗都使用的是传统的铝佐剂。他们的数据仅比康希诺和牛津的腺病毒载体疫苗强些[5],比不上其他的几家。中和抗体比例有点低。(不同实验设计不一样,检测手段有差异,结果横向比较不一定可行,请大家理性看待上述主观判断,不要上纲上线。不过这不是这篇文章的重点。)
  • 重组蛋白(Novavax)是目前临床数据最好的候选疫苗[6]。为什么好?因为它使用了非铝佐剂。Novavax使用的是Matrix-M 基于皂苷的自研佐剂。这一佐剂并没有被FDA批准上市。后面我会对这一佐剂的试验数据做具体比较分析。

目前所有的候选疫苗都需要接种两针才能达到足够的效果,有些疫苗接种一针几乎没有效果。这说明新冠S蛋白是一个免疫原性(Immunogenicity)弱的抗原。这样的抗原需要佐剂。而铝佐剂在三个灭活疫苗中的一般表现,说明新冠疫苗需要更好的非铝佐剂。

FDA批准人类使用的佐剂

有哪些非铝佐剂可以使用呢?与百舸争流的抗原研发相比,被批准能在人类身上使用的佐剂屈指可数。人类免疫系统是一个非常微妙的系统,佐剂太弱没有效果,佐剂太强就会造成局部炎症、红肿、疼痛,系统性发烧、肌痛、萎靡等不良反应,或者诱发自身免疫病。所以长期以来,FDA对佐剂的审批标准异常严苛。

迄今为止,仅有6款佐剂被FDA批准用于人类疫苗中,他们是

表一:FDA批准人类使用的佐剂[7][8][9]
佐剂 药企 FDA批准年份 疫苗数 成份 作用机理 安全性 有效性 适用人群 文献
1930 22 氢氧化铝或铝盐 ? +++ + 儿童及成人 [10]
AS03 GSK 2013 1 H5N1 鲨烯,维他命E等油水乳状液 ? ++ ++ 紧急非商用 [11]
MF59 Novartis
CSL/Seqirus
2015 2 Fluad,
Audenz
鲨烯油水乳状液 ? ++± ++ Fluad(65y+)
Audenz(6m+紧急)
[12]
AS04 GSK 2009 1 Cervarix 氢氧化铝,单磷酸脂质A TLR4+? + +++ 已退出商用 [11]
AS01B GSK 2017 1 Shingrix 单磷酸脂质A+皂苷QS-21 TLR4+? ± ++++ 50y+ [11]
CpG1018 Dynavax 2017 1 Heplisav CpG寡聚核苷酸 TLR9 ++± ++++ 18y+ [13]
无佐剂 -- -- 10 -- -- ++++ +/- 儿童及成人

注:有佐剂在其他国家被批准或被儿童适用,本文仅以美国FDA批准为准。

佐剂研发有多难?上表中铝佐剂从批准后近80年一直是唯一能供人类疫苗使用的佐剂。随后2009年和2013年批准的AS04, AS03都不是或已退出商用。直到2015年和2017年才相继有佐剂进入商用,而且仅限于成人(Audenz可以用与儿童,但是H5N1禽流感紧急疫苗)。

MF59 1992年开始临床试验,1997年在意大利获批。2015年,FDA批准含有MF59佐剂的Fluad流感疫苗[14]。从上临床到FDA批准,用时23年。

本文的主角CpG1018,首个一期临床试验的结果在2003年就已经发表[13],到2017年才得到FDA批准。考虑到一期临床试验,写文章,发表需要的时间,从上临床到FDA批准,也用时近20年。其中的曲折故事,堪称励志大片。

使用已批准佐剂的在研新冠疫苗

目前共有九家公司使用了FDA已批准的佐剂。它们是:

表二:使用已批准佐剂的在研新冠疫苗(2020.10.13)
抗原技术 疫苗方 \ 佐剂方 CSL(MF59) GSK(AS03) Dynavax(CpG1018) 进展
重组蛋白 昆士兰大学(AUS) ✓ 放弃 一期
灭活病毒 Valneva(FRA) ✓ 放弃 年底一期
重组蛋白 Clover四川三叶草 ✓+铝 一期
类病毒颗粒 Medicago(CAN) 一期
未 知 VIR (USA)
重组蛋白 Sanofi 赛诺菲(FRA) 一期
重组蛋白 Innovax厦门万泰
灭活病毒 Sinovac北京科兴
重组蛋白 Medigen中国台湾基亚 ✓+铝 一期

