面對疫苗之殤Nature文章告訴你如何高效實現疫苗研發

　　7月底的中國，已進入一年中最炎熱的季節，同樣熱起來的還有人們對疫苗的關注。7月21日，一篇《疫苗之王》的文章在各大網站上瘋狂轉載，同時刷爆了朋友圈。文章爆料出了許多疫苗行業令人咂舌的內幕。雖然具體事件還未考證，但因為長生生物"狂犬病疫苗造假"引發的一系列事件卻持續發酵，與長生生物一起登上黑榜的還有武漢生物，同時這一事件也把整個疫苗行業甚至生物制藥行業推上了風口浪尖，據《覽富財經》數據統計，至7月23日收盤，生物醫藥板塊118只個股有90只處于下跌狀態，其中41只跌幅超過5%。

　　中國大多數人，特別是"九零"前的人，胳膊上方都會有一個或大或小的疤痕，那是"種痘"留下的痕跡。用這種方法預防天花早在公元10世紀的我國唐宋年間就已有記載。隨著現代疫苗技術的發展，至上世紀80年代，天花這種曾經禍害四方的疾病在全球范圍內基本已經被徹底鏟除。

　　不僅僅是在天花，在中國歷史上，麻疹、白喉、猩紅熱、鼠疫、霍亂、傷寒、痢疾等等病毒都曾肆虐一時，奪去了無數人的生命。為了戰勝各種病毒，科學家們研制了不同的疫苗，將人類從病毒的魔爪中拯救出來。拋開那些無良商家不談，今天我們能依靠疫苗有效預防多種疾病，離不開無數科研人員的無私奉獻。

　　疫苗研發的兩難困境：如何平衡多數人的利益和少數人的風險？

　　然而正如"人無完人"，任何一件事物都不會是完美的，當科學家在研發新疫苗的過程中審視數據、去試著評估一個疫苗的收益和風險時，經常處于兩難困境：如何平衡多數人的利益和少數人的風險？疫苗能保護大眾、尤其使廣大兒童免于嚴重疾病，但是在少數情況下，又會造成危害。

　　以RotaShield疫苗為例，它是第一個獲得批準對抗輪狀病毒感染的疫苗。這種常見病毒會在年幼的兒童身上引發嚴重腹瀉，每年都有數十萬兒童死于這種感染。RotaShield是1998年在美國獲得批準的。但是一年之后， Wyeth Laboratories進行了召回，因為有幾項研究顯示接種了RotaShield的兒童有更高的風險（1-2/萬名）患上腸套疊（intussusception），一種腸道阻塞病，治療不及時可能致命。

　　雖然在發展中國家RotaShield挽救的生命遠遠超過它引起的腸套疊病例，然而這種疫苗的命運已經被封死了。直至六年后，才有另一個比較安全的輪狀病毒疫苗進入市場，而在這六年里，每年又有超過50萬名兒童因為輪狀病毒而死。

　　《Nature Biotechnology》：從上百種可能的抗原表位中快速篩選出有效部分

　　在輪狀病毒疫苗的研發過程中，由于只發現了兩個抗原表位，導致疫苗研發嚴重滯后。Nature Biotechnology上曾經發表一篇高效篩選抗原表位的研究成果，來自斯坦福的科學家利用Fluidigm公司的CYTOF質譜流式技術，結合組合肽-MHC四聚體染色方法開發出一種新的多參數高通量檢測方法[ref 1]，由于質譜流式技術利用金屬代替熒光基團作為標簽，將單次檢測通道擴大至幾十甚至上百個，在此基礎上，研究人員利用3元標簽進行排列組合(利用10種標簽中的3種進行排列組合，然后利用不同的組合標簽標記不同的四聚體)，僅僅利用一管人血液樣本，即對109種可能的抗原表位同時進行篩選（圖1），并且還同時分析了該樣本中的23種和T細胞表型、功能相關的蛋白標志物。通過這一方法，科學家快速找到了6個HLA-A*0201限制性T細胞抗原表位，極大提高了單次篩選的效率和準確性。

　　事實上，不僅僅是輪狀病毒疫苗，在所有新疫苗的研發中，有效抗原表位的稀缺和高效篩選一直是令科學家們愁眉不展的原因之一，特別是象腫瘤這種高度異質性、持續動態變化的疾病類型。

　　好在隨著腫瘤免疫研究的深入及DNA測序技術的發展，在原有預防性疫苗的基礎上，科學家們不斷開發出了治療型的腫瘤個體化疫苗，用于有效治療黑色素瘤等重大疾病。來自美國波士頓Dana－Farber癌癥中心和德國美因茨大學的兩個研究團隊同時在《自然》雜志上發表論文[ref2、3]，展示了針對腫瘤的"個性化疫苗"臨床試驗，取得重大突破。

　　兩個試驗都是針對黑色素瘤，都是選取的3期或4期的中晚期患者，復發高危人群。結果讓人欣喜，兩個團隊都顯示，60%-70%的患者在接種疫苗后，腫瘤沒有復發，即使復發的患者，一部分在使用PD1免疫療法后，腫瘤也再次消失！更重要的是，使用疫苗的患者，體內針對癌細胞的特異免疫反應也大幅增強！

　　兩個項目所采用的方法也有近似之處，首先對患者腫瘤組織樣本進行取樣測序，并分別使用自己獨特的算法預測哪些突變最有可能引起免疫反應。然后分別開發出了以多肽片段和RNA為基礎的疫苗，并在晚期黑色素瘤3期或4期的中晚期復發高危人群身上展開了研究。

　　研究中兩個小組不約而同的采用了一種高通量基因檢測系統--Biomark HD系統。該系統可對多達96個患者樣本、每個樣本96個位點（96.96）進行同時檢測，在4小時內實現近萬個數據點的分析，并將每個反應控制在納升(nl)級體系內。在上述兩個研究中，其中一項用Biomark HD系統對正常和腫瘤組織中的95個SNP位點進行了基因分析檢測，以確保樣本的準確性；另一項研究中對接種疫苗前、后，腫瘤樣本中的免疫基因表達水平變化進行了細致分析，從細胞因子、信號轉導、表型和代謝機理等多角度對疫苗療效進行綜合評估（圖2） 。

　　不僅是Fluidigm公司的Biomark HD系統，在今年年初《Nature》上發表的題為"technology to watch in 2018"的文章中[ref 4]，來自世界頂尖學府和研究機構的專家學者們就2018年將會對生命科學領域產生重大影響的多項先進技術進行了介紹，其中之一就是關于上文中提到的Fluidigm公司的CYTOF質譜流式技術，該技術將會在未來大幅推進腫瘤疫苗的研究和應用。