摘要:流感每年导致全球数十亿人感染、数十万死亡,而传统季节性疫苗“年年换、保护弱”的痛点一直难以解决。随着科技突破,靶向保守抗原、AI设计抗原、纳米载体等新技术正在催生“通用流感疫苗”。本文从流感的危害与传统疫苗的局限入手,通俗解读通用疫苗的核心原理、关键技术和最新进展,带大家看清这款能跨越病毒变异、实现长期保护的疫苗,离我们的生活还有多远。
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一、流感:每年卷土重来的“健康杀手”
说起流感,很多人觉得只是“重感冒”,但它的杀伤力远超想象。作为一种急性呼吸道传染病,流感病毒主要通过飞沫和污染表面传播,每年都会引发全球性季节性疫情,更可能突然爆发大流行。
数据显示,全球每年约有10亿流感病例,其中300-500万是重症患者,29-65万人因呼吸道并发症死亡。更让人揪心的是,不同人群面临的风险差异巨大:发达国家65岁以上老人是死亡高危群体,而发展中国家5岁以下儿童的流感相关死亡率高达99%。除了健康威胁,流感还会造成巨额经济损失,比如医疗支出增加、员工缺勤、人力资本下降等。
一直以来,接种疫苗是预防流感最有效的手段。我们现在打的大多是季节性流感疫苗,科学家会根据全球病毒监测数据,预测当年流行的毒株,再针对性研发疫苗。以2024-2025美国流感季为例,就有三价灭活疫苗、重组疫苗和减毒活疫苗等多种选择,主要针对H1N1、H3N2等常见毒株。但这些疫苗有个致命缺点——“赶不上病毒变异”。
表:2024–2025 年美国市场可用流感疫苗
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二、传统流感疫苗的3大致命局限
尽管季节性疫苗已普及多年,但它的短板越来越明显,根本无法彻底解决流感威胁:
首先是“生产慢、易突变”。传统疫苗大多靠鸡蛋培养病毒,这种方法不仅依赖大量受精鸡蛋,供应链很脆弱,还可能让疫苗毒株在鸡蛋中发生变异,导致疫苗效果大打折扣。更关键的是,鸡蛋培养需要6个月左右时间,而流感病毒变异速度极快,等疫苗生产出来,流行毒株可能已经变了。
其次是“保护范围窄”。季节性疫苗只能针对预测的特定毒株有效,一旦病毒发生“抗原漂移”(也就是微小变异),疫苗效力就会大幅下降,有时甚至只有20%-60%。这就是为什么有人年年打疫苗,却还是会中招。
最后是“需年年接种”。由于病毒不断变异,疫苗必须每年更新配方,大家也得每年按时接种,不仅麻烦,还会影响接种覆盖率,尤其对老人、儿童等高危群体来说,连续接种的依从性很难保证。
这些局限让科学家们意识到:必须研发一种能突破“株特异性”限制、实现长期保护的“万能流感疫苗”。
三、通用流感疫苗的核心逻辑:瞄准病毒“不变的软肋”
要实现“万能保护”,关键在于找到流感病毒身上“不会变”的部分——也就是保守抗原。流感病毒虽然变异快,但它的一些核心结构蛋白非常稳定,几乎所有毒株都有,这些就是万能疫苗的“瞄准目标”。
1.4类核心保守抗原(疫苗的“攻击靶点”)
流感病毒属于正粘病毒科,基因组由8段单链RNA组成,编码11种蛋白质。其中,HA(血凝素)、NA(神经氨酸酶)、M2e(M2蛋白胞外域)、NP(核蛋白)和M1(基质蛋白)是最关键的保守抗原:
•HA蛋白茎部:HA蛋白是病毒表面的“钥匙”,负责绑定人体细胞受体进入细胞。它的头部变异快,但茎部高度保守,针对这个区域的抗体能中和多种流感亚型。
•NA蛋白:NA是病毒的“释放工具”,能帮助子代病毒脱离宿主细胞。它的酶活性位点在所有A、B型流感病毒中都很保守,抗体能通过抑制其活性阻止病毒扩散。
•M2e:这是病毒包膜上的质子通道,仅由23个氨基酸组成,几乎不会发生逃逸突变。虽然免疫原性弱,但通过技术改造后,能激发有效的免疫反应。
•NP和M1:这两种是病毒的内部结构蛋白,保守性强,能激活杀伤性T细胞,减轻病情严重程度。
2. 病毒结构一目了然(图1)
下图清晰展示了流感A病毒的结构,我们前面提到的HA、NA、M2、M1、NP等抗原都在其中,这些就是万能疫苗的核心攻击目标。
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作者绘制的流感A病毒结构示意图,展示了脂质包膜、表面糖蛋白(HA、NA)、基质蛋白(M1、M2)及内部基因组等关键结构
四、万能疫苗的4大核心技术:突破传统疫苗瓶颈
找到了病毒的“软肋”,科学家们通过4种创新技术,让疫苗能精准攻击这些保守抗原,实现广谱保护:
1. 免疫聚焦技术:让免疫系统“不跑偏”
传统疫苗会让免疫系统同时攻击病毒的多个部位,其中变异快的头部会分散注意力,导致针对保守茎部的抗体很少。免疫聚焦技术就像“定向引导”,通过改造抗原结构,比如制作嵌合HA蛋白(相同茎部+不同头部),或者去掉变异快的头部,让免疫系统集中火力攻击保守区域,从而产生广谱抗体。
2. 多抗原组合技术:一次激发多重保护
这种技术就像“组合拳”,把HA茎部、M2e、NP等多种保守抗原整合到一种疫苗里,同时激发体液免疫(产生抗体)和细胞免疫(激活T细胞)。比如把不同亚型的HA蛋白共价连接,或者将M2e与核蛋白融合,搭配纳米佐剂,既能覆盖更多毒株,又能提升保护效果。