虽然GSK有三套已批准佐剂系统,所有与GSK合作的五家公司均采用油水乳状液佐剂AS03,而没有选择含有单磷酸脂质A(MPLA)的其他两个佐剂AS01B和AS04。

下面是与Dynavax合作的6家公司的情况:

  • 昆士兰大学的团队于二月和三月很早就先后宣布与CSL/Seqirus和Dynavax合作开发疫苗。是Dynavax最早的合作项目。六月初,CSL/Seqirus与昆士兰大学签订独家开发生产销售协议[15],选定MF59佐剂。Dynavax出局。值得注意的是协议双方都在澳大利亚。
  • Valneva这家欧洲专注疫苗的企业,4.22宣布与Dynavax合作[16]。5.28仍在与CSL接洽使用MF59([Slide #12][17])。7月季报时已经只有Dynavax([Slide #16][18])。7.22宣布与英国政府签订1亿只的预订意向[19], 高于Novavax的六千万只。预计年底进入临床。
  • Clover四川三叶草于2.24和3.24先后宣布与GSK(AS03)[20]和Dynavax(CpG1018)合作开发疫苗。不同于中国其他企业的灭活疫苗和腺病毒载体疫苗,三叶草使用的是重组蛋白技术。三叶草有独特的三聚体(Trimer Tag)技术来提高抗原蛋白的稳定性和免疫原性。高瓴在6月8号以1.72亿人民币参与三叶草的B-2轮投资。在八月份的“高瓴HCare”年度健康产业峰会上,高瓴首席投资官易诺青先生称三叶草的三聚体技术可能是潜在的“黑马”[21]。疫苗已于六月底进入一期临床。原本预期八月出结果,Dynavax最新的季报里更新为九月出结果。三叶草是我所了解的各方面考虑最完备的中国疫苗公司:
    • 早早的就意识到佐剂的重要性,并与两家企业签订合作协议
    • 一期临床[22]选在澳大利亚进行,对其后期进入美国欧洲等市场有帮助
    • 一期临床就设置了老年组,能尽快知道不同年龄组对疫苗和佐剂的响应
    • 较为激进地使用了铝和CpG1018的联合佐剂,可能是受了四川大学华西药学院的孙逊教授相关研究的影响[23]
    • Update: 2020.09.25 四川三叶草发布了前临床实验结果[u1]。在小鼠和大鼠模型上,CpG1018明显优于AS03,抗体滴度更高,Th1偏向明显。在恒河猴模型上,CpG1018抗体滴度不如AS03,但防御新冠病毒的保护效果是一样的;另外,挑战接种后,在血相指标淋巴细胞数量,防发烧和防体重减轻等指标上,CpG1018是优于AS03的。三叶草使用了1.5mg CpG1018联合0.75mg铝,远远多于基亚公司的10ug CpG1018联合50ug铝,用量分别是150倍和15倍。这反映两家公司的抗原免疫原性或者疫苗制造艺术可能有很大的差别。感谢读者Alexander Liu指正:这个剂量的区别是动物模型大小剂量放大的区别。两家公司在小鼠模型上都是使用的10ug CpG1018联合50ug铝。)
  • Medicago[24]: 由田迈三菱制药和菲利普莫里斯烟草巨头合资的这家疫苗公司,拥有以烟草植物平台生产疫苗的独特技术。7.7和7.8先后宣布与GSK和Dynavax合作开发疫苗。一周后即宣布一期临床试验已开始[25]。Medicago的试验设计没有老年组[26],CpG1018也没有结合铝佐剂使用。预计十月出结果。
  • Sinovac北京科兴的新冠灭活病毒疫苗在4月16日已经进入一期临床试验[27],同一天宣布与Dynavax[28]开展疫苗开发合作。有可能是科兴意识到灭活疫苗效力不足,提前研发加佐剂版本。目前没有任何临床进展,可能是在等待目前三期临床的结果再决定要不要上佐剂版。
  • Medigen 中国台湾的基亚生物使用了来自美国国家卫生院NIH的抗原蛋白稳定技术,于7.23宣布与Dynavax合作[29]。公告中Dynavax第一次提到了动物实验观察到很强的细胞免疫: "... generated strong virus neutralizing antibody responses and cellular immunity"。预计九月进入临床。8.11 基亚在预印本平台biorxiv上发布了动物实验的数据,仅仅10ug CpG1018联合50ug铝佐剂产生了非常高的中和抗体滴度和细胞免疫水平[30]。在下面“联合铝佐剂”部分我会详细说明。

