摘要:流感每年導致全球數十億人感染、數十萬死亡,而傳統季節性疫苗“年年換、保護弱”的痛點一直難以解決。隨著科技突破,靶向保守抗原、AI設計抗原、納米載體等新技術正在催生“通用流感疫苗”。本文從流感的危害與傳統疫苗的局限入手,通俗解讀通用疫苗的核心原理、關鍵技術和最新進展,帶大家看清這款能跨越病毒變異、實現長期保護的疫苗,離我們的生活還有多遠。
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一、流感:每年卷土重來的“健康殺手”
說起流感,很多人覺得只是“重感冒”,但它的殺傷力遠超想象。作為一種急性呼吸道傳染病,流感病毒主要通過飛沫和污染表面傳播,每年都會引發全球性季節性疫情,更可能突然爆發大流行。
數據顯示,全球每年約有10億流感病例,其中300-500萬是重癥患者,29-65萬人因呼吸道并發癥死亡。更讓人揪心的是,不同人群面臨的風險差異巨大:發達國家65歲以上老人是死亡高危群體,而發展中國家5歲以下兒童的流感相關死亡率高達99%。除了健康威脅,流感還會造成巨額經濟損失,比如醫療支出增加、員工缺勤、人力資本下降等。
一直以來,接種疫苗是預防流感最有效的手段。我們現在打的大多是季節性流感疫苗,科學家會根據全球病毒監測數據,預測當年流行的毒株,再針對性研發疫苗。以2024-2025美國流感季為例,就有三價滅活疫苗、重組疫苗和減毒活疫苗等多種選擇,主要針對H1N1、H3N2等常見毒株。但這些疫苗有個致命缺點——“趕不上病毒變異”。
表:2024–2025 年美國市場可用流感疫苗
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二、傳統流感疫苗的3大致命局限
盡管季節性疫苗已普及多年,但它的短板越來越明顯,根本無法徹底解決流感威脅:
首先是“生產慢、易突變”。傳統疫苗大多靠雞蛋培養病毒,這種方法不僅依賴大量受精雞蛋,供應鏈很脆弱,還可能讓疫苗毒株在雞蛋中發生變異,導致疫苗效果大打折扣。更關鍵的是,雞蛋培養需要6個月左右時間,而流感病毒變異速度極快,等疫苗生產出來,流行毒株可能已經變了。
其次是“保護范圍窄”。季節性疫苗只能針對預測的特定毒株有效,一旦病毒發生“抗原漂移”(也就是微小變異),疫苗效力就會大幅下降,有時甚至只有20%-60%。這就是為什么有人年年打疫苗,卻還是會中招。
最后是“需年年接種”。由于病毒不斷變異,疫苗必須每年更新配方,大家也得每年按時接種,不僅麻煩,還會影響接種覆蓋率,尤其對老人、兒童等高危群體來說,連續接種的依從性很難保證。
這些局限讓科學家們意識到:必須研發一種能突破“株特異性”限制、實現長期保護的“萬能流感疫苗”。
三、通用流感疫苗的核心邏輯:瞄準病毒“不變的軟肋”
要實現“萬能保護”,關鍵在于找到流感病毒身上“不會變”的部分——也就是保守抗原。流感病毒雖然變異快,但它的一些核心結構蛋白非常穩定,幾乎所有毒株都有,這些就是萬能疫苗的“瞄準目標”。
1.4類核心保守抗原(疫苗的“攻擊靶點”)
流感病毒屬于正粘病毒科,基因組由8段單鏈RNA組成,編碼11種蛋白質。其中,HA(血凝素)、NA(神經氨酸酶)、M2e(M2蛋白胞外域)、NP(核蛋白)和M1(基質蛋白)是最關鍵的保守抗原:
?HA蛋白莖部:HA蛋白是病毒表面的“鑰匙”,負責綁定人體細胞受體進入細胞。它的頭部變異快,但莖部高度保守,針對這個區域的抗體能中和多種流感亞型。
