灭活重组流感疫苗：下一代流感防控的核心方向

摘要：本文系统解析了灭活重组流感疫苗的研发进展、技术突破及应用前景。作为应对流感病毒快速变异的关键手段，灭活重组技术结合了基因工程的精准性与灭活工艺的安全性，通过改造病毒抗原（如血凝素 HA）和优化灭活试剂（如β-丙内酯），有望突破传统疫苗的局限。文章对比了现有灭活方法的优劣，详解重组抗原设计策略（如 HA 茎部靶向、计算优化抗原）及新型佐剂的应用，指出灭活重组疫苗是开发通用流感疫苗（UIV）的核心路径。同时，本文也探讨了技术挑战，如生产复杂性、安全性评估等，并展望了其在全球流感防控中的变革性价值。推荐阅读：

一、流感防控的迫切需求与疫苗技术现状

流感病毒是全球公共卫生的 “常驻威胁”，每年导致 300–500 万重症病例和 29–65 万人死亡。其抗原漂移（基因小突变）和抗原转变（基因重配）特性，使得季节性疫苗需每年更新，且常因病毒变异出现 “匹配失效”。例如，2021–2022 季美国 H3N2 疫苗株与流行株不匹配，导致病例激增。

目前，美国市场的流感疫苗主要分为三类：灭活流感疫苗（IIV）、减毒活流感疫苗（LAIV）和重组 HA 疫苗（RIV）。其中，IIV 因安全性高、适用人群广（覆盖 6 月龄以上），是全球使用最广泛的类型（表 1）。但传统 IIV 依赖自然病毒株，难以应对快速变异，因此灭活重组流感疫苗成为下一代疫苗的研发焦点—— 它通过基因工程改造抗原，结合灭活工艺，可诱导更广泛、更持久的保护。

二、现有灭活流感疫苗：从全病毒到拆分疫苗的演进1. 疫苗类型的迭代：安全性与免疫原性的平衡

• 全病毒灭活疫苗（WIV）：1940 年代问世，通过鸡胚培养病毒后灭活制成，免疫原性强但副作用明显（如发热、局部肿痛）。

• 拆分灭活疫苗（SIV）：1968 年替代 WIV，通过去污剂（如 Triton X-100）破坏病毒膜结构，降低毒性但保留抗原性。目前 SIV 是市场主流，占美国 IIV 的 80% 以上。

尽管 SIV 安全性更高，但免疫原性较弱，尤其对老年人保护不足。相比之下，WIV 能激活更全面的免疫应答（如诱导细胞毒性 T 细胞），但需改进灭活和纯化技术以减少副作用。

2. 美国市场流感疫苗概况（表 1）

当前美国市场的流感疫苗可分为多种类型，具体如下表所示。其中，四价灭活疫苗（IIV4）覆盖 2 种 A 型（H1N1、H3N2）和 2 种 B 型病毒，是季节性接种的核心选择,其中以MDCK细胞为基质还有昆虫细胞重组HA亚单位疫苗是鸡胚为基质裂解疫苗的下一代新技术。

表 1：2023–2024 年美国市场可用流感疫苗

三、灭活工艺的核心：甲醛与β- 丙内酯的技术较量

灭活是疫苗生产的关键步骤，需在消除病毒感染性的同时保留抗原性。目前主流试剂为甲醛（FA）和β- 丙内酯（BPL），两者机制与效果差异显著。

1. 甲醛：传统但有局限的 “老方法”

甲醛通过烷基化反应交联病毒蛋白质和核酸（图 1），自 1930 年代起用于疫苗生产。其优势是工艺成熟，但存在明显短板：

• 灭活时间长（2–7℃下需 24 小时），可能破坏 HA 蛋白构象，降低免疫原性；

• 无法有效激活TLR7 通路（天然免疫受体），可能削弱免疫应答；

• 残留甲醛需严格控制，避免副作用。

图 1：甲醛与流感病毒 RNA 和蛋白质的反应机制
（A）甲醛与病毒 RNA（尿嘧啶）的反应；（B）甲醛与蛋白质氨基酸的反应

2. β- 丙内酯：更高效的 “新一代灭活剂”

BPL 通过烷基化病毒核酸（图 2）阻断其复制，对蛋白质抗原性的破坏更小 [22]。相比甲醛，其优势显著：

• 灭活更彻底：可完全灭活 H1N1、H3N2、H5N1 等多种亚型，而甲醛对部分毒株灭活不完全；

• 速度更快：室温下 35–170 分钟即可完成，甲醛则需数天；

• 保留更多抗原性：BPL 灭活的 H5N1 疫苗对异源 H1N1 的保护效果优于甲醛灭活疫苗；

• 安全性可控：BPL 半衰期短（25℃下约 3 小时），易通过加热去除残留。

目前，美国 FDA 已批准两款 BPL 灭活疫苗（如 Afluria Quadrivalent），但其应用仍受限于生产工艺的监管壁垒。

图 2：β- 丙内酯与流感病毒 RNA 的反应机制

（Nu 代表亲核分子，展示 BPL 如何通过化学反应阻断病毒核酸功能）

四、灭活重组技术：突破传统疫苗的 “变异困境”

