《世界卫生组织新型结核病疫苗首选产品特性》的解读与思考

董佳欣 赵爱华 夏焕章 徐苗

【Fundprogram】InvivoEvaluation System for the Effect of Drug-resistant TB on the Effectiveness of Vaccines and Drugs (2021YFC230170302)

目前,结核病仍是导致全球死亡人数最多的单病因传染病之一,卡介苗(bacille Calmette-Guérin,BCG)是世界上唯一预防结核病的疫苗,能预防原发性结核病。但BCG在不同地区对不同人群的预防效果不同,且有耐药结核病频发和治疗手段不足等问题,因此,亟需研制新型结核病疫苗。近十年间,有数十种从不同策略出发的新型结核病疫苗进入临床前研究和临床试验阶段,但疫苗种类发生了较大变化,部分疫苗已因安全性或有效性问题被淘汰出局。

当今学者的思路基本集中在替代BCG的初免预防疫苗、BCG初免后加强用预防疫苗和潜伏感染者治疗性疫苗三类[1]。目前,已有16种新型结核病疫苗正在进行临床试验,囊括病毒载体疫苗、亚单位/佐剂疫苗、分枝杆菌减毒活疫苗、分枝杆菌灭活全菌体或提取物疫苗和mRNA疫苗等类型(https://newtbvaccines.org/pipeline-sortable/)。病毒载体类疫苗已进入临床试验阶段的有MVA85A、ChAdOx1 85A、AdHU5 Ag85A和TB/FLU-04L;重组蛋白或佐剂疫苗已进入临床试验阶段的有M72/AS01E、H56∶IC31、ID93/GLA-SE、GamTBvac和AEC/BC02;分枝杆菌灭活疫苗进入临床试验阶段的有MycobacteriumVaccae(微卡)、DAR-901、RUTI和MIP;重组BCG疫苗进入临床试验阶段的有VPM1002;结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)减毒活疫苗进入临床试验阶段的有MTBVAC疫苗和单克隆BCG;mRNA疫苗中的BNT164已进入临床试验阶段。

随着科技快速发展,新技术与新方法层出不穷,但至今仍未有新型结核病疫苗成功上市。为终止结核病流行,亟需开发新的结核病疫苗,世界卫生组织(World Health Organization,WHO)于2017年10月 3—4日在日内瓦召开专家会议审查和评议WHO首选产品特征,后于2018年发布了WHOPreferredProductCharacteristicsforNewTuberculosisVaccines(PPCs)(简称《首选产品特性》)[2]。该文件介绍了WHO对新型结核病疫苗的偏好。笔者对该文件进行解读,希望能为疫苗研究工作者提供开发思路,开发出更符合实际需求的结核病新疫苗。

一、《首选产品特性》指导下的总体疫苗开发思路

WHO从当前研究现状、全球疾病趋势与世界不同国家地区经济水平等多方面考虑,制定《首选产品特性》。以研究者的角度,根据目前临床开发的关键节点、难点给出建议:一是建立合适的保护力模型;二是后期临床开发终点的验证与确认,探讨了疫苗评价临床替代终点的可行性。而后,从接种者的实际需求出发,提供了两套指导结核病疫苗开发的PPCs:一是为青少年和成人开发安全、有效和可负担的结核病疫苗;二是为新生儿和婴儿开发比BCG更优秀的结核病疫苗。

二、临床开发途径

(一)感染模型的建立

结核病疫苗研发的难点之一,在于缺乏预测疫苗保护力的感染模型。合理的保护力模型是研究者验证疫苗效力最有力的手段和途径,也将是结核病疫苗研究工作的重大突破。

基于动物模型开展临床前评价是判断疫苗有效性和保护力的重要途径,从鼠、兔等动物模型进展到对非人灵长类动物(non-human primates,NHP)进行攻毒实验,表明疫苗有足够潜力进入后期临床试验。如H56∶IC31疫苗[3-6]在小鼠和NHP模型中被证实的疗效,使其成为治疗性疫苗中高度关注的候选疫苗。疫苗保护力评价中常用的病理学评估费用高昂,不利于研究发展。目前,正电子发射计算机断层扫描和计算机断层扫描(PET/CT)的联合应用已被用于NHP的动物模型,可诊断结核肉芽肿、更快评估MTB活性与组织损伤,降低病理研究成本,但MTB早期感染导致的影像学改变与疾病、生存终点之间的联系尚需进一步研究[7-8],才能更有把握地评估保护力程度。

虽然受控人类感染模型(controlled human infection model,CHIM)已被证明在推进流感、疟疾、肠道疾病和其他传染病的疫苗开发方面的价值[2],但MTB的感染难度与潜在风险更大,主动感染人类使其致病具有伦理争议。因此,需更安全、可控、易测的MTB感染方案,使影响最小化,才有可能用于评估候选疫苗。理想的MTB菌株气溶胶感染方案[2],可通过基因改造菌株,使其可在体内正常生长繁殖,同时能在预计时间内终止其在体内存活,以确保受试者安全。此外,将BCG作为MTB感染替代模型的研究正在进行中[9-11]。安全有效的CHIM将使候选疫苗的预测结果更精准。

