التكنولوجيا الحيوية

جيل التطعيمات القادم

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قوة التطعيمات

منذ اختراعها في القرن التاسع عشر، كانت التطعيمات ثورة صحية ضخمة. لقد قللت بشكل كبير من معدل الوفيات الناجمة عن الأمراض القاتلة، مع إنقاذ أكثر من 154 مليون شخص خلال الخمسين سنة الماضية، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO).

كما قامت التطعيمات بإلغاء مرض الجدري تمامًا، الذي كان يُقدر أنه قتل 500 مليون شخص خلال letzten 100 سنة من وجوده.

المرض التالي الذي قد يتم القضاء عليه هو شلل الأطفال، مع آخر جيوب شلل الأطفال في باكستان وأفغانستان. كان شلل الأطفال يقتل نصف مليون شخص كل عام قبل التطعيم.

مصدر: Delaware Journal Of Public Health

ومع ذلك، فإن الأمراض المعدية لا تزال تسبب حوالي 40% من جميع الوفيات المسجلة في العالم. هذا يعود جزئيًا إلى تغطية التطعيم غير الكافية في البلدان النامية الفقيرة، ولكن أيضًا بسبب بعض الأمراض التي لا تزال تقاوم الجهود المبذولة لتطوير لقاحات ضدها.

قد يتغير هذا بفضل العديد من التكنولوجيات الجديدة التي تتقارب لإنشاء جيل جديد من اللقاحات.

مصدر: Phrma

كيف تعمل اللقاحات

مبدأ اللقاحات هو “تدريب” الجهاز المناعي قبل مواجهة مرض خطير يسببه فيروس أو بكتيريا (الممرض).

هذا يعمل من خلال تقديم جزء من البكتيريا الممرضة (المستضد) أو الفيروس أو الفيروس أو البكتيريا الكاملة، التي يتم قتلها أو إضعافها بحيث لا يمكنها أن تسبب المرض.

عندما يتم ذلك، يبدأ جهاز المناعة في تطوير بروتينات تسمى الأجسام المضادة. هذه الأجسام المضادة “تتصل” بأجزاء محددة من الممرض أو المستضد، وتعرفها بنفس الطريقة التي تعمل بها المفتاح والقفل.

مصدر: Cusabio

من الممكن أيضًا مشاهدة هذا الفيديو المتحرك الذي يُظهر هذه المبادئ الأساسية للتطعيم:

对于 بعض الأمراض، مثل الجدري، عمل هذا بشكل جيد لدرجة أننا تمكنا من القضاء على المرض تمامًا.

ولكن البعض الآخر أكثر صعوبة. هنا بعض الطرق التي يمكن للممرضات استخدامها للهروب من اللقاحات والجهاز المناعي:

  • مستضدات متغيرة للغاية. 这是流感和普通感冒病毒使用的策略，具有许多变体，因此每年，季节性流感都是从疫苗和免疫系统的角度来看的“新”疾病。
  • 低浓度和隐藏.一些疾病非常善于隐藏免疫系统。它们通常会引起慢性疾病，但如果免疫系统无法找到它们，疫苗可能不太有效或根本不起作用。
  • 中和免疫系统.最值得注意的是，HIV的工作方式是直接攻击身体的抗体产生系统。
  • 快速攻击.一些疾病的发作非常迅速，以至于身体没有足够的时间来反应和产生足够的抗体。这种情况在像埃博拉这样的非常凶猛和致命的疾病中尤其成问题。

التطعيمات المستهدفة التالية

العدوى المزمنة

如上所述，疾病的一个部分抵制了开发疫苗的努力，即慢性疾病。

因为这些疾病已经进化到可以创建一种感染，可以在不会触发有效免疫反应的阈值以下保持，因此创建一个有效的疫苗是困难的。这包括几种主要的全球杀手。

ملاريا

2022年，全球有2.49亿例疟疾病例，导致约60万人死亡，每年大多数死亡病例发生在5岁以下的儿童中。此外，这也是一个非常虚弱的疾病，导致错过学校和工作日，失去能量、收入和经济机会，总的来说，这是一个导致和加剧贫困的原因。

例如，在莫桑比克，疟疾是2015年45％的门诊就诊和24％的住院病例的原因。

“与简单疟疾相关的中位家庭成本代表赞比西亚家庭的每月支出之间的10％（1.63美元）和21％（3.46美元）之间，而严重病例的成本（64.90美元和81.08美元）超过了每人每月平均支出超过三倍。”

