與病毒載體疫苗相比，核酸疫苗最大的優點在於製備過程非常簡單。
開發核酸疫苗最主要的門檻在於核酸遞送系統，即如何讓核酸疫苗高效地跨越細胞膜進入細胞內。
DNA疫苗在大動物和小動物中的表現都已經很好，為人用疫苗的開發奠定了良好的動物實驗基礎。
dMAb是由DNA疫苗發展而來的最前沿研究方向，已經超過了疫苗的範疇。
截至目前，已有多個新冠肺炎核酸疫苗臨床試驗在全球迅速開展，有望成為此次疫情的救火者。
核酸疫苗是將編碼抗原蛋白質的DNA或mRNA製成疫苗，並遞送至宿主細胞內表達抗原，進而誘導宿主對該抗原產生細胞免疫應答和體液免疫應答，使被接種者獲得相應的免疫保護能力，從而預防或治療疾病。
王賓則是少數經歷過核酸疫苗從實驗室概念，轉化到臨床試驗及商業化全過程的科學家。
自上世紀90年代起，王賓即在美國從事核酸疫苗研究工作，回國後又於2009年參與共同創建核酸創新疫苗研發公司艾棣維欣生物（Advaccine），並擔任公司首席科學顧問。當前他亦投身全球新冠肺炎疫苗開發競賽，早在1月30日艾棣維欣即與Inovio簽訂合作協議，推動候選聯合開發新冠DNA疫苗INO-4800。在中國的I期臨床試驗，目前該產品已獲FDA臨床研究批准在美國進入Ⅰ期臨床試驗，並在國內中國進入IND申請階段。
以下是王賓博士從多個角度與讀者分享核酸疫苗的發展歷史、技術特點及其在疫情下備受青睞的原因。
與核酸疫苗的淵源
研發客：近期，INOVIO製藥的上市公司公告和很多國外媒體的報道中，都稱您為中國最著名的DNA核酸疫苗專家（China’s Premier DNA Vaccine Expert）。請介紹一下您與核酸疫苗的淵源？
王賓：
上世紀90年代，我在美國Wistar研究所David B. Weiner教授實驗室做博士後以及我在賓夕法尼亞大學醫學院擔任助教授期間，從事了大量與核酸疫苗相關的免疫學和藥效學研究，以及產品開發工作。1992年，我們開發出了核酸疫苗技術，並利用該技術研製了預防性DNA疫苗及治療性DNA疫苗產品。
我們在1994年開展了全球第一個核酸疫苗的臨床試驗，並陸續開展了腫瘤疫苗等一系列項目。這些技術和項目當時轉讓給了惠氏製藥（現輝瑞），從此核酸疫苗也正式成為重要的疫苗研發技術路線，並被譽為“第三代”疫苗技術。David B. Weiner教授因此被譽為“DNA疫苗之父”，並擔任國際疫苗協會（ISV）的榮譽主席。
在這期間的十多年的時間裡，我親身經歷了核酸疫苗從學術領域的實驗室概念，轉化為工業界的產品並應用於臨床試驗的全過程，也學習瞭如何進行商業化的開發與應用，並與國際核酸疫苗領域有了深厚的淵源。
王賓博士
研發客：我們查閱過上世紀90年代核酸疫苗技術發明之初最早期的學術文獻，很多您都是第一作者。您當時是如何想到開發核酸疫苗這個全新技術的？
王賓：
我剛到David B. Weiner實驗室時，病毒載體疫苗的概念已經初步形成，我的研究方向是把病毒改造為載體，再把表達外源蛋白的基因包裝到病毒載體上製作疫苗。為了比較免疫學效果，我當時把組裝好的重組病毒載體疫苗和未經包裝的DNA質粒平行免疫動物，實驗結果顯示兩組的免疫效果都很好。我當時甚至不敢相信自己的實驗結果，多重複了幾次，發現在特定條件下DNA質粒真的不需要病毒載體包裝就可以誘導出很好的免疫反應，而且它與病毒載體疫苗相比，最大的優點在於製備過程非常簡單。與此同時，美國的另外一名教授也發現了裸露的DNA質粒注入小鼠體內可以檢測到蛋白質表達，這個結果印證了我們的發現。之後，我們很快沿著這個思路開發出了核酸疫苗技術。
