儿童支原体肺炎为何至今没有疫苗?研发进行到哪一步了?
“孩子发热咳嗽一直不见好,甚至出现痰中带血的症状。”最近,有家长反映,自家孩子发热咳嗽严重,都不敢送孩子去幼儿园了。海报新闻记者发现,济南很多医院的肺炎患儿确实有所增加。山东大学第二医院儿内二科主任赵飞介绍,今年学龄期和学龄前期儿童肺炎支原体肺炎增多,还出现了低龄化的特点。目前,医院的肺炎患儿比前段时间增加了大概1/3,一些比较严重的患儿需要住院治疗。
“最近山大二院儿童医学中心接诊的患儿就明显多了起来,其中许多是肺炎支原体感染引起的上、下呼吸道感染的患儿。”赵飞说,这与秋季天气早、晚温差大等有关,忽冷忽热孩子就容易感染。加之秋冬季是支原体流行季节,在幼儿园、小学往往会出现相互传染,易造成局部流行。
症状较轻的患儿表现为低热或无热、咳嗽等,症状严重的则会表现出大叶性肺炎甚至“白肺”。不过,赵医生表示,家长们无需过度惊慌,因为大部分大叶性肺炎甚至“白肺”患儿经过治疗,均可以逆转,只不过治疗时间比较长,一般需要2周左右,少部分则需要一至两个月,严重的可能需要更长时间才能痊愈。“目前,肺炎支原体引起的大叶性肺炎占相当大的比例。”
值得关注的是,以往肺炎链球菌肺炎在儿童大叶性肺炎中占比最高,国家建议接种的13价、23价肺炎疫苗是预防肺炎链球菌肺炎的。从近期的数据来看,肺炎链球菌引起的大叶性肺炎明显低于支原体引起者,疫苗的作用显而易见,肺炎支原体成了儿童常见呼吸道感染的重要病原体,而目前尚无预防肺炎支原体感染的疫苗。
造成没有支原体肺炎疫苗的原因主要有以下几点:
1.支原体的多样性:支原体是一类细菌样微生物,存在着多种不同的亚型和血清型,这使得疫苗的研发变得更为困难。
2.免疫反应复杂:支原体感染后,机体免疫反应的调节机制较为复杂,包括细胞免疫和体液免疫等多个环节,因此需要开发一种能够促进全面免疫反应的疫苗。
3.疫苗研发难度大:由于支原体的特殊生命周期和生长需求,对支原体进行纯化、培养和繁殖都比较困难,这给疫苗来了很大的挑战。此外,支原体感染的症状通常比较轻微且自限性,使得人们对疫苗的需求相对较低,也减少了研发和推广疫苗的动力。
研发还要多久?
自1944年支原体被Eaton从一位原发性非典型性肺炎患者的痰标本中首次发现并分离之后,肺炎支原体感染(MP)就成为了一直以来社区获得性肺炎的主要病原体之一(20%-30%)。关于其发病机制中细胞黏附、细胞毒效应、免疫功能紊乱等基础研究也一直延续至今,为当下MP疫苗的研发提供了前提基础。
但不幸的是,尽管兽用Mp减毒活疫苗和灭活疫苗在国内外都已上市,长期使用被证明安全有效。但人用Mp疫苗目前仍处于研发早期阶段,至今仍无任何商业项目有所涉猎。
而造成支原体肺炎疫苗研发困难的主要原因主要有几点:
一者,支原体多种不同的亚型与血清型使得疫苗研发困难;
二者,免疫反应复杂,涉及多个细胞免疫和体液免疫环节,开发应对全面免疫反应的疫苗尚有不少难点需要攻克;
三者,由于支原体感染的症状多具有自限性,导致支原体疫苗的需求性不足,直接减少了相关的研发与推广的动力。
不过,就算有种种研究与市场的局限性,基础研究领域对于支原体疫苗的热情却好在依旧不减,不少研究得到了科学家的重点关注。就目前而言,MP疫苗的研发关注点主要集中在几个重点疫苗领域,如亚单位疫苗、表位肽疫苗、DNA疫苗以及活载体疫苗等。
全菌种疫苗
首先,作为MP疫苗最初的研发方向,全菌种疫苗主要分为灭活疫苗与减毒活疫苗两种,这也是目前疫苗领域最主要的两种疫苗类型。