疟疾杂志

疟疾是由一种在患者肝脏中隐藏的寄生虫引起的，通过蚊子叮咬传播。它还有超过60个可变抗原基因，并在它们之间切换以进一步隐藏免疫系统。

直到最近，疟疾疫苗的开发一直很困难，因此控制疾病的主要努力集中在针对蚊子而不是疾病本身。药物也是一个可能性，但寄生虫往往对以前有效的分子产生耐药性。

终于有了疫苗

2021年，世界卫生组织推荐广泛使用RTS，S疟疾疫苗，适用于受影响地区的儿童，由制药巨头GSK生产。在2023年，牛津大学开发的第二种疟疾疫苗（R21/Matrix-M）获得批准。

两种批准的疟疾疫苗并不能完全避免疾病，但大大减少了症状的严重程度和死亡风险。这些疫苗使用人工蛋白质和类似病毒的颗粒。

在开发中的新型更有效的疫苗候选者中，有Sanaria的PfSPZ疫苗，目前正在进行2期临床试验，使用一种基因改造的整个寄生虫。

“只有Sanaria的P. falciparum孢子疫苗实现了>90％的疫苗效力，针对受控的人类疟疾感染”

Sanaria

艾滋病毒/艾滋病

艾滋病毒，艾滋病的原因，2022年感染了3900万人，导致63万人死亡。虽然患者可以通过使用抗HIV药物看到较低的死亡率和更好的生活质量，但治愈和根除这种疾病可能需要疫苗。

通过攻击CD4细胞，免疫系统的一部分，病毒能够避免被发现，直到为时已晚。

开发疫苗非常困难，目前尚不清楚什么会起作用。

一些值得注意的努力和潜在的治愈方法正在开发中，包括：

其他

涵盖所有现有的疫苗计划将需要太长时间。您可以在本 11页报告 中阅读更多关于它的信息。

其他具有活跃努力开发疫苗的重要疾病包括：

  • 登革热
  • 钩端螺旋体病
  • 利什曼病
  • 巨细胞病毒（疱疹）
  • 莱姆病
  • 带状疱疹

侵袭性感染

新的疾病和侵袭性感染模式可能会使免疫系统不堪重负，并导致感染患者死亡率极高。

一个例子是埃博拉和其他出血热，死亡率在30-50%之间。目前有2种埃博拉疫苗，默克公司的 Ervebo 于2019年获得批准，强生公司的 Zabdeno+Mvabea。

当然，另一个例子是冠状病毒，即COVID-19大流行的原因，也是之前致命的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）和2002-2004年严重急性呼吸综合征（SARS）的原因。

新型疫苗技术

以前的疫苗是基于几种技术的，例如使用削弱的病毒/细菌、死去的完整病毒、仅仅是片段，或者最近通过基因改造将抗原表达到另一个载体中。

现代生物科学现在带来了许多新的潜在的疫苗模式。

信使RNA疫苗

由于COVID-19大流行，信使RNA疫苗得到了广泛的推广和快速的采用。

它们比传统疫苗具有强大的优势。

相比于慢慢地找到如何安全地使病毒失活，或者如何有效地修改另一个载体，信使RNA疫苗可以直接在仅仅3-4周内“编程”一种治愈方法。

这是因为一旦目标病毒的基因组被知道，信使RNA代码就可以直接编写，这是在COVID-19被识别出的第一周内就已经完成的。

其他COVID疫苗在大流行期间也存在，但信使RNA疫苗的快速开发周期使其成为一种新型疾病的完美解决方案。

现在，更多的信使RNA疫苗正在开发中，尤其是由两家在大流行期间从信使RNA疫苗销售中受益最多的公司。

核酸疫苗

虽然从技术上讲，信使RNA疫苗是核酸疫苗的一个子类，但该技术更广泛，包括其他几种潜在的疫苗类型。

首先是DNA疫苗，它使用DNA分子而不是RNA。目前，美国正在测试超过160种不同的DNA疫苗用于人类临床试验。 据估计，62％的这些试验专门针对癌症疫苗，33％专门针对人类免疫缺陷病毒（HIV）疫苗。