综合来看,GSK和Dynavax的佐剂比CSL更受欢迎。有两家同时使用GSK和Dynavax佐剂的临床试验已经展开,我们会在九、十月份看到试验的早期结果。

CpG1018:最优的佐剂

我认为Dynavax公司的CpG1018将是新冠疫苗最优的佐剂。

先说坏消息

使用CpG1018的乙肝疫苗Heplisav-B一共申请三次才获FDA批准。第一次被拒是FDA觉得样本量不够大对新佐剂不放心。第二次被拒是因为为了提高样本量而做的第三个三期试验出现不良反应“心肌梗塞”数量上的不平衡(统计不显著)。公司在第三次申请的时候解释认为是巧合,与疫苗无关。理由如下:

  • 仅第三个三期试验出现这一信号,前两个三期都没有。
  • 没有任何科学机理能解释CpG-TLR9信号通路会导致心肌梗塞。
  • 主要心血管不良反应(MACE, Major adverse cardiovascular events)包含中风,心肌梗塞和心脑血管致死。这三者应关联出现。但疫苗仅观测到心肌梗塞,没有关联出现其他两种不良反应。
  • 观测到的心肌梗塞发病日期与接种疫苗日期相去甚远都在几十天以后,没有时间上的相关性。在出现心肌梗塞时,所含佐剂,以及佐剂激活免疫系统产生的细胞因子早已代谢干净。又如何能导致心梗?
  • 对照组出现了更多的前列腺癌。难道对照疫苗导致前列腺癌?更可能是巧合。

基于上述理由,Dynavax说服专家团和FDA:第三个三期试验中观察到的心肌梗塞与疫苗或佐剂无关。疫苗被批准。保险起见,FDA和Dynavax同意疫苗上市后通过一个4万人大样本的4期试验,来验证CpG1018不会导致心肌梗塞[31][32]

这个4期试验于2018年8月启动,2019年12月公布了中期结果,显示与对照疫苗相比,并没有观测到心肌梗塞不良反应的区别。这一试验会在2020年11月结束。到时候我们就能知道CpG1018是不是绝对安全。

自身特点

FDA在评审的时候对CpG1018佐剂的原理和特性有一个完整的介绍[33]。下面我们再具体展开说明一下。

唯一作用机理清楚的佐剂

如上表一作用机理列所述,铝,油水乳状液[34],和皂苷等佐剂的作用原理并不清楚。有些文献不说“不清楚”,但也只能用“激活免疫细胞”“召唤免疫细胞”这样非常笼统的语言。实际分子信号通路层面的原理暂时还不知道。医学是经验科学。不清楚原理,并不妨碍铝佐剂已经安全有效地使用了90年。

另一方面,现在提倡“精准医学”,知其所以然是比仅仅知其然要更好的。搞明白作用原理才能对有效性和安全性有更清楚地理解。佐剂研究的一个重要方向就是使用激活Toll样受体(Toll-like receptor, TLR)这类关键天然免疫受体的配体。单磷酸脂质A(MPLA)和CpG寡聚核酸就是这一思路的成果。MPLA激活TLR4,而CpG激活TLR9。从原理上讲,CpG-TLR9比MPLA-TLR4有优势:

TLR4表达在很多组织细胞的表面。这些细胞都会被MPLA激活,造成不必要的炎症反应和副作用。而TLR9只表达在识别疫苗的抗原呈递细胞,而且只表达在这些细胞内部的内体和溶酶体。这样特异性的精准表达降低了误激活其他细胞带来的副作用。

商用年龄最广

与其他商用佐剂都是仅限老年人使用不同,CpG1018被批准用于18岁以上成年人。

减少接种针数

新冠疫苗需要全球接种,产能跟不上怎么办?佐剂可以帮忙。CpG1018是目前唯一能减少现有疫苗针数的佐剂。

乙肝疫苗免疫原性弱, 需要在0,1,6个月时接种三针。由于间隔太久,很多人依从性不足,没有完成第三针的接种,导致没有产生足够的免疫。也有人需要尽快获得免疫来去流行区国际旅行或兵役部署,等不了六个月。

使用CpG1018佐剂的乙肝疫苗Heplisav仅需间隔一个月接种两针即可,大大缩短了免疫的时间。而且在少一针的情况下,把原先三针不到90%的保护率,提高到了98%。

对免疫低下人群有效果

很多人群受慢性疾病或不良习惯的影响,免疫力低下,普通疫苗很难达到足够的效力。糖尿病,慢性肾病,抽烟,肥胖的患者就是这样的群体。这样的人群通常又是新冠肺炎的高危人群[35],特别需要疫苗的保护。CpG1018佐剂有希望给他们带来足够的免疫力。

