董佳欣 趙愛華 夏煥章 徐苗

【Fundprogram】InvivoEvaluation System for the Effect of Drug-resistant TB on the Effectiveness of Vaccines and Drugs (2021YFC230170302)

目前,結(jié)核病仍是導(dǎo)致全球死亡人數(shù)最多的單病因傳染病之一,卡介苗(bacille Calmette-Guérin,BCG)是世界上唯一預(yù)防結(jié)核病的疫苗,能預(yù)防原發(fā)性結(jié)核病。但BCG在不同地區(qū)對不同人群的預(yù)防效果不同,且有耐藥結(jié)核病頻發(fā)和治療手段不足等問題,因此,亟需研制新型結(jié)核病疫苗。近十年間,有數(shù)十種從不同策略出發(fā)的新型結(jié)核病疫苗進入臨床前研究和臨床試驗階段,但疫苗種類發(fā)生了較大變化,部分疫苗已因安全性或有效性問題被淘汰出局。

當今學(xué)者的思路基本集中在替代BCG的初免預(yù)防疫苗、BCG初免后加強用預(yù)防疫苗和潛伏感染者治療性疫苗三類[1]。目前,已有16種新型結(jié)核病疫苗正在進行臨床試驗,囊括病毒載體疫苗、亞單位/佐劑疫苗、分枝桿菌減毒活疫苗、分枝桿菌滅活全菌體或提取物疫苗和mRNA疫苗等類型(https://newtbvaccines.org/pipeline-sortable/)。病毒載體類疫苗已進入臨床試驗階段的有MVA85A、ChAdOx1 85A、AdHU5 Ag85A和TB/FLU-04L;重組蛋白或佐劑疫苗已進入臨床試驗階段的有M72/AS01E、H56∶IC31、ID93/GLA-SE、GamTBvac和AEC/BC02;分枝桿菌滅活疫苗進入臨床試驗階段的有MycobacteriumVaccae(微卡)、DAR-901、RUTI和MIP;重組BCG疫苗進入臨床試驗階段的有VPM1002;結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)減毒活疫苗進入臨床試驗階段的有MTBVAC疫苗和單克隆BCG;mRNA疫苗中的BNT164已進入臨床試驗階段。

隨著科技快速發(fā)展,新技術(shù)與新方法層出不窮,但至今仍未有新型結(jié)核病疫苗成功上市。為終止結(jié)核病流行,亟需開發(fā)新的結(jié)核病疫苗,世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)于2017年10月 3—4日在日內(nèi)瓦召開專家會議審查和評議WHO首選產(chǎn)品特征,后于2018年發(fā)布了WHOPreferredProductCharacteristicsforNewTuberculosisVaccines(PPCs)(簡稱《首選產(chǎn)品特性》)[2]。該文件介紹了WHO對新型結(jié)核病疫苗的偏好。筆者對該文件進行解讀,希望能為疫苗研究工作者提供開發(fā)思路,開發(fā)出更符合實際需求的結(jié)核病新疫苗。

一、《首選產(chǎn)品特性》指導(dǎo)下的總體疫苗開發(fā)思路

WHO從當前研究現(xiàn)狀、全球疾病趨勢與世界不同國家地區(qū)經(jīng)濟水平等多方面考慮,制定《首選產(chǎn)品特性》。以研究者的角度,根據(jù)目前臨床開發(fā)的關(guān)鍵節(jié)點、難點給出建議:一是建立合適的保護力模型;二是后期臨床開發(fā)終點的驗證與確認,探討了疫苗評價臨床替代終點的可行性。而后,從接種者的實際需求出發(fā),提供了兩套指導(dǎo)結(jié)核病疫苗開發(fā)的PPCs:一是為青少年和成人開發(fā)安全、有效和可負擔(dān)的結(jié)核病疫苗;二是為新生兒和嬰兒開發(fā)比BCG更優(yōu)秀的結(jié)核病疫苗。

二、臨床開發(fā)途徑

(一)感染模型的建立

結(jié)核病疫苗研發(fā)的難點之一,在于缺乏預(yù)測疫苗保護力的感染模型。合理的保護力模型是研究者驗證疫苗效力最有力的手段和途徑,也將是結(jié)核病疫苗研究工作的重大突破。