在农场中种植疫苗

我们习惯于将疫苗视为完整或部分的病毒/细菌。即使是基于抗原的疫苗，也是通过在单细胞生物中繁殖抗原来生产的。

但这可能会随着基因改造的进步而改变，希望有一天能够像种植食物一样生产疫苗材料。

基于植物的疫苗可能涉及在开放田地或温室中种植疫苗成分。这将大大降低生产成本。

问题在于，大多数抗原不会像在细菌或病毒中那样在植物中产生，这是由于细胞生物化学的不同，特别是添加到蛋白质中的糖。

一种比在玉米或小麦等植物中种植疫苗更有前途的领域是使用微藻。该技术现在开始被用于动物疫苗，微藻细胞壁提供了一个预先存在的“胶囊”，使疫苗可以口服，而不是需要纯化和注射。

有机颗粒

改变疫苗生产的基本技术并不是改进疫苗的唯一方法。

例如，大多数疫苗使用“佐剂”，即可以增强免疫系统的化学化合物。然而，这些化合物可能会引起不良反应，因为它们会刺激所有免疫反应，而不仅仅是疫苗预期的反应。

相反，麻省理工学院的一组研究人员可能已经找到了一种使用纳米技术的新型佐剂来提高疫苗的有效性。

他们使用了一种金属-有机框架（MOF）纳米颗粒，作为佐剂，增强特定的免疫反应，而不是传统佐剂的广泛反应。我们在文章“通过金属-有机纳米颗粒提高疫苗的有效性”中更详细地讨论了这一发现。

混合流感疫苗

一种更强大或更快的开发周期可能仍然无法使像季节性流感这样的高度可变病毒完全摆脱有效的疫苗。

这是因为这些疫苗针对的是高度可变的抗原，使得病毒可以快速逃避获得的免疫力。

研究人员现在发现，他们可以强迫免疫系统关注病毒的其他、不太可变的部分。我们在文章“流感疫苗可以在黑暗中射击 – 科学家正在寻找一种新的方法”中讨论了如何通过将流感病毒的80,000个变异体组合起来来实现这一点。

更好的后勤和交付

与疫苗相关的其他改进与后勤和管理方法有关。许多疫苗运动来自后勤、冷藏、需要医疗专业人员注射疫苗等方面。

例如，剑桥的研究人员发现了一种方法，可以将病毒颗粒困在一种超薄的糖玻璃层中，允许在最高113°F的温度下存储六个月。

如上所述，基于藻类的疫苗可以像维生素药片一样口服。

另一个选择可能是 疫苗微阵列补丁（vaccine-MAPs），也称为微针补丁。这是一种无痛的注射方式，可以改善后勤挑战和遵守率，同时使疫苗的管理更加快速。

数字疫苗记录

最后，技术可以帮助监测个人和整个人口的疫苗接种状态。数字记录可以帮助决策者设计更好的疫苗运动，预测流行病，改善疫苗接种率。

非传染性疾病疫苗

虽然可能不完全是“疫苗”，但正在开发许多新的类似疫苗的治疗方法，旨在通过修改身体的化学或免疫系统来预防死亡。

癌症疫苗

由于癌症正在迅速成为全球死亡原因中比传染病更大的一个，改善治疗方法变得越来越重要。

从技术上讲，已经有一些针对由传染病引起的癌症的癌症疫苗，例如人乳头瘤病毒（HPV）和乙型肝炎。

另一个类别是治疗性癌症疫苗。它们旨在使免疫系统对癌细胞做出反应，就像对传染病原体一样。

这是在通过诱导免疫系统对癌细胞中的抗原做出反应来实现的。

已经批准了几种癌症疫苗，用于前列腺癌、膀胱癌和黑色素瘤。

还有更多正在开发的癌症疫苗，尤其是针对目前可用的治疗方法具有抵抗力的癌症，例如胰腺癌。

抗衰老疫苗

一种对抗衰老的方法是创建诱导性多能干细胞（iPS细胞），它具有修复和恢复身体组织的巨大潜力。这种重编程可以通过一种基于信使RNA的暂时基因重编程来实现。

这种方法与信使RNA疫苗非常相似，除了目标不是产生免疫力，而是暂时修改目标细胞。

我们在文章“衰老是生活的一部分 – 这并不意味着我们不能奋斗”中讨论了暂时细胞重编程和其他抗衰老的潜在技术。

阿尔茨海默病疫苗

随着人口老龄化，阿尔茨海默病成为一个日益增长的公共卫生问题。

美国公司 Vaxxinity 报告称，其针对大脑中有毒的淀粉样β蛋白形式的UB-311的2期试验成功，不仅诱发了免疫反应，还证明了安全性。

还有许多其他潜在的阿尔茨海默病疫苗正在试验中，其中一些针对淀粉样蛋白，另一些针对tau蛋白或炎症。

糖尿病

1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，身体的免疫系统会攻击胰腺中的胰岛素产生细胞。因此，调节免疫系统的“疫苗”可能有助于预防这种疾病。