临床试验表明,在糖尿病人群,普通乙肝疫苗三针之后仅有58.5%获得足够的免疫力。而使用CpG佐剂的Heplisav-B仅两针就能达到85.8%[36]

终末端肾炎人群的免疫力更为低下,普通乙肝疫苗需要8针(双剂量x4次,跨六个月)才能获得足够免疫力,而使用CpG佐剂的Heplisav仅4针跨四个月[37]或三针跨六个月[38]就能达到。

有最强的T细胞免疫激活能力

这是CpG1018佐剂与其他类型佐剂区分度最大的特点。

长期以来,鉴定疫苗的黄金标准是其诱导产生中和抗体的滴度水平。随着免疫学家对免疫系统的了解加深,T细胞免疫特别是Th1偏向和CD8+T细胞免疫反应越来越受到重视。对新冠康复患者的研究表明,体内的抗体水平下降很快,可能不足以形成持久的免疫。美国国家卫生院NIH的主任Francis Collins博士就撰文评论《自然》杂志最新文献[39]表示,T细胞免疫也许能提供更持久的对新冠病毒的免疫[40]

T细胞免疫能否达成期待的持久免疫尚需试验验证。如果能达成,并不是每个疫苗或佐剂都能成功的激活T细胞免疫[41]。这是CpG1018的强项。在所有佐剂中,CpG有最强的激活Th1偏向(而不是Th2)的能力,也有着最强的CD8+T细胞激活能力。正是因为这一特殊的能力,CpG已被至少三家公司尝试应用到肿瘤免疫疗法中(Dynavax, Idera, Checkmate Pharma)来激活针对肿瘤的T细胞免疫[42]

下面的数据比较中,我会列举具体的文献数据来支持以上这些观点。

与其他佐剂数据比较

再次声明一下:不同实验设计不一样,检测手段有差异。横向比较试验结果不一定可行。请读者理性看待下面的主观判断。

与铝佐剂 AS03等上市疫苗比较

Heplisav-B乙肝疫苗的三期临床数据

Heplisav-B与旧的乙肝疫苗Engerix-B都是20微克的乙肝表面抗原蛋白HBsAg。不同的地方是Engerix-B使用的是传统的铝佐剂,而Heplisav-B是3000微克的CpG1018佐剂。注意佐剂的用量,后面会再次提到。

佐剂的更换带来了前文所述的疫苗效果的大大提升:包括缩短时间,减少针数,提高在老人、糖尿病、慢性肾炎等免疫低下人群的作用。最关键的是在大大提高免疫效力的情况下,衡量副作用的关键指标——系统性不良反应——不但没有增加,反而有所减少。特别是发烧,肌痛,萎靡(fever, myalgia, malaise)等不良反应有减少。具体数据请参考Heplisav-B疫苗官网[43]和FDA批准的疫苗标签文档[44]

联合铝佐剂

下面我会多次提到一个关键的指标: IgG2a/IgG1比。

抗体免疫球蛋白IgG有多种亚型,其中IgG2与IgG1相比结合FcgR受体的能力更强[45],因而激活“抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用” (antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC)的能力更强。ADCC在针对细胞内病原(所有病毒和某些细菌)有至关重要的作用[46][47][48]。普通疫苗一般都能诱导IgG1, 而诱导IgG2的能力则参差不齐。所以IgG2a/IgG1的比例是衡量疫苗效力的一个关键指标。注意,通常使用IgG2a/IgG1的研究都是小鼠或大鼠动物模型的。如果是人源临床研究,对应的亚型序数正好相反,IgG1越高越好。

比较多种佐剂的研究表明,CpG是单一佐剂中IgG2a/IgG1比最强的,是所测六种佐剂中唯一高于1的([49], table 1)。如果联合其它佐剂,IgG2a/IgG1比能达到20以上,特别是CpG联合铝佐剂能获得高达52的比例。IgG2a占了绝对上风。相比之下MPLA联合铝只能达到5。 研究还特别强调,CpG在获得如此好的免疫效力的情况下,还拥有“更少”的毒性,也就是更好的安全性。

