摘  要 Abstract

 

疫苗预防接种明显减少了疾病的发生及感染者的死亡，对保障全球公众健康发挥了巨大作用，21 世纪初全世界每秒钟要接种3 万剂疫苗，每年能挽救300 万生命。疫苗研发相关技术的不断进步，为研发出高效安全的疫苗以及疫苗质量的不断提升奠定了坚实的基础。本文通过回顾疫苗的发展史，结合我国疫苗的发展情况，对疫苗种类和发展技术进行翔实的概述，并探讨疫苗研发面临的挑战以及研发趋势，以期为我国疫苗的发展提供参考。

 

Vaccination has significantly reduced the incidence of diseases and the deaths of infected people, and has played a huge role in protecting global public health. At the beginning of the 21st century, 30000 doses of vaccines were administered every second, which can save 3 million lives every year. The continuous progress of vaccine research and development and related technologies has laid a solid foundation for the development of efficient and safe vaccines and the continuous improvement of vaccine quality. This paper reviews the history of vaccine development, and gives a detailed overview of vaccine types and related technologies in combination with the development of vaccines in China. It also discusses the challenges and trends of vaccine research and development, with a view to providing reference for the development of vaccines in China.

 

关键词 Key words

 

疫苗；研发；疫苗发展史；疫苗技术

 

vaccine; research and development; history of vaccine development; vaccine technology

 

世界卫生组织（WHO）将疫苗定义为：含有免疫原性物质，能够诱导机体产生特异性和主动的保护性宿主免疫，能够预防传染性疾病的一类异源性药学产品，它包括以传染性疾病为适应症的预防性疫苗和治疗性疫苗。《中国药典》将疫苗定义为：是以病原微生物或其组成成分、代谢产物为起始材料，采用生物技术制备而成，用于预防、治疗人类相应疾病的生物制品。疫苗通过免疫接种目标人群，使机体产生针对病原体的特异性免疫力，以提高机体的免疫水平，预防疾病的发生或流行。疫苗的预防接种明显减少了疾病的发生及感染者的死亡，对保障全球人类健康发挥了巨大作用，21 世纪初全世界每秒钟要接种3 万剂疫苗，每年能挽救300 万人的生命。对个人来说，接种疫苗可预防疾病。对群体而言，能够使人群达到足够的覆盖水平而中断病原体的传播，形成群体免疫，有利于传染病的消除和控制。同时，疫苗接种是最有社会经济学效益的健康投资，不仅可以拯救生命，还可以降低疾病引起的医疗支出和社会负担。

 

从牛痘疫苗的发明到当前新冠病毒疫苗的上市，疫苗发展经历了200 多年，对预防和控制传染病发挥了重要作用。在此发展过程中，不论是在疫苗菌毒种的筛选、制备上，还是在接种途径、方式等的选择上都开展了很多开创性的工作。疫苗的发展史涉及生物技术的发展，多项颠覆性技术的产生推动了疫苗的发展。回顾疫苗的发展史和疫苗技术的发展历程，对推动新一代疫苗和疫苗技术的发展具有重要的借鉴价值。

 

1 国际疫苗发展史

 

1.1 20 世纪之前的疫苗发展

 

早在10 世纪，中国就有较详细的用人痘痂或天花脓疱液干燥物接种人体以预防天花的记载。18 世纪中叶，一名英国奶牛饲养员把从牲畜中得到的牛痘接种给家人以预防天花。爱德华·琴纳通过深入的实践研究，证实了牛痘接种可以代替人痘接种预防天花。此后, 又有几位科学家通过改进毒株、改变获得途径（含牛痘的淋巴液）和保存方式等，使牛痘接种广泛而普及。到1980 年5 月8 日，世界卫生大会宣布天花在全球范围内被铲除，成为人类预防医学史上最伟大的事件之一。

 

19 世纪末的疫苗发展要归功于路易斯·巴斯德的先锋作用和卓越贡献。他借鉴了早期疫苗发展的减毒、传代修饰、毒力回复及安全接种方式等概念，在19 世纪70 年代对鸡霍乱弧菌进行减毒处理，从而研制出了预防鸡霍乱的减毒活疫苗。1876 年，德国科学家罗伯特·科赫证实了炭疽杆菌与疾病的关系，并发明了用固体培养基分离培养细菌的方法，该方法为巴斯德研制炭疽疫苗奠定了基础。巴斯德认为在陈旧培养物中培养的鸡霍乱弧菌的毒力减弱，但免疫原性依然存在。以此理论，巴斯德将炭疽杆菌在42~43℃的环境下培养2 周，制成炭疽杆菌减毒活疫苗，并用此疫苗进行了动物试验，所有经过免疫的绵羊、山羊和奶牛均健康存活。自1881 年到1882 年初，共有8.5 万头绵羊被免疫，并获得了很好的免疫保护效果。巴斯德关于鸡霍乱疫苗和炭疽疫苗的试验向全世界宣告了一个全新的、科学的减毒活疫苗的概念。

 

1885 年，巴斯德选择兔脑传代，将接种了狂犬病毒的兔脊髓组织经干燥后制成疫苗，并用这种疫苗成功地抢救了被狂犬病狗咬伤儿童的生命。

 

1886 年, 美国丹尼尔·艾尔默·沙门和西奥博尔德·史密斯用加热处理的微生物悬液免疫鸽子以预防疾病，开创了灭活疫苗的概念。19 世纪末人类成功地研制出了伤寒、鼠疫和霍乱的灭活疫苗。

 

因此，进入20 世纪之前已有5 种疫苗可以用于人类，即2 种减毒活疫苗：牛痘疫苗、狂犬病疫苗；3 种灭活疫苗：伤寒疫苗、鼠疫疫苗和霍乱疫苗。

 

1.2 20 世纪上半叶的疫苗发展

 

1923 年，法国生物学家加斯顿·拉蒙用甲醛灭活法研制出白喉类毒素疫苗。1926 年，他和同事又利用甲醛灭活法研制出破伤风类毒素并首次用于人体免疫接种，开创了细菌类毒素疫苗的概念。

 

1926 年，首个百日咳灭活疫苗问世，当时，虽未能阻止疾病发生但大大降低了疫苗接种人群的死亡率及发病的严重程度。到20 世纪40 年代末，已有多种全菌体百日咳疫苗投入使用。1948 年，第一个百白破联合疫苗（百日咳、白喉和破伤风）问世，开创了联合疫苗的概念。

 

卡介苗（BCG） 即结核病疫苗， 是第一个人用细菌活疫苗。卡介菌是法国医生Albert Calmette 和兽医Camille Gu é rin 将一株分离于牛的分枝杆菌在含有胆汁的培养基上经过13 年239 次连续传代获得的减毒疫苗株。为纪念2 位科学家的功劳，1928 年，法国国家科学大会将该减毒株命名为BCG 株（Bacillus Calmette-Gu é rin）。1927 年，第一支卡介苗投入使用。如今，卡介苗问世已近百年，仍在全世界广泛地用于儿童计划免疫接种。

 

从1927 年分离出黄热病病毒开始，经过近十年的研究，美国科学家蒂勒等通过鸡胚接种法得到较安全的黄热病病毒减毒株（17D 株），用于人体免疫接种，目前不同代次的17D 株仍然用于疫苗制备。

 

1933 年，英国科学家从雪貂中分离出第一株甲型流感病毒。到1936 年，有2 种由鸡胚生产的甲型流感病毒疫苗问世，一种是减毒活疫苗，另一种是全病毒灭活疫苗。1937 年, 苏联科学家报道了上述减毒活疫苗在人体中的应用情况，这种疫苗被认为是第一个对人体有保护作用的流感活疫苗。

 

1937 年，苏联成功研制了鼠脑生产的森林脑炎灭活疫苗用于预防蜱等传播的森林脑炎。

 

1938 年，由鸡胚生产的卵斑疹伤寒疫苗研制成功。

 

