8月13日，中生集團武漢生物的滅活COVID-19疫苗Ⅰ/Ⅱ期人體臨床試驗結果在國際醫學期刊《美國醫學會雜誌》發布，成為全球首個正式發表的滅活疫苗臨床試驗數據，其中關於免疫原性的數據引起了業界關注。
微博網友@子陵在聽歌 是一位在美國從事生物醫學研究的網友，他把目前發布過免疫原性數據的7款疫苗整理成一張表格，供參考比較。
表格中，代表免疫原性數據的中和抗體滴度部分採用了紅色字體。不過，抗體滴度右邊的細胞免疫也是免疫原性的重要組成部分，但因為只有【有或無】的定性數據，不如精確定量的抗體滴度來的顯眼。
有兩個抗體滴度數字明顯偏低，特別顯眼。最低的是陳薇院士與康希諾合作的腺病毒載體疫苗（不超過20）、次低的是科興中維的滅活疫苗（不超過70）、武漢生物的滅活疫苗最高達到了316，後面幾款國外疫苗的滴度則達到了數百，最高的是Novavax的三聚體重組蛋白疫苗，最高達到了3906。
光看抗體滴度，中國疫苗似乎處於劣勢，然而由於檢測方法和試劑等不統一，不同疫苗的抗體滴度之間其實很難直接橫向比較。
但是，用同樣的檢測方法和試劑，去同時檢測當地的疫苗接種者和感染康復者的血液，則可以基於抗體倍數的相對值來評價不同疫苗的免疫原性。
假定A國和B國的疫苗要進行比較，A國疫苗接種者的抗體水準是當地康復者抗體水準的10倍，B國疫苗這個抗體倍數為3倍，那麽有理由認為A國疫苗的免疫原性優於B國。
表格中後四款外國疫苗裡的三款提供了康復者抗體水準，疫苗接種者的抗體大多高於康復者抗體1倍至數倍。陶醫生希望，我國的疫苗也提供抗體倍數，以便國際間比較。
我們用免疫原性來推測真實保護效果，但免疫原性不能和真實保護效果劃等號，兩者不是一回事。如果真實保護效果需要的抗體倍數只是2倍，那麽兩國的疫苗都可以勝出。如果兩款疫苗的價格相同，可以認為B國疫苗的性價比更高些；如果B國疫苗價格貴很多，那很可能還是A國疫苗更有優勢。
以上關於抗體比較、免疫原性、保護效果的討論，邏輯上沒問題，但都必須經過實踐檢驗才行，這就是疫苗第Ⅲ期人體臨床試驗的關鍵意義所在。我們目前仍然不知道預防COVID-19感染怎樣的抗體水準並持續多久，細胞免疫在保護效果中佔多大比例，如何統一細胞免疫的評價。
拋開這張表裡的吸引注意力的數值部分，真正重要的是：疫苗抗原的選擇。這一點上，中國疫苗存在一個隱憂，值得詳細分析和指出。
所謂抗原，就是疫苗的有效成分，應該選擇最能代表病原體致病力的那個成分。
選對疫苗成分，人體就可以產生讓病原體失去致病力的抗體或/和細胞免疫，那就是成功的疫苗。如果選錯，大概率也會產生的抗體或/和細胞免疫，但這種免疫力很可能無法讓病原體失去致病力，那就是失敗的疫苗。
表格中的七款疫苗，有兩款是全長病毒滅活疫苗，其他五款都是病毒組分，包括兩大類：S蛋白（包括S-2p蛋白）或S蛋白關鍵部分（即RBD蛋白）。
全長病毒滅活疫苗意味著，疫苗成分就是整個病毒體，包含了S蛋白和S蛋白以外的所有成分。如果基於S蛋白的疫苗失敗了，那麽滅活疫苗或許還有成功的可能。陶醫生認為，滅活疫苗領域我國一家獨大，應該有基於成功率的考慮，不求最先進，但求最保險。
不過，全球還有更多基於S蛋白的疫苗應該不是偶然，S蛋白疫苗成功概率應該也很高。然而，S蛋白的情況遠比我想像的複雜，還可能影響疫苗的有效期，魔鬼在於S蛋白的構象（蛋白構象，就是蛋白的立體結構）。
COVID-19病毒的S蛋白有兩種構象：融合前蛋白和融合後蛋白。漢字都認識，但如何理解呢？
陶醫生也拿捏不好，請教了在美國從事冠狀病毒疫苗研發的微博網友@為格命思奔 ，總算把這個關鍵問題弄明白了。
大家都知道，COVID-19病毒必須靠S蛋白與人體細胞融合，如果阻斷這個過程，病毒就無法感染我們了。問題在於：S蛋白會變形，與人體細胞融合前與融合後，在形態上存在明顯差異。
S蛋白就像變形金剛裡的威震天，有機器人態和武器態兩種外觀，猛一看區別很大。對於人體的免疫系統來說，融合前S蛋白和融合後S蛋白也長得不一樣，針對後者的抗體未必能識別前者。