遞送系統是主要門檻
研發客：建立核酸疫苗的開發平臺，需要具備哪些能力？
王賓：
首先要清楚選用哪一段序列，能夠更有效地表達蛋白質併產生更好的免疫原性，這是疫苗設計中需要考慮的關鍵因素，其非常依賴於經驗的積累，在此基礎上就是工藝方面的能力。我認為以下三方面的能力最為重要：
1）序列的設計和優化
2）遞送技術和工藝
3）生產製造工藝及質量控制
研發客：核酸疫苗最主要的技術開發門檻在哪裡？核酸疫苗是如何跨越細胞膜的？
王賓：
開發核酸疫苗最主要的門檻在於核酸遞送系統，即如何讓核酸疫苗高效地跨越細胞膜進入細胞內。目前主要分為電轉遞送和脂質體包裹遞送兩種主流技術，還有微針遞送等技術正在開發階段。
電轉遞送技術利用瞬間電流，通過物理的方式讓細胞膜打開，使核酸高效地通過。該技術將核酸遞送效率提高上千倍，使核酸疫苗的免疫效果在人體中得到了大幅度的提升，而且作為物理的遞送方式，安全性也非常好。
目前主流的人用DNA疫苗已經開始使用電轉儀。手持式電轉儀是一種醫療器械，注射完DNA疫苗之後，用電轉儀的槍頭在皮膚表面通一個瞬間的局部電流，可以使DNA疫苗快速完成遞送。電場一旦消失，細胞膜上的孔洞會自動消失，恢復成完整且不存在損傷的細胞膜。
對RNA疫苗來說，電轉也可以大幅提高遞送效率，但由於mRNA性質不穩定，降解太快，主流的RNA疫苗都未能使用電轉遞送，而是採用脂質體包裹遞送技術，一方面增加mRNA的穩定性，一方面提高遞送的效率。
研發客：核酸疫苗通過遞送技術進入細胞甚至細胞核之後，是否存在宿主基因組整合的風險？
王賓：
基因組整合的必要條件是存在特定的整合序列。一些帶有特定整合序列的DNA病毒具有整合人類基因組的能力；另一些RNA病毒則可以反轉錄為DNA，之後在酶的誘導下，通過特定整合序列和宿主基因組發生整合，例如HIV就是RNA反轉錄病毒。
我在美國Wistar研究所David B. Weiner教授實驗室做博士後研究期間，我們的團隊就在1994年開展了全球第一個DNA疫苗臨床試驗期間，。在試驗啟動前，FDA也曾與我們就此問題進行過深入討論，最後FDA即制定了DNA疫苗開發的指導原則，包括避免使用和人體基因組整合功能相似的序列、不能使用在人體細胞中有自我複製能力的序列等幾條關鍵的設計原則。
基於這些指導原則，二十多年來全球開展的數百個臨床試驗沒有發現基因組整合現象，也沒有發生過一例嚴重的不良反應，這些都證明了DNA疫苗的安全性。所以從FDA的角度，已經認為DNA疫苗是目前最安全的疫苗技術之一，對於同一DNA疫苗平臺的不同產品，無需額外進行GLP毒理學或生物分佈研究，也不必開展基因整合毒性研究。
RNA疫苗由於不需要進入細胞核，在不存在整合酶的情況下基本沒有基因組整合的風險。RNA疫苗的毒性風險主要來源於人工合成的原料中的核酸類似物所產生的毒性，以及mRNA採用的包裹材料所產生的毒性。
研發客：您覺得核酸疫苗與常見的其他類型疫苗如重組蛋白疫苗為主之相比有怎樣的獨特之處?
