摘要：冠状病毒SARS-CoV-2株的出现及其对全球健康的影响，使得研制有效、安全的疫苗成为当务之急。目前，SARS-CoV-2与2002/2003年和2012年分别出现的SARS和MERS冠状病毒一起被列入威胁全球健康的冠状病毒疾病。截至2020年4月，这些冠状病毒株还没有商业疫苗。尽管如此，从MERS和SARS疫苗开发工作中获得的知识对COVID-19具有很高的价值。在这里，我们回顾了过去和正在进行的针对临床相关冠状病毒株的疫苗开发工作，以期该信息有助于为COVID-19开发有效和安全的疫苗。此外，从自然暴露的个体和动物模型到冠状病毒株的信息也被认为有助于开发针对COVID-19的有效疫苗。

SARS冠状病毒疫苗：在2002-2003年非典爆发后，世界各地的一些实验室开始进行预防非典的疫苗研发研究。大多数亚单位疫苗（基于构成病毒的特定蛋白质的疫苗）针对病毒的棘突糖蛋白。SARS冠状病毒结合该糖蛋白并进入宿主细胞。因此，诱导针对这种蛋白质的强烈免疫反应的疫苗将对阻止病毒在自然感染期间进入宿主细胞产生重大影响。主要在临床前研究中，研究了基于减毒活病毒或灭活病毒，重组病毒载体，DNA，病毒样颗粒（VLP）和可溶性蛋白的疫苗。减毒活病毒和灭活病毒疫苗是基于使用整个SARS冠状病毒。通过删除病毒基因组的组成部分或使用物理或化学方法，使该病毒无法复制，并大大降低了传染性。在重组病毒载体的情况下，已经对能够感染宿主细胞的不同于SARS-CoV的病毒进行了基因工程改造，以表达SARS-CoV的成分。VLPs是一种非传染性的多蛋白结构，由病毒蛋白自组装成病毒样结构而形成。表1总结了这些疫苗以及临床前和临床研究的结果。据我们所知，只有基于灭活SARS病毒的疫苗、基于SARS S糖蛋白的DNA和可溶性蛋白才进入临床阶段（I期）。在疫苗开发领域，人们希望能够确切地知道疫苗是否能够提供预防病毒感染和临床症状的保护。由于SARS冠状病毒具有毒力，因此未进行人体挑战研究。 因此，未评估疫苗的保护功效。

中东呼吸综合征冠状病毒疫苗

自MERS冠状病毒于2012年出现以来，已经开发了几种疫苗。与SARS疫苗一样，大多数MERS亚单位疫苗都是基于S糖蛋白。基于灭活和减毒活病毒，重组病毒载体，纳米颗粒，DNA和可溶性蛋白质的疫苗已开发并主要在动物模型中进行了测试。据我们所知，只有一种基于DNA的疫苗已经在临床试验（I期）中进行了试验，其他疫苗如MVA（改良痘苗病毒安卡拉）和腺病毒正处于研究阶段。

用于疫苗研制的MERS冠状病毒棘突（S）糖蛋白结构方案。MERS冠状病毒S糖蛋白主要用于冠状病毒疫苗的研制。S糖蛋白能诱导高滴度的中和抗体，并且在亚单位疫苗中经常被利用。S糖蛋白通过S糖蛋白的受体结合域（RBD）与宿主细胞受体DPP4（二肽基肽酶4）结合。S糖蛋白可分为两个亚单位，S1和S2。亚单位S1含有RBD。亚单位S2包含病毒用于膜融合和进入宿主细胞的七肽重复区（HR1和HR2）。S糖蛋白是I类融合蛋白，如图所示，它以三聚体的形式存在。 DPP4二肽基肽酶4，S的S1 S1亚基，S的S2 S2亚基，RBD受体结合结构域。 TMD跨膜结构域。

COVID疫苗

COVID-19的疫苗尚处于临床前开发阶段，由于该疾病的近期出现，尚未完成临床阶段。根据WHO的数据，截至2020年3月13日，正在为COVID-19开发41种候选疫苗。下表总结了这些当前的开发工作。使用表达SARS-CoV-2 S糖蛋白的基于mRNA的疫苗。

动物模型：由于缺乏合适的动物模型来测试这些疫苗，有效的SARS和MERS疫苗的开发受到了阻碍。尽管动物模型对SARS和MERS冠状病毒产生免疫反应，但这些动物表现出有限的病毒复制和疾病的临床表现（发烧、咳嗽、流鼻涕、呼吸急促、病毒血症、肺炎），通常不会导致死亡。这对评估疫苗所提供的保护产生了一定的限制。一些研究通过使用转基因动物模型解决了缺少合适的动物模型的问题，这些模型使这些动物更容易接受冠状病毒感染。 通过这些方法，动物模型允许系统性病毒复制，并分析SARS和MERS疾病和临床相关的症状。例如，创建了转基因小鼠以表达SARS-CoV的人类细胞受体（人类血管紧张素转换酶2）。提高了对感染的敏感性，并评估了对致命剂量病毒的保护作用。其他方法涉及使用适应小鼠的冠状病毒毒株，该毒株可以复制并诱导类似于人类感染的健康状况（例如，严重的肺炎，导致死亡的病毒血症）。SARS和MERS的转基因小鼠模型现已上市。

