接種就像“喝奶茶”！盤點吸入式疫苗的優(yōu)勢與難點

以下文章來源于：藥渡，撰文：三七    編輯：丸子

前言

在人類與傳染病斗爭的漫長歷史中，疫苗是人類對抗傳染病的有利武器，將有效的疫苗準確無誤的輸送進人體是則是完成免疫過程的第一步。從19世紀中后期皮下注射的出現(xiàn)，到后來更多更先進的注射器的出現(xiàn)，注射已成為現(xiàn)在免疫接種的主要途徑。

然而，注射疫苗的要求較高：疫苗通常配制成需要冷藏的不穩(wěn)定液體，或者凍干粉末用于重溶；注射需要經(jīng)過專業(yè)訓練的技術人員；針頭刺傷和針頭重復使用增加了交叉污染的可能性；最后由于注射的相關針頭恐懼癥和疼痛，尤其是兒科降低注射接種疫苗接種的依從性。此外，注射疫苗主要誘導系統(tǒng)免疫反應，而不是針對病原體的感染區(qū)域。

大多數(shù)病原體都是通過黏膜表面進入人體的，健康成年人中接近80%的總免疫細胞與黏膜表面相關。不同于注射免疫，黏膜免疫不僅可以誘導全身應答，還能夠很好地激發(fā)黏膜組織駐留T細胞應答，并促進黏膜分泌免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）抗體，在建立黏膜免疫記憶，從而更加有效預防黏膜病原體的感染。黏膜疫苗還有具有無針給藥的優(yōu)勢，如感染風險更低，接種者的順應性更高，技術人員要求低等。

目前，雖已有經(jīng)腸道和鼻腔黏膜免疫的疫苗上市，但其數(shù)量屈指可數(shù)（4種腸道黏膜，1種鼻黏膜流感疫苗，見圖1）。黏膜疫苗也有其局限性，這類疫苗多為減毒或滅活疫苗，存在滅活不徹底、毒力恢復等隱患。

近年來，在應對呼吸道微生物的感染的預防中，吸入式疫苗成為研發(fā)的熱點。呼吸道黏膜約有70-100平方米的表面積，具有上皮滲透性好和高度灌注的特點，是生物藥物吸收的最佳靶位之一。特別是國內(nèi)一款吸入式的新冠病毒疫苗獲得緊急使用許可，將我們的視線再次聚焦于這一方向。研究吸入式疫苗，首先是建立對呼吸道黏膜免疫認識的進一步深化。

“三重保護”

呼吸道黏膜免疫系統(tǒng)

呼吸道黏膜長期持續(xù)暴露于異物，面對外來異物是誘導免疫反應保護機體還是誘導免疫耐受，建立了一套平衡機制。通常情況下，呼吸道吸入異物如灰塵顆粒和其他惰性物質(zhì)存在免疫耐受，通過粘液纖毛清除或通過咳嗽/噴嚏反射將其清除。

然而，病原體侵入時，呼吸道黏膜會有“三重”免疫保護機制。第一重是常規(guī)路徑：APC細胞（抗原遞呈細胞）通過對病原體相關分子模式（PAMP）或損傷相關分子模式（DAMP）加以識別、吸收抗原。此后，DC細胞（樹突細胞）通常通過傳入淋巴管遷移到附近的引流淋巴結，在那里抗原通過MHC-II復合物呈遞到幼稚的T細胞和B細胞。

除了這套常規(guī)的抗原呈遞途徑外，在人類呼吸系統(tǒng)感染時，還有“第二重”保護可以形成稱為誘導性支氣管相關淋巴組織（BALT）的專門組織。BALT的基本結構包括中心的淋巴濾泡，其上覆蓋的黏膜細胞以及一些變異的上皮細胞，BALT可以將抗原呈遞給幼稚T細胞和效應T細胞和B細胞，而無需通過淋巴系統(tǒng)遷移。在鼻黏膜附近還有類似的組織—鼻相關淋巴組織（NALT）。BALT、NALT共同參與呼吸道的黏膜免疫系統(tǒng)，引發(fā)的體液免疫應答，對有效處理致病性抗原和隨后的病原體中和非常重要。BALT引發(fā)的體液免疫應答主要是局部B細胞的應答和IgA的應答，黏膜組織中的IgA抗體通常是二聚體，最終形成的分泌性IgA（SIgA），可以交叉連接內(nèi)腔中的病原體，導致空間障礙，從而阻斷感染性，也可以結合感染細胞內(nèi)的抗原，并通過囊泡轉運將其排出。

黏膜組織的“第三重”保護機制是，在一個特定黏膜區(qū)域的抗原啟動可在不同的黏膜區(qū)域誘導反應。簡而言之，鼻或口腔黏膜中的抗原啟動可能在肺的黏膜組織中誘導黏膜抗體，反之亦然。換句話說，一個人如果通過鼻黏膜被感染，這也可能導致氣道黏膜中SIgA水平升高。這種不同黏膜部位的相互作用通常被稱為共同黏膜免疫系統(tǒng)。

關山難越

可吸入疫苗的阻礙

結構決定性質(zhì)，呼吸道黏膜的特殊免疫系統(tǒng)決定了其免疫接種中的作用。一款成功的吸入式疫苗，需要滿足下列要求：疫苗可以應準確的送到肺部；足夠的免疫原性活性，以確保充分的（黏膜）免疫細胞活化，即它應克服免疫耐受障礙；疫苗不良反應少，尤其不會導致哮喘和COPD等，在疫苗研發(fā)中必須克服下列的障礙。