?NA蛋白:NA是病毒的“釋放工具”,能幫助子代病毒脫離宿主細胞。它的酶活性位點在所有A、B型流感病毒中都很保守,抗體能通過抑制其活性阻止病毒擴散。
?M2e:這是病毒包膜上的質子通道,僅由23個氨基酸組成,幾乎不會發生逃逸突變。雖然免疫原性弱,但通過技術改造后,能激發有效的免疫反應。
?NP和M1:這兩種是病毒的內部結構蛋白,保守性強,能激活殺傷性T細胞,減輕病情嚴重程度。
2. 病毒結構一目了然(圖1)
下圖清晰展示了流感A病毒的結構,我們前面提到的HA、NA、M2、M1、NP等抗原都在其中,這些就是萬能疫苗的核心攻擊目標。
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作者繪制的流感A病毒結構示意圖,展示了脂質包膜、表面糖蛋白(HA、NA)、基質蛋白(M1、M2)及內部基因組等關鍵結構
四、萬能疫苗的4大核心技術:突破傳統疫苗瓶頸
找到了病毒的“軟肋”,科學家們通過4種創新技術,讓疫苗能精準攻擊這些保守抗原,實現廣譜保護:
1. 免疫聚焦技術:讓免疫系統“不跑偏”
傳統疫苗會讓免疫系統同時攻擊病毒的多個部位,其中變異快的頭部會分散注意力,導致針對保守莖部的抗體很少。免疫聚焦技術就像“定向引導”,通過改造抗原結構,比如制作嵌合HA蛋白(相同莖部+不同頭部),或者去掉變異快的頭部,讓免疫系統集中火力攻擊保守區域,從而產生廣譜抗體。
2. 多抗原組合技術:一次激發多重保護
這種技術就像“組合拳”,把HA莖部、M2e、NP等多種保守抗原整合到一種疫苗里,同時激發體液免疫(產生抗體)和細胞免疫(激活T細胞)。比如把不同亞型的HA蛋白共價連接,或者將M2e與核蛋白融合,搭配納米佐劑,既能覆蓋更多毒株,又能提升保護效果。
3. COBRA技術:AI設計“萬能抗原”
這是借助生物信息學的黑科技!科學家收集大量流感病毒序列,通過AI算法進行迭代比對,設計出“ consensus序列”(共識序列),也就是綜合了過去、現在甚至未來可能出現的毒株特征的人工抗原。這種AI設計的抗原能覆蓋絕大多數流感亞型,比天然抗原的保護范圍廣得多。比如針對H1N1的COBRA疫苗,已被證明能有效對抗多種漂移毒株。
4. 納米顆粒疫苗:提升免疫效果的“超級載體”
納米顆粒就像“抗原運輸車”,能將多個保守抗原高密度、有序地展示出來,不僅能提高免疫原性,還能快速到達淋巴結,增強抗原呈遞。比如鐵蛋白納米顆粒攜帶HA莖部、NP和M2e,能誘導持續6個月以上的交叉免疫; baculovirus衍生的納米顆粒,能同時表達HA、M2e和靶向配體,實現對多種流感A亞型的全面保護。
五、疫苗遞送平臺:從雞蛋到mRNA的進化
有了優秀的抗原設計,還需要高效的遞送平臺,讓疫苗能安全、快速地激發免疫反應。目前疫苗遞送平臺主要分為傳統和新一代兩類,各有特點:
1. 傳統遞送平臺:成熟但有局限
?滅活疫苗:通過雞蛋或細胞培養病毒后滅活制成,成本低、安全性高,但雞蛋培養可能導致毒株變異,生產周期長達6個月。
?減毒活疫苗:通過冷適應等方法降低病毒毒性,能在呼吸道輕度復制,激發全面免疫,但對免疫缺陷人群、孕婦和老人不安全。
?重組蛋白疫苗:直接生產病毒的抗原蛋白,安全性好、設計靈活,但研發依賴抗原表位的先驗知識,周期較長。
2. 新一代遞送平臺:快速、廣譜、高效