使用CpG联合铝佐剂的SARS疫苗研究也表明,CpG能大幅提高IgG2a抗体滴度[50] (Figure 2B)。

下面详细说说上面提到的基亚公司的最新动物实验结果[30]。基亚公司发布的这一数据是使用CpG1018的六家在研新冠疫苗中最新也是唯一的实验结果。文中图1(Figure 1)结果表明,CpG1018 10ug + 铝 50ug的联合佐剂诱导的中和抗体滴度超过了检测上限。文中图6、7、8表明,CpG1018有强大的激活Th1和抑制Th2的能力,而且联合使用时能压制铝佐剂对Th2的激活。鉴于CpG1018联合铝佐剂优异的表现,基亚公司会在后续的临床试验中观察仅用一针疫苗的可能性。(感谢读者Alexander Liu指正:这个剂量10ug vs 3000ug的区别是动物模型大小剂量放大的区别。预计基亚公司在人体试验上也会使用毫克级的佐剂剂量。)

再来把它和目前最强的Novavax的临床前实验结果[51]做一个横向对比。两者都是重组S蛋白稳定化加佐剂的技术路线。由于实验设计不一样,除总抗体滴度外大部分数据无法直接对比。基亚疫苗诱导产生了接近106(Figure 2) anti-S IgG,而Novavax疫苗诱导产生了略高于105的anti-S IgG。基亚疫苗总抗S蛋白抗体滴度是目前临床结果最优的Novavax疫苗的数倍。

与AS03比较

AS03是CpG1018在新冠疫苗上的直接竞争对手。

比较AS03和铝佐剂的研究表明,AS03佐剂IgG2a/IgG1的比例与铝佐剂相当[52](Figure 1c)。

比较AS03与CpG佐剂的研究表明,AS03激活IgG2a的能力不如CpG([53], Figure3a, 3b)。值得一提的是,这一研究中,使用佐剂的疫苗只需要使用1/4的抗原量,就能达到或大大超过单独使用全抗原量的效果,突显佐剂的作用。

与AS04比较

在这份FDA关于HPV疫苗Cervarix的标签文档中,AS04佐剂的安全性似乎还是不错的[54]。我没有找到合适的AS04的研究数据,而且也没有新冠疫苗使用AS04佐剂,这里就遗憾略过了。

与AS01B比较

AS01B包含TLR4配体MPLA和皂苷,其免疫效力是优秀的。使用AS01B的Shingrix带状疱疹疫苗把原有疫苗Zostavax的51%保护力提高到了超过90%。而且还观察到很强的激活伽玛干扰素和CD8+T细胞的能力[55]。拥有如此好的免疫效果,Shingrix在2017年获批后,很快就在全球市场上取得了巨大成功。2019年全球销售额已达$24亿美元,同比增长130%,成为葛兰素史克公司的拳头产品[56][57]

虽然如此成功,Shingrix/AS01B的短板也是明显的:副作用太大。六分之一受试者的不良反应严重到给他们的正常生活造成了障碍[58]。GSK官网的不良反应数据也显示各种不良反应远高于安慰剂组。比如有27.8%的受试者有发烧,九倍于安慰剂组的3.0%[59]

想必是因为这样糟糕的副作用,目前与GSK合作的新冠疫苗都是保守地选用了油水乳状液佐剂AS03。

与MF59比较

MF59由于是油水乳状液,安全性的数据和历史记录一直都是不错的。但使用多种抗原的研究表明,MF59对IgG2a的激活能力是很差的([60], Figure 2),IgG2a/IgG1比例和铝佐剂水平相当。与同样是油水乳状液的AS03类似。

与当前最好数据NVAX比较

Novavax公司的新冠疫苗是当前公布临床结果的疫苗中中和抗体滴度最高,CD4+T细胞激活最强的。原因主要是它使用了重组蛋白+佐剂的这样经过验证好用的平台。那Novavax使用的是怎样的佐剂呢?

Novavax使用的是自研的尚未被批准的佐剂Matrix-M[61]:一款含皂苷,胆固醇和磷酸酯的纳米颗粒。我们这里不说这款未批准佐剂存在怎样的审批风险,主要来看下这款佐剂的效力如何。

Matrix-M最好的对比数据在它的流感疫苗nanoFlu的二期三期试验结果中。2020年三月Novavax发布了nanoFLu三期临床结果(公告演示PPT形式[62],具体数据尚未发表),宣称试验成功。仔细看不难发现,三期临床选的对照疫苗是Fluzone这个软柿子。二期临床[63]包含了两个对照:Fluzone和更优的Flublok[64]。而试验结果是nanoFlu这个含佐剂疫苗的有效性还不如FluBlok这个不含佐剂的疫苗。

安全性上,不管二期还是三期的结果都显示与对照组相比两到三倍的严重不良反应,存在明显地佐剂不良反应效应。前面我们已经提到,CpG1018没有观测到严重不良反应增加,而且发烧等还有减少。