基于動物模型開展臨床前評價是判斷疫苗有效性和保護力的重要途徑,從鼠、兔等動物模型進展到對非人靈長類動物(non-human primates,NHP)進行攻毒實驗,表明疫苗有足夠潛力進入后期臨床試驗。如H56∶IC31疫苗[3-6]在小鼠和NHP模型中被證實的療效,使其成為治療性疫苗中高度關(guān)注的候選疫苗。疫苗保護力評價中常用的病理學(xué)評估費用高昂,不利于研究發(fā)展。目前,正電子發(fā)射計算機斷層掃描和計算機斷層掃描(PET/CT)的聯(lián)合應(yīng)用已被用于NHP的動物模型,可診斷結(jié)核肉芽腫、更快評估MTB活性與組織損傷,降低病理研究成本,但MTB早期感染導(dǎo)致的影像學(xué)改變與疾病、生存終點之間的聯(lián)系尚需進一步研究[7-8],才能更有把握地評估保護力程度。

雖然受控人類感染模型(controlled human infection model,CHIM)已被證明在推進流感、瘧疾、腸道疾病和其他傳染病的疫苗開發(fā)方面的價值[2],但MTB的感染難度與潛在風(fēng)險更大,主動感染人類使其致病具有倫理爭議。因此,需更安全、可控、易測的MTB感染方案,使影響最小化,才有可能用于評估候選疫苗。理想的MTB菌株氣溶膠感染方案[2],可通過基因改造菌株,使其可在體內(nèi)正常生長繁殖,同時能在預(yù)計時間內(nèi)終止其在體內(nèi)存活,以確保受試者安全。此外,將BCG作為MTB感染替代模型的研究正在進行中[9-11]。安全有效的CHIM將使候選疫苗的預(yù)測結(jié)果更精準。

除WHO提出的此2種預(yù)防模型之外,結(jié)核分枝桿菌潛伏感染模型也同樣值得關(guān)注。許多新型疫苗已被用于結(jié)核分枝桿菌潛伏感染的免疫治療,可緩解疾病進展,減少MTB的流行。通常用低劑量MTB感染動物或?qū)Ω腥綧TB的動物使用抗結(jié)核藥物來建立潛伏感染模型進行疫苗評估。有學(xué)者對新型亞單位疫苗AEC/BC02進行評價,發(fā)現(xiàn)其在豚鼠預(yù)防感染模型中未能有效預(yù)防感染,但在豚鼠潛伏感染模型中降低了豚鼠肺和脾中的細菌負荷,可有效控制MTB再激活,有望成為一種治療性疫苗[12-13]。

(二)臨床評價終點的驗證與確立

使用標準化臨床終點對評估結(jié)核病疫苗安全性和有效性來說至關(guān)重要[14]。WHO提出最理想的結(jié)核病疫苗臨床試驗終點可以評估預(yù)防感染(prevention of infection,PoI)、預(yù)防疾病(prevention of disease,PoD)和預(yù)防復(fù)發(fā)(prevention of recurrence,PoR)的1個或多個明確目標。面對目標人群的復(fù)雜情況,研究者究竟該選擇哪一臨床終點進行疫苗開發(fā),應(yīng)充分考慮其利弊。

PoD是最佳臨床評估終點,但從MTB感染到活動性結(jié)核病發(fā)病過程長,其Ⅲ期臨床試驗往往規(guī)模大、費用高,且持續(xù)時間長。M72/AS01E疫苗的臨床Ⅱb期試驗隨訪2.3年后,證明其在病原學(xué)陽性成人患者中對活動性肺結(jié)核提供了54.0%(90%CI:14%～75%)的保護,3年的疫苗效力為49.7%(90%CI:12.1%～71.2%),長期保護效果需更久隨訪數(shù)據(jù)支持[15]。PoI即預(yù)防持續(xù)MTB感染,評估預(yù)防感染方面的效力,在MTB新發(fā)感染率高的地區(qū),PoI比PoD研究更容易找到高風(fēng)險的未感染研究對象。截至目前,BCG是唯一獲得許可的基于PoI方法的MTB暴露前疫苗[16]。在南非以H4∶IC31疫苗與BCG復(fù)種方案進行的PoI研究,發(fā)現(xiàn)BCG比H4∶IC31能更大程度降低QuantiFERON-TB Gold檢測持續(xù)陽轉(zhuǎn)率[17]。PoR用于晚期結(jié)核病疫苗評價,結(jié)核病復(fù)發(fā)率高且多在停止治療1年內(nèi),需要足夠大樣本量,以實現(xiàn)后期隨訪評估。H56∶IC31 是基于PoR方法開發(fā)的結(jié)核病疫苗,Ⅱb期臨床試驗正在坦桑尼亞和南非HIV陰性藥物敏感活動性結(jié)核病成人患者中進行(NCT03512249)[18-19]。

