新型冠状病毒（SARS-CoV-2，简称新冠病毒）感染所致的新型冠状病毒肺炎（COVID-19，简称新冠肺炎）在世界范围内流行，随着多种新冠病毒突变体的出现和蔓延，疫情给人类和世界带来了更多不确定性的影响。目前WHO确认关注的新冠病毒变异株主要包括在英国发现的B.1.1.7（Alpha）、在南非发现的B.1.351（Beta）、在巴西发现的P.1（Gamma）和在印度发现的B.1.617.2（Delta）。来自体外中和试验以及不同临床试验和真实世界的研究资料提示，SARS-CoV-2变异株的传染性和致病性可能增强，且有可能导致免疫逃逸和现有新冠疫苗保护效力下降，这使早期疫苗的局限性和对更优疫苗需求的迫切性愈发显现。安全性好、免疫效力强、不仅能有效预防野生型SARS-CoV-2和其受关注的已知变异株引起的COVID-19，同时还具备对未来可能的未知变异株引起的COVID-19能有效预防的潜能、且无需多次接种及无需苛刻的冷链要求的“理想”疫苗，将是帮助人类彻底战胜此次疫情的有效手段。
日前，澳门科技大学中药质量研究国家重点实验室主任、中国工程院刘良院士领导的研究团队发表了对全球首个以腺相关病毒血清型5（Adeno-Associated Virus 5，简称“AAV5”）为载体、以SARS-CoV-2刺突蛋白（S蛋白）上的RBD及其延长段结构域（RBD-plus）作为免疫抗原的候选新冠疫苗——重组新型冠状病毒疫苗（AAV5载体）的研究资料，相关文章《Single-shot rAAV5-based Vaccine Provides Long-term Protective Immunity against SARS-CoV-2 and Its Variants》发表在生物科学预印本论文平台BioRxiv，详文连结：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.08.23.456471v1 。本项研究是由澳门科技大学、广州中医药大学、广东省疾病预防控制中心、中国医学科学院医学实验动物研究所、广东省实验动物监测研究所、广东珩达生物医药科技有限公司等多家机构合作完成。
本项研究长达一年多的研究结果显示，重组新型冠状病毒疫苗（AAV5载体）具有免疫效力高、持久、广谱、安全性好、可肌肉注射或滴鼻、且仅需接种一次的显著优势：
一、单次低剂量即可产生高免疫效力，兼具长效和广谱性
1、以单次低剂量（1x1011基因拷贝剂量）在小鼠肌肉注射接种该候选疫苗，40天时即可诱导出针对SARS-CoV-2的强烈且有效的免疫反应，功能性免疫保护中和抗体滴度达到1:1024的高峰值水准，并且仅此一次免疫，376天后，对SARS-CoV-2野生型及其变异株Alpha和Beta中和抗体滴度均高达1:1024。研究结果还显示，该候选疫苗不仅能诱导极强的体液免疫，还能激发机体产生显著的细胞免疫反应，在已接种该候选疫苗的BALB/C小鼠外周血细胞中，功能性记忆CD4+、CD8+T细胞显著增加、关键细胞因子IFN-γ（γ干扰素）的分泌显著上调。
2、以低剂量（1x1011基因拷贝剂量）在大鼠肌肉注射该候选疫苗仅一次，334天后，针对SARS-CoV-2野生型及其变异株Alpha、Beta、Gamma和Delta，中和抗体滴度高达1:512-1:1024。
3、小鼠攻毒试验表明，无论采用肌肉注射还是滴鼻方式，青年鼠和老年鼠接种该候选疫苗后，病毒数和感染性病毒滴度均可下降至不可检测水平，该候选疫苗实现了对肺部的彻底保护。
4、基于S蛋白上不同结构域的序列保守性，该项研究测试和评估了S蛋白全基因序列及其各亚单位（S1段、NTD段、RBD段、RBD-plus段）诱导中和抗体产生的潜能，最终发现以RBD-plus作为免疫抗原可诱导产生最高的IgG和最高滴度的中和抗体，明显优于以RBD、NTD、S1和S全长设计的候选疫苗。S蛋白基因的突变降低了先前疫苗诱导的中和抗体的效果，这导致针对野生型 SARS-CoV-2而设计的疫苗对变异株的保护效力降低甚至无效，但是以野生型SARS-CoV-2 S蛋白的RBD-plus段为抗原设计的AAV5载体新冠疫苗却显示出免疫一年后对Alpha、Beta、Gamma和Delta变异株均能诱导产生高滴度的中和抗体，峰值高达1:512-1:1024，这提示了RBD-plus结构域在研发具有广谱作用的新冠疫苗中可能具有潜在的重要价值。结合攻毒试验的结果，可以预期该候选疫苗或可对预防由野生型SARS-CoV-2和受关注的四种变异株导致的COVID-19和降低感染患者的病毒载量发挥重要作用，同时也具有对未来可能的变异株导致的COVID-19有效预防的潜能，当然这需要进一步临床和真实世界数据的支持。