总而言之,虽然Novavax的疫苗现在数据是最好的,他家的Matrix-M佐剂其实安全性和有效性都一般。将来很有可能被使用GSK或Dynavax佐剂的疫苗超过。

与mRNA疫苗(Moderna, BionTech/Pfizer/复星)比较

mRNA疫苗是未经验证的新技术。与其他不同形式注射抗原蛋白不同,mRNA疫苗和腺病毒载体疫苗一样都是往人体细胞内导入编码抗原的遗传物质(mRNA或DNA),由人体细胞生产抗原蛋白再来被免疫系统识别。

mRNA最大的优势是研发快生产快——合成核酸比生产灭活病毒或重组蛋白要容易很多。中国以外的疫苗进展最快的就是mRNA疫苗和腺病毒载体疫苗。除了未经验证这一未知因素,mRNA疫苗和腺病毒载体疫苗都无法通过添加佐剂来提高效力。因为注射时并没有抗原,佐剂并不能加强对抗原的识别;反而会激活针对mRNA或腺病毒载体本身的免疫反应,造成对疫苗的排斥,让疫苗失效。

RACapital公布了一个很好的图表比较欧美4家头部疫苗的情况[65]。mRNA或腺病毒载体疫苗无论是抗体滴度还是CD4+T细胞都不如使用重组蛋白+佐剂的Novavax疫苗。

另外,我们看看体现Th1偏向性的老鼠模型IgG2a/IgG1比例。

Moderna 的数据(Extended data figure 6c [2])表明它的mRNA-1273疫苗的IgG2a/IgG1仅在0.6到0.8之间,远远不如CpG或CpG+铝联合佐剂。

我没有找到BionTech疫苗的IgG2a/IgG1比例数据。但是找到了一些其他应用自扩增mRNA(saMRNA)技术的研究[66][67][68]。两个来自BionTech的流感疫苗,第三个来自帝国理工学院的新冠疫苗。比例普遍都高于5。遗憾的是,Biontech的BNT162新冠疫苗项目虽然前期研发包含BNT162b4这一自扩增mRNA,但终究选择进入三期临床的是非自扩增的BNT162b2[69](应该是安全性的因素制约)。根据这一情况,再加上抗体滴度和CD4+T细胞的数据,我预计BionTech疫苗的Th1偏向性与Moderna相当或不及。

总的来说,mRNA或腺病毒载体疫苗各方面都不如重组蛋白疫苗加非铝佐剂的组合。

未来展望

Dynavax的CpG1018佐剂在未来新冠疫苗中的重要性和价值有多种可能。这里来用流程图简单预测一下。

图一:CpG1018潜在价值图
CpG1018 value flowchart
CpG1018 value flowchart

价值:从1到5,CpG1018的价值逐级升高。3或4哪个更重要不好说,实现一项都是重大价值。

概率:目前的数据表明,疫苗诱导的中和抗体在动物模型中有一定的保护作用。而且新冠病毒突变较少,难以通过突变逃脱免疫。所以情形1或5出现的可能性较小。2是100%能实现的佐剂基本功能,3,4实现可能性中等。这些情形下,CpG1018能帮助新冠疫苗的生产和效力,实现或大或小的价值。

佐剂: 新冠疫苗的下一个关注点

疫苗是人类医学史上“唯一拯救最多生命的创新”,没有之一[70]。遗憾的是,如此重要的疫苗却是一个研发超级烧钱,监管审批严苛,不赚钱利润低的领域。过去几十年,跨国大药企纷纷退出了疫苗的研发和生产[71]

和制造业向中国转移的大潮一道,中国涌现了像中生生物这样的大型国企,科兴、康希诺这样的明星企业,和三叶草、万泰、基亚这样的新兴企业。反观生物科技强大的美国,使用FDA批准佐剂的九家机构企业没有一家是美国企业(VIR是美国企业,但是合作重点是治疗药物,疫苗没有任何消息)。在美国已经没有传统的疫苗企业。Moderna打着mRNA革命大旗屈尊做疫苗身不由己,Novavax和Inovio这样的小公司也是多年苟延残喘想开拓一些新技术。这三家公司的共同特点是还没有一个产品真正被批准进入过市场。

做佐剂的Dynavax是一个另类,是我所知道的美国唯一有产品的疫苗企业(跨国巨头不算)。2017年FDA批准Heplisav-B商业化后,销售增长缓慢。另外因为在肿瘤免疫方向烧钱得不到回报,Dynavax一直股价低迷。这次新冠疫情让全世界对疫苗产生了空前的重视,但是关注主要集中在暂时跑在前面的几家公司。相信未来几个月,佐剂的重要性和Dynavax公司CpG1018佐剂的价值会逐渐显现出来。

