2021-08-27
全世界數(shù)以百萬計(jì)的人們一直在熱切地關(guān)注著對抗新冠病毒的疫苗研發(fā)進(jìn)展。截至2020年12月初，由于各大制藥公司急于滿足全 球?qū)焖儆行У腃OVID - 19疫苗的需求，已有230多個(gè)項(xiàng)目正在開發(fā)中。在疫苗研發(fā)過程的早期，人們提出的一個(gè)大問題是，“COVID-19疫苗中含有什么，它將如何發(fā)揮作用?"
疫苗是如何起作用的?是什么使它們?nèi)绱藦?qiáng)大?
我們都知道，藥物可以用于治療或治愈疾病，但疫苗具有預(yù)防疾病的能力。疫苗中含有引起疾病的同一種細(xì)菌/病毒，但通常數(shù)量很小，而且這種細(xì)菌已經(jīng)被削弱到不會讓你生病的程度。疫苗會讓人體誤以為受到了像冠狀病毒這樣的入侵者的攻擊。這時(shí)人體會產(chǎn)生一種免疫反應(yīng)，對疫苗內(nèi)的細(xì)菌進(jìn)行防御。身體的反應(yīng)產(chǎn)生對抗細(xì)菌的抗體。這一技巧的關(guān)鍵是疫苗的劑量要包含病毒的一部分，并且人體的防御系統(tǒng)可以識別它的抗原(通常是一種蛋白質(zhì))，簡單來說，疫苗內(nèi)的抗原觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體。
疫苗的生效的前提是給你足夠的抗原來刺激你的免疫系統(tǒng)，但又不能讓你生病的情況下進(jìn)行的。
佐劑在經(jīng)典疫苗中的重要性
什么是佐劑?為什么要在疫苗中加入佐劑?
佐劑的確切機(jī)制尚不清楚，但簡單來說，佐劑是伴隨病毒進(jìn)入體內(nèi)的特洛伊木馬。
科學(xué)家在研發(fā)疫苗時(shí)，借助佐劑可以將病毒中最小的關(guān)鍵成分與佐劑結(jié)合，從而避免使用完整的病毒。此外，最近的研究表明，佐劑在疫苗的有效性上也是關(guān)鍵因素，例如鋁佐劑可能是增加中和抗體數(shù)量和激活COVID - 19抗原的關(guān)鍵。
佐劑還能延緩機(jī)體清除抗原，幫助延長疫苗在體內(nèi)引入抗原的時(shí)間，從而最大限度地提高免疫應(yīng)答。最常見的佐劑——如硫酸鋁鉀、氫氧化鋁和磷酸鋁等鋁鹽已經(jīng)在疫苗中安全使用了70多年。鋁鹽早在20世紀(jì)30、40和50年代成名，當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)它們能增強(qiáng)人體對白喉和破傷風(fēng)疫苗的免疫反應(yīng)。
但是添加佐劑的疫苗也不是完美的，它更有可能產(chǎn)生局部反應(yīng)，如身體疼痛、腫脹或發(fā)燒。
佐劑在疫苗中被廣泛使用的另一個(gè)原因是它允許使用較小的劑量。添加佐劑可以使制藥廠減少所需的抗原數(shù)量，從而降低疫苗的成本。另一個(gè)實(shí)際的結(jié)果是，如果注射成功，這種疫苗可以讓患者避免多次注射，對疾病有一個(gè)更長的和更強(qiáng)的防御。
COVID-19疫苗: 新一代疫苗vs基于佐劑的疫苗
在COVID-19疫苗的開發(fā)競賽中，新一代的m-RNA疫苗贏得了勝利，僅經(jīng)過10個(gè)月的開發(fā)就進(jìn)入了市場。實(shí)際上，m-RNA疫苗的應(yīng)用試驗(yàn)早在幾年前就開始了，當(dāng)時(shí)它們被用于流感、寨卡病毒、狂犬病等普通病毒的測試。
m-RNA疫苗與“經(jīng)典"佐劑疫苗的工作原理不同
m-RNA疫苗不是利用減弱或滅活的細(xì)菌來觸發(fā)免疫反應(yīng)，而是教會我們的細(xì)胞如何制造一種蛋白質(zhì)——甚至只是一種蛋白質(zhì)的一小部分——來觸發(fā)我們體內(nèi)的免疫反應(yīng)。事實(shí)上，COVID-19 mRNA疫苗作為抗原，使用了與病毒同樣結(jié)構(gòu)的“刺突蛋白"， 正是 “刺突蛋白"的結(jié)構(gòu)賦予了病毒很強(qiáng)的傳染性。這種免疫反應(yīng)產(chǎn)生的抗體，是當(dāng)病毒進(jìn)入我們的身體時(shí)保護(hù)我們不受感染的物質(zhì)。高效率是m-RNA疫苗的一大優(yōu)勢。
m-RNA疫苗的開發(fā)時(shí)間較短，部分原因是分配給該項(xiàng)目的資源較多，部分原因是因?yàn)檫@種創(chuàng)新的疫苗機(jī)制。
m-RNA疫苗的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是需要低溫儲存和需要多次注射才能達(dá)到充分的疫苗效率。由于COVID-19不太可能在近期消失，其他經(jīng)典佐劑疫苗的開發(fā)項(xiàng)目正在進(jìn)行中。這些疫苗的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、單劑注射和小的副作用。
佐劑鋁基疫苗的一個(gè)缺點(diǎn)
疫苗中通常添加的佐劑有凝聚作用，例如鋁鹽(明礬)，然后隨著時(shí)間的推移沉淀。就像橙汁或巧克力牛奶長時(shí)間放置會絮凝和分離，必須搖晃才能恢復(fù)到原來的形態(tài)，搖一搖有助于提高混合物的均勻性。這就是為什么護(hù)士和醫(yī)療技術(shù)人員在給藥前經(jīng)常搖晃藥物。
如果疫苗在儲存期間出現(xiàn)這種沉淀現(xiàn)象，那么就會產(chǎn)生幾個(gè)問題:注射劑量是否保持不變? 如果疫苗中有大塊和緊湊的聚集體，是否所有的活性成分都能通過針筒的針頭?免疫反應(yīng)和治療效果是否會因此降低?
