【科技.未來】疫苗研發姍姍來遲 只能預防下次爆發?

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另一些科學家正與時間競賽。在新型肺炎病毒的基因序列公開後,各實驗室爭相設計疫苗,以新的方式加快研發。2017年在達沃斯成立的非營利組織「流行病防備創新聯盟」(CEPI)正資助免疫療法技術公司Inovio、藥物開發商Moderna和澳洲昆士蘭大學三支團隊,以快速反應平台(rapid response platform)研發新型肺炎疫苗。

承接上文:【科技.未來】全球疫情大爆發 科學家如何利用AI抗疫?

傳統上,製作疫苗需要病毒的樣本,科學家一般會用化學劑把病毒滅活再放進疫苗。已滅活或經削弱的病毒注射到人體後,免疫系統能記認病毒抗原(antigen),當病毒再次入侵時就能誘發出快而強的免疫反應。相比以往直接注射抗原到人體內的做法,新方式研發的疫苗把指令以RNA或DNA形式傳送至體內,令身體自行產生病毒蛋白,從而誘發免疫反應。

Inovio和Moderna正採用新方法,分別以DNA和mRNA來研發疫苗。這種方法毋須培養完整病毒,只要針對一個病毒辨別和製造指令,就可在這基礎上修改,來製造對付類似病毒的新疫苗。Inovio主席兼行政總裁Joseph Kim形容,這種疫苗就像錄音帶播放器,其針對的新病毒和新基因序列就如錄音帶,可以更換,隨插即用。澳洲昆士蘭大學正在研製的「分子鉗」疫苗便能以「換帶」方式來加快製作另一種病毒疫苗的速度,該疫苗以修改病毒用以感染細胞的一種蛋白的基因,令其狀態更為穩定,從而讓人體免疫系統更易攻擊它。

澳洲昆士蘭大學正利用新的「換帶」方式,希望加快研發疫苗的速度。(澳洲昆士蘭大學)

這些技術大幅縮減疫苗研製的時間。Inovio在中國公布新型肺炎病毒基因序列後,僅花三小時就設計出疫苗,並聲稱最快可於今年夏天臨牀測試,順利的話可在年底大量生產。CEPI疫苗研發總監Melanie Saville對此甚為樂觀:「疫苗正常要數以年計的時間才可臨床試驗,我們正在使用的技術可以加快進度。從辨認病毒序列到研發疫苗、完成所有臨床前測試、生產,在16周內進入臨床試驗階段。」

當然,對疫苗的最大疑問,自然是會否來得太遲?但即使疫苗面世之時疫情已經受控,就如SARS和MERS之時,CEPI行政總裁Richard Hatchett亦認為仍有意義:「這未必能在疫情爆發早期有所幫助,但若我們能及時研發出疫苗,在後期會是重要工具。」

Moderna行政總裁Stéphane Bancel也同意,即使疫情減弱,疫苗仍有其需要,因為病毒一直有重臨的可能。英國里茲大學(University of Leeds)分子病毒學教授Nicola Stonehouse則認為,現時研發疫苗可以「幫助控制未來的疫症爆發。研究過程所得可以應用到日後的計劃。即使不是應用在這次疫症,它可以用到下一次爆發,肯定是好事」。

曾參與SARS疫苗研發的貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)分子病毒學及微生物學教授Peter Hotez對是次疫情有另一番感受:「全世界錯過的一件事,是我們本應該對冠狀病毒的風險有更高警覺。這已經是二十一世紀第三次大爆發。這帶有一個訊息,我們需要以對待流感的同樣程度關注冠狀病毒。可悲的是,當SARS過去,對SARS疫苗的投資熱情變為零。若全球的衞生界別有繼續研製和儲備疫苗,今天可能已經有某種疫苗可用。」

Inovio在中國公布新型肺炎病毒基因序列後,僅花三小時就設計出疫苗,並聲稱最快可於今年夏天臨牀測試,順利的話可在年底大量生產。(Getty Images)

傳染性認知不充分

要預防下一次的疫症爆發,在研發疫苗背後,有少數科學家正在真正、更根本地加深對冠狀病毒的認識。自SARS爆發後,科學家察覺到他們或許應該更注意冠狀病毒。在一些公開基因組資料庫,不難搜尋到數以萬計冠狀病毒序列,有些出現在羊駝、刺蝟、白鯨等身上,當然有很多是在蝙蝠身上,但一直只有很少人進行過相關實驗,包括找出這些冠狀病毒的特性、如何進入宿主體內、有幾大可能傳播至人類等。「我意識到真的有很大量數據,而我們所知的是多麼的少。」美國國家過敏和傳染病研究所(NIAID)洛磯山實驗室後博士研究員Michael Letko說。

Letko對《連線》(Wired)雜誌解釋,在2007年2月,一支中國研究團隊發表了冠狀病毒HKU4-CoV的棘蛋白(spike protein)序列,那是來自他們在廣東省一個洞穴中收集的蝙蝠血液。五年後,MERS在沙特阿拉伯爆發,當科學家把MERS病毒排序,發現它用來攻擊人類細胞的蛋白幾乎與HKU4-CoV所用的一樣,但當初卻無人發現HKU4-CoV的蛋白序列與它感染人類能力之間的關連。「若在MERS爆發時有這數據,科學家或可更快知道它的傳播方式,以及什麼藥物有效。」