5、AAV作为递送载体具有体内表达模式长期但并非终生的特点，多种AAV载体基因药物的临床试验数据表明其药效可维持数年（Amit C Nathwani et al. Blood. 2018 Nov 29; 132:491.）。AAV载体在相对长期的时间内持续表达的这一特点为开发长效但并非终生需要的新冠疫苗指出了方向。
新冠病毒疫苗免疫效力和保护时间不足的问题是人类战胜新冠肺炎疫情的挑战之一，该研究结果表明了以AAV5为载体的候选新冠疫苗在单次低剂量接种约一年后中和抗体滴度仍可维持在高峰值水准，因此可以预测，该候选疫苗接种一次有望实现数年的保护，这为克服先前疫苗保护效力不足、保护时间短、以及需依赖加强免疫的缺陷带来可能。
二、安全性和可及性高
1、与属于腺病毒科的腺病毒不同的是，腺相关病毒（Adeno-Associated Virus，简称AAV）是属于细小病毒科的病毒，因其具有无任何疾病相关性的突出安全优势、以及能够持久高效表达目的基因的特点而被作为基因治疗药物的首选载体，并获得了美国FDA和欧盟EMA的批准。AAV可以被直接通过高剂量静脉注射，已被广泛用于临床治疗及人体试验（https://clinicaltrials.gov），安全性获得了临床验证。在中国，亦已有两个以AAV为载体的基因治疗药物获批临床试验。
2、病毒免疫原性和其在人体内的预存抗体是影响病毒载体疫苗免疫效力、引发副反应的重要因素，但野生型AAV5的免疫原性低（Wang D, et al. Nat Rev Drug Discov. 18(5):358-378.），其在人群体内的预存抗体远低于腺病毒及AAV其它血清型，有报导仅为3.2%（Sylvie Boutin, et al. Human Gene Therapy. 21(6):704-712.）。此外，AAV5是对肺粘膜上皮细胞具有高亲和力的病毒(J Virol. 2000 Apr;74(8):3852-8.doi:10.1128/jvi.74.8.3852-3858.2000.），也是一种已知的热稳定病毒载体，已有结果表明AAV载体疫苗在室温下可保存长达一个月，而无需某些疫苗所需的苛刻冷链储存运输条件（Zabaleta N, et al. Cell Host & Microbe. 2021 Sept 8;29,1-17.）。从避免副作用和可及性的角度科学评估，选择以AAV5作为新冠疫苗载体是一种极佳的设计。
3、该项研究在长达一年对接种该候选疫苗的试验动物进行观察，均未见任何副反应，对接种该候选疫苗一年后的小鼠组织进行全基因组测序，未检测到AAV载体DNA序列。已有公开发表的研究结果表明AAV5不会融入非人类灵长类动物的基因组，也不会导致任何肿瘤的发生(https://hemophilianewstoday.com/2021/05/19/preclinical-data）。
4、免疫剂量和次数是疫苗质量和可及性的关键因素，为此该项研究进行了多个剂量组的免疫效力比较，结果表明，以1x1011基因拷贝剂量即可诱导产生高滴度中和抗体，该剂量远低于依赖全身给药的AAV载体基因治疗药物的剂量（High K.A., et al. N. Engl. J. Med. 2019;381:455-64.），因此可以预期其具有更高的安全性。当然，预防性疫苗与治疗药物的风险与获益有很大不同，尚需在临床试验中进一步探究其最佳剂量和安全性。该项研究也通过比较接种一次和接种二次产生的免疫效力，对该候选疫苗的接种次数进行了考察，结果表明只需接种一次即可持久地产生高滴度中和抗体，无需依赖加强剂量，这显示出该候选疫苗具有更佳的可及性。
重组新型冠状病毒疫苗（AAV5载体）是全球首个以AAV5为载体、以RBD-plus作为免疫抗原而设计出的候选新冠疫苗，该候选疫苗在临床前研究中呈现出免疫效力强兼具广谱性、免疫效力持久、安全性好、可及性高、且可通过滴鼻这种非注射途径接种的特点，这为人类终结全球这场致命性流行性疾病带来了新的解决方案和启示。
该研究获广州实验室应急攻关项目（EKPG21-23）和广东省防控新型冠状病毒感染科技攻关应急专项重点项目(2020A1111340003，2020111107001，2020KZDZX1057) 等资助。