毕竟,好的科学也许会迟到,但不会缺席。☐


  1. 新冠疫苗跟踪 COVID vaccine tracker https://www.covid-19vaccinetracker.org
  2. Moderna mRNA-1273 preclinical https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.11.145920v1.full.pdf
  3. 中生武汉灭活疫苗一期临床结果 https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2769612
  4. 科兴前临床结果 https://science.sciencemag.org/content/369/6499/77
  5. Criticism of the Oxford coronavirus vaccine https://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2020/05/18/criticism-of-the-oxford-coronavirus-vaccine
  6. Novavax Phase 1 data: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.08.05.20168435v1.full.pdf
  7. https://www.cdc.gov/vaccinesafety/concerns/adjuvants.html
  8. https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/safety-availability-biologics/common-ingredients-us-licensed-vaccines
  9. https://journals.lww.com/co-pediatrics/fulltext/2020/02000/toward_precision_adjuvants__optimizing_science_and.18.aspx
  10. Towards an understanding of the adjuvant action of aluminium https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3147301/
  11. From discovery to licensure, the Adjuvant System story https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5287309/
  12. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23256736/
  13. https://link.springer.com/protocol/10.1007%2F978-1-4939-6445-1_2#Sec4
  14. https://drugstorenews.com/pharmacy/fda-approves-1st-flu-vaccine-adjuvant
  15. 昆士兰大学签订独家开发生产销售协议 https://www.seqirus.us/news/the-university-of-queensland-cepi-and-csl-partner-on-covid-19-vaccine-candidate
  16. https://investors.dynavax.com/news-releases/news-release-details/valneva-and-dynavax-announce-collaboration-advance-vaccine
  17. https://valneva.com/wp-content/uploads/2020/05/2020-05-27VLA2001_Covid-19_vaccine-development_StifelConference_FINAL_.pdf
  18. https://valneva.com/wp-content/uploads/2019/07/2020_07_Valneva_Company_Presentation.pdf
  19. https://valneva.com/press-release/valneva-confirms-participation-in-uk-government-covid-19-vaccine-response-program/
  20. 三叶草与GSK合作 http://www.nbd.com.cn/articles/2020-02-29/1412569.html
  21. 高瓴火线下注的“新冠疫苗黑马”成色如何? http://finance.jrj.com.cn/2020/08/12094730480122.shtml
  22. 三叶草一期临床试验 https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04405908
  23. 四川大学华西药学院的孙逊教授相关研究 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5770685/
  24. Medicago COVID-19 program https://www.medicago.com/en/covid-19-programs/
  25. Medicago宣布一期临床试验 https://investors.dynavax.com/news-releases/news-release-details/dynavax-announces-first-participants-dosed-phase-1-clinical-0
  26. Medicago Phase 1 https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04450004
  27. 科兴宣布启动一期临床 http://www.sinovac.com.cn/?optionid=468&auto_id=1829
  28. 科兴 Dynavax 合作 https://investors.dynavax.com/news-releases/news-release-details/dynavax-and-sinovac-announce-collaboration-develop-coronavirus
  29. Medigen Dynavax deal https://investors.dynavax.com/news-releases/news-release-details/dynavax-and-medigen-announce-collaboration-develop-novel
  30. Development of CpG-adjuvanted stable prefusion SARS-CoV-2 spike antigen as a subunit vaccine against COVID-19 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.08.11.245704v1.full.pdf
  31. Heplisav-B FDA Advisory Committee panel document https://www.fda.gov/media/106641/download
  32. Heplisav-B clinical review https://www.fda.gov/media/109802/download
  33. https://www.fda.gov/media/107132/download
  34. Oil-in-emulsion mechanism of action https://www.pnas.org/content/108/27/11169
  35. CDC, COVID-19 risk https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/need-extra-precautions/people-with-medical-conditions.html
  36. Heplisav-B in diabetes https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31431412/
  37. Heplisav-B in CKD 4 dose in 4 months https://www.globenewswire.com/news-release/2020/04/28/2023668/0/en/Dynavax-Reports-Interim-Analysis-of-Ongoing-Clinical-Trial-Evaluating-HEPLISAV-B-in-Patients-Undergoing-Hemodialysis.html
  38. Heplisav-B in CKD 3 dose in 6 months https://investors.dynavax.com/news-releases/news-release-details/dynavax-reports-final-phase-3-data-heplisavtm-ckd-patients-and
  39. SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls https://www.nature.com/articles/s41586-020-2550-z