在这个时期开创了类毒素疫苗和联合疫苗，减毒疫苗和灭活疫苗得到了进一步发展。

 

1.3 20 世纪下半叶的疫苗发展

 

病毒性疫苗开发的最大挑战在于病毒体外培养困难。1949 年，哈佛大学3 位科学家首次利用人体胚胎组织在体外培养出脊髓灰质炎病毒，这项成就一方面奠定了脊髓灰质炎疫苗开发的基础，另一方面也开创了病毒疫苗研发的新时代，3 位科学家也因此获得了诺贝尔奖。

 

1950 年，美国研究者将小鼠体内培养的脊髓灰质炎病毒株制备的疫苗用于人体试验。1955 年，美国科学家乔纳斯·沙克研制的甲醛灭活的3 价脊髓灰质炎疫苗（IPV）批准上市。但不久，由于疫苗生产过程中病毒灭活不彻底导致疫苗接种后产生了小儿麻痹的严重不良反应，即所谓的“ 卡特事件（Cutter Incident）”。基于这一事件的发生，在随后疫苗生产过程中增加了更严格的安全性试验，推动了疫苗灭活工艺的进步。虽然灭活疫苗可以诱导有效的保护反应，但研究者们认为活病毒感染可以产生更持久的免疫力以抵抗传染病的感染。因此，关于活病毒疫苗的研制工作并未停止。自1964 年起，猴肾细胞培养的Sabin 株脊髓灰质炎减毒活疫苗（OPV）得到了更广泛的使用。

 

1965 年，日本研制的甲醛灭活的流行性乙型脑炎鼠脑全病毒疫苗用于免疫日本儿童。此后，美国研制的Nakayama-NIH 株和Beijing-1 株2价疫苗在美国和其他国家上市。20 世纪90 年代，我国俞永新院士等利用原代地鼠肾细胞（PHK）培养获得减毒乙型脑炎病毒，其减毒活疫苗在中国广泛使用，目前也已在亚洲多个国家和地区得到推广使用。

 

在美国著名微生物学家莫里斯·希勒曼等研制出麻疹减毒株的基础上，1963 年，辉瑞公司研制了预防高度传染性麻疹的疫苗。莫里斯·希勒曼也通过鸡胚传代减毒的方法获得了腮腺炎病毒减毒株（Jeryl Lynn 株），该疫苗于1967 年批准上市。在人成纤维细胞上培养制备的风疹病毒减毒株（Wistar-RA27/3 株），于1969 年批准使用，成为目前唯一被广泛使用的风疹疫苗。1971 年，莫里斯·希勒曼把麻疹、腮腺炎和风疹病毒减毒活疫苗制成了联合疫苗，称为麻腮风疫苗（MMR），这是第一个减毒活疫苗的联合疫苗。

 

20 世纪70 年代，纯化荚膜多糖组成的细菌疫苗如A 群和C 群脑膜炎球菌多糖疫苗研制成功。但这个疫苗并不能在2 岁以下婴幼儿中引起有效的免疫应答，而且免疫持久性也不确定。1999 年，研制出了C 群脑膜炎球菌多糖偶联蛋白载体结合疫苗，并在英国上市，载体蛋白为白喉或破伤风类毒素。与多糖疫苗相比，能在2 岁以下婴幼儿中引起有效的免疫应答，且免疫保护更持久。2005年，美国批准了一种可以预防A、C、W、Y135群脑膜炎球菌的4 价多糖结合疫苗。

 

自1880 年巴斯德和乔治·米勒·斯坦伯格分离出肺炎链球菌开始，研究者们做了大量的工作研制肺炎疫苗。由于肺炎链球菌有众多的血清型，疫苗的研制非常复杂。直到1977 年，美国医生罗伯特·奥地利才研制出成人使用的14 种抗原的肺炎链球菌荚膜多糖疫苗，到1983 年增加到23 种。同样，肺炎链球菌多糖疫苗也存在不能保护2 岁以下婴幼儿的问题。惠氏公司研制出一种以无毒白喉类毒素突变体为载体蛋白的7 价肺炎链球菌多糖结合疫苗，2000 年在美国批准使用。

 

1964 年，美国研究者将狂犬病毒在人二倍体细胞中传代适应，成功研制了灭活全病毒狂犬病人二倍体细胞疫苗，该疫苗于1976 年获批上市，在北美、欧洲和亚洲部分国家和地区使用。1958年，在地鼠肾细胞上生产的狂犬病疫苗获得成功，1968 年该疫苗在加拿大批准用于人体加强和暴露前接种。该疫苗在我国20 世纪60 年代开始研制并于1980 年获得批准，取代了由羊脑制备的Semple 疫苗用于狂犬病的暴露后预防接种。

 

20 世纪上半叶，全菌体百日咳疫苗得到了广泛使用，但关于其接种后引起不良反应的报道越来越多。20 世纪70 年代，在日本及英国，不良反应导致拒绝疫苗接种的人群显著增加。这种状况促使研究者研制与全菌体百日咳疫苗相比不良反应较低的无细胞百日咳疫苗。1981 年，无细胞百日咳疫苗在日本批准使用，它含有百日咳杆菌的2 个主要保护性抗原：百日咳毒素和丝状血凝素。1996 年，美国和欧洲也批准了含有4 种抗原成分（百日咳毒素、丝状血凝素、百日咳黏附素及菌毛抗原）的无细胞百日咳疫苗。

 

美国科学家莫里斯·希勒曼等研制的血源乙肝疫苗于1981 年在美国批准上市，但人血液制品潜在的危险性和原料血浆来源的限制问题促使研究者们寻求新的疫苗研制方法。重组基因技术的应用为疫苗研究开辟了一个全新的途径。第一个重组疫苗——乙型肝炎病毒表面抗原疫苗于1986 年诞生了。它是通过将乙型肝炎表面抗原（HBsAg）编码基因克隆到酿酒酵母中获得的，具有良好的免疫效果和保护力。我国科学家于1981 年采用基因工程技术在中国仓鼠卵巢细胞（CHO）中表达乙型肝炎表面抗原，1984 年获得高效表达，1987 年完成小试疫苗的临床评价，1991 年完成中试疫苗的临床保护实验，1992 年获批上市。

 

20 世纪70 年代，研究者们开始对引起儿童严重疾病的b 型流感嗜血杆菌进行研究。1985 年，b 型流感嗜血杆菌多糖疫苗获批。由于该疫苗对18 个月龄以下的婴幼儿保护效果极差，在较大儿童中的效力也有限，同时，借鉴美国学者关于肺炎链球菌荚膜多糖和载体蛋白结合可以提高免疫原性的研究经验，美国研究者们将b 型流感嗜血杆菌的荚膜多糖成分与白喉类毒素偶联，研制成功多糖结合疫苗，并于1987 年被批准用于15 个月龄及以上的儿童。

 

20 世纪70 年代，研究者获得了伤寒沙门菌突变株Ty21a 减毒株，并进行了大规模临床试验，于1989 年伤寒沙门菌减毒活疫苗获得批准。1994 年，伤寒Vi 多糖疫苗获得批准。

 

1991 年，第二个森林脑炎灭活疫苗在德国批准使用。1999 年以后，森林脑炎灭活疫苗从原来的鼠脑生产变成了鸡胚细胞培养。

 

20 世纪90 年代，有多个霍乱疫苗研制成功，包括2 个灭活疫苗和1 个减毒活疫苗。与此同时，由重组霍乱毒素B 亚单位和霍乱弧菌全菌体疫苗组成的灭活疫苗，也具有良好的安全性和免疫原性，目前主要在越南和印度等地区使用。1994 年，由基因修饰的O1 群霍乱弧菌减毒株（CVD103-HgR）制备的霍乱减毒活疫苗在美国获得批准。

 

20 世纪70 年代，日本学者研制了Oka 株水痘减毒活疫苗，此后经过了长期复杂的过程，于1995 年获得美国许可。该疫苗被推荐用于1 岁以下的健康儿童，但受种者仍有中轻度水痘病例的发生，需要二次接种。

