流感疫苗是预防季节性流感最有效的手段,其生产技术长期被鸡胚培养工艺垄断——目前大多数流感疫苗依赖鸡胚生产,这种传统流感疫苗生产方法已使用超过70年。然而该技术存在一些固有限制,例如鸡胚适应性突变、难以自动化和生产周期长等,这对确保潜在大流行情况下及时疫苗供应构成了重大速度限制挑战。为突破此瓶颈,基于昆虫杆状病毒表达系统的重组亚单位疫苗应运而生。
图1:常用流感疫苗类型
本文主要就这两种技术路线下的“亚单位”疫苗——传统的鸡胚培养“亚单位”疫苗与新兴的杆状病毒重组亚单位疫苗展开讨论。据《中国药典》2020年版三部中人用疫苗总论部分显示,亚单位疫苗是指病原微生物经培养后,提取、纯化其主要保护性抗原成分制成的疫苗。上述两者虽共享“亚单位”之名,但生产工艺和成分差异显著,甚至引发“真假亚单位”的科学争议。本文将对两者进行比较,进而审视这一问题。
一、技术工艺差异
1、鸡胚“亚单位”疫苗:披着“亚单位”外衣的裂解工艺
鸡胚“亚单位”流感疫苗其实是在传统裂解疫苗的基础上进行进一步的纯化。
传统裂解流感疫苗的纯化步骤是纯化的病毒,得到病毒粒子后,再通过裂解步骤去除主要的杂质,比如不必要的核酸成分,得到的是一个包含主要抗原蛋白(HA、NA)的混合物。
相对于裂解流感疫苗,鸡胚“亚单位”流感疫苗则是进一步去除了病毒的内部蛋白,只含有纯度较高的血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)成分,临床研究证实,该疫苗比裂解疫苗具有更好的安全性。但“亚单位”疫苗的免疫原性相对较低,必须配合适宜的佐剂方可达到较为理想的效果。
图2:鸡胚裂解疫苗和鸡胚“亚单位”疫苗工艺对比(来源于疫苗说明书及相关专利整理)
另外,与裂解疫苗相比,鸡胚“亚单位”流感疫苗的稳定性整体稍弱,主要体现在对温度波动更敏感、有效期略短,但两者的核心储存要求(2-8℃冷藏)一致。这种差异源于两者的抗原成分和结构特点(见表1)。亚单位疫苗通过降低成分复杂性减少不良反应(安全性更高),但代价是稳定性稍弱;裂解疫苗因成分更接近天然病毒结构,在保持免疫原性的同时,也获得了更强的环境耐受性。
表1:鸡胚“亚单位”流感疫苗与裂解流感疫苗比较
《中国流感疫苗预防接种技术指南(2023-2024)》中也指出,从疫苗制备工艺来看,“亚单位”流感疫苗去除病毒内部蛋白仅提取纯度较高的HA和NA抗原成分,相较于裂解疫苗具有更好的安全性。不仅减少了杂蛋白可能导致的无效免疫反应,提高抗体保护率,同时也降低了不良反应的发生。
2、杆状病毒重组亚单位:基于昆虫细胞表达的基因工程疫苗
随着基因工程技术的进步,分子克隆技术被应用于构建基因工程疫苗。该疫苗是使用重组DNA技术克隆并表达保护性抗原基因,利用表达的抗原产物或重组体本身制成的疫苗。主要包括基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗及基因缺失活疫苗等。杆状病毒重组亚单位流感疫苗就属于表达系统为昆虫细胞的基因工程亚单位疫苗。
重组亚单位流感疫苗是利用基因工程技术,将流感病毒主要抗原蛋白(如血凝素HA和神经氨酸酶NA)的基因通过限制性内切酶消化和连接的过程被克隆到蛋白表达质粒中,然后将工程质粒转移到原核细胞或真核细胞中,使细胞产生HA或NA蛋白抗原,再进行浓缩和纯化,最后添加相应的佐剂或提高抗原含量,以获得最终的重组亚单位疫苗。
图3:流感重组亚单位疫苗生产流程
世界上第一种用于预防季节性流感病毒的基于重组蛋白的重组疫苗是Flublok,该疫苗由Protein Sciences公司(2017年被Sanofi Pasteur公司并购)利用杆状病毒表达系统在昆虫细胞培养中生产制备,最初于2013年1月获得美国FDA批准。
从制备的技术工艺来看,鸡胚工艺的“亚单位”疫苗实质是病毒裂解后高纯度的HA/NA富集物,而杆状病毒重组亚单位疫苗则是通过基因工程技术直接表达靶抗原,实现真正的分子设计。
二、优缺点比较
