摘要:流感每年造成全球上亿人感染、数十万死亡,现有季节性疫苗受限于毒株预测和生产方式,难以提供全面保护。本文结合最新研究进展,用通俗语言解读通用流感疫苗的研发逻辑:从病毒保守抗原靶点的发现,到免疫聚焦、COBRA 设计等创新技术,再到 mRNA、纳米颗粒等前沿递送平台,全方位展现科学家如何突破病毒变异难题。同时解析传统疫苗的局限与新一代技术的优势,让你看懂流感疫苗从 “针对性防护” 到 “广谱长效保护” 的进化之路。

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一、流感:每年卷土重来的健康威胁

提起流感,很多人觉得只是 “重感冒”,但它的破坏力远超想象。作为一种由流感病毒引起的急性呼吸道传染病,它主要通过飞沫和污染表面传播,传染性极强。数据显示,全球每年约有 10 亿流感病例,其中 3-5 百万是重症,29 万 - 65 万人因呼吸道相关并发症死亡。

不同人群面临的风险差异显著:在发达国家,65 岁以上老人是流感死亡的主要群体;而在发展中国家,5 岁以下儿童的流感相关下呼吸道感染死亡率高达 99%。除了健康损害,流感还会带来巨额医疗支出、劳动力流失等社会经济损失,成为长期困扰全球的公共卫生难题。

流感病毒之所以难以根治,核心在于它的 “变异能力”。它属于正粘病毒科,基因组由 8 段单链 RNA 组成,根据核蛋白(NP)和基质蛋白(M)可分为 A、B、C、D 四型,其中 A、B 型是人类季节性流感的主要元凶。尤其是 A 型流感病毒,表面的血凝素(HA)有 18 种亚型,神经氨酸酶(NA)有 11 种亚型,不同亚型组合还会产生新毒株,这也是每年都需要接种新疫苗的根本原因。

二、现有流感疫苗的 “先天不足”

目前接种季节性流感疫苗,核心逻辑是 “预测毒株 + 针对性制备”。科学家会根据全球病毒监测数据,预测下一季流行的 3-4 种毒株,再通过鸡蛋培养或细胞培养方式生产疫苗。但这种模式存在明显短板:

首先是 “预测不准” 的风险。流感病毒变异速度快,一旦预测的毒株与实际流行毒株不符,疫苗保护效果会大幅下降,有时效力甚至只有 20%-60%。其次是生产方式的局限,传统鸡蛋培养法需要 6 个月左右的周期,不仅赶不上突发疫情,还可能因病毒在鸡蛋中适应而发生基因突变,降低疫苗效果。此外,疫苗保护期短,只能维持 1 年左右,需要年年接种,给公众带来不便。

这些局限让科学家意识到:必须研发一种能突破毒株限制的 “通用流感疫苗”,实现一次接种、长期广谱保护的目标。

三、通用疫苗的核心:瞄准病毒的 “不变靶点”

要研发广谱疫苗,首先要找到流感病毒身上 “不会轻易变异” 的部分 —— 也就是保守抗原。经过多年研究,科学家发现了几个关键靶点:

1. 血凝素(HA)茎部

HA 是病毒表面的关键蛋白,负责结合人体细胞受体并入侵细胞。它的球状头部变异频繁,但茎部区域高度保守,不同亚型流感病毒的茎部结构差异很小。针对这个区域的抗体,能跨亚型中和病毒,是通用疫苗的核心靶点之一。不过,传统疫苗很难激发针对茎部的抗体,需要通过特殊设计才能 “唤醒” 免疫系统。

2. 神经氨酸酶(NA)

NA 是病毒表面的另一种重要蛋白,负责帮助子代病毒脱离宿主细胞,扩散感染。它的酶活性位点在 A、B 型流感病毒中高度保守,针对 NA 的抗体能抑制病毒释放,还能通过抗体依赖的细胞毒性(ADCC)清除感染细胞。虽然 NA 的免疫原性不如 HA,但黏膜接种方式能显著提升其保护效果。

3. 基质蛋白 M2e

M2 蛋白是病毒包膜上的质子通道,其 extracellular domain(M2e)只有 23 个氨基酸,几乎不会变异。不过 M2e 的免疫原性较弱,单独作为抗原效果不佳,需要与载体蛋白融合或制成纳米颗粒,才能增强免疫反应。实验显示,包含多种流感病毒 M2e 的纳米疫苗,能给小鼠提供 100% 的 H1N1 致死性挑战保护。

4. 内部结构蛋白 NP 和 M1

NP(核蛋白)和 M1(基质蛋白 1)是病毒内部的结构蛋白,负责维持病毒形态和复制,它们的保守性也很高。这两种蛋白能激发细胞毒性 T 淋巴细胞(CTL)反应,虽然不能阻止感染,但能减轻病情严重程度、降低死亡率,常被用于多抗原组合疫苗中。一款包含 7 个 NP 拷贝的候选疫苗,在临床试验中显示出 84% 的保护效力。

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图 1:流感 A 型病毒结构示意图,展示了 HA、NA、M2、M1、NP 等关键抗原靶点的位置。

四、创新设计:让疫苗实现 “广谱保护” 的 4 大技术

找到保守靶点后,科学家需要通过巧妙设计,让免疫系统精准识别并产生强效反应。目前主流的抗原设计策略有 4 种:

1. 免疫聚焦策略:精准锁定保守区域

这种策略的核心是 “屏蔽变异部分,突出保守部分”。比如通过构建嵌合 HA 蛋白,用不同毒株的球状头部搭配相同的保守茎部,让免疫系统不再被变异的头部干扰,专注产生针对茎部的广谱抗体。还有研究通过去除 HA 头部或用佐剂屏蔽头部抗原,强制免疫系统识别茎部,这种设计在动物实验中已实现跨亚型保护。