 

继默克（Merck）公司的科学家在1979 年用细胞培养的方法成功培养了甲型肝炎病毒（HAV）后， 研究者们积极寻找生产甲肝疫苗的方法。1996 年，美国批准了人成纤维细胞培养的甲醛灭活的甲肝疫苗。我国科学家自1978 年开始研发甲肝减毒活疫苗，1989 年疫苗株通过鉴定，1991年疫苗试生产，1995 年正式生产。

 

莱姆病是由伯氏疏螺旋体引发的虫媒传播疾病。1999 年，葛兰素史克（GSK）公司生产的疫苗获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，用于疫区人群的接种。这种疫苗含有重组大肠杆菌表达的莱姆病螺旋体分离株的外膜蛋白A（OspA），也称为莱姆病OspA 疫苗。

 

1998 年，第一个口服4 价重配轮状病毒活疫苗在美国获批。但由于疫苗接种后肠套叠的发生率显著增加，该疫苗于1999 年退出市场。但关于轮状病毒疫苗的研究并未停止，我国兰州生物制品研究所研制的羊轮状病毒减毒活疫苗于2001 年批准上市。在牛轮状病毒（WC-3）株的基础上，通过与编码VP4 或VP7 蛋白的人轮状病毒基因片段重配而制成的口服5 价轮状病毒疫苗于2006 年在美国获批。大量的临床试验数据表明，该疫苗具有很好的保护效果且未发现聚集性的肠套叠病例。

 

1.4 21 世纪的疫苗发展

 

进入21 世纪，随着反向遗传学、分子生物学和疫苗学等技术的迅速发展，利用基因重配技术改造的新疫苗及基因工程疫苗不断问世。

 

冷适应株流感疫苗就是使用基因重配技术研制成功的范例。其使用流感病毒的野毒株和减毒株共感染细胞，使2 种病毒株的基因片段进行重配，然后分离含有2 个母本毒株遗传物质的子代病毒。每年都会用母本毒株的6 个内部基因片段和其他野生型流感病毒编码表面糖蛋白血凝素和神经氨酸酶的2 个基因片段进行重配，产生新的流感病毒株作为疫苗株制备流感疫苗。2003 年，该类疫苗在美国获得批准。

 

2006 年，美国批准了默沙东（MSD）公司的4 价重组人乳头瘤病毒（HPV）疫苗。这是除乙肝疫苗外第二个基因重组疫苗，也是第二个能预防人类肿瘤的疫苗，是疫苗发展史上的一个里程碑。该疫苗采用DNA 重组技术将编码HPV 主要衣壳蛋白L1 的基因导入酵母细胞，使其高效表达并自体组装成病毒样颗粒（VLP）而获得，包括HPV6、11、16、18 型的VLP。4 价HPV 疫苗于2006 年获批时仅适用于女性，到2009 年，该疫苗扩大了适用范围，可预防男性因HPV 感染所致的肿瘤。同年，GSK 公司生产的2 价重组HPV 疫苗获批。2014 年，MSD 公司生产的9 价重组HPV 疫苗获批。

 

2006 年，美国FDA 批准了一种用于预防带状疱疹的高效力减毒Oka 株活疫苗。该疫苗可减少带状疱疹的发生，同时也减轻了带状疱疹引起的神经痛症状。2017 年，GSK 公司生产的重组带状疱疹疫苗上市，用于50 岁及以上成人带状疱疹的预防。

 

我国于2012 年研制出大肠杆菌表达的基因工程戊肝疫苗，国际上于2014~2015 年研制出2种B 群脑膜炎球菌结合疫苗，我国于2015 年和2016 年分别研制出Sabin 株脊髓灰质炎灭活疫苗和肠道病毒71 型全病毒灭活疫苗。此外，国际上研制的口服霍乱减毒活疫苗和登革热减毒活疫苗也分别于2016 年和2019 年获得上市批准。随着科技的发展和进步，科学家们不断创新和深入研究，疫苗的发展前景会越来越光明。

 

2 我国疫苗发展史

 

我国是最早使用人工方法预防传染病的国家。公元10 世纪唐宋时期采用接种人痘（天花病原体）的方法来预防天花，当时也称为“种花”。16 世纪明代隆庆年间（1567~1572 年）已有精加选炼的“并无种花失事者”的“宁国府太平痘苗”了。此后接种人痘预防天花的方法在我国推广应用，1681 年清政府把人痘接种列为计划接种，对天花的控制起到了一定作用。17 世纪这种种痘术传入俄罗斯、日本、朝鲜、土耳其、英国、欧洲大陆以及美洲、非洲等地区。在1742 年出版的中国医学著作《医宗金鉴》（Golden Mirror of Medicine）中详细记载了预防天花的4 种方法：痘衣种法、痘浆种法、旱苗种法和水苗种法。其中，水苗种法最好，即将痘痂研磨成粉经水润匀后再以棉花蘸染塞入鼻孔，因其“势甚和平，不疾不徐，渐次而入”，种后“小儿无受伤之处，胎毒有渐发之机”。由于人痘中天花病毒的毒力并未减低，因而接种人痘会具有一定风险，但人痘术的发明是中国人对世界医学的伟大贡献，并为研制减毒活疫苗提供了宝贵经验。

 

我国自1919 年开始研究、生产和使用疫苗以来，至今已有100 余年历史。在这百年里，我国疫苗从无到有，从借鉴到创新，经历着曲折、漫长但前景光明的发展历程，始终围绕着为保障民众健康来开展疫苗研究。

 

2.1 1949 年前我国疫苗的发展

 

1919 年，当时的中央防疫处（现北京生物制品研究所）在北京成立，它是我国第一个国家卫生防疫和血清疫苗生产研究的专门机构。1934 年，国民政府卫生署在兰州设立西北防疫处，也是防疫与生物制造的联合体，1948 年移交中央防疫处成为兰州分处。当时，我国疫苗发展缓慢，品种也少，仅有牛痘疫苗、狂犬病疫苗及几种细菌性疫苗。在中国共产党领导下，于20 世纪40 年代先后成立了长春卫生技术厂、辽吉军区卫生技术厂、大连卫生研究所和华北军区防疫处等生物制品机构，生产的主要制品为牛痘疫苗、狂犬病疫苗、卡介苗、斑疹伤寒疫苗、鼠疫疫苗、百日咳疫苗、破伤风类毒素和白喉类毒素等。

 

我国痘苗的研制生产始于1919 年，当时所用毒株多来自日本或英国。到1926 年，由我国学者齐长庆从一名天花患者身上分离并传代减毒，获得“痘苗病毒天坛株”。我国一直用该疫苗株生产天花疫苗，累计接种数亿人次，疫苗保护效果好，毒副作用清楚，在消灭天花中发挥了重要作用。

 

我国狂犬病疫苗最早的毒株来源于“北京株”，由袁浚昌于1931 年从狂犬病狗的脑组织中分离获得，并在家兔脑内连续传代50 代演变为固定株，作为羊脑狂犬病疫苗生产的毒株。

 

我国卡介苗事业始于王良医师。1933 年，王良自巴斯德研究所带回卡介苗菌种，于重庆建立第一个卡介苗实验室，制造卡介苗并在国内首次接种婴幼儿。1933 年10 月至1935 年8 月，共接种婴幼儿248 人。1937 年，上海巴斯德研究所刘永纯医生开始制造卡介苗，11 年中接种了7500 人次卡介苗。1948 年，陈正仁、魏锡华、朱宗尧（在天津首次推行卡介苗的预防接种）赴丹麦学习考察卡介苗制造与使用技术，并引进丹麦亚株823，在北京及上海试制与试用，证明安全可靠，并扩大生产。

 