传统灭活疫苗依赖自然病毒株，难以应对快速变异。灭活重组流感疫苗通过基因工程改造抗原，结合灭活工艺，实现“精准设计”，是开发通用流感疫苗（UIV）的核心策略。

1. 反向遗传学：重组病毒的 “制造工厂”

反向遗传学技术（1990 年代问世）可通过质粒系统合成病毒，无需依赖自然毒株 。最常用的是 “8 质粒系统”（图 3）：

图 3：生成重组 A 型流感病毒的 8 质粒系统
（6 个质粒来自 A/PR/8/34 的核心基因，2 个质粒携带目标 HA 和 NA 基因，共转染细胞后生成重组病毒）

• 6 个质粒来自高增殖性毒株（如 A/PR/8/34），提供复制骨架；

• 2 个质粒携带目标毒株的血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）基因；

• 共转染细胞后，2–3 天即可生成重组病毒。

该技术不仅缩短生产周期（省去传统筛选步骤），还能精准引入突变（如增强 HA 稳定性），为抗原设计提供灵活性。

2. 重组抗原设计：靶向病毒的 “保守区域”

血凝素（HA）是流感病毒的主要抗原，分为易变异的 “头部” 和保守的 “茎部”。重组疫苗通过设计 HA 蛋白，引导免疫应答靶向保守区域，实现跨株保护：

• HA 茎部策略：

• • 高糖基化：在 HA 头部增加糖基化位点，遮蔽可变区域，迫使免疫系统针对茎部产生抗体。动物实验显示，此类疫苗可使小鼠对异源毒株的存活率从 0 提升至 100%；

  • 嵌合 HA（cHA）：保留茎部不变，替换头部为其他毒株序列。Ⅰ期临床试验显示，cHA 疫苗诱导的茎部抗体在 420 天后仍比安慰剂组高 2 倍 。

• HA 头部优化策略：

• COBRA 技术：通过计算融合不同毒株的头部保守序列，诱导广谱抗体。例如，COBRA-SIV 疫苗可保护雪貂抵御多种 H1N1 和 H3N2 变异株；

• 集中式 HA：选取能代表进化树各分支的毒株，覆盖更多变异类型。

五、佐剂的 “助推作用”：增强免疫应答的关键

佐剂可增强疫苗的免疫原性，尤其对免疫功能较弱的人群（如老年人）。下一代佐剂不仅能提升抗体水平，还能激活 T 细胞免疫，扩大保护范围：

• TLR 激动剂：如 TLR7/8 激动剂可激活天然免疫，增强 Th1 型应答，使疫苗对异源毒株的保护率提升 30%–50%；

• cGAMP：激活cGAS-STING 通路，在老年小鼠中可使疫苗存活率提高 4–5 倍，且无需增加抗原剂量；

• R-DOTAP：阳离子纳米颗粒，可将抗原递送进细胞，激活细胞毒性 T 细胞（CTL），使 COBRA 疫苗的存活率从 30% 提升至 100%。

目前，MF59（一种含角鲨烯的佐剂）已应用于临床，可减少老年人流感相关住院率 58.5%。

六、挑战与未来：灭活重组疫苗的 “成长之路”

尽管前景广阔，灭活重组流感疫苗仍面临多重挑战：

1. 生产复杂性：反向遗传学技术对实验室级别要求高，规模化生产需优化工艺（如细胞培养替代鸡胚）；

2. 安全性评估：重组病毒可能因抗原重组改变致病性，需严格评估其生物安全性；

3. 成本与可及性：重组抗原和佐剂的加入可能提高价格，需通过技术普及降低成本，惠及低收入地区；

4. 病毒进化压力：疫苗可能诱导病毒产生新的逃逸突变，需结合全球监测及时更新疫苗株。

未来的突破方向包括：

• 开发多抗原疫苗（同时表达 HA 和 NA），利用 NA 的保守性扩大保护；

• 优化 BPL 灭活工艺与佐剂组合（如 BPL+MF59），平衡安全性和免疫原性；

• 推动通用疫苗的临床转化（如 cHA 疫苗已进入Ⅰ期临床试验）。

灭活重组流感疫苗整合了基因工程的精准设计与灭活工艺的安全优势，是应对流感变异的 “利器”。从 β- 丙内酯灭活技术的应用到 HA 保守区域的靶向设计，再到新型佐剂的开发，每一步突破都让 “通用流感疫苗” 的目标更近。

未来，随着技术普及和全球协作的加强，灭活重组疫苗有望终结 “每年一换” 的防控模式，为全人群提供长期、广谱的保护，彻底改变流感防控的格局。

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