病毒载体疫苗

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病毒载体疫苗(Viral Vector Vaccine),是一种利用经过基因工程改造的、无致病性的病毒(即“载体”)作为递送系统,将编码病原体特异性抗原的基因片段导入人体细胞的基因工程疫苗。其核心理念是“特洛伊木马”战术:利用病毒天然的感染能力进入细胞,但其自身的复制基因已被剔除或改造,因此不会导致疾病。进入细胞后,载体释放出的遗传物质指导宿主细胞合成抗原蛋白,从而同时激活体液免疫(产生抗体)和强效的细胞免疫(特别是 CD8+ T细胞)。这项技术在 埃博拉 疫苗和 COVID-19 疫苗(如阿斯利康康希诺强生疫苗)的研发中取得了巨大成功。

Viral Vector Vaccine
病毒载体疫苗 (点击展开)
                   [Image:Adenovirus_vector_structure_diagram.png|100px|腺病毒载体结构示意图]
常用载体 腺病毒 (Ad), 痘病毒, VSV
主要类型 复制缺陷型 (主流)
复制型 (如埃博拉)
免疫特征 极强的 T细胞 诱导力
核心难题 预存免疫 (抗载体抗体)
代表产品 Vaxzevria (AZ), Convidecia
储存条件 2-8°C (优于mRNA)
罕见副作用 TTS (血栓伴血小板减少)

技术原理:借船出海

病毒载体疫苗的本质是基因治疗技术在预防医学中的应用。

  • 载体改造 (Vector Engineering):
    科学家通常选用腺病毒 (Adenovirus, Ad) 作为载体,因为它们感染效率高且基因组易于操作。为了安全,通常会敲除病毒复制必须的基因(如 E1基因 / E3基因),使其成为复制缺陷型载体——它能进入细胞,但不能在体内繁殖。
  • 基因递送 (Delivery):
    将编码病原体抗原(如新冠病毒的 Spike蛋白)的 DNA 序列插入载体基因组。疫苗注射后,病毒载体结合细胞表面受体(如 CAR受体)进入细胞。
  • 抗原表达与呈递 (Expression & Presentation):
    载体将 DNA 送入细胞核,转录为 mRNA,再在胞质中翻译为抗原蛋白。
    • 内源性呈递: 细胞内产生的抗原被 蛋白酶体 降解,通过 MHC-I 呈递给 CD8+ T细胞(这是诱导 CTL 的关键,也是灭活疫苗做不到的)。
    • 外源性呈递: 分泌到胞外的抗原被 B细胞 识别产生抗体,或被 APC 摄取通过 MHC-II 呈递给 CD4+ T细胞
   [Image:Viral_vector_mechanism_of_action.png|100px|病毒载体进入细胞及抗原表达流程]
载体平台 特征与代表作 优劣势分析
人5型腺病毒 (Ad5) 康希诺 (Convidecia)。
表达效率极高,技术最成熟。
劣势: 全球大部分人感染过 Ad5(感冒病毒),体内存在的预存抗体会中和疫苗载体,导致免疫失败。
黑猩猩腺病毒 (ChAd) 阿斯利康 (AZD1222/ChAdOx1)。
使用人类不感染的动物病毒。
优势: 完美避开了人体的预存免疫。免疫原性强,但部分人群可能产生针对载体的抗体,影响加强针效果。
人26型腺病毒 (Ad26) 强生 (Janssen), Sputnik V (一针)。
人群感染率较低的血清型。
优势: 预存免疫干扰较小。通常设计为单针接种方案。
VSV (水泡口炎病毒) Ervebo (默沙东)。
复制型载体,用于埃博拉
优势: 病毒可在体内复制,抗原表达量巨大,起效极快(适合疫情爆发应急)。
劣势: 副作用相对较多。

挑战与争议:TTS 与预存免疫

血栓伴血小板减少综合征 (TTS)

在 COVID-19 疫苗大规模接种期间,腺病毒载体疫苗(特别是 ChAdOx1 和 Ad26)被发现与一种极其罕见但严重的副作用——TTS (Thrombosis with Thrombocytopenia Syndrome) 相关。

机制假说:
目前的理论认为,腺病毒载体可能与血液中的 血小板因子4 (PF4) 结合,诱导机体产生自身抗体(类似肝素诱导的血小板减少症, HIT)。这些抗体激活血小板,导致异常凝血(血栓)并消耗血小板。这一发现促使多国调整了疫苗接种策略。

       学术参考文献与权威点评
       

[1] Ewer KJ, Barrett JR, Belij-Rammerstorfer S, et al. (2021). T cell and antibody responses induced by a single dose of ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) vaccine in a phase 1/2 clinical trial. Nature Medicine. 2021;27(2):270-278.
[学术点评]:细胞免疫证据。详细记录了黑猩猩腺病毒载体疫苗不仅诱导了中和抗体,还诱导了强劲的 Th1 偏向性 T 细胞应答,这是其预防重症的关键机制。

[2] Zhu FC, Li YH, Guan XH, et al. (2020). Safety, tolerability, and immunogenicity of a recombinant adenovirus type-5 vectored COVID-19 vaccine: a dose-escalation, open-label, non-randomised, first-in-human trial. The Lancet. 2020;395(10240):1845-1854.
[学术点评]:Ad5 的挑战。这是全球首个 COVID-19 疫苗人体试验结果(陈薇院士团队)。研究坦诚地指出,高水平的预存 Ad5 免疫力会显著削弱疫苗的体液和细胞免疫反应,为后续使用 Ad26 或 ChAd 提供了理论支持。

[3] Greinacher A, Thiele T, Warkentin TE, et al. (2021). Thrombotic Thrombocytopenia after ChAdOx1 nCov-19 Vaccination. New England Journal of Medicine. 2021;384(22):2092-2101.
[学术点评]:TTS 机制。该研究首次描述了疫苗诱导的免疫性血栓性血小板减少症 (VITT) 的临床特征和机制,确定了抗 PF4 抗体是致病元凶。

           病毒载体疫苗 · 知识图谱
技术家族 基因工程疫苗 • 基因治疗载体 • 异源初免-加强
关键载体 腺病毒 (Ad5, Ad26, ChAd) • 痘苗病毒 (MVA) • 水泡口炎病毒
免疫优势 内源性抗原呈递 • 强效 CTL 激活 • 黏膜免疫
主要障碍 预存免疫 (PEI) • 载体免疫原性 • 极罕见 TTS