  40. Immune T Cells May Offer Lasting Protection Against COVID-19 https://directorsblog.nih.gov/2020/07/28/immune-t-cells-may-offer-lasting-protection-against-covid-19/
  41. Adjuvants Enhancing Cross-Presentation by Dendritic Cells: The Key to More Effective Vaccines? https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6300500/
  42. The revival of CpG oligonucleotide-based cancer immunotherapies https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5885070/
  43. Heplisav-B官网: https://www.heplisavb.com/study-results
  44. Heplisav-B label: https://www.fda.gov/media/108745/download
  45. Importance of FC Domain in Vivo https://www.usbio.net/promos/recombinantantibodies
  46. Distinct Contributions of Vaccine-Induced Immunoglobulin G1 (IgG1) and IgG2a Antibodies to Protective Immunity against Influenza https://cvi.asm.org/content/13/9/981
  47. Lower levels of IgG1 in comparison with IgG2a are associated with protective immunity against Leishmania tropica infection in BALB/c mice https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1684118215007586
  48. Adjuvant-dependent modulation of Th1 and Th2 responses to immunization with β-amyloid https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1483061/
  49. CpG DNA induces stronger immune responses with less toxicity than other adjuvants https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264410X99005265?via%3Dihub
  50. Immunogenicity of a receptor-binding domain of SARS coronavirus spike protein in mice: Implications for a subunit vaccine
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7115608/
  51. Novavax NVX-CoV2373 preclinical results https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.29.178509v1.full.pdf
  52. Effects of Different Adjuvants in the Context of Intramuscular and Intranasal Routes on HumoAnalysis of the dose-sparing effect of adjuvanted Sabin-inactivated poliovirus vaccine (sIPV) ral and Cellular Immune Responses Induced by Detergent-Split A/H3N2 Influenza Vaccines in Mice https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3272927/
  53. Analysis of the dose-sparing effect of adjuvanted Sabin-inactivated poliovirus vaccine (sIPV) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6150041/
  54. FDA Cervarix label https://www.fda.gov/media/78013/download
  55. Cellular and molecular synergy in AS01-adjuvanted vaccines results in an early IFNγ response promoting vaccine immunogenicity https://www.nature.com/articles/s41541-017-0027-3
  56. GSK 2019 Sales https://www.gsk.com/media/5820/fy-2019-results-announcement.pdf
  57. GSK 2018 Sales https://www.gsk.com/media/5287/fy-2018-results-announcement.pdf
  58. A New Shingles Vaccine: Prepare for Harsher Side Effects https://health.usnews.com/health-care/patient-advice/articles/2018-06-15/a-new-shingles-vaccine-prepare-for-harsher-side-effects
  59. GSK Shingrix Safety Profile https://gskpro.com/en-us/products/shingrix/safety-profile/
  60. Different human vaccine adjuvants promote distinct antigen-independent immunological signatures tailored to different pathogens https://www.nature.com/articles/srep19570
  61. Novavax Matrix-M adjuvant: https://novavax.com/our-unique-technology#matrix-m-adjuvant-technology
  62. Novavax nanoFlu Ph3 topline: https://novavax.com/download/files/toplineFluPhase3InvestorSlides-20200323.pdf
  63. Novavax nanoFlu Ph2 preprint: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.05.11.20098574v1.full.pdf
  64. Sanofi Flublok: https://sanofiflu.com/flublok-quadrivalent-influenza-vaccine.html
  65. RA Capital https://www.racap.com/Covid-19
  66. Influenza samRNA from BionTech IgG2a / IgG1:
    https://www.cell.com/molecular-therapy-family/molecular-therapy/fulltext/S1525-0016(17)30156-9
  67. Influenza saMRNA IgG2a/IgG1 https://www.cell.com/molecular-therapy-family/molecular-therapy/fulltext/S1525-0016(17)30594-4
  68. Shattock COVID mice saRNA IgG2a/IgG1 https://www.nature.com/articles/s41467-020-17409-9
  69. BionTech COVID-19 https://biontech.de/covid-19
  70. A discussion of vaccines, “the single most life-saving innovation ever in the history of medicine” https://scopeblog.stanford.edu/2015/02/10/a-discussion-of-vaccines-the-single-most-life-saving-medical-innovation-ever-in-the-history-of-medicine/
  71. Why Are Pharmaceutical Companies Gradually Abandoning Vaccines? https://www.healthaffairs.org/doi/full/10.1377/hlthaff.24.3.622