一 、疫苗接種簡史

（一）早期進(jìn)展：

人類嘗試疫苗接種并不是從Edward Jenner 接種天花疫苗開始的。早在7 世紀(jì)，一些印度佛教徒就試圖飲用蛇毒以產(chǎn)生免疫力,他們可能也誘導(dǎo)了抗毒素樣的免疫反應(yīng)。

16世紀(jì)，印度的婆羅門教徒定期接種人痘，即將天花膿包中的膿液干燥后接種人皮膚。

18世紀(jì)的文獻(xiàn)記錄了中國的天花疫苗接種。

19世紀(jì)70年代晚期，Louis Pasteur對雞霍亂弧菌進(jìn)行減毒的研究是自Jenner發(fā)表《天花疫苗》以來相關(guān)領(lǐng)域的第一個重大進(jìn)展。

19世紀(jì)末，人類研制成功了傷寒，鼠疫和霍亂的滅活疫苗。

（二）20世紀(jì)上半葉

（三）20世紀(jì)下半葉

20世紀(jì)下半葉隨著病毒能夠通過細(xì)胞靜置培養(yǎng)傳代，疫苗的發(fā)展自1949年起開始進(jìn)入黃金發(fā)展時代。曼徹斯大學(xué)的Hugh和 Mary maitland在1928年發(fā)明了細(xì)胞瓶組織培養(yǎng)技術(shù),隨后許多研究都致力于該方法的改進(jìn)。 Maitland用含有雞血清和礦物鹽的培養(yǎng)基無菌培養(yǎng)切碎的雞腎用以擴(kuò)增牛痘病毒。Geoge gey通過連續(xù)滾動培養(yǎng)管增加細(xì)胞的通氧量從而提高了病毒產(chǎn)量。John enders、 Thomas weller和 Fred robbins于20世紀(jì)40年代末在波士頓兒童醫(yī)院開展了細(xì)胞培養(yǎng)的研究。在使用了 Maitland的組織培養(yǎng)技術(shù)之后,他們決定嘗試?yán)猛庵驳娜梭w細(xì)胞(來自出生后不久死亡的新生兒的皮膚和肌肉組織的成纖維細(xì)胞)進(jìn)行病毒培養(yǎng)。第一次成功是在人單層細(xì)胞培養(yǎng)物上培養(yǎng) LansingⅡ型脊髓灰質(zhì)炎病毒。能夠在體外單層細(xì)胞上以相對簡單、安全的方式培養(yǎng)人類病毒,使得疫苗學(xué)迅猛發(fā)展,迄今勢頭未減。

二、疫苗產(chǎn)業(yè)

疫苗研發(fā)是個困難，復(fù)雜，高風(fēng)險而且昂貴的，它包括臨床研究，工藝開發(fā)和檢定方法研究。疫苗研究高風(fēng)險表現(xiàn)在大多數(shù)候選疫苗在臨床前或臨床早期就宣告失敗。疫苗研發(fā)需要強(qiáng)有力的管理系統(tǒng)和質(zhì)量控制以及科學(xué)家和工程師必不可少的技能。臨床研發(fā)階段包括按一定程序在人體中進(jìn)行的疫苗安全性，免疫原性和有效性的研究。一般包括3個階段：I期，對少量受試者進(jìn)行早期的安全性和免疫原性研究。II期，在200-400名受試者中進(jìn)行安全性，劑量范圍和免疫原性研究。量范圍和免疫原性研究。有時需要進(jìn)行Ⅱb期試驗(yàn),即非批準(zhǔn)市的概念驗(yàn)證( proof-of- concept,PoC)研究(也就是在動物模型或人體上初步證實(shí)疫苗有效性);Ⅲ期,按許可標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的安全性和有效性試驗(yàn)。工藝開發(fā)涉及制造符合臨床試驗(yàn)監(jiān)管要求的試驗(yàn)用疫苗,包括多批用于臨床試驗(yàn)、臨床前毒理學(xué)研究和分析評估的疫苗。工藝開發(fā)還包括確定最終放大的生產(chǎn)工藝,并通常按1/10或全量的生產(chǎn)規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)3批疫苗供臨床免疫原性研究用。檢定方法研究涉及建立全套能夠檢測原料純度、疫苗產(chǎn)品穩(wěn)定性和效力以及通過免疫學(xué)和其他標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測疫苗效力的方法。是否繼續(xù)研發(fā)的抉擇要貫穿臨床試驗(yàn)和工藝開發(fā)的每個階段,并要以數(shù)據(jù)為依據(jù)。臨床、生產(chǎn)工藝以及檢定的研發(fā)工作要成為一個整體。