1930 年，张汉民用虱肠制成斑疹伤寒灭活疫苗，在河北、内蒙古等地应用，免疫效果良好。1939 年，魏曦用琼脂斜面组织培养法，研制出组织培养斑疹伤寒疫苗。1946 年，在大连卫生研究所及佳木斯卫生技术试验厂开始小批量生产鸡胚卵黄囊疫苗。

 

1939 年，西北防疫处（现兰州生物制品研究所）曾生产脑膜炎球菌菌体疫苗，但相关免疫效果报道较少。

 

鼠疫疫苗有灭活疫苗和减毒活疫苗2 种。20世纪40 年代，昆明中央防疫处和兰州西北防疫处曾生产鼠疫灭活疫苗，用于疫区的鼠疫预防接种。1954 年，自苏联引进鼠疫EV 减毒株后开始生产活疫苗，选用皮下注射，在使用中发现不良反应极大，1960 年改为皮上划痕接种。

 

2.2 1949~1980 年我国疫苗的发展

 

1949 年后，提出了“预防为主”的卫生工作方针。疫苗研制机构也随之调整，分别在北京、上海、武汉、长春、兰州和成都成立了生物制品研究所，直属卫生部领导。此外，还在昆明建立了以生产脊髓灰质炎疫苗为主的中国医学科学院医学生物学研究所。半个世纪以来，这七大生物制品研究所承担着疫苗研发、生产及计划免疫等技术指导工作。生产的各类疫苗满足了我国预防疾病的需要。

 

1950 年，《关于发动秋季种痘运动的指示》发布，要求在全国施行免费接种牛痘疫苗，我国采用痘苗病毒天坛株经鸡胚培养、收获细胞、破碎细胞、浓缩过滤或离心沉淀、深度细胞破碎、加入适宜稳定剂制成天花疫苗，并在全国范围内推广使用。1961 年，我国消灭了天花，比WHO 在1980 年5 月8 日世界卫生大会上宣布天花在全球范围内被铲除早19 年，为世界消灭天花做出了重大贡献。

 

1949 年后，6 个生物制品研究所先后都建立了卡介苗生产实验室。菌株最早采用卡介菌丹麦亚株823，之后，由于培养方式上的差异形成了我国两大生产用菌株（北京D1 株和上海D2 株）。此后，长春生物制品研究所又研制使用巴西Moreau株及日本172 株为生产菌株。由于卡介苗的质量和菌种有密切关系，导致卡介苗的保护效力差异较大，经中国药品生物制品检定所（现中国食品药品检定研究院）检定和各生物制品研究所系统的生物学、免疫学、动物效力及临床安全性和效力比较，于1993 年在全国统一推行免疫原性好、接种后不良反应低的上海D2 株为我国唯一的生产用卡介苗菌株。

 

在1950 年和1951 年，北京生物制品研究所先后用鸡胚和鼠脑研制出乙型脑炎灭活疫苗，但由于发生严重的过敏反应而于1957 年停止生产。1967 年，北京生物制品研究所用地鼠肾细胞成功培养乙脑病毒P3 株，研制出地鼠肾细胞乙型脑炎灭活疫苗，并于1968 年起正式投产和应用，该疫苗不良反应小，且免疫效果较好。

 

自20 世纪50 年代以来，我国先采用固体培养工艺培养百日咳杆菌制备全菌体百日咳疫苗，之后又采用液体培养工艺制备百日咳疫苗原液，用于配制百白破联合疫苗。研究者从北京地区患者中分离出百日咳杆菌I 相CS 菌株，此菌株含有1、2、3 血清型凝集原，并能在液体培养基中产生大量丝状血凝素和百日咳毒素保护性抗原，之后广泛用于无细胞百日咳疫苗的生产。

 

我国从1953 年开始生产17D 鸡胚黄热病疫苗，成功对经过或到达疫区的我国出国人员提供免疫保护。

 

20 世纪50 年代，东北地区由于森林开发及大量的非本地易感人群的进入，在几个林区先后发生了森林脑炎的暴发流行。为此长春生物制品研究所于1953 年研制出鼠脑与鸡胚森林脑炎灭活疫苗，1958 年又研制鸡胚细胞疫苗，1967 年研制金黄地鼠肾细胞疫苗，在国内大量生产和应用。应用的毒种有标准株Coφ、“森张”株和“森候”株等，后期以“森张”株为我国生产疫苗毒株。

 

我国自1956 年开始引进苏联牛种布氏菌19BA 株作为人用布氏活疫苗，皮下接种局部反应较大。1960 年改为皮上划痕接种，但由于免疫原性不强，研究者又研制出104M 减毒活疫苗，专供人用皮上划痕接种使用。

 

1958 年，杨叔雅等将一株从患炭疽的驴体内分离的强毒菌株A16，经过减毒培养获得无荚膜A16R 减毒株。后经兰州生物制品研究所全面鉴定，于1962 年开始用于生产A16R 人用炭疽活疫苗至今。我国在炭疽组分疫苗方面也有贡献。庄汉澜等于20 世纪70 年代应用水解酪蛋白加酵母浸液培养基培养A16R 菌株，后用钾钒沉淀或氢氧化铝吸附的方式研制出疫苗，动物实验的保护率达96.55%，小量人体接种结果显示了较高的抗体阳性率（92.86%）。

 

1959 年底，我国研制出Sabin 株口服脊髓灰质炎疫苗，1960 年正式生产，1965 年在全国逐步推广使用。1978 年实施儿童计划免疫，在2、3、4 个月龄和4 岁儿童中常规接种，我国脊髓灰质炎发病率和死亡率大幅度下降。

 

我国于1958 年首次从2 岁麻疹患儿血液中分离到病原体，上海生物制品研究所开始了麻疹减毒活疫苗的研制工作，并于1965 年试制成功，仅比世界上第一株麻疹疫苗晚2 年。沪191 株和长47株这两株疫苗连续在我国生产近40 年，对控制我国麻疹的流行起到了重要作用。

 

1967 年，我国流行性脑炎流行，上海生物制品研究所生产了灭活A 群流脑菌体疫苗，但该疫苗效果并不理想。国外流脑多糖疫苗问世后，1972 年，我国结合国情研制出A 群流脑糖蛋白提纯疫苗，其安全性和免疫原性虽明显提高，但与多糖疫苗相比还有一定差距。

 

1972 年，北京生物制品研究所和中国人民解放军302 医院合作，研制出以流行性腮腺炎病毒M56-1 株和ME 株制成的鸡胚尿囊液疫苗。采用喷鼻和气雾的免疫途径接种，但免疫效果有限。

 

2.3 1980 年至今我国疫苗的发展

 

随着改革开放的到来，我国疫苗产业发生了巨大变化。在此期间，疫苗研制的数量明显增多、质量明显提高、研制速度明显加快，极大地促进了疫苗产业的发展。

 

在1980 年成功研制出A 群流脑多糖疫苗，并正式批准使用，预防效果显著。目前，A+C 群流脑多糖疫苗已列入国家免疫规划疫苗，在儿童中广泛接种。A/C/Y/W135 群流脑多糖疫苗已于2007 年获准上市，用于预防A、C、Y 、W135群脑膜炎奈瑟球菌引起的流行性脑脊髓膜炎。

 

我国血源性乙肝疫苗于1986 年正式批准上市，由于此类疫苗存有潜在的危险性以及原料血浆的来源受限，1998 年6 月我国停止生产。20 世纪80 年代，我国曾研究开发了重组痘苗乙肝疫苗，并获得新药证书。1992 年，我国重组中国仓鼠卵巢细胞乙肝疫苗开始中试生产，1997 年正式生产。1989 年，我国引进美国MSD 公司重组酿酒酵母乙肝疫苗全套生产线，1996 年获得生产文号。2004 年，我国重组汉逊酵母乙肝疫苗获得生产文号。2005 年，我国甲型乙型肝炎联合疫苗获批上市，也是世界上第二支甲型乙型肝炎联合疫苗。

 

