世界衛生組織將SARS-CoV-2的歐米克隆變體標記為“令人擔憂的變體”,因為它有可能逃避先前感染和當前COVID-19疫苗所賦予的免疫力。這些疫苗針對的是病毒用來進入人體細胞的刺突蛋白的以前版本。逃避免疫的可能性是存在的,因為這種變異的刺突蛋白有超過30個突變,這可能會改變其結構,使現有疫苗誘導的抗體無法有效識別。目前它在接種過疫苗的人群中的傳播支持了這一點。
防治這一大流行病的戰略圍繞著廣泛檢測感染和接種疫苗展開。目前抗擊COVID-19大流行的兩大障礙是:
1.主要生產商生產的疫苗免疫力下降。
2.SARS-CoV-2的進化可能會逃避現有疫苗提供的免疫力。
關於第一點,輝瑞/ bioontech COVID-19疫苗在第二次注射後六個月,預防疾病的有效性從88%下降到47%(Tartof等人,2021年) .第二劑疫苗注射12個月後,Moderna疫苗的有效性下降了36%(Puranik等人,2021年)。鑒於這些疫苗所帶來的免疫力正在減弱,許多地方已將強製加強疫苗接種作為公共政策。事實上,證據(EMA 2021年,FDA 2021年)表明,強化疫苗有效地恢複了輝瑞/BioNTech、Moderna和Janssen疫苗的免疫力。即使是混合和匹配疫苗也被證明有助於預防感染(Callaway 2021)。
關於第二點,當刺突蛋白發生顯著突變時,目前針對原始野生型的疫苗可能效果較差。例如,兩劑輝瑞/BioNTech COVID-19疫苗對delta型病毒有症狀感染的有效性僅為50%(德賽等人,2021年) .相比之下,該疫苗對野生型病毒(輝瑞2021)的有效性為95%。進展緩慢的疫苗接種計劃提供了不完全的覆蓋,增加了耐藥性變異進化的可能性。疫苗接種率低正在對SARS-CoV-2施加選擇性壓力,以逃避疫苗介導的免疫。
進展緩慢的疫苗接種計劃提供了不完全的覆蓋,增加了耐藥性變異進化的可能性。疫苗接種率低正在對SARS-CoV-2施加選擇性壓力,以逃避疫苗介導的免疫。
盡管疫苗使用野生型刺突蛋白來引發免疫反應,但它們會引發針對刺突蛋白不同區域的無數抗體。刺突蛋白突變使許多抗體失效,但有些抗體將繼續有效。當針對未突變區域產生中和抗體時,就會出現這種情況。重複的疫苗劑量會提高由野生型刺突蛋白引起的所有抗體的產量,包括那些對新變種仍然有效的抗體。因此,疫苗和增強劑仍然可以有效地預防嚴重疾病。
到目前為止,助推器已經幫助提供了對變異的免疫力,比如delta。例如,當輝瑞使用其原始疫苗的第三劑時,與第2劑後產生的抗體相比,有效對抗delta變體的抗體增加了5倍(輝瑞2021)。當Moderna接種第三劑原始疫苗時,delta-effective抗體(Moderna 2021)增加了42倍。
針對Omicron變種,疫苗在預防症狀感染方麵效果較差,但仍然可以避免嚴重疾病。輝瑞/BioNTech兩針疫苗對症狀感染的療效僅為22.5%(Cele等人,2021年)。兩針Moderna療法的效果也同樣降低(Gardner和Kilpatrick 2021)。根據以色列的一項研究(Nemet et al. 2021),輝瑞的三針方案提供了顯著的保護,但其中和能力比delta低4倍。
雖然目前的疫苗可以避免嚴重的疾病,但病人即使接種了疫苗,仍然會傳播病毒。部分免疫仍然對SARS-CoV-2施加選擇性壓力,使其進化並逃脫目前針對原始野生型疫苗所提供的免疫。在一些地區,不完全和緩慢的疫苗接種推廣加劇了這一問題。未接種疫苗的個人為SARS-CoV-2提供了繁殖的宿主,並為變種的出現提供了機會。當變異出現在大量接種疫苗的人群中未接種疫苗的個體中時,自然選擇傾向於疫苗抗性變異高盛(2021).專注於有效和更快的疫苗接種和緩解措施是阻止耐藥突變發生的關鍵(Wang等人,2021年)。
刺突蛋白是SARS-CoV-2感染人類細胞能力的關鍵成分。因為它很容易被免疫係統識別,所以針對它的疫苗對目前的COVID-19疫苗是有效的。抗體能夠識別刺突蛋白中的特定區域,並與它結合,從而中和病毒進入人類細胞的能力。不幸的是,免疫係統之前識別的刺突蛋白位點的突變會使這些抗體失效。mRNA疫苗製造商的一個解決方案是使用新的刺突蛋白變體重新設計疫苗。對於COVID-19, Moderna吹噓說它在一個周末就設計出了疫苗(David Wallace-Wells 2020)。不幸的是,在耐藥變異出現後繼續設計新疫苗是一個糟糕的策略,因為它不能防止新的變異的產生。這類似於每年開發流感疫苗。
追求像刺突蛋白這樣的延展性目標最終會產生耐藥菌株。其他可塑性較弱的病毒蛋白靶點可用於疫苗開發。含有額外病毒成分供免疫係統識別和攻擊的疫苗配方可能能夠避免耐藥性。這種方法降低了病毒變異到足以抵禦免疫係統多重攻擊的可能性。
滅活全病毒是一種傳統的疫苗方案,為免疫係統提供了多個攻擊目標。但是,要成功生產這些疫苗往往很棘手。擴大生產的過程需要大量的抗原,這可能是具有挑戰性的生產。滅活過程還常常改變病毒的免疫原性,使抗體反應不再針對活病毒。另一種開發方法依賴於創造戰略性地針對多種蛋白質的多組分疫苗。多靶點會增加不良事件的風險,因此必須仔細考慮設計。
巴拉特生物技術和科興生物技術目前生產滅活病毒疫苗。Bharat生物技術公司的疫苗對輕度、中度和重度疾病的有效性為78%,對無症狀疾病的有效性為70% (Ella等人,2021年)。初步證據表明,疫苗對delta變異的有效性為65%,但需要進一步研究來確定疫苗對擔憂變異的有效性(Ella等人,2021年)。對於科興的疫苗,臨床試驗報告的有效性分別為51%、65%和84% (Fadlyana等人,2021;Palacios等人。2021年;Tanriover等人,2021年)。它對變種的有效性還有待確定。因此,滅活疫苗是否能解決SARS-CoV-2的可塑性問題尚不清楚。
另一種方法是瞄準刺突蛋白中的進化保守抗原序列。其基本原理是,保守序列抵抗突變,因為任何改變都會導致一種無功能的蛋白質,從而產生一種無法複製的病毒。隨著SARS-CoV-2繼續產生變種,哪些刺突蛋白序列是保守的將變得顯而易見。然後,計算模型應該能夠預測這些序列中哪些具有足夠的抗原性,可以作為疫苗靶點。