根据6月10日台湾省国产高端疫苗第二阶段消盲试验结果,高端新闻稿不仅说明了安全性,还提到了“中和抗体效价”的数据。
当天早些时候,食品药品监督管理局发布的国产疫苗紧急使用授权(以下简称EUA)评价标准中也提到了类似的实验。「病毒中和抗体平均滴度」是多少?
美国食品药品监督管理局公布的国产新冠肺炎疫苗紧急使用授权标准。来自:美国食品药品监督管理局
哪个抗体更有效?抗体中和病毒实验
科学地说,你不能直接把人扔到一个充满病毒的环境里,看他们是否被感染。打完疫苗怎么知道自己有没有免疫力?
在临床试验的第二阶段,大多数疫苗会使用各种方法来评估“抗体”识别病毒的能力[注1]。食品药品监督管理局公布的EUA标准中提到的“中和抗体滴度”是评价方法之一。
“中和抗体效价”的评价重点是比较中和抗体识别特定病毒并与之结合,阻止病毒入侵细胞的能力。就冠状病毒而言,刺突蛋白是结合细胞、开启感染的关键。有效的中和抗体应能结合受体结合域(RBD),即刺突蛋白的特殊部分,从而阻止病毒入侵细胞[1]。
「中和抗体效价」实验操作概述
由于“中和抗体效价”实验目前还没有一定的标准,下面就以AZ牛津疫苗的实验为例进行说明。实验步骤如下:
将受试者的血清在56下热处理30分钟,以去除血清中的补体,从而避免由抗体激活补体引起的非实验性细胞死亡。(感谢网友张指正)分步稀释血清,也就是在这个阶段,会得到多个血清浓度。将固定浓度的冠状病毒(此处为起源于中国武汉的原毒株)以不同稀释比混入血清中。将混合溶液加入Vero E6细胞中;对照组为康复患者血清,同样处理稀释。继续培养细胞,几天后,观察细胞。通过细胞死亡状态评价抗体中和病毒的能力。【2】如果疫苗能有效诱导免疫,在人体内产生高量的中和抗体。然后,即使接种者的血清被稀释到非常稀的浓度,其中所含的抗体仍能识别并中和病毒,从而减少细胞死亡。因此,最终的实验结果表明,有效稀释率越高,抗体的中和能力越强。
00-1010我们以诺华疫苗I/II期的结果为例介绍数据解释[3]。
如图1所示,可以观察到疫苗组的平均中和效价以IC99%计为3906,即99%的病毒被中和。即疫苗组血清稀释状态为3906倍,可中和99%的病毒。对照组平均中和效价无症状:254;有症状的门诊患者:837人;住院病人:7457人。
换句话说,通过接种诺瓦瓦克斯疫苗,人体可以在不生病的情况下获得抗体,这里的中和抗体强度介于症状性和重症患者之间。
诺华疫苗诱导抗体的能力通过用抗体中和病毒来评价。从5月出版的:参考文献3
「中和抗体效价」实验解读概述
Nature Medicine,利用各种疫苗的中和抗体数据,构建了预测保护力的模型。
虽然这个模型开启了利用中和抗体数据预测疫苗真实保护作用的可能性。但在文章的最后,团队再次提醒,本研究中所指的中和抗体实验,步骤和细节都不一样,因此“规范”中和抗体实验很重要[4]。
虽然都叫“抗体中和病毒试验”,但是每个实验室的操作细节都不一样,可能无法比较不同的数据。下面简要列出三个项目:
不同研究中和抗体数据可以互相比较吗?有什么问题?
不同的突变株具有不同的细胞结合力和感染性。
尽管大多数疫苗都进行了中和试验,但病毒还是采用了原始版本。然而,自从病毒在疫情下进化以来,已经出现了许多带有突变棘蛋白的突变毒株,因此每个突变毒株都有不同的反应
因此,今后如果要比较不同疫苗的中和试验数据,必须明确“病毒株”的标准【注2】。
00-1010理论上,实验要观察到“抗体中和病毒上的特定蛋白质,阻止病毒入侵细胞”。而病毒和抗体都很小,肉眼无法直接看到被抗体卡住的病毒,所以前面的细胞培养是一种间接的评价方法。但是每个实验室的评价方法会有所不同。在大多数实验室,细胞培养3~4天,然后计算细胞死亡后产生的斑点,计算病毒杀灭。
细胞的效果。
而辉瑞-BNT疫苗的评估,则合成了带萤光基因的冠状病毒,直接量测细胞发光的亮度,即可回算出病毒侵入细胞的程度(有钱就是任性啊)[4]。以理论而言,辉瑞-BNT疫苗更接近「抗体中和病毒」试验的原始概念。可见目前各实验室对观测方法和终点,并未一致。
所以未来,若要比较不同疫苗的中和试验数据,必须要定义「中和病毒」的标準。
3.对照组康复者血清的标準化
多数抗体中和病毒试验,都以康复者血清为对照组。从图1可以发现,不同严重程度的患者,体内抗体强度也大不相同。然而,各实验室招募的康复者,其疾病的严重程度,很难一致。以Novavax为例,他们同时抽取了无症状感染者、轻症,及重症者的血清为对照组 [3];而辉瑞疫苗的康复者血清,罹病程度是中等程度 [5]。各家疫苗在此处採取的对照组,并未一致。
所以未来,若要比较不同疫苗的中和试验数据,就必须要标準化「康复者血清」。
由于各国疫情与各种政治情势,许多后起的 COVID-19 疫苗三期临床试验,已越来越难展开。採用免疫桥接研究如「抗体中和病毒实验」,以评估 COVID-19 疫苗保护力的做法,一定会越来越多,但该如何标準化获得科学上可靠的成果,尚需科学家继续努力。
保持冷静,继续前进。Keep Calm and Carry On.