我国在20 世纪80 年代开始了甲肝减毒活疫苗的研究。1992 年，浙江、昆明和长春的研制单位取得了新药证书和试生产文号，1996 年获得正式生产文号，并在全国大规模应用，经多年接种证明该疫苗安全有效。甲肝灭活疫苗的研究也始于20 世纪80 年代，并列为国家九五攻关项目，经过长期努力获得成功，临床研究表明我国甲肝灭活疫苗与进口同类疫苗同样安全有效，该疫苗于2002 年获批上市。

 

1980 年，北京生物制品研究所分离出风疹病毒，并减毒成功，继而研究出了临床试验用疫苗，1993 年获生产文号，1994 年国产风疹疫苗开始大量供应市场。

 

乙脑减毒活疫苗是我国独创的一种乙脑疫苗，我国俞永新院士等带领团队将疫苗毒株SA14-14-2 进行100 多代的传代减毒和大量的动物研究，证实为毒力高度减弱并保持稳定且免疫性良好的乙脑弱毒株。于1988 年获得新药证书，1989年投产后在全国推广应用。

 

20 世纪80 年代中期，北京生物制品研究所采用从百日咳菌体浓盐浸出的抗原，经凝胶柱色谱法分别得到丝状血凝素和百日咳毒素组分，在去除内毒素的基础上，控制丝状血凝素和百日咳毒素比例（9 ∶ 1），经解毒后制成血凝素组分疫苗。实验室证明这种疫苗在人群中安全有效。兰州生物制品研究所于1991 年研制出含有控制丝状血凝素和百日咳毒素的无细胞百日咳疫苗，继而在1994 年研制出百白破联合疫苗（DTaP），目前已在国内部分省、市、地区用于儿童计划免疫，接种反应轻微，免疫效果好。

 

我国于20 世纪80 年代由俞永新院士牵头开始研制肾综合征出血热疫苗，目前生产的疫苗有沙鼠肾原代细胞疫苗（Ⅰ型、Ⅱ型和2 价）、地鼠肾原代细胞疫苗（Ⅱ型和2 价）和乳鼠纯化疫苗（Ⅱ型）以及Vero 细胞纯化疫苗等。

 

自1992 年开始，北京生物制品研究所使用腮腺炎病毒S79 株进行腮腺炎减毒活疫苗生产工艺研究，1993 年获得试生产文号，1997 年获正式生产文号。之后，北京生物制品研究所即开始麻疹-腮腺炎- 风疹联合疫苗的研制工作，1999 年完成中试，2000 年完成临床研究，2002 年获正式生产文号。

 

国内第一个b 型流感嗜血杆菌结合疫苗由兰州生物制品研究所研究开发，于2000 年获准上市，实现了对b 型流感嗜血杆菌感染的有效预防。

 

由兰州生物制品研究所开发生产的LLR 株口服轮状病毒活疫苗，自2001 年上市以来已累计接种数亿剂次，对重症腹泻的保护率达90%以上。

 

近年，还有多种我国自主研发的新型疫苗批准上市，如2008 年获批的人用禽流感疫苗，该疫苗是我国首个独立研制的应对流感大流行的疫苗；2012 年批准上市的戊肝疫苗，是我国拥有自主知识产权的基因工程病毒类疫苗；2015 年批准的全球首个Sabin 株脊髓灰质炎灭活疫苗以及2016 年获批的肠道病毒71 型全病毒灭活疫苗。

 

3 疫苗种类与技术发展

 

随着生物技术的发展，疫苗的品种和种类越来越多，分类也越来越困难。对目前已经上市的疫苗可分为：减毒活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗、多糖疫苗和多糖蛋白结合疫苗、联合疫苗、病毒载体疫苗、mRNA 疫苗。此外，还有多种形式的疫苗正在研发中，尚未上市。

 

3.1 减毒活疫苗

 

减毒活疫苗能在机体内有一定生长繁殖能力，并通过模拟自然感染诱导产生免疫应答，以某些方式减毒，以便产生亚临床感染，但不具有诱发疾病的危险。减毒的方式也是不断发展的，主要通过以下方式减毒。

 

3.1.1 连续传代减毒

 

连续传代是病原体减毒常用的方式，包括体外培养传代、动物体内传代以及两者交叉传代。

 

在19 世纪70 年代对鸡霍乱弧菌进行减毒处理，从而研制出了预防鸡霍乱的减毒活疫苗，产生了细菌减毒活疫苗的概念。随后体外传代也用于对其他细菌的减毒，巴斯德研制出了炭疽杆菌减毒活疫苗。1908 年，牛型结核杆菌（与结核分枝杆菌有关）经培养传代200 多代，毒力减弱。

 

1885 年，巴斯德选择兔脑传代，将传代的兔脊髓组织制成疫苗，并用于抢救被狂犬病狗咬伤儿童的生命，具有了病毒减毒活疫苗的雏形。20 世纪30 年代，Thiele 在鸡胚连续传代减弱黄热病毒的毒力，使突变不断积累，最后筛选出疫苗株。Sabin 通过在猴细胞里连续传代脊髓灰质炎病毒，产生了现代原型减毒活疫苗。连续传代也用于乙型脑炎、麻疹、腮腺炎和风疹疫苗的病毒株的减毒。

 

3.1.2 遗传重组法（也称异源宿主）

 

这种方法可追溯到17 世纪末，琴纳使用动物痘病毒预防人类患天花。一些动物病毒对人类是自然减毒。例如，5 价轮状病毒活疫苗（RV5）是从人体内复制的牛轮状病毒株（WC3）衍生的，但不致病。这种野生型病毒对人毒株不能诱导充足的保护性抗体，因此要改变该毒株来表达人轮状病毒的免疫原性表面蛋白。可通过亲本株和自然的人病毒株共同培养进行重配来实现，该疫苗株所含的病毒除了表达一种具有免疫原性的人类病毒蛋白，在其他方面都与自然牛轮状病毒株一致。

 

3.1.3 基因工程减毒

 

当今能通过基因工程将减毒的表型制成疫苗。例如，口服伤寒疫苗（Ty21a），是使用诱变剂（亚硝基胍）处理伤寒沙门菌株Ty21a 并选择性减毒衍生得到的。又如，口服霍乱疫苗，是从已缺失编码霍乱毒素A 亚基基因的霍乱弧菌自然株衍生而来。

 

3.1.4 改变感染部位

 

通过简单地使用非自然接种途径得到减毒表型。口服肠溶片腺病毒疫苗，是由一种人（非减毒）腺病毒4 型和另一种腺病毒7 型组成的2 价疫苗。当这些病毒投递到胃肠道里时，它们能复制并刺激免疫应答，但不能引起疾病。

 

3.2 灭活疫苗

 

灭活疫苗的制备是将提取纯化后的病毒或细菌通过物理或化学方法处理，使其完全丧失活性，进而制成灭活疫苗。其化学灭活方法通常要使用灭活剂，能破坏病毒或细菌的感染性但保留其免疫性，这类微生物一般毒力较强。灭活剂是指能够使病原体失去复制能力和（或）致病力的化学物质。以往使用过的灭活剂有戊二醛、苯酚、三氯甲烷、乙醚、甲醛、β- 丙内酯。甲醛作用机制是它既作用于病原体的基因核酸的碱基，又可作用于病毒壳蛋白。其灭活条件为：2~8℃处理1~2 周以上或更长时间。最近β- 丙内酯也广泛用于各种疫苗的灭活，其特点是：①直接作用于病原体DNA 或RNA，且有较强的灭活效果，可保持病毒的免疫原性。②极弱水解，无残留，并且水解产物无毒无害。③所需的灭活时间短。

 

