Omicron與第四針的啟示 是時候研發通用疫苗了?

撰文:孔祥威
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隨着新冠肺炎病毒(SARS-Cov-2)變種Omicron極速擴散,近日全球多地確診人數劇增。除了在節慶期間也要再度收緊社交距離措施外,不少國家都已加緊接種第三劑疫苗來應對,上周以色列更已率先開始打第四針。然而,當我們已經可以預期在Omicron之後會出現更多變種,隨時一次又一次接種加強劑,是否應該開始着手研發新冠肺炎的通用疫苗?

Omicron變種全球肆虐下,美國、英國、丹麥、法國、意大利、西班牙、希臘等多國近日均創下單日確診新高;香港也似乎在醞釀第五波疫情。雖然幾個初步研究發現,Omicron引致的重症和入院風險低於Delta變種,但近期的疫情反彈反映了Omicron傳播力之強,仍然為醫療系統構成龐大壓力。

而接種疫苗加強劑可明顯提升對Omicron的保護,因此全球多地,包括香港,都已經開始了接種第三劑疫苗。上月底,以色列更率先讓60歲以上、醫護及免疫力弱的人士接種第四劑疫苗。德國衞生部長Karl Lauterbach說他個人預期國民將需要打第四針,英國也在考慮第四針。科學家對於接種更多加強劑也非毫無質疑,例如在以色列有專家提醒,未知第四劑疫苗成效如何,太多次接種也可能會令免疫系統疲勞。不過,或許大家更根本的疑問是,未來到底還要打多少針?

因應Omicron變種肆虐,去年12月31日起,以色列讓高危人士接種第四劑疫苗。(路透社)

「最優先的事項」

美國德克薩斯大學奧斯汀分校的結構生物學家Jason McLellan設想,若果我們早已有某種冠狀病毒通用疫苗,當日新冠肺炎爆發時各國就可以快速讓高危群體接種,早日壓制疫情:「如果擁有一種疫苗,對很多現有的冠狀病毒或者未來的冠狀病毒都有60%到70%有效力,這些疫苗可以在疫症爆發早期使用來抑制第一波疫情。試想像,如果在前年2、3月我們已有這效力的疫苗,入院人數可以減少多少。」

同樣道理,通用疫苗將可有助我們應對未來下一場冠狀病毒疫症。考慮到潛藏在野外的蝙蝠冠狀病毒之多,這未必是杞人憂天。非牟利組織流行病預防創新聯盟(CEPI)的疫苗研發主管Melanie Saville指出:「我們想要一種有廣泛保護作用的疫苗,這樣當下一次病毒從動物感染人類時,我們手頭就已經有疫苗可用。」

美國總統拜登首席醫療顧問福奇(Anthony Fauci)有更長遠而進取的目標。他預期,未來的冠狀病毒疫情「將會與現時我們所經歷的情況有過之而無不及」 ,「與其只是預備下一次疫症爆發,更重要的是開發出一種可以預防所有冠狀病毒的疫苗。」

美國國家衞生研究院(NIH)呼吸道疾病研究員Matthew Memoli認為,流感疫苗雖然發展出更先進、更快的方式生產,但在疫苗的功效上長久以來均未有重大的突破。到2009年爆發了H1N1流感後,有關通用疫苗的研究雖然加速了,但仍難言成熟。他批評科學界「過去犯下錯誤」:「我們沒有更努力,有功能尚可的疫苗就滿足了。」前年5月,他與另外兩位同行在期刊《NPJ疫苗》上撰文呼籲,應立即研究冠狀病毒的通用疫苗。

加州理工學院的結構生物學家Pamela Bjorkman也回想,在新冠肺炎爆發後,她開始翻查一些在疫情爆發前已在研究冠狀病毒的論文:「我從冠狀病毒研究人員讀到的每篇論文都在說,由冠狀病毒引起的疫症大流行只是時間問題。」不過據她所知,並無機構持續地投資研發一種能廣泛有效的通用疫苗。

隨着高度變異的變種出現,例如Omicron比過去其他變種均有更多突變,有可能令既有疫苗的成效大打折扣,追尋一種長遠有效的通用疫苗也似乎變得更加有需要。即使輝瑞(Pfizer)或Moderna之類新冠疫苗採用信使核糖核酸(mRNA)技術,理論上可以相對快速改動來特別針對新變種,惟變種病毒傳播力高,時差已足以讓它大幅擴散。正如RNA技術先驅、賓夕法尼亞大學的疫苗研究教授Drew Weissman所說:「在Delta之後自然有其他變種,直到我們用完所有希臘字母。單靠生產加強劑,只會永遠都落後一步。」

上月中接受《華盛頓郵報》訪問時,福奇甚至說,在他擔任所長的國家過敏和傳染病研究所(NIAID),通用疫苗「肯定是最優先事項」:「我們已經大幅增加資源專門研發泛冠狀病毒疫苗,但在此之前,需要先造出一種泛新冠肺炎病毒變種的疫苗。」

一些大學和生物科技公司正從不同角度研發新冠肺炎通用疫苗。圖為隸屬美國國防部的WRAIR設計的刺突鐵蛋白納米粒子(Spike Ferritin Nanoparticle,SpFN)疫苗。(US Army)

已進入第一期試驗

福奇上月中與另外兩位NIAID科學家在新英格蘭醫學雜誌(NEJM)撰文,介紹如何實現他的願景。他們建議展開國際合作,從常見冠狀病毒宿主動物如蝙蝠、果子狸、貉等身上採集樣本。對這些病毒的基因組測序分析,有助研究人員洞悉新的疫症威脅,以及發現冠狀病毒之間有否共通點,研發新疫苗時可以一併針對利用。