?mRNA疫苗:這是新冠疫情中大放異彩的技術,通過脂質納米顆粒(LNP)遞送編碼抗原的mRNA,無需培養病毒,生產快速、可規模化。它能同時激發體液和細胞免疫,目前多價mRNA疫苗已在動物實驗中展現出對20種HA亞型的保護效果。不過mRNA疫苗可能有注射部位腫脹、疲勞等副作用,嚴重的還可能引發心肌炎,需要進一步優化。
?重組病毒載體疫苗:利用改造后的腺病毒、痘苗病毒等作為載體,攜帶流感抗原基因。載體本身有佐劑效應,能精準靶向免疫細胞,已在新冠疫苗中驗證有效,流感領域仍在臨床前研究階段。
?結合疫苗:將免疫原性弱的抗原(如M2e、NA)與載體蛋白連接,提升免疫效果,還能通過細菌表達系統規模化生產,適合廣譜保護。
3. 疫苗類型對比(表1)
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4. 核酸疫苗遞送方式(表2)
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六、佐劑:疫苗的“增效器”
除了抗原和遞送平臺,佐劑也是疫苗的關鍵組成部分,它能增強免疫反應的強度、廣度和持久性,就像疫苗的“助推器”。目前常用的流感疫苗佐劑主要有4類:
?鋁佐劑:最常用的傳統佐劑,通過形成抗原儲庫、促進吞噬作用激發體液免疫,但細胞免疫反應弱,可能引起局部反應。
?emulsion佐劑:如MF59和AS03,屬于油包水乳液,能提升抗原攝取效率,激發Th1/Th2混合免疫,已用于大流行流感疫苗。
?TLR激動劑佐劑:激活先天免疫,促進適應性免疫反應,比如MPLA(TLR4激動劑)、CpG 1018(TLR9激動劑),已在多種疫苗中獲批使用。
?新型佐劑:如甘露聚糖類化合物、TLR3/5激動劑等,正在臨床前研究中,有望進一步提升疫苗效果。
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七、通用流感疫苗:離我們還有多遠?
目前,通用流感疫苗的研發已經取得了諸多突破:靶向HA莖部的疫苗在動物實驗中實現了跨亞型保護,COBRA技術設計的抗原能覆蓋絕大多數流行毒株,mRNA和納米顆粒平臺讓快速生產成為可能。部分候選疫苗已進入臨床試驗,展現出良好的安全性和免疫原性。
但要實現廣泛應用,還需要克服幾個關鍵挑戰:一是保守抗原的免疫原性較弱,需要進一步優化設計;二是要確保疫苗能激發長期保護,避免頻繁加強接種;三是需要明確疫苗保護的相關指標,為臨床審批提供依據;四是要通過大規模臨床試驗驗證安全性和有效性,尤其是對老人、兒童等高危人群。
不過,隨著結構生物學、AI設計、納米技術的融合發展,以及新冠疫苗研發積累的經驗,萬能流感疫苗的落地速度正在加快。科學家預測,未來幾年內,可能會有部分廣譜流感疫苗獲批上市,逐步替代傳統季節性疫苗,最終實現“一次接種、長期保護”的目標。
結語
從依賴雞蛋培養的傳統疫苗,到AI設計抗原、mRNA遞送的新一代技術,人類對抗流感的武器正在不斷升級。萬能流感疫苗不僅能解決“年年接種、年年中招”的痛點,更能為應對流感大流行提供終極方案。
雖然目前還面臨一些技術挑戰,但隨著全球科學家的共同努力,這款能跨越病毒變異、守護全人群健康的“終極武器”,已經離我們越來越近。相信在不久的將來,我們再也不用為每年的流感疫苗發愁,真正實現對流感的精準防控。
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