灭活的全微生物可追溯至19 世纪初，巴斯德使用杀死的狂犬病毒保护动物且最终使人类免于狂犬病。Salk 在经细胞培养、纯化并用甲醛灭活脊髓灰质炎病毒基础上产生了现代灭活的全病毒疫苗原型，且证明肌内注射这种疫苗能预防脊髓灰质炎。这种类型的灭活疫苗还有乙型脑炎灭活疫苗、流感病毒全病毒灭活疫苗、甲肝灭活疫苗、狂犬病疫苗。现代灭活的全细菌疫苗的原型是全细胞百日咳疫苗，它是由百日咳杆菌培养的悬液灭活和脱毒制成的。

 

这类疫苗的技术主要集中于灭活剂的选择、培养工艺的规模化以及灭活产品的纯化等方面。在灭活剂选择方面，主要选择既能保障病原体彻底灭活，又能够很好地保留有效成分抗原性的灭活剂。现在的培养技术不断发展，细胞工程、高密度发酵等技术已用于该类疫苗的生产，使生产规模不断扩大。灭活后的成分也采用各种先进的纯化技术进行了纯化，提高了有效成分的纯度，保障了其安全性。

 

3.3 亚单位疫苗

 

亚单位疫苗是使用了病原体部分有效成分代替了全有机体。例如，类毒素是具有免疫原性并经化学修饰降低致病性的特异性免疫原。为了降低全细胞百日咳疫苗的反应原性，从细菌里纯化特异性免疫原性蛋白，如百日咳毒素、丝状血凝素、百日咳黏附素和菌毛，并制成无细胞百日咳疫苗。对于肺炎球菌，b 型流感嗜血杆菌、脑膜炎球菌和伤寒沙门菌，已知使用从细胞分离并纯化的荚膜多糖，其荚膜多糖的细菌亚单位疫苗是产生了免疫原性的部分。最初血源乙肝疫苗是从持续感染个体的血液里纯化的乙型肝炎表面抗原组成的，也是亚单位疫苗。

 

亚单位疫苗的有效抗原成分比较明确，除了从病原体中直接分离，现在多采用基因工程技术制备，将病原体抗原基因插入到表达载体后，在细菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞、植物细胞等原核或真核细胞内进行蛋白表达。重组亚单位疫苗具有成分单一、生物安全性好、研发流程成熟、易于大规模生产等优点。但重组蛋白的免疫原性较弱，需要在配合佐剂使用的情况下，通过多次注射来完成免疫程序。在我国上市重组亚单位疫苗包括重组乙肝疫苗、戊肝疫苗、HPV 疫苗等。在基因工程重组蛋白疫苗的研究中，新技术和新方法主要集中于疫苗抗原设计、表达载体的选择和优化、纳米颗粒的制备等方式提高其有效的免疫反应。

 

3.4 多糖疫苗和多糖蛋白结合疫苗

 

在许多病原菌中，位于表面的多糖结构既是细菌的毒力因子，也是保护性抗原。这些多糖包括脑膜炎双球菌、肺炎链球菌、伤寒沙门菌等的荚膜多糖，也包括革兰阴性菌的脂多糖。以细菌多糖为抗原制备疫苗是20 世纪最伟大的成就之一，成功开发了流脑多糖疫苗、A 群、A+C 群（MPSV2）、A+C+W（MPSV3）、23 价肺炎球菌多糖疫苗、伤寒Vi 多糖疫苗等。随着技术的进步和免疫预防机制的深入了解，多糖- 蛋白结合技术又引领了新一轮的技术革新，先后开发了b 型流感嗜血杆菌结合疫苗、肺炎球菌结合疫苗、脑膜炎球菌结合疫苗，对降低全球呼吸道感染性疾病的发病率起到巨大作用。

 

以纯化多糖制备疫苗的毒性远低于全菌体疫苗，促进了多糖疫苗的发展。1946 年，4 价肺炎球菌多糖疫苗成为首个问世的多糖疫苗。20 世纪70 年代以后，随着耐药菌的出现，催生了脑膜炎球菌多糖疫苗和更多价次的肺炎球菌多糖疫苗。但多糖抗原在2 岁以下儿童中免疫原性不佳，产生的抗体持续期短，亲和力未成熟，也没有加强免疫效果，需要一种更新的技术以应对疾病高发人群的免疫需求。Landsteiner 在20 世纪初就发现小分子物质与蛋白质结合后可转变为免疫原。Avery 与Goebel 将3 型肺炎球菌多糖与马的球蛋白结合，制备的结合物可在家兔中诱导出具有生物活性的抗体。1987 年，以结合技术开发的第一个b 型流感嗜血杆菌结合疫苗问世。

 

多糖- 蛋白结合技术是通过化学手段将多糖与蛋白质共价偶联的技术。多糖抗原与蛋白质载体偶联形成的结合物在免疫学特性上发生了明显变化，可将多糖转变为T 细胞依赖性抗原（TD 抗原），使婴幼儿产生免疫应答，抗体亲和力成熟，并产生免疫记忆。国际上开发了A 群流脑多糖结合疫苗，B 群、C 群流脑多糖结合疫苗，A、C、W、Y135 型多糖结合疫苗，7 价肺炎球菌结合疫苗和13 价肺炎球菌结合疫苗。

 

3.5 联合疫苗

 

联合疫苗是将不同抗原进行物理混合后制成的一种混合制剂。联合疫苗包括多联疫苗和多价疫苗。多联疫苗预防不同的疾病，如百白破联合疫苗可以预防白喉、百日咳和破伤风3 种不同的疾病；麻疹、腮腺炎和风疹联合疫苗可以预防麻疹、腮腺炎和风疹病毒的感染。多价疫苗指仅预防不同亚型或血清型引起的同一种疾病，如23 价肺炎球菌多糖疫苗是由23 个不同血清型组成，但只预防肺炎球菌引起的感染，而对肺炎球菌以外的感染没有预防作用；4 价轮状病毒疫苗是包含G1、G2、G3、G4 血清型疫苗株制备的轮状病毒疫苗，只预防由G1、G2、G3、G4 型病毒引起的轮状病毒感染；9 价HPV 疫苗, 能预防6、11、16、18、31、33、45、52 和58 型病毒引起的宫颈癌、外阴癌、阴道癌、肛门癌和生殖器疣。此外，还有多价的多联疫苗，如流感嗜血杆菌和脑膜炎C、Y 血清型联合疫苗能预防婴儿免受Hib 和脑膜炎双球菌血清型C、Y 引起的侵袭性疾病。

 

早在20 世纪30 年代，人们就开始了有关联合疫苗的研究。自1926 年和1933 年分别开始使用白喉类毒素和破伤风类毒素制剂后，有人随即开始研究这2 个类毒素的联合使用问题。最早获准使用的联合疫苗是1945 年在美国使用的3 价流感病毒疫苗。随后6 价肺炎球菌疫苗于1947 年获得批准。到1948 年，不仅白破二联混合制剂获得了成功，而且与百日咳疫苗联合制成了百白破联合疫苗。脊髓灰质炎灭活疫苗于1955 年开始使用，1961~1962 年获得了3 个型的单价口服减毒活疫苗。直到1963 年才克服了3 个型活疫苗在联合使用时出现的相互干扰现象，成功研制3 价口服活疫苗并使用至今。在单价麻疹疫苗、腮腺炎疫苗和风疹疫苗的基础上，人们于1971 年研制出了麻腮风三联疫苗和麻风二联疫苗。到1978 年4 价流脑多糖疫苗问世。2000 年，7 价肺炎球菌多糖蛋白结合疫苗和6 价联合疫苗获得批准。2005 年麻疹- 腮腺炎- 风疹- 水痘联合疫苗问世。2006 年，HPV 疫苗批准生产。

 

联合疫苗明显改善了儿童疫苗接种的依从性和时效性，减少了儿童的疼痛和不适，提高了疫苗接种的覆盖率。该类疫苗具有很多优势，其研发越来越受到重视。但联合疫苗并不是几个有效成分简单的混合，需要进行系统研究，包括佐剂以及各蛋白含量的确定、混合后的微环境改变、不同抗原的理化以及免疫干扰、佐剂吸附效果的影响、安全性的影响以及免疫程序的兼容性等。