他們還建議,需要多加研究一些在很久以前引起大流行的冠狀病毒;找出疫苗能夠攻擊多種冠狀病毒的共同細胞靶點;找出能刺激長期免疫反應的候選疫苗;以及最適合的動物測試方法。NIAID在去年9月已宣布,撥款約3,600萬美元予大學研發對付多種冠狀病毒的疫苗。

疫苗要我們免疫系統辨認的是,病毒表面用來入侵細胞的刺突蛋白(spike protein)結構,但這也正是病毒容易變異從而降低疫苗功效之處。有些團隊利用納米粒子來研發通用疫苗,大致做法是把多種冠狀病毒的刺突蛋白安放到單一納米粒子之上。美國國防部轄下華特里德軍方研究所(WRAIR)所長Kayvon Modjarrad解釋,這種做法讓負責產生抗體的細胞可以同時在一個非常小的空間中看到多個刺突蛋白,從而產生能中和多種病毒的抗體。

WRIAR使用鐵蛋白(ferritin)來設計納米粒子,可以表達八種冠狀病毒的刺突蛋白。研究人員在以動物進行的實驗室研究中,成功產生出對應嚴重急性呼吸系統綜合症(SARS)和新冠肺炎病毒的抗體,現正處於第一期人體試驗階段。Bjorkman與牛津大學合作的團隊用老鼠做實驗,即使感染疫苗以外的冠狀病毒,仍然能夠產生出中和抗體。

有些研究團隊利用mRNA技術來開發。現有新冠肺炎mRNA疫苗基本上只針對一種變種的刺突蛋白結構來設計,依照這變種的基因,以mRNA命令身體自行製造這種蛋白從而誘發免疫反應。北卡羅來納大學病毒學家David Martinez的團隊,把mRNA帶有的訊息改為生產出「混種」刺突蛋白,希望藉此擴闊疫苗保護範圍。例如,其中一個測試中的疫苗令細胞產生的刺突蛋白結構裏,SARS病毒、最早發現的新冠肺炎病毒株以及蝙蝠冠狀病毒HKU3-1各佔三分之一。據他們去年6月刊於《科學》(Science)期刊的研究,接種了這種疫苗的老鼠,對SARS、新冠以及另一種不在疫苗內容的蝙蝠冠狀病毒均產生免疫反應。

有些團隊正嘗試從有關連的病毒中,針對它們在刺突蛋白中差異和變異較少之處來誘發免疫反應。華盛頓大學與生醫公司Vir Biotechnology合作、去年8月刊於《科學》的研究中,辨識到一些罕見抗體,會針對刺突蛋白中較下方的部份,並且能中和好幾種冠狀病毒如SARS、中東呼吸綜合症(MERS)及部份普通感冒的病毒。生物科技公司Gritstone的疫苗做法是,不止以病毒的刺突蛋白為目標,還包括其較少變異的核殼蛋白(nucleocapsid protein),不同變種也應可誘發免疫系統的「殺手」T細胞反應。這種疫苗去年9月起在英國曼徹斯特作為加強劑來測試。

雖然通用疫苗研發困難重重,但科學家認為現在有需要為下一場冠狀病毒大流行作準備。圖為武漢華南海鮮批發市場。(Getty Images)

從小聽到大的疫苗

相比政府和大學,一眾現時出產新冠肺炎疫苗的藥廠對通用疫苗未有太大興趣。輝瑞的科學總監Mikael Dolsten說,考慮到現有疫苗有效,而且mRNA可以快速更新,無必要貿貿然改為研發通用冠狀病毒疫苗:「我們有留意這方面,但目前它更傾向留於學術研究。」他反指,相比變種出現,疫苗的效用隨着時間減弱可能才是更重要的問題,而這不一定能夠靠通用疫苗解決。另一mRNA疫苗生產商Moderna的行政總裁Stéphane Bancel的態度類似,他認同通用疫苗「是一個好主意」,在有可行的選項時,樂意與他人合作研發。

這種態度可能有兩個原因。其一是這些公司現正研發新冠肺炎的加強劑。在商言商,或許像輝瑞行政總裁Albert Bourla預言,我們每年都需要接種一次疫苗加強劑;隨着變種持續出現而可能要打第五、六、七針甚至更多,才合乎這些公司的經濟利益。

另一原因是如Bancel提醒,科學界一直在研究通用流感疫苗,希望能取代現時每年的流感疫苗,但都沒有多少突破。科學家已經研究了逾十年,到2019年才開始首個人體臨床試驗,至今仍未有一支能推出市場。前英國疫苗工作小組主席Clive Dix也同樣有保留,他說「從我還是小童時,真的很久以前」,已經開始聽到有公司宣稱可以研製出通用流感疫苗;所以不應該給予公眾錯誤期望:「我們不應該向大眾說,新冠肺炎很快就會有一個全新的出路,因為真的沒有。」

慈善組織洛克菲勒基金會的全球公共健康政策總監Bruce Gellin指出,相比去年各國快速研發、生產和通過審批,要研製出通用疫苗的挑戰難度指數級上升:「這將需要更深入地了解人類的免疫系統和病毒學,以及病毒如何變異,還要利用這些知識設計出疫苗。」

但對於正在研發的科學家或業者,例如Gritstone的行政總裁Andrew Allen,通用疫苗事在必行:「過去二十年我們已經歷了了三次冠狀病毒爆發,2002年的SARS,2012年的MERS,然後是Covid-19。我想大家都同意未來將會再次爆發冠狀病毒疫症,我們需要為此做好準備,而且要好過上一次。」