除WHO提出的此2种预防模型之外,结核分枝杆菌潜伏感染模型也同样值得关注。许多新型疫苗已被用于结核分枝杆菌潜伏感染的免疫治疗,可缓解疾病进展,减少MTB的流行。通常用低剂量MTB感染动物或对感染MTB的动物使用抗结核药物来建立潜伏感染模型进行疫苗评估。有学者对新型亚单位疫苗AEC/BC02进行评价,发现其在豚鼠预防感染模型中未能有效预防感染,但在豚鼠潜伏感染模型中降低了豚鼠肺和脾中的细菌负荷,可有效控制MTB再激活,有望成为一种治疗性疫苗[12-13]。

(二)临床评价终点的验证与确立

使用标准化临床终点对评估结核病疫苗安全性和有效性来说至关重要[14]。WHO提出最理想的结核病疫苗临床试验终点可以评估预防感染(prevention of infection,PoI)、预防疾病(prevention of disease,PoD)和预防复发(prevention of recurrence,PoR)的1个或多个明确目标。面对目标人群的复杂情况,研究者究竟该选择哪一临床终点进行疫苗开发,应充分考虑其利弊。

PoD是最佳临床评估终点,但从MTB感染到活动性结核病发病过程长,其Ⅲ期临床试验往往规模大、费用高,且持续时间长。M72/AS01E疫苗的临床Ⅱb期试验随访2.3年后,证明其在病原学阳性成人患者中对活动性肺结核提供了54.0%(90%CI:14%～75%)的保护,3年的疫苗效力为49.7%(90%CI:12.1%～71.2%),长期保护效果需更久随访数据支持[15]。PoI即预防持续MTB感染,评估预防感染方面的效力,在MTB新发感染率高的地区,PoI比PoD研究更容易找到高风险的未感染研究对象。截至目前,BCG是唯一获得许可的基于PoI方法的MTB暴露前疫苗[16]。在南非以H4∶IC31疫苗与BCG复种方案进行的PoI研究,发现BCG比H4∶IC31能更大程度降低QuantiFERON-TB Gold检测持续阳转率[17]。PoR用于晚期结核病疫苗评价,结核病复发率高且多在停止治疗1年内,需要足够大样本量,以实现后期随访评估。H56∶IC31 是基于PoR方法开发的结核病疫苗,Ⅱb期临床试验正在坦桑尼亚和南非HIV阴性药物敏感活动性结核病成人患者中进行(NCT03512249)[18-19]。

PoI和PoR比PoD具有更多优势,但其本身的缺陷是否影响作为临床替代终点还需斟酌。目前困难在于没有证据表明PoI与PoR研究的结果可以预测PoD研究的结果,在二者与PoD联系起来前,作为替代临床终点还有待考量。PoI从源头防治益处良多,但并非所有MTB感染者都会进展为活动性结核病,也许该类感染者不进展为结核病并不是候选疫苗的作用,也就是说这类感染者可能与疫苗有效性囊括人群重叠,因此,对不干预治疗就进展为活动性结核病的人群可能是无效的,目前以PoI为终点不足以证明候选疫苗的有效性。细菌学确诊的结核病患者是结核病疫苗效力评估的首选方法,γ-干扰素释放试验(interferon-gamma release assay,IGRA)和结核菌素皮肤试验(tuberculin skin test,TST)无法达到准确评估疫苗效力所需的精度,若接种过BCG或基于MTB的疫苗会导致假阳性,干扰PoI评估。PoR试验的结果也并不能支持在一般人群中的评估结果,且PoR评估结果差并不意味着疫苗不值得被视为预防感染或疾病的疫苗。

结核病预防目标人群的BCG免疫与MTB感染背景十分复杂,达到WHO同时评估多个临床终点的目标有些理想化,当前疫苗开发方案大多专注于其中一个终点。同时,MTB感染筛查手段也在不断创新,基于结核分枝杆菌抗原皮肤试验(Mycobacteriumtuberculosisantigen-based skin tests,TBST)新技术开发的重组MTB抗原类制品可用于结核分枝杆菌潜伏感染和结核病诊断,敏感度高,特异度好[20-21],可减少TST假阳性,增加了临床替代终点的可行性。总之,从多方面为结核病精准免疫防治体系布局,才能打破瓶颈,找到更能控制MTB感染的通途。