 

3.6 病毒载体疫苗

 

病毒载体疫苗是指利用病毒做载体，将保护性抗原基因重组到病毒载体上，使用能表达保护性抗原基因的重组病毒制成的疫苗。用于这类疫苗载体通常为特定病毒株，以保证其安全性。病毒载体疫苗可以分为复制型载体疫苗和非复制型载体疫苗。目前，多种病毒载体被应用于疫苗开发，包括无包膜双链DNA 病毒载体（如腺病毒、痘病毒、疱疹病毒等）、无包膜单链DNA 病毒载体（如腺相关病毒等）、有包膜的单股正链RNA 病毒载体（如甲病毒、黄病毒等）、有包膜的单股负链RNA 病毒载体（如麻疹病毒和水疱性口炎病毒等），以及逆转录病毒载体和慢病毒载体等。病毒载体疫苗具有良好的安全性和遗传可塑性，可诱发机体产生较强的细胞免疫反应，制备周期短，可实现快速放大。我国科学家于1983 年成功地开发了具有自主知识产权的天坛株非复制性载体并运用于多种疫苗的研制。人5 型腺病毒载体埃博拉病毒疫苗（Ad5-EBOV）是一种基于人5 型重组腺病毒载体构建的埃博拉病毒疫苗，它可表达扎伊尔型埃博拉病毒GP 蛋白，由我国军事医学科学院生物工程研究所与康希诺生物股份公司联合开发。2017 年在我国获得批准注册。

 

在病毒载体疫苗的研究中，新技术和新方法主要集中于病毒载体的选择和改造，目前最常用的病毒载体为腺病毒和水疱性口炎病毒。其中，腺病毒作为疫苗载体，具有宿主范围广、可选择血清型多、可诱导强的体液和细胞免疫应答、可诱导产生黏膜免疫等优势，被广泛应用于新冠病毒疫苗和埃博拉病毒疫苗的研究中。为了规避腺病毒载体的预存抗体问题，新冠病毒载体疫苗还选择了罕见的人腺病毒载体（Ad26.COV2-S），以及非人腺病毒如黑猩猩腺病毒载体（ChAdOx1 nCoV-19）等。此外，水疱性口炎病毒为单股负链RNA 病毒，基因组约11kb，可外源插入4.5kb 的基因片段，通过基因重排或基因删除技术可制备出减毒水疱性口炎病毒，同时外源插入基因稳定，表达水平较高，目前已用于多种疫苗的研发。

 

3.7 mRNA 疫苗

 

mRNA 疫苗是一种新兴的疫苗类型，是使用编码抗原的RNA 作为信使RNA，在细胞摄取和表达后，核酸编码的抗原可引发体液和细胞介导的免疫应答。在靶细胞中产生抗原，具有模拟蛋白质合成的优点，即可以形成高度真实的蛋白合成过程，诸如质膜中蛋白质定位、糖基化模式修饰等，更重要的是，它们可以投递任何选定的抗原，无论其来自病毒、细菌还是寄生虫，使其支持针对多种病原体的疫苗开发。基于mRNA 技术开发疫苗具有相对容易进行大规模生产的优势。

 

mRNA 疫苗制备工艺简单快速，易规模化生产，且免疫原性强，在抗击新冠肺炎疫情中发挥了其他疫苗类型不可比拟的优势。在RNA 疫苗的研究中，新技术和新方法主要集中于mRNA 序列元件的改造、编码序列的修饰、递送系统的选择和改进，以及新的RNA 疫苗类型的研发。使用抗反向帽类似物 (ARCA) 修饰5' 端帽结构，可以提高蛋白翻译的效率和正确性。同时研究发现，对mRNA 疫苗的核苷酸进行硫代尿嘧啶、甲基胞嘧啶、假尿嘧啶等化学修饰，可以减少固有免疫激活并增加mRNA 的翻译。此外，mRNA 疫苗的核苷酸序列进行密码子优化，可以提高mRNA 翻译的蛋白质质量。目前，已有多种新型的纳米递送技术用于mRNA 疫苗的递送，包括鱼精蛋白阳离子多肽递送技术、聚乙烯亚胺高分子聚合物递送技术、脂质纳米颗粒技术（LNPs）、基于MF59 的纳米乳剂技术等。但是，纳米递送技术的作用机制、安全性、质量可控性等仍需进一步明确和规范。除mRNA 外， 环状RNA（circRNA） 也正在被探索作为疫苗的可能性。在新冠病毒疫苗的研究中，高度稳定的circRNA 疫苗可诱导有效的体液和细胞免疫反应，并且产生的中和抗体水平较高。动物实验表明，使用脂质体包裹的circRNA疫苗免疫，可以为小鼠和恒河猴提供针对新冠病毒的强大保护。此外，基于Delta 变异株RBD区设计的circRNA 疫苗，可以提供针对新冠病毒变异株的广谱保护。目前，已上市和在研的mRNA 病毒疫苗有新冠病毒疫苗（mRNA-1273、BNT162b2）、流感疫苗（HA mRNA-LNP）、呼吸道合胞病毒疫苗、寨卡病毒疫苗、埃博拉病毒疫苗和人类免疫缺陷病毒疫苗等。

 

3.8 其他疫苗种类

 

除以上已批准的疫苗品种外，还有多种正在开发的疫苗品种，包括纳米载体疫苗、细菌载体疫苗以及DNA 载体疫苗等。其中，DNA 载体疫苗的研发时间较长，技术线路也相对比较成熟，但由于其在人体免疫原性较低等问题，目前仍没有人用的DNA 疫苗上市。在DNA 疫苗的研究中，新技术和新方法主要集中于DNA 表达载体的选择和改造，以及递送系统的改进。DNA 表达载体可以在大肠杆菌中大量繁殖，其中抗生素抗性基因使得质粒可以稳定遗传。但由于抗性基因对于人类来说是非功能性序列，因此新一代的DNA 疫苗表达载体删除或替换了抗性基因元件。此外，研究人员还构建了不含细菌骨架的最小DNA 表达载体，如半合成的小环DNA 等。DNA 疫苗必须通过内吞或胞饮作用穿过细胞膜，同时不被胞质内体、溶酶体和核酸酶降解，从而进入细胞核内进行表达。因此，裸DNA 疫苗常规肌内注射的效力很低，高效的递送系统对DNA 疫苗在宿主体内的表达以及疫苗的免疫原性强度至关重要。目前，DNA 疫苗使用最多的递送方法是利用基因枪、微针、体内电穿孔进行注射。此外，新兴的纳米颗粒技术具有良好的生物相容性、生物降解性，可包封DNA 疫苗靶向宿主细胞，从而提高DNA 疫苗的转染效率和免疫原性。纳米颗粒常用的材料包括含有阳离子脂质和胆固醇的脂质体，聚乳酸- 乙醇酸共聚物、壳聚糖等可生物降解材质，以及聚乙烯亚胺聚合物等高分子聚合物。目前，只有动物DNA 疫苗上市，如预防西尼罗河病毒感染的马用DNA 疫苗、预防H5亚型禽流感的马用DNA 疫苗等。暂时尚无人用DNA 疫苗上市，但在研的DNA 病毒疫苗种类很多，包括新冠病毒（INO-4800）、流感病毒、冠状病毒、中东呼吸综合征冠状病毒、人类免疫缺陷病毒、寨卡病毒、裂谷热病毒等。

 

4 疫苗研发面临的挑战及研发趋势

 

4.1 多种重要的病原体尚无有效疫苗

 