3. COBRA技术:AI设计“万能抗原”
这是借助生物信息学的黑科技!科学家收集大量流感病毒序列,通过AI算法进行迭代比对,设计出“ consensus序列”(共识序列),也就是综合了过去、现在甚至未来可能出现的毒株特征的人工抗原。这种AI设计的抗原能覆盖绝大多数流感亚型,比天然抗原的保护范围广得多。比如针对H1N1的COBRA疫苗,已被证明能有效对抗多种漂移毒株。
4. 纳米颗粒疫苗:提升免疫效果的“超级载体”
纳米颗粒就像“抗原运输车”,能将多个保守抗原高密度、有序地展示出来,不仅能提高免疫原性,还能快速到达淋巴结,增强抗原呈递。比如铁蛋白纳米颗粒携带HA茎部、NP和M2e,能诱导持续6个月以上的交叉免疫; baculovirus衍生的纳米颗粒,能同时表达HA、M2e和靶向配体,实现对多种流感A亚型的全面保护。
五、疫苗递送平台:从鸡蛋到mRNA的进化
有了优秀的抗原设计,还需要高效的递送平台,让疫苗能安全、快速地激发免疫反应。目前疫苗递送平台主要分为传统和新一代两类,各有特点:
1. 传统递送平台: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,但鸡蛋培养可能导致毒株变异,生产周期长达6个月。
•减毒活疫苗:通过冷适应等方法降低病毒毒性,能在呼吸道轻度复制,激发全面免疫,但对免疫缺陷人群、孕妇和老人不安全。
•重组蛋白疫苗:直接生产病毒的抗原蛋白,安全性好、设计灵活,但研发依赖抗原表位的先验知识,周期较长。
2. 新一代递送平台:快速、广谱、高效
•mRNA疫苗:这是新冠疫情中大放异彩的技术,通过脂质纳米颗粒(LNP)递送编码抗原的mRNA,无需培养病毒,生产快速、可规模化。它能同时激发体液和细胞免疫,目前多价mRNA疫苗已在动物实验中展现出对20种HA亚型的保护效果。不过mRNA疫苗可能有注射部位肿胀、疲劳等副作用,严重的还可能引发心肌炎,需要进一步优化。
•重组病毒载体疫苗:利用改造后的腺病毒、痘苗病毒等作为载体,携带流感抗原基因。载体本身有佐剂效应,能精准靶向免疫细胞,已在新冠疫苗中验证有效,流感领域仍在临床前研究阶段。
•结合疫苗:将免疫原性弱的抗原(如M2e、NA)与载体蛋白连接,提升免疫效果,还能通过细菌表达系统规模化生产,适合广谱保护。
3. 疫苗类型对比(表1)
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4. 核酸疫苗递送方式(表2)
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六、佐剂:疫苗的“增效器”
除了抗原和递送平台,佐剂也是疫苗的关键组成部分,它能增强免疫反应的强度、广度和持久性,就像疫苗的“助推器”。目前常用的流感疫苗佐剂主要有4类:
•铝佐剂:最常用的传统佐剂,通过形成抗原储库、促进吞噬作用激发体液免疫,但细胞免疫反应弱,可能引起局部反应。
•emulsion佐剂:如MF59和AS03,属于油包水乳液,能提升抗原摄取效率,激发Th1/Th2混合免疫,已用于大流行流感疫苗。
•TLR激动剂佐剂:激活先天免疫,促进适应性免疫反应,比如MPLA(TLR4激动剂)、CpG 1018(TLR9激动剂),已在多种疫苗中获批使用。
•新型佐剂:如甘露聚糖类化合物、TLR3/5激动剂等,正在临床前研究中,有望进一步提升疫苗效果。
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七、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经取得了诸多突破:靶向HA茎部的疫苗在动物实验中实现了跨亚型保护,COBRA技术设计的抗原能覆盖绝大多数流行毒株,mRNA和纳米颗粒平台让快速生产成为可能。部分候选疫苗已进入临床试验,展现出良好的安全性和免疫原性。
但要实现广泛应用,还需要克服几个关键挑战:一是保守抗原的免疫原性较弱,需要进一步优化设计;二是要确保疫苗能激发长期保护,避免频繁加强接种;三是需要明确疫苗保护的相关指标,为临床审批提供依据;四是要通过大规模临床试验验证安全性和有效性,尤其是对老人、儿童等高危人群。
不过,随着结构生物学、AI设计、纳米技术的融合发展,以及新冠疫苗研发积累的经验,万能流感疫苗的落地速度正在加快。科学家预测,未来几年内,可能会有部分广谱流感疫苗获批上市,逐步替代传统季节性疫苗,最终实现“一次接种、长期保护”的目标。
结语
从依赖鸡蛋培养的传统疫苗,到AI设计抗原、mRNA递送的新一代技术,人类对抗流感的武器正在不断升级。万能流感疫苗不仅能解决“年年接种、年年中招”的痛点,更能为应对流感大流行提供终极方案。
虽然目前还面临一些技术挑战,但随着全球科学家的共同努力,这款能跨越病毒变异、守护全人群健康的“终极武器”,已经离我们越来越近。相信在不久的将来,我们再也不用为每年的流感疫苗发愁,真正实现对流感的精准防控。
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