揭秘國產全球首款凍乾型新冠mRNA疫苗

作者丨魏笑

編輯丨徐旭

圖源丨圖蟲

近日，深圳瑞吉生物科技有限公司宣布，其研發的凍乾新型冠狀病毒奧密克戎株mRNA疫苗RH109，由下設合資公司——武漢瑞科吉生物科技有限公司，分別在紐西蘭和菲律賓獲得臨床批件。本次獲批，標誌著全球首款凍乾型新冠奧密克戎株mRNA疫苗進入臨床階段，具有里程碑意義。

據悉，RH109採用瑞吉生物自行開發的凍乾技術，可以有效維持mRNA-LNP的理化性質和生物活性，並在2-8℃下實現長期儲存。臨床前研究表明，該產品針對奧密克戎變種病毒能產生有效保護，作為加強針使用可誘導廣譜交叉中和反應，顯示其良好的免疫原性特徵。相關研究結果已在預印本平台bioRvix發布。

為何要研發凍乾型疫苗？據了解，儘管mRNA疫苗具備有效性高，可快速量產等優點，但其在生產和使用過程中依然存在著穩定性不高等挑戰。目前已上市的兩款mRNA疫苗——Moderna的mRNA疫苗（mRNA-1273）需要在-20℃下保存和運輸，而BioNTech的mRNA疫苗（BNT162b2）更是需要在-70℃下保存和運輸，這無疑增加了疫苗的保存和運輸的難度和成本，不利於疫苗的向更多地區的應用。

而這些難題可以通過凍乾生產相對較為乾燥的產品來解決。目前，冷凍乾燥技術由於其獨特的優勢，已被廣泛應用於抗體、疫苗等生物製藥中。

康泰生物研發負責人向21世紀經濟報導記者指出，相比於普通疫苗，凍乾型的疫苗性質穩定，便於儲存，可在常規冷鏈條件下貯存與運輸；此外，其還具有生產成本較低，產生抗體速度快等優勢；因此已有多種疫苗製備成凍乾劑型，如凍乾狂犬疫苗、鼻噴凍乾流感減毒活疫苗等。

凍乾mRNA疫苗研發火熱

儘管mRNA疫苗具備有效性高，可快速量產等優點，但其在生產和使用過程中依然存在著穩定性不高等挑戰。

值得注意的是，其穩定性主要由mRNA本身及LNP遞送系統決定。目前已上市的兩款mRNA疫苗——Moderna的mRNA疫苗（mRNA-1273）需要在-20℃下保存和運輸，而BioNTech的mRNA疫苗（BNT162b2）更是需要在-70℃下保存和運輸，這無疑增加了疫苗的保存和運輸的難度和成本，不利於疫苗的向更多地區的應用。

這就意味著全程需要冷凍儲存和冷鏈運輸，配送和使用會變得非常困難，尤其是對於醫療條件和運輸條件相對較差的非洲、南美洲和部分亞洲國家等，因此會造成由於無法按時接種最終會導致大規模人群感染。

而這些難題可以通過凍乾生產相對較為乾燥的產品來解決。目前，冷凍乾燥技術由於其獨特的優勢，已被廣泛應用於抗體、疫苗等生物製藥中。

據悉，凍乾疫苗，即利用致病微生物經傳代或基因改造的方式，在不破壞原有免疫原性的基礎上使該致病微生物無致病性，將失去致病性的病原微生物經擴增後將培養液放入凍乾機中，經低溫，增加凍乾機內真空度的方法，使培養液中的水分以升華的方式分離，製成保持原有微生物免疫原性的乾粉，即為凍乾疫苗。

相較於普通疫苗，凍乾型疫苗有何優點？康泰生物研發負責人向21世紀經濟報導記者指出，相比於普通疫苗，凍乾型的疫苗性質穩定，便於儲存，可在常規冷鏈條件下貯存與運輸。

凍乾型疫苗性質穩定體現在哪些方面？據悉，因其在真空和低溫狀態下凍乾，不易發生氧化和熱變性，可最大限度保持疫苗特性；此外，因其易進行無菌化操作，汙染相對減少，臨床應用效果也較好。

此外，上述研發負責人指出，凍乾疫苗還具有生產成本較低，產生抗體速度快等優勢；因此已有多種疫苗製備成凍乾劑型，如凍乾劑型埃博拉病毒疫苗、HIV-1重組病毒載體凍乾疫苗、凍乾狂犬疫苗、鼻噴凍乾流感減毒活疫苗。