非人类灵长类动物也已用于测试冠状病毒疫苗接种后的保护作用。 就MERS而言，恒河猴允许病毒复制，但似乎并未出现严重的临床症状（呼吸频率增加，发烧，咳嗽增加）。已经证明，普通的绒猴会表现出严重的疾病症状，导致死亡，但是关于它们在主动免疫实验中的应用的信息却很少。就SARS而言，该病毒在食蟹猕猴和非洲绿猴中表现出不同的肺部病理和有限的临床症状。这种症状虽然有限，但可以分析候选疫苗的保护作用。

人们普遍认为，针对SARS和MERS S糖蛋白的中和抗体在针对这些冠状病毒的保护中起主要作用。中和抗体是结合并中和宿主细胞病毒感染的抗体。以MERS和SARS S糖蛋白为靶点的疫苗接种动物和被动免疫方法诱导了与保护作用相关的高滴度中和抗体。然而，适应性T细胞反应（免疫系统的另一个分支）是否也能在提供保护方面发挥作用仍然是个疑问，很少有研究涉及这个问题。例如，一项研究证明，特异性CD4+ 和CD8+ T细胞肽对SARS-CoV具有保护作用。另一项研究指出，DNA疫苗诱导的小鼠对SARS-CoV的保护仅归因于抗体反应。在MERS中，非人类灵长类动物接种疫苗的效果与使用DNA疫苗诱导CD8+ T细胞反应（除中和抗体外）有关。. 因此，疫苗诱导的保护可能取决于不同的因素，如选择的疫苗接种平台、抗原、动物模型和疫苗接种途径。

很少有动物实验解决过某种疫苗接种方案是否可以引起长期保护的问题。至少75％的小鼠接种S糖蛋白病毒载体的SARS疫苗和基于蛋白的疫苗在接种4到12个月后显示出一定程度的感染防护。就MERS而言，蛋白质疫苗以及DNA和蛋白质疫苗的组合已被证明对小鼠和猕猴具有一定程度的长期保护作用。通常，这些研究集中于在疫苗接种过程中诱导持久性中和抗体。，而T细胞应答的贡献提及甚少。

安全性：

有关SARS和MERS疫苗安全性的研究相对较少。人们关注的是抗原依赖性增强（ADE）的诱导以及疫苗接种或自然再暴露引起的其他不良反应。当针对病毒蛋白质的非中和抗体增强病毒进入宿主细胞的能力，同时增强病毒的传染性时，就会出现ADE现象。 已经在接种针对特定物种冠状病毒（猫传染性腹膜炎冠状病毒）的猫中观察到ADE。对于SARS，在动物模型中由疫苗诱导的抗体依赖性增强作用和其他不良反应引起了人们的关注。

已经发现，在某些动物模型中，某些表达SARS S糖蛋白或使用完整灭活病毒的疫苗在接种后会诱发肺免疫病理和肝炎。此外，在接种灭活的MERS-CoV疫苗的小鼠中，MERS冠状病毒疫苗在激发后可诱导肺浸润。值得注意的是，一些SARS-CoV感染的动物模型没有产生对MERS-CoV的保护抗体（反之亦然），它们在二次感染后可能产生不良反应。其他关于小鼠被动抗体转移和非人灵长类实验的研究还没有发现有关ADE或病理作用的证据。通过使用相同蛋白的截短形式，已经解决了使用S糖蛋白诱导ADE的问题。使用受体结合域（RBD）或S糖蛋白的S1亚单位可以在避免ADE的同时诱导中和抗体的产生。该想法是将抗体的诱导集中在相关的S区域上，以有效地进行病毒中和，从而避免诱导针对S蛋白其他区域的潜在非中和抗体。尽管似乎没有直接证据证明这一观点，但已经测试了基于这些区域的疫苗，从而可以在小动物和非人类灵长类动物中诱导高滴度的中和抗体并提供一定程度的保护。

结论：针对冠状病毒株（例如SARS和MERS）的疫苗开发工作可以帮助指导针对COVID-19的疫苗开发工作。研制高效、安全的COVID-19疫苗应考虑到ADE的可能性和以前在SARS和MERS中观察到的其他不良反应。即使仅在某些动物模型中看到了这些特征，但COVID-19的可能性仍有待考虑。此外，这些疫苗开发工作应解决中和抗体产生短期免疫原性的可能性，正如SARS和MERS-CoV。还应考虑利用T细胞反应进行冠状病毒疫苗接种的可能性（与B细胞反应一起）。这些反应在动物模型中表现出持久性和保护性。还应考虑采取佐剂，S糖蛋白的裁剪，不同的疫苗接种途径以及使用未开发的疫苗平台来增强免疫原性和预防潜在不良影响等策略。值得一提的是，使用冠状病毒的N蛋白进行疫苗接种可能会带来许多好处。如前所述，使用该抗原时有可能提供长期的交叉保护。值得注意的是，冠状病毒接触者短期免疫原性和保护性的证据并不意味着不可能获得有效的疫苗。

原文出自：https://link.springer.com/article/10.1007/s40121-020-00300-x

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