下圖是最近劍橋大學在Nature上發表的S蛋白結構生物學研究結果。該研究應用冷凍電鏡和斷層掃描技術，首次描繪了S蛋白三聚體在完整病毒顆粒上的動態結構，直觀展現了S蛋白與人體細胞融合前後的模樣，讓人印象深刻。
雖然本質上都是S蛋白，但構象大相徑庭，這對疫苗非常關鍵。
如果用融合前S蛋白做疫苗，產生的抗體與融合前S蛋白特異性結合（特異性就像一把鑰匙開一把鎖），你可以理解為抗體把融合前S蛋白捆綁住了，病毒就不能用該蛋白與細胞融合並感染細胞了。
如果用融合後S蛋白做疫苗，產生的抗體隻認識融合後S蛋白，很可能難以識別融合前S蛋白，也就不能阻斷病毒與細胞的融合。這種疫苗抗體就是無效或低效抗體，抗體滴度再高也沒有意義。
另外，科學家還發現，COVID-19病毒的S蛋白是所有冠狀病毒（SARS和MERS也是冠狀病毒）中最不穩定，即便不與人體細胞結合，也會自發出現【融合前融合後】退變，這就不免讓陶醫生擔心滅活疫苗和重組S蛋白疫苗的有效期。
對於滅活疫苗和重組S蛋白疫苗，剛生產出來時可能以融合前S蛋白為主，但裝入疫苗瓶後隨著時間的推移，可能會慢慢都退變成了融合後S蛋白，疫苗的效果會不會大打折扣呢？希望生產這兩種疫苗的企業一定要重視這個問題，不要栽跟頭了。
與體外生產的滅活疫苗和重組蛋白疫苗不同，採用體內生產技術的病毒載體疫苗或核酸疫苗，不太需要擔心S蛋白構象。因為這兩種疫苗裝在疫苗瓶裡的，不是會退變的S蛋白，而是穩定的S蛋白編碼基因。
這兩種疫苗將S蛋白編碼基因導入人體細胞，在細胞內生產出融合前S蛋白，後者從細胞內轉移到細胞外，模擬自然感染過程，能充分刺激人體的抗體免疫和細胞免疫。這些融合前S蛋白現產現用，來不及退變成融合後S蛋白，就被人體免疫系統識別，後者產生的免疫機制也都是針對融合前S蛋白。
滅活疫苗和重組蛋白疫苗，都是體外產生融合前S蛋白做成的疫苗。在疫苗接種到人體之前，兩者都存在退變為融合後S蛋白的可能性，進而影響疫苗的效果。
那麽，有沒有辦法讓疫苗裡的S蛋白穩定在融合前構象呢？
有，需要改造S蛋白。
前面提到的@為格命思奔 就是發明這項改造術的關鍵人，他在S蛋白的氨基酸序列某個位置裡插入了2個脯氨酸（Proline），成功地穩定住了融合前S蛋白。這種改造後的S蛋白，又被稱為S-2p抗原。
這項S蛋白改造術在美國申請了專利，美國國立衛生研究院（NIH）負責對外授權使用該專利。目前，BioNTech/輝瑞，強生，Novavax，CureVac都使用該專利改善自己的COVID-19疫苗抗原設計，Morderna公司因為與NIH一直有合作，對冠狀病毒S蛋白的特性比較了解，所以一開始就用了S-2p蛋白。
理論上，體內生產的病毒載體疫苗或核酸疫苗，不需要擔心S蛋白退變問題，但實際研究發現這些疫苗用S-2p蛋白替代S蛋白，免疫原性確實更好，陶醫生推測這是由於S-2p蛋白比天然融合前S蛋白穩定，能夠更持久地刺激人體免疫系統。
中國COVID-19疫苗的隱憂就在這裡，我不知道中國公司是否了解S蛋白構象問題和這個專利，以及在當前的中美局勢下是否有機會使用這個專利。
如果技術上無法得到穩定的融合前S蛋白，那麽換個思路也是可行的——採用不受構象影響、但同時能讓人體產生有效抗體的S蛋白關鍵部分，也就是RBD蛋白。
還是把S蛋白看作威震天，那麽RBD蛋白就相當於威震天身上的關鍵性部件——那門顯眼的大炮。不管威震天如何變形，大炮這個部件的變化很小，識別起來沒什麽難度。重組RBD蛋白疫苗，受蛋白構象變化的影響小，應該比重組S蛋白疫苗穩妥。但是，由於RBD蛋白不是完整的S蛋白，其本身的免疫原性可能會不如S蛋白。
知乎上還有一位高手在跟進全球疫苗進展。他的ID叫二手科學家，標識身份為中國科學院大學微生物學博士。
他最近寫了一篇《新冠疫苗臨床進展》（http://t.cn/A6U9GrJ4），整理了一個全球最新疫苗研發進度表（截止8月6日），一共有28款進入人體臨床的疫苗，分別是：滅活疫苗4款，重組蛋白疫苗8款，病毒載體疫苗6款，核酸疫苗10款。
這28款疫苗大多標識出了疫苗抗原類型，比@子陵在聽歌 的7款疫苗更能全面了解全球疫苗的技術趨勢，從中我更加確認了中國COVID-19疫苗的隱憂。