例如康泰生物全資子公司民海生物即將上市的人用狂犬疫苗（人二倍體細胞），其採用的便是凍乾技術，疫苗毒株 PM1503-3M株從法國賽諾菲巴斯德引進，是世界衛生組織推薦使用的狂犬病疫苗生產毒株，其免疫原性在全球範圍得到驗證；其已經上市的凍乾hib疫苗是國內首款凍乾hib疫苗，菌株分離自國內病人，疫苗免疫性好，保護率高。

此外，21世紀經濟報導記者獲悉，康泰生物的凍乾水痘減毒活疫苗已獲Ⅲ期臨床試驗總結報告，待國家藥監局生產注冊後可以量產上市。

值得注意的是，目前凍乾型新冠疫苗的研發日益受到世界各國的重視，其中凍乾mRNA疫苗研發較為熱門。

瑞吉生物創始人胡勇聯合武漢大學藍柯團隊，曾發表論文指出，其研究開發的凍乾脂質納米顆粒（LNP）mRNA新冠疫苗，可以在室溫下（25℃）儲存並具有長期穩定性，並證明了凍乾技術對不同mRNA序列和脂質成分的適用性。在該研究中，研究團隊通過調整mRNA-LNP製劑配方並添加凍乾保護劑，以及優化凍乾工藝，成功開發了凍乾劑型mRNA-LNP疫苗，可在4℃和25℃溫度條件下保持穩定。研究團隊開發了針對新冠病毒野生型、Delta突變株、Omicron突變株的凍乾mRNA-LNP新冠疫苗，均能誘導產生高水準的IgG滴度和抗體中和反應。hACE2轉基因小鼠體內實驗顯示，針對Delta突變株的凍乾mRNA-LNP疫苗能夠成功保護小鼠免受病毒感染並清除病毒。

此前，艾博生物聯合軍事醫學科學院秦成峰團隊等在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊發表論文，通過對艾博生物自主研發的脂質納米顆粒（LNP）載體的改造和工藝優化，實現其mRNA疫苗ARCoV在2-8℃下的穩定。此外，Moderna公司也有開發2-5℃保存條件的mRNA-LNP新冠疫苗（mRNA-1283），目前正在進行2期臨床試驗。

凍乾型疫苗產業化有何挑戰？

儘管凍乾疫苗有較多優勢，但研發凍乾型疫苗須克服諸多挑戰。

上述研發負責人指出，值得注意的是，冷凍和乾燥會對疫苗造成一定影響，但敏感性程度因疫苗而異；由多種菌株或多種抗原組成的疫苗的冷凍乾燥過程會更複雜。

冷凍過程會形成病毒內冰晶，這會增加產品體積並可能損壞脂質雙層；冰還會在冰和液體之間產生新的界面，增加表面誘導聚集的風險。

在初級乾燥步驟中，產品溫度至關重要，其會影響乾燥時間、升華速率和穩定性等。臨界配方溫度以上的乾燥可能導致無定形相在凍乾循環的流動性提高，這將導致蛋白質相互作用。

在去除結合水的二次乾燥階段，可能會發生蛋白質聚集和失活的現象，另外，二次乾燥直接影響殘留水分含量，從而影響疫苗的長期穩定性。

值得注意的是，穩定劑可在開發穩定的疫苗配方中起著關鍵作用。例如，無定形冷凍保護劑，在冷凍過程中可通過優先排除冷凍保護劑和蛋白質的水合作用在熱力學上保持穩定，其還可通過玻璃化作用提供動力學穩定性，從而減緩蛋白質和脂質膜的聚集；與冷凍保護劑類似，凍乾保護劑也可以通過玻璃化作用在乾燥階段發揮作用，實現動力學穩定。

總體來看，冷凍乾燥是提高疫苗熱穩定性的理想技術。疫苗製劑開發應探索凍乾保護劑和冷凍保護劑、其他穩定賦形劑的選擇以及凍乾過程中的冷凍乾燥方案的影響，以防止對疫苗造成任何損害。

“凍乾型疫苗研製難度較大，周期較長，生產企業要有足夠的科研實力以及研發投入支撐。”上述研發負責人指出，企業也可選擇從外部購買相關試劑，但目前我國凍乾保護劑還存在配方簡單、保護劑效果差異較大等問題。

上述負責人進一步指出，因目前市場上不同品牌以及不同批次的試劑質量有較大差距，所以要先確定試劑製造商是否合格，該過程對於控制質量非常重要；此外，實驗過程中需要建立高規格的原料質量標準。

“如想生產出穩定的高質量產品，需要產業鏈上下遊的共同努力；在實際生產環節，每個過程都至關重要，疫苗研發製備人員需高度參與生產的各環節，與凍乾操作人員密切溝通，以保證產品質量。”

本期編輯實習生黃菁珊