由于呼吸道黏膜需要保持一定的免疫耐受性，確保在持續(xù)暴露于來自外部環(huán)境的大量無害物質(zhì)不會發(fā)生超敏反應。但這種“精巧的生理設計”卻極大了考驗了疫苗的免疫原性，所以可吸入式往往需要搭配佐劑使用。佐劑的選擇取決于疫苗的類型與疫苗本身的固有免疫原性，但由于可吸入疫苗制劑中佐劑的必要性尚未完全闡明，因此在吸入式疫苗的研究中就考慮免疫應答的問題，主要考察免疫細胞和局部抗體產(chǎn)生，并觀察佐劑是否提高疫苗的保護效力。

雖然黏膜免疫系統(tǒng)在保護呼吸道免受病原入侵方面發(fā)揮關鍵作用，但過度的免疫反應可能會損害肺部，并導致（抗體依賴性）呼吸道疾病的發(fā)生。一些研究表明，在某些情況下過度免疫相關反應，導致細胞因子風暴的發(fā)生。

由于經(jīng)空氣傳播的病原體感染呼吸道的區(qū)域取決于其各自附著受體的表達，吸入疫苗的沉積位點與疫苗作用的發(fā)揮相關聯(lián)，因此疫苗制劑也應考慮空氣動力學尺寸范圍內(nèi)分散，選擇適合穿透氣道的粒徑。通常1-5μm的氣溶膠適合在肺中滲透和沉積，而較小的顆粒易被呼出。大于5μm的顆粒主要沉積在喉嚨或上呼吸道。除粒徑外，其他因素，如形狀、密度、吸入流速、電荷和吸濕性也可能影響顆粒在肺部的沉積行為。

體內(nèi)研究的一個先決條件是，應在最接近人類的動物模型中對疫苗進行嚴格評估，疫苗的體內(nèi)研究的通常需要動物模型的參與，但它們卻無法執(zhí)行所需的吸入動作。

另外，患者的吸入動作也是影響吸入疫苗有效性的一個因素。患者正確地執(zhí)行吸入動作，才能使疫苗到達所需的目標區(qū)域，要保持適當?shù)暮粑魉?、正確的手呼吸協(xié)調(diào)，這些都需要正確的吸入操作指導。很多試驗中都考慮使用干粉吸入裝置（DPI），這是一種目前比較成熟的吸入式設備，并參考干粉吸入劑優(yōu)化疫苗在肺部沉積，同時引入特殊的閥門利于兒童的使用。

可吸入疫苗制劑大致可分為兩類：液體制劑和粉末制劑。干粉制劑比液體制劑有幾個優(yōu)點。首先，適當干燥的疫苗可以更穩(wěn)定，易于在常溫環(huán)境中儲存，從而避免了對冷鏈的要求。第二，干疫苗重量小于液體溶液，有利于散裝運輸；第三，干粉制劑可以適配一次性干粉吸入器，可防止重復使用、交叉污染和水分引起的降解，并且與液體制劑相比，可在吸入中控制劑量。如克威莎?霧優(yōu)?是采用霧化器將干粉制劑的疫苗霧化成微小顆粒，通過口腔吸入的方式完成接種。

成功的范例

流感減毒活疫苗噴霧劑（LAIV，live attenuated influenza vaccine）—FluMist由阿斯利康生產(chǎn)，2003年獲得FDA批準，是迄今為止最成功的鼻疫苗。

FluMist克服了鼻腔黏膜膜滲透性低、黏膜纖毛清除率高、粘液屏障和鼻黏膜的酶環(huán)境等阻礙，在兒童和成人中已經(jīng)使用超過10年。該疫苗包含三種減毒病毒疫苗：兩種A型毒株（H1N1和H3N2亞型）和一種B型毒株。每種病毒都有相同的骨架，由來自主供體病毒的六個基因片段和來自野生型流感病毒的兩個基因片段（編碼血凝素和神經(jīng)氨酸酶糖蛋白）組成，每種LAIV病毒都是從雞蛋中培養(yǎng)和純化的。通過基因工程的改造使得減毒活病毒在在鼻咽黏膜細胞中感染和復制，但不侵犯下呼吸道和肺。減毒活病毒在鼻咽感染和復制的能力增強了抗原捕獲和呈遞，有利于免疫反應的發(fā)展。此外，這種遞送系統(tǒng)允許抗原以其天然形式呈現(xiàn)，因此，誘導的免疫應答類似于自然感染誘導的免疫反應。

該制劑存在一些微量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可作為佐劑。所有這些特點及其良好的安全特性是FluMist成功的原因。此后的2012年2月，F(xiàn)DA批準了FluMist四價，一種含有兩種甲型流感亞型病毒和兩種乙型流感病毒的制劑，使用人群也拓展到了2至49歲的人群

總結

在所有病毒性感染呼吸道感染疾病中，目前唯一“常規(guī)可用”吸入式疫苗就是針對流感病毒的?，F(xiàn)在的新冠肺炎大流行，吸入式疫苗是具有潛力的給藥方式，特別是干粉式疫苗可以提高穩(wěn)定高效的接種。與注射疫苗相比，吸入式疫苗適用區(qū)域更廣泛，對老弱幼等人群更加友好，安全性更高。此外吸入疫苗誘導的更強的黏膜免疫反應，可以能提供額外的一道防線，希望吸入式疫苗可以為豐富武器庫，更有力的抗擊呼吸道傳播疾病。

主要參考文獻

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