王賓：
這兩類疫苗由於抗原在機體內的呈現途徑不同，所激活的免疫反應也不同。宿主免疫系統中接觸和識別抗原的機制是：APC細胞（抗原提呈細胞）提呈抗原，並遷徙到引流淋巴結，激發後續的適應性免疫應答。
外源的重組蛋白疫苗注射進入機體後，被抗原提呈細胞吞噬加工後，通過MHC-II分子提呈給CD4 T細胞，使其激活並偏向Th2反應，隨後B細胞激活併產生水平更高的抗體，表現出來的免疫反應是以抗體為主，而對Th1型的細胞免疫反應，尤其是CD8 T細胞的免疫反應很弱。
核酸疫苗產生的蛋白質抗原則更像是病毒或細菌等病原物在體內生產的蛋白質抗原，被抗原提呈細胞的MHC-I分子和MHC-II分子提呈，分別激活CD4 T和CD8 T細胞，所以核酸疫苗還能誘導產生較強的Th1型細胞免疫反應。
這個性質使核酸疫苗也更適合作為“治療性疫苗”，可以看到全球有一多半的核酸疫苗都是針對腫瘤開發的，優勢在於激活CD8 T細胞的活性，而蛋白質疫苗在這方面比較弱，需要依靠佐劑等手段予以加強。
疫情下為何受青睞
研發客：為什麼不少新冠疫苗開發選擇核酸疫苗作為製備技術？
王賓：
從產品開發的角度，核酸疫苗的技術平臺一旦確定後，生產工藝和質量控制體系都可以通用和複用，不因抗原的基因變化而改變。所以核酸疫苗平臺技術CMC方面的標準化程度更高，能夠減少臨床前的大量工作，適合新產品的快速開發。對於DNA疫苗來說，它的穩定性很好，在室溫下可以保存較長時間，適用於疫苗保存條件無法滿足的偏遠地方或者疫苗的戰略儲備。
所以在疫情下，不少新冠肺炎疫苗選擇核酸疫苗作為疫苗製備技術，這類疫苗的臨床前開發時間更短，例如在美國已經進入臨床階段的前兩個新冠疫苗都是核酸疫苗。臨床研究樣品以及上市後產品的生產時間也較傳統疫苗耗時更短，同時DNA疫苗的運輸也更加方便。
對於DNA疫苗來說，它的產能較高且穩定性很好，在室溫下可以保存較長時間，適用於疫苗保存條件無法滿足的偏遠地方，或者也特別適合新冠疫苗的戰略儲備。
研發客：短期內DNA疫苗和RNA疫苗哪個開發技術難度更大？
王賓：
DNA疫苗是將人工生產的帶有抗原基因序列的DNA質粒注入體內，通過遞送技術使質粒跨過細胞膜，在細胞核內轉錄mRNA，再翻譯成蛋白質，誘導人體的免疫系統產生免疫反應。RNA疫苗，是直接將mRNA遞送到細胞內，省去了由DNA到mRNA轉錄的過程，直接翻譯蛋白質激活免疫反應。
但成熟的疫苗技術，除了要求免疫學方面的機理清晰，還需要有成熟的生產工藝體系和量產方面的可能性。相對而言，DNA疫苗製備的上下游全套技術更加成熟，DNA質粒通過大腸桿菌發酵，能夠快速量產，同時DNA質粒提取純化出來，性質非常穩定。
而RNA疫苗雖然在體內具有更短的轉化流程，但RNA疫苗的相關技術仍需時間來開發和驗證。首先，RNA 本身不穩定，很容易發生降解，需要先進的修飾和包裹技術；此外，人工在試管中製備出的mRNA，常常無法在一級序列和二級結構方面和人體DNA自然轉錄的mRNA保持一致，從而在翻譯蛋白質以及激活免疫反應的過程中存在差異。因此RNA的化學合成及大規模生產，都難度較大，研究者需要在mRNA的結構設計方面下功夫，這裡有技術突破的很好機會。
研發客：艾棣維欣和Inovio為何會攜手開發新冠疫苗，雙方各具有哪些經驗和優勢？
王賓：
艾棣維欣和Inovio兩家公司都主要從事核酸創新疫苗的研發。Inovio是第一個將針對冠狀病毒MERS-CoV的疫苗（INO-4700）推進到臨床研究階段的公司。同時Ⅰ期研究數據表明，其具有良好的耐受性，並且還在大約95％的受試者中誘導了高水平的抗體反應，同時還誘發了近90％參與者的T細胞應答。給藥後60周也維持對INO-4700的持久抗體應答。
