數以百萬計的人們一直在熱切地關注著對抗疫苗研發(fā)進展。截至2020年12月初，由于各大制藥公司急于滿足全球對快速有效的疫苗的需求，已有230多個項目正在開發(fā)中。在疫苗研發(fā)過程的早期，人們提出的一個大問題是，“疫苗中含有什么，它將如何發(fā)揮作用?”

疫苗是如何起作用的?是什么使它們如此強大?

我們都知道，藥物可以用于治療或治愈疾病，但疫苗具有預防疾病的能力。疫苗中含有引起疾病的同一種細菌/病毒，但通常數量很小，而且這種細菌已經被削弱到不會讓你生病的程度。疫苗會讓人體誤以為受到了像冠狀病毒這樣的入侵者的攻擊。這時人體會產生一種免疫反應，對疫苗內的細菌進行防御。身體的反應產生對抗細菌的抗體。這一技巧的關鍵是疫苗的劑量要包含病毒的一部分，并且人體的防御系統(tǒng)可以識別它的抗原(通常是一種蛋白質)，簡單來說，疫苗內的抗原觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)產生抗體。

疫苗的生效的前提是給你足夠的抗原來刺激你的免疫系統(tǒng)，但又不能讓你生病的情況下進行的。

佐劑在經典疫苗中的重要性

什么是佐劑?為什么要在疫苗中加入佐劑?

佐劑的確切機制尚不清楚，但簡單來說，佐劑是伴隨病毒進入體內的特洛伊木馬。

科學家在研發(fā)疫苗時，借助佐劑可以將病毒中最小的關鍵成分與佐劑結合，從而避免使用完整的病毒。此外，最近的研究表明，佐劑在疫苗的有效性上也是關鍵因素，例如鋁佐劑可能是增加中和抗體數量和激活COVID - 19抗原的關鍵。

佐劑還能延緩機體清除抗原，幫助延長疫苗在體內引入抗原的時間，從而最大限度地提高免疫應答。最常見的佐劑——如硫酸鋁鉀、氫氧化鋁和磷酸鋁等鋁鹽已經在疫苗中安全使用了70多年。鋁鹽早在20世紀30、40和50年代成名，當時人們發(fā)現它們能增強人體對白喉和破傷風疫苗的免疫反應。

但是添加佐劑的疫苗也不是的，它更有可能產生局部反應，如身體疼痛、腫脹或發(fā)燒。佐劑在疫苗中被廣泛使用的另一個原因是它允許使用較小的劑量。添加佐劑可以使制藥廠減少所需的抗原數量，從而降低疫苗的成本。另一個實際的結果是，如果注射成功，這種疫苗可以讓患者避免多次注射，對疾病有一個更長的和更強的防御。

COVID-19疫苗: 新一代疫苗vs基于佐劑的疫苗

在COVID-19疫苗的開發(fā)競賽中，新一代的m-RNA疫苗贏得了勝利，僅經過10個月的開發(fā)就進入了市場。實際上，m-RNA疫苗的應用試驗早在幾年前就開始了，當時它們被用于流感、寨卡病毒、狂犬病等普通病毒的測試。

m-RNA疫苗與“經典”佐劑疫苗的工作原理不同

m-RNA疫苗不是利用減弱或滅活的細菌來觸發(fā)免疫反應，而是教會我們的細胞如何制造一種蛋白質——甚至只是一種蛋白質的一小部分——來觸發(fā)我們體內的免疫反應。事實上，COVID-19 mRNA疫苗作為抗原，使用了與病毒同樣結構的“刺突蛋白”， 正是 “刺突蛋白”的結構賦予了病毒很強的傳染性。這種免疫反應產生的抗體，是當病毒進入我們的身體時保護我們不受感染的物質。高效率是m-RNA疫苗的一大優(yōu)勢。

m-RNA疫苗的開發(fā)時間較短，部分原因是分配給該項目的資源較多，部分原因是因為這種創(chuàng)新的疫苗機制。

m-RNA疫苗的兩個主要缺點是需要低溫儲存和需要多次注射才能達到充分的疫苗效率。由于COVID-19不太可能在近期消失，其他經典佐劑疫苗的開發(fā)項目正在進行中。這些疫苗的優(yōu)點是成本較低、單劑注射和小的副作用。