MP灭活疫苗方面,其在上世界六七十年代其实就已成功进行了数个人体临床试验,结果显示其对MPP(肺炎支原体肺炎)的预防率仅维持在29%~74%之间,同时肺炎和上呼吸道感染的发生率也只降低了约40%。很显然,从有效性与保护效果来讲都表现不佳,科学家猜测这或许是由于灭活剂改变了表面抗原的三维构象,影响疫苗的免疫原性。同时,另一方面应用灭活疫苗免疫后的志愿者在后续再次面对野生型Mp感染时,甚至出现了免疫激化反应(产生的异常强烈的免疫反应),使得Mp灭活疫苗的研发变得更加复杂。
MP减毒活疫苗方面,虽也在研发过程中的动物实验中取得了一定成果,但由于担心Mp减毒株仍然残留毒性,存在较大的安全隐患,故一直以来都未能进入临床试验阶段以评估其有效性。
亚单位抗原
随着科学产业的进步,业内也在MP全菌种疫苗之外,尝试了诸多其他疫苗技术路线,“亚单位抗原”就是之一,其中最具潜力的支原体疫苗靶点就有P1、P30、P116等。
此处以P1蛋白为例,其本身即为MP的主要黏附蛋白,由MPN141基因编码形成,可分为1型(MP1)和2型(MP2),原则上具有不同的致病潜力,最新研究表明MP2株感染可能比MP1株感染的毒性更强,更易引起神经系统及心血管系统疾病,因此有学者推测基因分型对于未来疫苗的研究或许有至关重要的作用。
而在海外论文资料中,Drasbek等针对支原体疫苗的研究证实,P1蛋白可阻断MP对HEp-2细胞的黏附,从而使黏附在宿主细胞上的MP微菌落数量显著减少,从而发挥保护作用,这就为MP疫苗的研发提供了重要思路。
此外,另外两个亚单位抗原中,P30在相关体外实验中也被证明可显著减少MP在人支气管上皮细胞的黏附率,具有减少甚至预防MP在呼吸道定植的作用。P116在MP致病过程中,则被证明具备免疫原性,可独立于P1、P30而发挥作用。
表位肽疫苗
从原理上来讲,表位肤疫苗是用抗原表位氨基酸序列制备的疫苗,包括合成肽疫苗、重组表位疫苗及表位核酸疫苗,是目前研制感染性疾病和恶性肿瘤疫苗的重要方向之一。
对于在该领域的MP疫苗研发,有关研究资料显示,通过生物信息学技术对P1CT-B细胞表位进行分析,并合成了相应的表位肤疫苗。通过皮下注射方式免疫小鼠,随后用MP菌株进行攻毒,结果发现,P1CT-B表位可诱导小鼠体内产生高水平的lG及lgA抗体。与对照组相比,表位肤疫苗组小鼠体内MP定植量及炎性因子水平明显降低。
并且,表位肽疫苗在MP感染中具有免疫保护效果,目前已在体外水平及动物水平中获得了成功,但尚无人体内相关实验数据支撑,仍需进一步深入研究。
CARDS毒素疫苗与其他
之后,在有关MP疫苗的研发过程中,CARDS毒素机制的发现,有关实验监测MP各感染阶段的体内抗CARDS抗体水平过程中,发现急性期体内抗CARDS毒素抗体水平呈轻度升高,然而恢复期患者体内抗CARDS毒素抗体水平显著升高,表明CARDS毒素具有较好的免疫原性。且有报道CARDS毒素的C端区域可导相应抗体产生,表明CARDS疫苗有望成为支原体疫苗新的研究方向。
而随着新冠肺炎疫苗、肺炎球菌、脑膜炎球菌多糖等疫苗的研发成功,也为后续DNA疫苗、多糖疫苗、活载体疫苗提供了新的思路。
结 语
综上所述,在目前肺炎链球菌疫苗无法覆盖到肺炎支原体感染的情况下,加之间断性大流行与重症病例的出现,以及耐大环内酯抗生素的情况愈发严峻,Mp感染的控制和治疗明显出现了更多新的挑战。
未来Mp极可能成为最普遍的非病毒性呼吸道病原体,因此,巨大的临床需求之下,如何快速研发出有效的人用Mp疫苗不仅成为了医药进步的主要方向,也是企业界避开同质化疫苗研发的有效手段,纵然困难重重,或许仍要竭力前行。
相信,未来不久,当病患家属再次问出“有没有支原体肺炎疫苗”的时候,我们可以肯定地回答“有”!
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