PoI和PoR比PoD具有更多優(yōu)勢,但其本身的缺陷是否影響作為臨床替代終點還需斟酌。目前困難在于沒有證據(jù)表明PoI與PoR研究的結(jié)果可以預(yù)測PoD研究的結(jié)果,在二者與PoD聯(lián)系起來前,作為替代臨床終點還有待考量。PoI從源頭防治益處良多,但并非所有MTB感染者都會進展為活動性結(jié)核病,也許該類感染者不進展為結(jié)核病并不是候選疫苗的作用,也就是說這類感染者可能與疫苗有效性囊括人群重疊,因此,對不干預(yù)治療就進展為活動性結(jié)核病的人群可能是無效的,目前以PoI為終點不足以證明候選疫苗的有效性。細菌學(xué)確診的結(jié)核病患者是結(jié)核病疫苗效力評估的首選方法,γ-干擾素釋放試驗(interferon-gamma release assay,IGRA)和結(jié)核菌素皮膚試驗(tuberculin skin test,TST)無法達到準確評估疫苗效力所需的精度,若接種過BCG或基于MTB的疫苗會導(dǎo)致假陽性,干擾PoI評估。PoR試驗的結(jié)果也并不能支持在一般人群中的評估結(jié)果,且PoR評估結(jié)果差并不意味著疫苗不值得被視為預(yù)防感染或疾病的疫苗。

結(jié)核病預(yù)防目標人群的BCG免疫與MTB感染背景十分復(fù)雜,達到WHO同時評估多個臨床終點的目標有些理想化,當前疫苗開發(fā)方案大多專注于其中一個終點。同時,MTB感染篩查手段也在不斷創(chuàng)新,基于結(jié)核分枝桿菌抗原皮膚試驗(Mycobacteriumtuberculosisantigen-based skin tests,TBST)新技術(shù)開發(fā)的重組MTB抗原類制品可用于結(jié)核分枝桿菌潛伏感染和結(jié)核病診斷,敏感度高,特異度好[20-21],可減少TST假陽性,增加了臨床替代終點的可行性?？傊?從多方面為結(jié)核病精準免疫防治體系布局,才能打破瓶頸,找到更能控制MTB感染的通途。

三、候選疫苗開發(fā)方向

(一)PPCs對不同人群的開發(fā)重點

第一套PPCs是為青少年和成人疫苗產(chǎn)品填補空白。由于MTB傳播常來源于青少年和成人,這類人群的疫苗研究對預(yù)防活動性結(jié)核病意義重大。該類疫苗的PPCs包括:疫苗預(yù)防結(jié)核病應(yīng)達到50%或更高的功效,在不同地區(qū)氣候環(huán)境中,無論受試者是否暴露于MTB環(huán)境中或有無潛伏感染證據(jù),候選疫苗均應(yīng)對其有保護作用。同時,應(yīng)考慮評估疫苗對預(yù)防結(jié)核分枝桿菌潛伏感染者發(fā)展為結(jié)核病和結(jié)核病復(fù)發(fā)的效果。從長遠考慮,還應(yīng)評估疫苗使用對耐藥結(jié)核病發(fā)生率的影響,預(yù)防藥物敏感結(jié)核病的疫苗也應(yīng)能預(yù)防耐藥結(jié)核病。疫苗的安全性和有效性應(yīng)與目前WHO推薦用于青少年和成人的其他常規(guī)疫苗相似,顯示無或僅輕度、短暫的不良反應(yīng),無與疫苗接種相關(guān)的嚴重不良事件。

第二套PPCs是為新生兒和嬰兒開發(fā)比當前唯一使用疫苗BCG更優(yōu)秀的疫苗產(chǎn)品。該人群脆弱易感,易發(fā)生嚴重播散性結(jié)核病、結(jié)核性腦膜炎和肺結(jié)核,死亡率較高,是重點防護對象[22]。BCG已證實的保護力使眾多國家將新生兒接種BCG納入計劃免疫疫苗之一,因此,新疫苗的預(yù)防有效性與基線發(fā)病率相比應(yīng)≥80%,或至少優(yōu)于BCG效力。在臨床試驗階段可開展新疫苗與BCG隨機對照研究以證明其有效性優(yōu)于BCG,也可考慮BCG加強免疫方案;使用此對照研究方案時,需確保不接種或晚接種BCG對嬰幼兒的影響不大。若候選疫苗預(yù)防兒童結(jié)核病死亡率和全因死亡率的效果優(yōu)良,可繼續(xù)開展大規(guī)模試點研究。候選疫苗與BCG相比安全性應(yīng)有所提高,尤其是注射部位腫脹、疼痛、瘢痕,以及局部淋巴結(jié)腫大的發(fā)生頻率和嚴重程度應(yīng)降低,盡量減少給藥部位的疼痛。