1、鸡胚“亚单位”疫苗
优点
安全性相对较高:杂质少,潜在的副作用相对更少。理论上鸡胚蛋白含量更低,潜在理论副作用也就更低。不含防腐剂、抗生素,潜在安全性也更好。
适用人群广:除了对疫苗成分过敏的人群外,一般适用于所有年龄组(6个月以下儿童除外)的人群,包括孕妇、慢性基础病人群等,具有良好的耐受性。
缺点
生产工艺复杂:需要在鸡胚裂解疫苗的基础上进行更精细的纯化步骤,生产过程相对复杂,生产周期较长。
产量较低:由于生产工艺的限制,以及对纯度要求较高,导致疫苗的产量相对较低,难以满足大规模接种的需求。
免疫原性相对较弱:与全病毒疫苗或裂解疫苗相比,亚单位疫苗的免疫原性可能相对较低,有时需要添加佐剂来增强免疫反应,或者增加疫苗的接种剂量,以达到理想的免疫效果。
2、杆状病毒重组亚单位疫苗
优点
安全性高:杆状病毒只感染昆虫细胞,不感染脊椎动物,不会对人类健康造成危害,生产过程中也不需要处理活的或潜在危险的病原体,无需昂贵的生物安全措施,产品不含病原体、鸡蛋或潜在的有害或致敏化学物质。
生产快速:相比传统的鸡胚流感疫苗生产,杆状病毒重组亚单位流感疫苗生产周期短,能快速应对流感病毒的变异和大流行。据一些研究人员报道,就流感疫苗而言,使用杆状病毒表达系统(BEVS)而不是经典的鸡胚平台,生产4.25亿瓶疫苗所需的时间将为45天,而不是平均六个月。
免疫原性好:可以精准表达病原体的关键致病蛋白,避免鸡胚培养的杂质干扰,诱导高浓度中和抗体,提升保护效率。例如,美国的四价重组血凝素蛋白(HA)基因工程流感疫苗所含的血凝素蛋白含量是标准剂量传统流感疫苗的3倍,具有更强的免疫原性。
灵活性强:杆状病毒表达载体系统可以容纳较大的外源DNA片段,能够对表达产物进行后转录和后翻译的修饰,还可以同时表达多个外源蛋白,便于进行疫苗的多价设计和优化。
缺点
糖基化问题:昆虫细胞产生的蛋白质在糖基化方面与哺乳动物细胞不同,其产生的N-糖链是稀疏型,缺乏末端唾液酸残基,可能影响疫苗的免疫原性和保护效果。
生产成本较高:虽然生产速度快,但杆状病毒表达载体系统的建设和维护成本较高,包括昆虫细胞培养、病毒扩增、蛋白纯化等环节都需要较高的技术和设备投入,导致疫苗的生产成本相对较高。
免疫原性受剂量影响:低剂量的杆状病毒重组亚单位流感疫苗可能免疫原性不高,需要适当的佐剂或提高剂量才能达到较好的免疫效果。
适用人群有限:目前杆状病毒重组亚单位流感疫苗主要适用于18岁及以上的成年人,对于儿童、孕妇等特殊人群的安全性和有效性还需要进一步研究和验证。
三、结论:回归疫苗研发的科学本质
如果说鸡胚“亚单位”疫苗是差异化竞争的话,那杆状病毒重组亚单位疫苗就是对流感疫苗研发范式的革新——从经验主义的鸡胚适应,走向基于结构生物学的理性设计。
具体将两者对比看,杆状病毒重组亚单位疫苗在纯度和技术先进性上更胜一筹,但鸡胚疫苗凭借成熟工艺仍占主流。严格意义上来说,前者才是亚单位疫苗。科学界需规范术语,推动技术透明化,以助力疫苗选择与公共卫生决策。
总的来说,真正的科学审视应超越“真假亚单位”之争,聚焦于如何通过技术创新实现基本真理:用最真实的抗原,激发最有效的免疫。
参考资料:
[1] 新型流感疫苗:从研发(R&D)挑战到监管应对. E苗工坊. 2025年03月22日.
[2] 流感裂解疫苗与亚单位疫苗有何区别?. 预防驿站. 2024年09月19日.
[3] “精纯版”流感疫苗——“亚单位”疫苗. DrZoeDailyDrZoe. 2024年10月02日.
[4] 什么是基因工程疫苗?一文理清!. 穷疯子. 2023年10月16日.
[5] 推荐收藏|流感重组亚单位疫苗研究进展. 细胞基因研究圈. 2022年06月14日.
[6] 用于疫苗开发的杆状病毒系统. 生物工艺与技术. 2024年09月06日.
[7] 满级流感疫苗登场:不良反应低一半,免疫效果更优秀. 疫苗与科学. 2023年09月05日.
[8]《当代新疫苗(第二版)》第36章.
热门跟贴