艾棣維欣也在DNA疫苗技術與工藝開發、疫苗臨床前階段研發管理、病毒性肺炎臨床研究組織和管理方面有豐富的經驗，公司在研的預防呼吸道合胞病毒（RSV）感染的疫苗 BARS13，成功完成澳大利亞Ⅰ期 FIH（First-In-Human）臨床研究，這是我國企業自主開發的唯一一個處於臨床階段的 RSV 疫苗候選品種，也是全球首個從免疫學機理上解決 VED（Vaccine enhanced disease）問題的創新疫苗。
因此，本次合作能夠充分利用雙方的經驗與優勢，加速推進新冠疫苗研發。國際合作也能夠分享不同地區的病人臨床資源，解決臨床有效性的驗證問題爭取儘快推進新冠疫苗研發。
核酸疫苗的其他應用前景
研發客：過往其他核酸疫苗產品的開發進展如何？
王賓：
在動物疫苗領域，全球已經有五個DNA疫苗產品獲批上市了，分別針對馬、豬、犬、雞、魚的疾病預防，說明DNA疫苗在大動物和小動物中的表現都已經很好，為人用疫苗的開發奠定了良好的動物實驗基礎。
但人用疫苗的臨床開發週期更長。全球有數百個DNA疫苗臨床，進展最快的是INOVIO製藥的開發的VGX3100，正處於III期全球多中心臨床試驗階段，其中也包括中國，這是一款針對宮頸增生癌前病變CIN2/3的治療性疫苗。
RNA疫苗的進度相對慢一些，這兩年有大量的品種啟動臨床和臨床前的工作，最快的已經進入了Ⅱ期臨床。在RNA疫苗領域，這兩年全球已經誕生了多個獨角獸研發企業，包括Moderna、CureVac、BioNTech等，相信隨著技術和資金的投入，進度也會越來越快。
按照現在的進展，核酸疫苗已經快到了突破的邊緣。
預計在不久的將來，一旦有1~2個人用疫苗產品獲批上市，完成從新技術到產業化的概念驗證，核酸疫苗就會迅速變成炙手可熱的技術，製藥行業會爭相開發核酸疫苗產品。研發客：您在2012年獲得國際DNA疫苗大會創新獎，這是基於什麼樣的工作成果？
王賓：
這次獲獎主要是因為發現了DNA和蛋白質的“共免疫”技術並闡明瞭其原理，即蛋白質抗原和編碼同一蛋白質抗原的DNA質粒在共同免疫動物時，在特定的條件下能夠在體內誘導出Treg細胞應答，且誘導出來的Treg細胞是具備該蛋白質抗原特異性的iTreg。
Treg是一類重要的T細胞，主要負責T細胞負反饋“剎車”的功能，在腫瘤免疫和自身免疫病領域都有非常重要的應用。在此之前，Treg領域的免疫療法只有靶點為Treg的抗體和基於CAR-Treg的細胞過繼療法。共免疫技術首次實現了in vivo誘導iTreg，這個發現為DNA疫苗技術的應用開闢了全新的方向。
我們沿著這個發現，進一步開發出了針對自身免疫疾病的治療性疫苗技術，並稱之為“免疫耐受疫苗”技術。後來，經過持續的探索和研究，我們發現蛋白質加佐劑也能夠實現iTreg的誘導，與共免疫達到同樣目的。
研發客：包括誘導產生Treg的共免疫技術，DNA疫苗未來有哪些最具潛力的應用方向？
王賓：
我認為最具潛力的開發方向包括以下幾個方面：
1）共免疫技術，誘導Treg細胞的免疫調控；
2）針對腫瘤新抗原Neo-antigen的個性化腫瘤DNA疫苗；
3）利用DNA Prime + Protein Boost開發難度較高的預防性疫苗；
4）dMAb技術：利用DNA質粒，誘導人體細胞高效表達生產單克隆抗體。
關於最後這一點，dMAb也叫核酸抗體，是由DNA疫苗發展而來的最前沿研究方向，但已經超過了疫苗的範疇。它的基本原理是，DNA質粒能帶很長的基因序列，將它遞送到細胞內的，不只是能誘導細胞表達抗原，實際上還能表達抗體。dMAb技術，將人體的細胞變成單克隆抗體的生產工廠，人們以後將不必在體外生產抗體。這會為抗體藥物的開發效率、工藝和生產等領域帶來全面的革命，有著不可估量的潛力 。
總第1038期
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