(二)公共衛(wèi)生需求

新疫苗應(yīng)對HIV感染者、其他免疫缺陷病患者、老年人、孕婦和哺乳期婦女安全。理想情況是,在初次免疫疫苗后應(yīng)獲得10年或更長時間的保護,成人與青少年疫苗在完成初步免疫方案后需證明至少2年內(nèi)有效,而嬰幼兒需確保2年以上有效。所需的劑量和加強劑數(shù)量盡量減少,不僅避免接種的復(fù)雜性,也能減輕中低收入國家和地區(qū)的經(jīng)濟壓力?？稍诔醮谓臃N疫苗后長期隨訪研究,了解保護持續(xù)時間和評估加強針的需求,也可考慮異源加強方案,最好在完成初免后10年或更長時間進行加強,高于5年/次的加強劑可能造成較大經(jīng)濟負擔(dān)。聯(lián)合使用時對其他疫苗有良好的安全性且無免疫干擾,且對MTB感染篩查的免疫標志物無影響。

除了WHO預(yù)認證的最低要求外,對規(guī)劃適宜性相關(guān)方面也應(yīng)考慮。如易于管理和熱穩(wěn)定性好等,應(yīng)方便公共衛(wèi)生管理。WHO多次強調(diào)藥物劑量、治療方案和成本應(yīng)符合經(jīng)濟負擔(dān),成本不應(yīng)成為中低等收入國家獲得服務(wù)的障礙。WHO還建議可對結(jié)核病新疫苗的影響力進行建模,預(yù)測其對結(jié)核病流行的總體影響、對耐藥結(jié)核病的具體影響,以及對與抗結(jié)核藥物使用的影響,在模型和實際使用研究中評估對衛(wèi)生系統(tǒng)及醫(yī)療設(shè)施等其他方面影響。

四、實用價值

自《首選產(chǎn)品特性》發(fā)表以來,已有諸多學(xué)者參照其中觀點進行研究。有學(xué)者制定了《結(jié)核病疫苗研發(fā)全球路線圖》,以《首選產(chǎn)品特性》文件為起點,對疫苗開發(fā)確立全球共同愿景,為開發(fā)和交付疫苗的活動提供指導(dǎo)[23-24]。Clark等[25]假設(shè)模型疫苗的特征與《首選產(chǎn)品特性》中的建議一致,建模預(yù)測評估候選疫苗,了解疫苗的潛在效果。國內(nèi)學(xué)者關(guān)注到M72/AS01E對結(jié)核分枝桿菌潛伏感染者的保護力達54%(90%CI:14%～75%),與《首選產(chǎn)品特性》中提出的標準對比,已經(jīng)顯示不錯的結(jié)果[26]。

《首選產(chǎn)品特性》文件對國內(nèi)外結(jié)核病候選疫苗的研發(fā)和評估具有指導(dǎo)意義。如國產(chǎn)疫苗注射用母牛分枝桿菌(微卡)2021年獲批增加預(yù)防結(jié)核分枝桿菌潛伏感染人群發(fā)病的適應(yīng)證,產(chǎn)品說明書中注明其預(yù)防新發(fā)結(jié)核病的疫苗保護率為54.7%(95%CI:29.8%～70.8%),高于《首選產(chǎn)品特性》文件中最低目標水平。AEC/BC02疫苗是國內(nèi)第一個進入臨床試驗階段的重組蛋白類結(jié)核病疫苗,目前正在中國湖南開展Ⅱ期臨床試驗(NCT05284812),臨床結(jié)果可與《首選產(chǎn)品特性》文件對比,判斷其是否有潛力進入后續(xù)臨床試驗。

五、結(jié)語與展望

筆者對《首選產(chǎn)品特性》進行解讀和分析,結(jié)合MTB感染情況和疫苗研發(fā)現(xiàn)狀,分析WHO對結(jié)核病疫苗參數(shù)的偏好,為后續(xù)結(jié)核病疫苗研究提供參考?！妒走x產(chǎn)品特性》的發(fā)布為結(jié)核病候選疫苗的開發(fā)提供了指導(dǎo)方向,補充了疫苗開發(fā)階段中需要關(guān)注的重點,并提供改進的方向。開發(fā)新的、安全有效的結(jié)核病疫苗將是遏制結(jié)核病的關(guān)鍵工具,希望未來有更多新疫苗獲批上市,為全球終結(jié)結(jié)核病做出貢獻。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻董佳欣:采集數(shù)據(jù)、起草文章;趙愛華、夏煥章和徐苗:對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱、指導(dǎo)