2. 多抗原组合策略:一次激发多重免疫

将多种保守抗原整合到一款疫苗中,能同时激发体液免疫和细胞免疫。比如把 HA 茎部、NA、M2e、NP 等抗原组合,或融合不同亚型的 HA 蛋白,避免 “原始抗原效应” 带来的免疫偏差。mRNA 平台特别适合这种策略,一款同时表达 HA 和 NA 的 mRNA 疫苗,已在实验中诱导出针对异源病毒的交叉反应抗体。

3. COBRA 策略:AI 助力设计 “全能抗原”

COBRA(计算优化广谱反应抗原)技术堪称疫苗设计的 “黑科技”。科学家通过生物信息学分析大量病毒序列,构建保守序列,合成出能覆盖过去、现在甚至未来可能出现的毒株的人工抗原。针对 H1 和 H3 亚型的 COBRA 疫苗,在临床试验中表现出比传统疫苗更广泛的保护范围,尤其对老年人也能产生强效免疫反应。

4. 纳米颗粒平台:提升抗原免疫原性

纳米颗粒疫苗(20-200nm)能高密度、有序地展示抗原,不仅容易被免疫系统识别,还能自主增强免疫反应。比如铁蛋白纳米颗粒搭载 HA 茎部、NP 和 M2e,能诱导持续 6 个月以上的交叉反应免疫; 杆状病毒衍生的纳米颗粒同时表达 HA、M2e 和靶向配体,能给小鼠提供多亚型流感保护。不过这种技术需要精准控制颗粒大小和抗原密度,否则可能影响免疫效果。

五、递送平台进化:从传统疫苗到新一代技术

抗原设计再好,也需要高效的递送平台才能发挥作用。流感疫苗的递送技术,正在经历从传统到现代的跨越式发展:

1. 传统疫苗平台:成熟但有局限

灭活疫苗:通过鸡蛋或细胞培养病毒后灭活制成,成本低、安全性高,但生产周期长,鸡蛋培养可能导致病毒变异,影响效果。

减毒活疫苗:通过冷适应等方法降低病毒毒力,能激发黏膜免疫和全身免疫,但存在不良反应风险,不适合免疫缺陷人群、孕妇和老人。

重组蛋白疫苗:直接生产病毒抗原蛋白,安全性好、设计灵活,但依赖对病毒抗原的提前认知,研发周期较长。

2. 新一代递送平台:快速、高效、广谱

mRNA 疫苗:通过脂质纳米颗粒(LNP)递送编码抗原的 mRNA,进入人体后自主表达抗原。这种疫苗生产速度快(2 个月内完成),无需培养病毒,能同时激发体液和细胞免疫,还能轻松实现多抗原组合。目前多款流感 mRNA 疫苗已进入 III 期临床试验,一款包含 20 种 HA 亚型的 mRNA 疫苗,在动物实验中展现出全面的亚型覆盖能力。

重组病毒载体疫苗:用改造后的腺病毒、痘苗病毒等作为载体,携带流感抗原基因。载体本身具有佐剂效应,能精准靶向免疫细胞,激活多重信号通路,已在新冠疫苗中得到验证,流感领域的相关研究处于临床前阶段。

结合疫苗:将免疫原性弱的抗原(如 M2e、NA)与载体蛋白结合,增强免疫反应,还能诱导记忆 B 细胞形成,适合开发长效疫苗,目前处于临床前研究。

表 1:传统与新一代流感疫苗平台对比

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表 2:核酸疫苗递送方式对比,展示了 LNP、脂质 - 聚合物杂化物等递送系统的特点。

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3. 佐剂:疫苗的 “免疫增强器”

佐剂能显著提升疫苗的免疫效果,延长保护时间。目前常用的流感疫苗佐剂包括:

铝盐佐剂:应用最广泛,能形成抗原储存库,增强体液免疫,但细胞免疫激发效果较弱。

emulsion 佐剂(如 MF59、AS03):能促进抗原摄取,激发 Th1/Th2 混合免疫,已用于大流行流感疫苗。

TLR 激动剂:激活先天免疫,增强适应性免疫反应,如 MPLA(TLR4 激动剂)、CpG(TLR9 激动剂)等,在多款疫苗中获批使用。

表 3:流感疫苗常用佐剂系统

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六、未来展望:通用流感疫苗离我们还有多远?

目前,通用流感疫苗的研发已取得多项突破,但仍面临一些挑战:比如保守抗原的免疫原性较弱,需要进一步优化设计;如何平衡体液免疫和细胞免疫,实现长期保护;部分新技术(如纳米颗粒、saRNA)的规模化生产和安全性仍需验证。

不过科学家们对前景充满信心。随着结构生物学、人工智能、纳米技术的交叉融合,未来的通用疫苗很可能是 “多技术组合体”—— 比如用 COBRA 设计广谱抗原,通过 mRNA 平台快速生产,搭配纳米颗粒递送和新型佐剂增强免疫。这种疫苗不仅能覆盖所有已知流感亚型,还能应对未来可能出现的大流行毒株,真正实现 “一次接种,长期防护”。

对于普通人来说,虽然通用疫苗还在研发中,但当前的季节性疫苗仍是预防流感的最有效手段。同时,我们可以期待在未来 5-10 年内,随着技术成熟,流感疫苗将彻底告别 “年年接种” 的模式,为全球公共卫生防护带来革命性变化。毕竟,对抗不断变异的病毒,人类的智慧和创新才是最强大的武器。

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