Macrogenics的TZIELD 于2022年获得批准，并降低了发展成1型糖尿病的风险。虽然这不是万无一失的，但这是朝着完全避免疾病发展或逆转其造成的损害迈出的一大步。

炎症疫苗

针对 人体细胞因子，哮喘的关键因素，于2023年发明了一种疫苗。 针对银屑病的其他“疫苗”（实际上是单克隆抗体） 也正在开发中。

类似的进展正在进行，以管理炎症和自身免疫性疾病，许多疫苗候选者正在针对细胞因子，包括：

疫苗公司

1. BioNTech (BTNX)

BioNTech正在通过使用构成其业务核心的技术来加倍下注。由辉瑞销售的COVID信使RNA疫苗的公司现在正在利用大流行期间赚到的钱来大幅扩展其产品。

它现在正在开发针对带状疱疹、结核、疟疾、HIV和单纯疱疹的信使RNA疫苗。这使得BioNTech成为信使RNA疫苗领域的领先公司，仅有其竞争对手Moderna (MRNA) 开发的信使RNA疫苗比BioNTech更多。

BioNTech还在探索信使RNA在癌症治疗中的潜力，其管道中有12个不同的癌症治疗产品。

来源：BioNTech

最后，它还有一些细胞治疗和其他非信使RNA的潜在癌症治疗方法正在其研发管道中。

信使RNA已经在治疗病毒性感染方面取得了革命性的进步。BioNTech正在依靠信使RNA在肿瘤学领域取得同样的革命性进步。

凭借其在信使RNA疫苗的整个谱系中的存在，既用于传染病，也用于癌症，BioNTech为投资者提供了对两种情况的曝险。

2. Immatics

(IMTX )

Immatics旨在重新编程免疫系统以针对癌细胞，使其成为癌症“疫苗”（也称为TCR治疗）的领先者。

需要两个基本步骤：

  • 选择一个真正的癌细胞靶点，在肿瘤上自然且特异性地表达，表达水平显著。
  • 开发正确的、有效的TCR，它特异性地识别所选的癌细胞靶点，并且对健康组织的交叉反应性最小或没有。

来源：Immatics

该公司的研发管道分为两部分：一种是针对每个患者的个性化治疗（自体性），另一种是“通用”治疗（异体性）。

该公司已经建立了强大的合作伙伴网络，包括与BMS、Moderna和Editas的合作。

来源：Immatics

与Moderna的合作伙伴关系是一项“战略性多平台合作”，于2023年底建立。

Immatics的产品仍处于早期阶段，但具有巨大的潜力，这一点已经被行业领袖如BMS和Moderna所认可。

该公司的候选治疗方法针对黑色素瘤、卵巢癌、肺癌、子宫癌、膀胱癌、头颈癌以及其他类型的实体瘤。

结论

疫苗已经改变了世界，挽救了数百万人的生命。它们可能很快会产生同样大的影响，可能会消灭几个世纪以来一直困扰人类的致命疾病。

我们可能很快就会看到新的疫苗类型的出现。有些将利用新的技术来针对以前没有被疫苗针对的疾病。或者，它们将使疫苗不再需要注射，变得无痛，易于食用，价格更低，并且可以在室温下储存。

最后，我们对免疫系统和炎症机制的深入理解可能会为预防或治愈如阿尔茨海默病、哮喘或糖尿病等各种疾病的“类似疫苗”治疗方法铺平道路。

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جوناثان هو باحث سابق في الكيمياء الحيوية عمل في التحليل الجيني والاختبارات السريرية. وهو الآن محلل أسهم وكاتب مالي يركز على الابتكار ودورات السوق والسياسة الجغرافية في منشورته "The Eurasian Century"