- 注1:评估疫苗产生免疫力的实验相当多样。以抗体而言,可分析和抗原结合的能力、阻止病毒(可能经人为改造后)侵入细胞的能力。以T细胞而言,可分析接种疫苗后,血液的T细胞,用抗原刺激后活化的增加比例等。
- 注2:国产高端疫苗的二期试验解盲后,台大医师批评试验未使用α变异株(B.1.1.7,英国)。但我认为,国内的审查标準必须统一,且尽可能和欧美疫苗一致、先以原始株为标準。若食药署觉得有必要,可要求药厂新增对变异株之研究,做为审查附件。无论如何,原始病毒株之中和数据有其必要性,因为目前世界卫生组织紧急许可的疫苗,都至少拥有原始株的中和数据。
补充说明:国产疫苗的二期试验成果专有名词介绍与基本解析
台湾众所瞩目的国产高端疫苗在 6月10日 解盲二期试验的结果,高端发布的新闻稿除了说明安全性,还提及了「中和抗体效价」数据。本文的最后,带大家来初步解析里头的名词和数据。
- 专有名词一:安全性
新闻稿叙述:「安全性与耐受性良好,所有受试者未出现疫苗相关严重不良反应」,显示高端疫苗的安全性有基本保障。
而头痛、疲倦、发烧等不良反应,似乎也较AZ牛津、莫德纳疫苗轻微、更接近另一款蛋白质疫苗,诺瓦瓦克斯日前发布的结果,展现其优势 [注]。
表:AZ牛津、莫德纳、高端疫苗和诺瓦瓦克斯疫苗之不良反应比较
不良反应比例 | AZ牛津 | 莫德纳 | 高端疫苗 | Novavax |
注射处痛 | 54.2 % | 92.0 % | 71.2 % | 51.2 % |
疲倦 | 53.1 % | 70.0 % | 36.0 % | 40.3 % |
头痛 | 52.6 % | 64.7 % | 22.2 % | 40 % |
肌肉痛 | 44 % | 61.5 % | 27.6 % | 40.3 % |
发烧 | 7.9 % | 15.5 % | 0.7 % | 4.8 % |
- 专有名词二:有效性
新闻稿叙述,高端疫苗血清阳转率(seroconversion rate)为99.8 %,代表几乎施打的所有人,都能产生可中和原始株病毒的抗体。
在高兴之余,我们也必须知道,世界卫生组织(WHO, World Health Organization)紧急许可的6支疫苗,2期试验的血清阳转率也都很高,如:Moderna 100%、娇生97%、科兴 94%。换言之,高度血清阳转率证明二期试验成功,但并不代表能预测疫苗的三期试验保护力。
- 专有名词三:中和抗体
中和抗体(neutralizing antibody)的能力,此抗体能辨认出特定病毒、与之结合而阻止病毒侵入细胞的抗体。就冠状病毒而言,棘蛋白(spike protein)是结合细胞、开启感染的钥匙。
高端疫苗的中和抗体几何平均效价(GMT titer)为 662,GMT倍率比值为 163倍。是指受试者血清,最大稀释数、662 倍时,还能中和、阻止原始株病毒感染细胞;而此抗体因疫苗,在人体内增加的幅度为 163 倍。但新闻稿并未释出实验方法,也未提及是否有对照组(染疫康复者血清),因此该数字无法做为「好」或「不好」或「比XX牌疫苗好/差」的评论。
- 专有名词四:免疫桥接研究
要评估疫苗的保护力,除了进行三期试验,科学家也有讨论要对疫苗引起的免疫反应进行验证,也就是免疫桥接研究(immuno bridging study)。而「抗体中和病毒研究」会是其中一个可能的选项。
食药署发布的国产疫苗紧急使用授权(emergency use authorization,以下简称 EUA)评估标準里,也有提及免疫桥接研究。因为随机安慰剂的三期临床试验,已越来越难展开,所以COVID-19疫苗的免疫桥接研究,一定会越来越多,如:法国Valneva药厂也在四月展开免疫桥接的三期临床试验,对照组也是AZ牛津疫苗。[6]
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