因此,Letko想建立一個資料庫平台,測試全球收集到的冠狀病毒基因組,看看哪些最有可能感染人類細胞。在動物界,無時無刻都存在成千上萬的冠狀病毒,但只有少數曾經傳播至人類,Letko設想,若能知道為何只有這些病毒如此特別,或可製造一個預測系統來預告哪些病毒或有可能傳染人類。

顯微鏡下的新型肺炎病毒(黃色)。(美聯社)

為此,Letko在2018年建立了一個合成病毒粒系統,讓他替換病毒棘蛋白的「受體結合域」(RBD)。冠狀病毒利用棘蛋白進入宿主細胞,繼而複製和擴散。絕大部份冠狀病毒的棘蛋白都近乎一樣,除了RBD的部份,其形狀的細微差異決定病毒可以感染哪些細胞。Letko的合成病毒粒可像真正病毒進入細胞,但缺少複製繁殖的關鍵部份,而被換成會發出黃綠色螢光。這樣,當Lekto把它們與一些改造成表達人類受體的倉鼠細胞接觸,看看哪些會發出螢光,就可測試出哪些序列的RBD有能力通過受體。

去年1月起,Letko從所有已知序列中的乙型冠狀病毒(betacoronavirus)着手,辨認它們的RBD並仔細分類。雖然它們基因各異,但很多都有共同的RBD。之後,Letko把這些病毒的序列使用到他的合成病毒粒,以一些細胞進行測試,把它們的潛在感染能力分級。

Letko既希望他的努力可以幫助藥廠和公共衞生機構找出線索,控制是次疫症,同時也希望有助防止下一次疫症爆發。他在對乙型冠狀病毒的研究發現,有些現時在蝙蝠身上的病毒分型有可能會感染人類。他希望進一步研究這些病毒,當下一次突然爆發疫症時,就有相關數據可用。「最終目標是預測溢出事件(即在動物身上的冠狀病毒感染人類)。要做到這一點,你就要知道現時正在動物中循環的病毒,哪些有能力感染人類。若有了這種工具,我們就可盡早看到潛在危機。」

人類早已擁有大量關於冠狀病毒的數據,但只有很少人進行過相關研究。(新華社)

相關研究欠持續性

這種科研工作過往之所以匱乏,除了技術和成本的局限,更大原因是像SARS和MERS疫苗研發無疾而終所反映的,對冠狀病毒欠缺持續研究,每每只在疫症爆發過後才引起研究熱潮,疫情一過,相關研究熱情也隨之退卻。2003年SARS爆發後,標題或摘要含有「冠狀病毒」一字的研究論文大幅增加,但隨着疫情受控、資助不再,相關論文發表從2004年約1,000篇的高峰跌至2011年不足600篇。到MERS出現後又再改變,相關研究自2013年起連續幾年增加,但在2017年再度回落。

這固然與研究資助有莫大關係。NIAID所長Anthony Fauci回想,在SARS爆發前,研究所每年約有300萬至500萬美元投入到冠狀病毒研究;爆發後一至兩年間,資助翻了10倍至5,100萬美元,但幾年後就回落;到2000年代末期,平均每年約2,000萬美元。Baric的實驗室研究助理Lisa Gralinski也說,雖然在MERS後研究資助穩定了,但沒有回到SARS後的高位。Fauci透露,NIAID在冠狀病毒研究所獲得的資助維持在每年約2,700萬美元。

研究冠狀病毒的科學家寄望,隨着全球再次面對冠狀病毒爆發,深入研究更有必要。(Getty Images)

這種消長循環也影響新人入行。事實上,傳媒在最近疫情中爭相訪問的各路專家、學者,當中只有少數是真正從事冠狀病毒研究。Perlman向醫學媒體《STAT》透露:「當這波新的傳染病展開時,我們大概有三至四人回答了大部份的查詢,因為只有很少人真的在做這方面的研究。我訓練了很多人,但大多數人都沒有進入冠狀病毒學領域。」

德克薩斯大學醫學分部(UTMB)微生物學及免疫學系副教授Vineet Menachery也有類似觀察:「令我意外和震驚的是,這研究圈子與二十年前SARS未出現時沒有多大分別……在冠狀病毒研究領域方面,人手不是很多。」他自2010年起研究冠狀病毒,師從Baric,從科研角度來看,他的工作固然意義重大,但從前景而言,則頗為「冒險」:「你能否在冠狀病毒方面建立事業,確實是一個問號。」

Gralinski補充:「在SARS和MERS分別出現的十幾年間,當你申請研究資助時,真的要考慮一個更大的背景,令它似乎對大眾和國家衞生研究院真的很有意義。」正是這種不確定性,令不少科學家選擇了從事其他研究。研究冠狀病毒的科學家寄望,隨着全球再次面對冠狀病毒爆發,深入研究更有必要。畢竟,對於今次疫症,就如Sheahan所說:「這不會一次就完,將來仍會發生。」

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上文節錄自第202期《香港01》周報(2020年2月24日)《只能預防下次爆發? 科研抗疫總姍姍來遲》。

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