在一項(xiàng)關(guān)于明礬沉降行為的研究中，輝瑞發(fā)現(xiàn)，由于沉降過程是逐漸變化的，所以了解它們變化的參數(shù)并能夠測量它們是很重要的。輝瑞隨后解釋說，Turbiscan®(法國Formulaction)提供了一種分析這些參數(shù)的新方法。
輝瑞研究的細(xì)節(jié):
在輝瑞公司出版的《磷酸鋁沉淀行為的調(diào)查:pH值、離子強(qiáng)度和模型抗原的影響》一書中，瑞輝研發(fā)團(tuán)隊(duì)評估了含有鋁鹽(明礬)等佐劑疫苗的物理特性。他們指出，“取決于配方條件和佐劑顆粒的靜電相互作用，疫苗的懸浮液可能在絮凝狀態(tài)(形成小塊)和抗絮凝狀態(tài)之間過渡"。
在輝瑞的出版物中，他們將“實(shí)際配方參數(shù)的影響，包括pH值、離子強(qiáng)度和模型抗原的存在等，與磷酸鋁懸浮液的沉降行為相關(guān)聯(lián)"。
他們的結(jié)論是:“利用基于沉降分析的工具(Turbiscan®)預(yù)測系統(tǒng)的絮凝狀態(tài)，我們開發(fā)了一種表征明礬懸浮特性的新方法。"
TURBISCAN:一種評價(jià)疫苗穩(wěn)定性的新方法
Turbiscan能夠在不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)的早期階段，準(zhǔn)確地檢測顆粒沉降、顆粒尺寸增加如絮凝和聚結(jié)等現(xiàn)象。
Turbiscan使用靜態(tài)多光散射原理與垂直掃描儀相結(jié)合的測量方法。適用于檢測和測量從10納米到幾百微米的顆粒大小的分散體系，監(jiān)測顆粒尺寸隨時(shí)間的演變，評價(jià)團(tuán)聚(或絮凝)，聚集，沉降速率和沉積物厚度等。
快速控制疫苗沉淀和再分散的解決方案。
為了確保疫苗的活性成分能夠通過針頭進(jìn)入人體，科學(xué)家們找到了一種方法來控制搖晃時(shí)沉淀物的行為。這種方法稱為可控絮凝。通過控制某些參數(shù)(pH值或離子強(qiáng)度)，使粒子不會緊密地粘在一起，更容易重新分散，這些絮凝體被稱為松散絮凝體，它們在瓶子底部沉降得更快，由于含有大量的水，所以體積更大，沉積層更厚。
當(dāng)這種疫苗在注射前被手動震動時(shí)，絮凝體很容易破碎并在小瓶中重新分散，這保證了疫苗在注射到體內(nèi)時(shí)產(chǎn)生良好的免疫反應(yīng)。
確定疫苗沉淀量的傳統(tǒng)方法(沉淀物體積比SVR)是在沉淀完成后測量其高度，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法需要長達(dá)24小時(shí)。SVR值越小，沉積物越疏松，可再分散性越好。
借助Turbiscan，一種更快的評價(jià)方法已經(jīng)被開發(fā)出來
Turbiscan不是在24小時(shí)后測量總沉淀體積，而是測量原始樣品的沉降速率，不需要樣品制備，所以使用Turbiscan可以讓配方師在30分鐘內(nèi)確定樣品的穩(wěn)定性和再分散性。
Turbiscan是一種強(qiáng)大的工具，可用于任何乳劑或分散體，在制藥工業(yè)中有多種應(yīng)用，可用于配方開發(fā)過程、常規(guī)測試或質(zhì)量控制中。我們的客戶可以全面和快速表征他們的配方穩(wěn)定性。Turbiscan的一次測量可以在30秒內(nèi)完成，使用Turbiscan測量穩(wěn)定性和進(jìn)行貨架期研究比簡單的視覺分析快200倍。
沉淀現(xiàn)象的Turbiscan數(shù)據(jù)圖
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