三、候选疫苗开发方向

(一)PPCs对不同人群的开发重点

第一套PPCs是为青少年和成人疫苗产品填补空白。由于MTB传播常来源于青少年和成人,这类人群的疫苗研究对预防活动性结核病意义重大。该类疫苗的PPCs包括:疫苗预防结核病应达到50%或更高的功效,在不同地区气候环境中,无论受试者是否暴露于MTB环境中或有无潜伏感染证据,候选疫苗均应对其有保护作用。同时,应考虑评估疫苗对预防结核分枝杆菌潜伏感染者发展为结核病和结核病复发的效果。从长远考虑,还应评估疫苗使用对耐药结核病发生率的影响,预防药物敏感结核病的疫苗也应能预防耐药结核病。疫苗的安全性和有效性应与目前WHO推荐用于青少年和成人的其他常规疫苗相似,显示无或仅轻度、短暂的不良反应,无与疫苗接种相关的严重不良事件。

第二套PPCs是为新生儿和婴儿开发比当前唯一使用疫苗BCG更优秀的疫苗产品。该人群脆弱易感,易发生严重播散性结核病、结核性脑膜炎和肺结核,死亡率较高,是重点防护对象[22]。BCG已证实的保护力使众多国家将新生儿接种BCG纳入计划免疫疫苗之一,因此,新疫苗的预防有效性与基线发病率相比应≥80%,或至少优于BCG效力。在临床试验阶段可开展新疫苗与BCG随机对照研究以证明其有效性优于BCG,也可考虑BCG加强免疫方案;使用此对照研究方案时,需确保不接种或晚接种BCG对婴幼儿的影响不大。若候选疫苗预防儿童结核病死亡率和全因死亡率的效果优良,可继续开展大规模试点研究。候选疫苗与BCG相比安全性应有所提高,尤其是注射部位肿胀、疼痛、瘢痕,以及局部淋巴结肿大的发生频率和严重程度应降低,尽量减少给药部位的疼痛。

(二)公共卫生需求

新疫苗应对HIV感染者、其他免疫缺陷病患者、老年人、孕妇和哺乳期妇女安全。理想情况是,在初次免疫疫苗后应获得10年或更长时间的保护,成人与青少年疫苗在完成初步免疫方案后需证明至少2年内有效,而婴幼儿需确保2年以上有效。所需的剂量和加强剂数量尽量减少,不仅避免接种的复杂性,也能减轻中低收入国家和地区的经济压力。可在初次接种疫苗后长期随访研究,了解保护持续时间和评估加强针的需求,也可考虑异源加强方案,最好在完成初免后10年或更长时间进行加强,高于5年/次的加强剂可能造成较大经济负担。联合使用时对其他疫苗有良好的安全性且无免疫干扰,且对MTB感染筛查的免疫标志物无影响。

除了WHO预认证的最低要求外,对规划适宜性相关方面也应考虑。如易于管理和热稳定性好等,应方便公共卫生管理。WHO多次强调药物剂量、治疗方案和成本应符合经济负担,成本不应成为中低等收入国家获得服务的障碍。WHO还建议可对结核病新疫苗的影响力进行建模,预测其对结核病流行的总体影响、对耐药结核病的具体影响,以及对与抗结核药物使用的影响,在模型和实际使用研究中评估对卫生系统及医疗设施等其他方面影响。

四、实用价值

自《首选产品特性》发表以来,已有诸多学者参照其中观点进行研究。有学者制定了《结核病疫苗研发全球路线图》,以《首选产品特性》文件为起点,对疫苗开发确立全球共同愿景,为开发和交付疫苗的活动提供指导[23-24]。Clark等[25]假设模型疫苗的特征与《首选产品特性》中的建议一致,建模预测评估候选疫苗,了解疫苗的潜在效果。国内学者关注到M72/AS01E对结核分枝杆菌潜伏感染者的保护力达54%(90%CI:14%～75%),与《首选产品特性》中提出的标准对比,已经显示不错的结果[26]。

《首选产品特性》文件对国内外结核病候选疫苗的研发和评估具有指导意义。如国产疫苗注射用母牛分枝杆菌(微卡)2021年获批增加预防结核分枝杆菌潜伏感染人群发病的适应证,产品说明书中注明其预防新发结核病的疫苗保护率为54.7%(95%CI:29.8%～70.8%),高于《首选产品特性》文件中最低目标水平。AEC/BC02疫苗是国内第一个进入临床试验阶段的重组蛋白类结核病疫苗,目前正在中国湖南开展Ⅱ期临床试验(NCT05284812),临床结果可与《首选产品特性》文件对比,判断其是否有潜力进入后续临床试验。

五、结语与展望

笔者对《首选产品特性》进行解读和分析,结合MTB感染情况和疫苗研发现状,分析WHO对结核病疫苗参数的偏好,为后续结核病疫苗研究提供参考。《首选产品特性》的发布为结核病候选疫苗的开发提供了指导方向,补充了疫苗开发阶段中需要关注的重点,并提供改进的方向。开发新的、安全有效的结核病疫苗将是遏制结核病的关键工具,希望未来有更多新疫苗获批上市,为全球终结结核病做出贡献。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献董佳欣:采集数据、起草文章;赵爱华、夏焕章和徐苗:对文章的知识性内容作批评性审阅、指导