可以看到，除了滅活疫苗，其他三種技術路線的疫苗，都有使用穩定化的S蛋白、S-2p蛋白，後者在表格中出現的次數不少。
另外，我國的滅活疫苗使用傳統氫氧化鋁佐劑，但國際上正在嘗試各種新型佐劑技術，包括：佐劑AS/CpG1018、佐劑Advax、佐劑CpG1018、佐劑Matrix-M。體外生產的滅活疫苗和重組蛋白疫苗需要佐劑，體內生產的病毒載體疫苗和核酸疫苗似乎不需要佐劑。
Novavax公司的疫苗（代號NVX-CoV2373）是目前中和抗體最高值唯一超過1000（達到3906）的疫苗，很可能與該疫苗採用的兩項先進技術有關：
首先是納米顆粒抗原技術。利用基因工程，高效生產針對各種病毒的高免疫原性抗原，並通過納米技術將其組成多聚體微粒，有可能比自然感染獲得的免疫力或傳統疫苗更有效。
其次是Matrix-M佐劑技術。該佐劑由40納米顆粒組成，是從一種南美洲皂角樹（Quillaja saponaria Molina）樹皮中提取的皂苷以及膽固醇和磷脂。Matrix-M能誘導抗原呈遞細胞，活化免疫細胞，產生有效，強大且持久的免疫應答，還能減少疫苗抗原的使用量。
6款病毒載體疫苗中的2款，10款核酸疫苗中的4款使用了S-2p蛋白。這兩種體內生產技術的疫苗，直接用S蛋白作為抗原也問題不大，但仍然有多款採用了穩定的S-2p蛋白，這是在追求精益求精。從強生公司發布的幾種抗原對比的動物試驗數據來看，S-2p蛋白產生的中和抗體水準顯著優於自然S蛋白，而明顯高於康復患者。
中國的3款全病毒滅活疫苗，全部採用天然病毒株作為疫苗株，都存在疫苗生產出來後S蛋白退變問題。有沒有可能先對疫苗病毒的S蛋白進行改造，再生產出穩定的S-2p蛋白滅活疫苗呢？很遺憾，行不通。因為改造後的病毒，會失去感染細胞的能力，也就無法在細胞中大量培養實現量產。
中國的2款重組蛋白疫苗，一款直接用兩個RBD蛋白的二聚體做疫苗，這就避開了S蛋白構象問題；另一款用了穩定化的S蛋白（僅僅是三聚體技術，距離S-2p蛋白的穩定性應該有不小差距），同時使用了先進的佐劑，其免疫原性很可能優於前者。
中國參與的核酸疫苗有3款，分別用了S蛋白、RBD蛋白和S-2p蛋白。
結論：在選擇COVID-19疫苗的抗原成分時，需要考慮S蛋白構象穩定性。
中國在開發COVID-19疫苗過程中，公開報導沒有看到對S蛋白構象影響疫苗效果的討論（陶醫生也是這幾天惡補後，才意識到這個問題的潛在嚴重性），可能是由於這個技術點太深奧吧。
然而外國公司的疫苗有不少採用了S-2p蛋白作為抗原，據@為格命思奔 和@二手科學家的分析，這是因為他們前期對SARS病毒和MERS病毒進行了長期的基礎性研究，深刻理解並對【用S蛋白做疫苗必須解決其穩定性】達成了共識，最終由@為格命思奔做出S蛋白改造專利這一原創性科技創新。
見微知著。COVID-19疫苗S蛋白穩定性這個小小的細節，折射出中國改變科技發展模式的必要性。
近20年來，中國在科技領域獲得了跨越式進步。但是，中國以往的科技發展策略主要是模仿型、追隨型發展，緊盯全球科技前沿方向，認準方向後一頓操作猛如虎，很多時候確實可以發揮我們的優勢實現追趕和反超。
如今，在很多科技領域我們已經打拚進入第一梯隊，前方已無路可走，拔劍四顧心茫然。但是我們不能停下腳步，不能等別人闖出路來我們再做追趕者，我們要實現卓越的唯一方式，就是自己乾，鼓勵原創性科技創新。
2018 年國務院發布的《國務院關於全面加強基礎科學研究的若乾意見》中提到：突出原始創新， 促進融通發展。把提升原始創新能力擺在更加突出位置， 堅定創新自信， 勇於挑戰最前沿的科學問題，提出更多原創理論，做出更多原創發現。
在疫苗領域，我國早已是疫苗大國，也正在成為疫苗強國。我毫不懷疑我國的COVID-19疫苗可以成功，但全球研發進展顯示：細節決定成敗，在疫苗抗原設計與改造和新型佐劑等原創性創新方面仍然需要加強，我國疫苗行業與國際先進水準的差距可能在10年左右。
（完）
香港九龍灣馬來街興發大廈15樓D室