佐劑鋁基疫苗的一個缺點

疫苗中通常添加的佐劑有凝聚作用，例如鋁鹽(明礬)，然后隨著時間的推移沉淀。就像橙汁或巧克力牛奶長時間放置會絮凝和分離，必須搖晃才能恢復到原來的形態(tài)，搖一搖有助于提高混合物的均勻性。這就是為什么護士和醫(yī)療技術人員在給藥前經常搖晃藥物。

如果疫苗在儲存期間出現這種沉淀現象，那么就會產生幾個問題:注射劑量是否保持不變? 如果疫苗中有大塊和緊湊的聚集體，是否所有的活性成分都能通過針筒的針頭?免疫反應和治療效果是否會因此降低?

在一項關于明礬沉降行為的研究中，輝瑞發(fā)現，由于沉降過程是逐漸變化的，所以了解它們變化的參數并能夠測量它們是很重要的。輝瑞隨后解釋說，Turbiscan®(法國Formulaction)提供了一種分析這些參數的新方法。

輝瑞研究的細節(jié):

在輝瑞公司出版的《磷酸鋁沉淀行為的調查:pH值、離子強度和模型抗原的影響》一書中，瑞輝研發(fā)團隊評估了含有鋁鹽(明礬)等佐劑疫苗的物理特性。他們指出，“取決于配方條件和佐劑顆粒的靜電相互作用，疫苗的懸浮液可能在絮凝狀態(tài)(形成小塊)和抗絮凝狀態(tài)之間過渡”。

在輝瑞的出版物中，他們將“實際配方參數的影響，包括pH值、離子強度和模型抗原的存在等，與磷酸鋁懸浮液的沉降行為相關聯”。

他們的結論是:“利用基于沉降分析的工具(Turbiscan®)預測系統(tǒng)的絮凝狀態(tài)，我們開發(fā)了一種表征明礬懸浮特性的新方法。”

TURBISCAN：一種評價疫苗穩(wěn)定性的新方法

Turbiscan能夠在不穩(wěn)定現象出現的早期階段，準確地檢測顆粒沉降、顆粒尺寸增加如絮凝和聚結等現象。

Turbiscan使用靜態(tài)多光散射原理與垂直掃描儀相結合的測量方法。適用于檢測和測量從10納米到幾百微米的顆粒大小的分散體系，監(jiān)測顆粒尺寸隨時間的演變，評價團聚(或絮凝)，聚集，沉降速率和沉積物厚度等。

快速控制疫苗沉淀和再分散的解決方案。

為了確保疫苗的活性成分能夠通過針頭進入人體，科學家們找到了一種方法來控制搖晃時沉淀物的行為。這種方法稱為可控絮凝。通過控制某些參數(pH值或離子強度)，使粒子不會緊密地粘在一起，更容易重新分散，這些絮凝體被稱為松散絮凝體，它們在瓶子底部沉降得更快，由于含有大量的水，所以體積更大，沉積層更厚。

當這種疫苗在注射前被手動震動時，絮凝體很容易破碎并在小瓶中重新分散，這保證了疫苗在注射到體內時產生良好的免疫反應。

確定疫苗沉淀量的傳統(tǒng)方法(沉淀物體積比SVR)是在沉淀完成后測量其高度，這個實驗方法需要長達24小時。SVR值越小，沉積物越疏松，可再分散性越好。

借助Turbiscan，一種更快的評價方法已經被開發(fā)出來

Turbiscan不是在24小時后測量總沉淀體積，而是測量原始樣品的沉降速率，不需要樣品制備，所以使用Turbiscan可以讓配方師在30分鐘內確定樣品的穩(wěn)定性和再分散性。

Turbiscan是一種強大的工具，可用于任何乳劑或分散體，在制藥工業(yè)中有多種應用，可用于配方開發(fā)過程、常規(guī)測試或質量控制中。我們的客戶可以全面和快速表征他們的配方穩(wěn)定性。Turbiscan的一次測量可以在30秒內完成，使用Turbiscan測量穩(wěn)定性和進行貨架期研究比簡單的視覺分析快200倍。

沉淀現象的Turbiscan數據圖