已有疫苗的病原体的致病机制、免疫保护反应以及免疫持久性等特点都比较明确。这类病原体往往会造成急性感染，而且其本身的保护性抗原免疫反应很强，感染后产生终身免疫保护反应，不再引起重复感染。但没有研制出疫苗的病原体其致病机制，尤其是产生免疫保护反应的机制并不完全清楚。如人类免疫缺陷病毒、呼吸道合胞病毒、登革热病毒等，对人类社会造成了重大影响，几十年来采用多种技术手段来研发此类疫苗，但仍未成功。其主要原因是对其诱导保护性免疫反应的机制没有研究清楚，无法设计有效的免疫原。人类免疫缺陷病毒感染后一旦整合在人体基因组中将长期存在，无法清除。因此作为预防性疫苗应该有效地诱导保护性免疫反应，阻断其感染、防治其基因组的整合。人类免疫缺陷病毒疫苗先后经历了以诱导中和抗体为主、诱导细胞免疫为主以及联合诱导中和抗体和细胞免疫为主的3 个阶段，但仍未有成功的疫苗。呼吸道合胞病毒的发现已经超过60 年，研究者们对其不同结构蛋白是否诱导产生保护免疫反应以及产生何种免疫保护反应进行了系统研究，也针对不同的人群研制了不同的疫苗类型，包括灭活疫苗、减毒活疫苗、纳米颗粒疫苗、基于RSV pre-F 蛋白的mRNA 疫苗、重组Ad26 病毒载体疫苗、重组亚单位疫苗等，取得了一定的进展。但面临的主要问题是呼吸道合胞病毒自然感染后不能产生终生免疫保护，仍存在重复感染，而且接种灭活疫苗后可产生免疫增强反应。登革热病毒也是危害人类健康的重要病原，全世界每年有上千万人感染，波及全球100 多个国家。经过几十年多种疫苗类型的研究，现在唯一获批的4 价嵌合黄热病毒- 登革热减毒活疫苗（CYD-TDV）的结果仍不理想，长期随访发现登革热病毒未感染人群接种后发生严重登革热和住院的风险都有所增加，因此迫切需要更安全、更有效的第二代登革热疫苗。

 

对以上这些复杂的病毒体，应该加强对其保护性抗原特点以及诱导免疫保护机制研究，这也是面临的最主要的挑战，只有这样才能采用新技术和新方法有效地设计免疫原，构建有效的疫苗。

 

4.2 新突发传染病不断出现迫切需要疫苗应对

 

自2003 年暴发严重急性呼吸综合征以来，不断发生新突发传染病，如H5N1 型禽流感、 H7N9型禽流感、埃博拉出血热、寨卡病毒感染、中东呼吸综合征, 以及最近流行的新冠肺炎，而且自然界的野生动物中还存在大量未报道的病原体，这些病原体也有可能外溢到人群中造成流行。这些病原体的特点是流行比较突然，致病性比较强，而且对其病原体的特征未能及时全面地研究清楚，难以及时提供有效的预防疫苗，给人类社会带来了巨大的公共卫生压力。对该类病原体应该及时开展基础研究，尤其对病原体免疫原以及产生免疫保护反应的机制进行研究，在此基础上利用已有的技术平台，及时研发相应的疫苗。因此，疫苗技术平台的积累显得尤为重要。WHO 不断更新优先研究的病原体种类，这些病原体可能发生暴发流行，建议提前开展病原体以及疫苗研究，做好相应的技术储备，以有效预防其流行。因此，为了应对丝状病毒（EBOV、MARV）、沙粒病毒（LASV107、LASV）、副黏病毒（NiV、HeV）、黄病毒（DENV、WNV、ZIKV）、披膜病毒（CHIKV）和冠状病毒（SARS-CoV、MERS-CoV、SARS-CoV-2）等的突发和流行，亟待相应疫苗储备。

 

4.3 病原体的变异不断出现需要通用型疫苗

 

病原体为了适应生存环境不断地发生基因变异，有些病原体变异速度相对较慢，有些病原体变异较快，如部分RNA 病毒就容易发生变异，尤其在不利的生存环境如药物治疗以及免疫压力下，将进一步加速其变异的程度。由于抗生素的不合理使用，诱导产生了一系列的耐药菌株甚至超级耐药菌株。有些病原体的变异使现有疫苗的保护效果明显降低，尤其季节性流感病毒，其变异更为明显。为了有效地发挥疫苗的保护效果，WHO 将根据流感病毒的特征几乎每年更新疫苗株。近20 年来，仅H3N2 疫苗株就更新了15 次，但其预防效果仍不理想，其有效性也仅能达到60% 左右。新冠病毒疫苗在应急条件下快速研发出来，对控制疫情发挥了重要作用，但新冠病毒变异较快，早期疫苗对变异株的保护效果明显降低，而针对新变异株的疫苗又很难及时使用，致使新冠病毒疫苗的使用效果很难达到预期。

 

通用型疫苗的设计和研究成为预防和控制病原体变异株的研究热点。

 

4.4 现有疫苗的改进和提升

 

现有疫苗对预防和控制传染病发挥了重要的作用，但由于生物技术不断发展，人们对疫苗的期望也越来越高。在生产方面，将利用新的细胞基质、规模化培养、规模化纯化以及全自动化的生产体系，既能提升疫苗的产量，也能进一步提升疫苗的质量，保障其安全性。婴幼儿、老年人以及免疫缺陷人群的机体免疫反应存在差异，在深入研究不同人群的免疫系统差异以及病原体免疫特征的基础上，对目标人群有针对性地开发相应疫苗，将进一步提升疫苗的实用性。由于病原体的自然感染途径不同，对疫苗多样化的接种途径也越来越受到重视。不同的接种途径诱导的免疫反应强度、广度、部位等有很大差异，原则上疫苗接种途径与自然感染途径越相似，疫苗诱导的免疫保护效果就越理想。黏膜免疫是抵御呼吸道病毒和肠道病毒侵袭的第一道防线，在固有免疫和适应性免疫中均发挥重要作用，机体能否产生足够的黏膜免疫是呼吸道病毒和肠道病毒研发的重点。因此，虽然现有的疫苗接种途径多为注射方式，但肠道病毒的减毒活疫苗通常通过口服途径接种，呼吸道病毒的减毒活疫苗和病毒载体疫苗通常通过鼻腔吸入途径接种。佐剂可以增强和调节疫苗引起的免疫反应的强度、广度和持久性，对于提高灭活疫苗、重组蛋白疫苗等的保护力至关重要。新型佐剂的使用也将进一步提升传统疫苗的保护效果，如流感疫苗中使用的 MF59 佐剂，水痘带状疱疹病毒疫苗中使用的AS01 佐剂，HPV疫苗中使用的AS04 佐剂以及乙肝疫苗中使用的CpG1018 佐剂等。为了使用的便捷性，联合疫苗越来越受到重视，有多种联合疫苗已在使用中，更多的联合疫苗正在研发中，但并不是单制剂疫苗的简单联合，在单制剂疫苗联合过程中可能会发生稀释剂微环境、佐剂含量、蛋白含量、佐剂吸附效果、蛋白间的相互干扰等现象。理想的联合疫苗其组分之间的理化和免疫干扰较少，而且能较好地保障疫苗的安全性以及免疫程序的兼容性。

 

总之，疫苗的使用已有上百年的历史，对预防、控制甚至消除传染病发挥了重要作用。而且，疫苗的研发及应用还具有巨大的社会效益和经济效益。疫苗除了拯救数百万人的生命外，还有显著的减贫效果。一项由全球疫苗免疫联盟（GAVI）和哈佛大学合作的研究显示，预计在2016~2030 年，疫苗可以减少2400 万人陷入贫困，占因病致贫人口的1/4。全球疫苗免疫联盟的首席执行官SethBerkley 博士指出：“疫苗不仅拯救生命，还会对家庭和社区产生巨大的经济影响。一个健康的孩子更有可能上学, 成长为社会更高的成员，而疫苗接种可以避免他们的家庭因疾病带来的破坏性医疗费用。这足以使数百万人免于赤贫的痛苦。”

 

当然我国疫苗研发及管理仍面临着诸多挑战，要不断地利用新技术和新方法，加强对病原体特征的基础研究，设计出更高效、更广泛的疫苗，以保障和促进公众健康。