“工藝”可被籠統(tǒng)地分為2類:批生產(chǎn)和后處理。批生產(chǎn)包括細(xì)胞培養(yǎng)和(或)發(fā)酵以及后續(xù)的各種疫苗純化步驟。后處理包括佐劑/防腐劑的加入、西林瓶或者注射器灌裝(包括活病毒疫苗凍干)、貼簽、包裝和入庫保藏等。工藝開發(fā)可能像臨床試驗(yàn)一樣花費(fèi)昂貴,對于整個疫苗研發(fā)的成功是至關(guān)重要的。研發(fā)進(jìn)入申報階段后,隨著臨床研究規(guī)模擴(kuò)大、生產(chǎn)規(guī)模放大和生產(chǎn)廠房建設(shè),費(fèi)用逐步增加。獲批后疫苗的安全性和有效性研究(4期臨床)也是很必要的 ,這需要大量的額外費(fèi)用。需要重點(diǎn)指出的是,與藥品不同,通常來說疫苗在通過了早期的人體臨床概念驗(yàn)證研究后獲得最終批準(zhǔn)的可能性非常大。     

臨床研究比生物工藝開發(fā)更為直觀,因?yàn)樗苯記Q定了疫苗研發(fā)是否繼續(xù)進(jìn)行。這兩個過程相互交織,每個過程都有限速步驟,因此必須協(xié)同一致。第一階段涉及使疫苗通過臨床Ⅱ期概念驗(yàn)證研究(在動物模型或人體初步驗(yàn)證有效性),需要花費(fèi)兩年或更長時間。首先需要候選疫苗被基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可,然后進(jìn)行以下研發(fā)活動:制備臨床I期樣品的小量工藝和配方、疫苗簽發(fā)的檢定分析方法、臨床前毒理學(xué)研究、評估臨床反應(yīng)的免疫學(xué)檢測方法、新藥研究申請、設(shè)計(jì)十合理的I/Ⅱa臨床試驗(yàn)。第二步是在臨床Ⅱb劑量研究開始之前確定產(chǎn)品和工藝,需要花費(fèi)一年或更長時間。需要確定的內(nèi)容包括合成/生物工藝步驟、組分?jǐn)?shù)量和穩(wěn)定性/配方等。穩(wěn)定性、簽發(fā)和原材料檢定方法必須準(zhǔn)備就緒。此外還必須建立支持劑量研究的免疫學(xué)和其他檢測方法,以及撰寫疫苗工藝和產(chǎn)品申請計(jì)劃。第三步是確定臨床劑量以及達(dá)到合適的生產(chǎn)規(guī)模，需要花費(fèi)兩年成更長時間。通常在中試車間完成臨床級疫苗的生產(chǎn)、灌裝和簽發(fā);在II 期臨床試驗(yàn)中閘明疫苗的安全性和劑量反應(yīng);為3期臨床確定關(guān)鍵的檢測方法;批間一致性(按生產(chǎn)規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)不善于3屁符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的疫苗產(chǎn)品的能力);完成向正式生產(chǎn)車間的技術(shù)轉(zhuǎn)移，包括生產(chǎn)工藝和檢定法。對于那不能用動物模型預(yù)測其在人體效果的疫苗，如人類免疫缺陷病毒(HIV )、瘧疾和結(jié)核病疫苗，可進(jìn)行小規(guī)模的II b 概念驗(yàn)證試驗(yàn)。這可為工藝開發(fā)、分析方法開發(fā)和工廠建設(shè)等重要資源的投入提供決策依據(jù)。

通常疫苗檢定方法的研發(fā)是很困難的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下疫苗被監(jiān)管部門認(rèn)為是不易界定的生物制品。疫苗簽發(fā)檢測最初采用功能性效力試驗(yàn)，如動物免疫原性檢測等。近年來能夠反映疫苗效力的更強(qiáng)大和精確的體外方法已被廣泛接受。一般來說,生物學(xué)檢測方法的不穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)工藝放大和生產(chǎn)一致性的主要障礙。

第四階段是組織完成關(guān)鍵性的3期臨床試驗(yàn)和批間一致性研究，需要36~48 個月。3 期臨床試驗(yàn)成功的關(guān)鍵點(diǎn)包括根據(jù)發(fā)病率準(zhǔn)確估算樣本量、低試驗(yàn)退出率、將來要寫入說明書的精確臨床終點(diǎn)定義、按照最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)管理等。除了臨床研究，還進(jìn)行擴(kuò)大和生產(chǎn)穩(wěn)定批次( 包括向生產(chǎn)設(shè)施轉(zhuǎn)移所有檢測方法)、設(shè)施驗(yàn)證、證明生產(chǎn)一致性和實(shí)時穩(wěn)性等。

最后一個階段是生物制品許可申請( Biologics License Applieation,BLA )的準(zhǔn)備、注冊和疫苗投產(chǎn)，需要18~24 個月。這樣,假設(shè)整個過程按照預(yù)先計(jì)劃進(jìn)行，需要10~ 15 年。

生產(chǎn)工廠造價非常昂貴,根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)復(fù)雜性和按照動態(tài)藥品生產(chǎn)管理規(guī)范(current goodmanufacturing practices,cGMP) 要求用于清潔和工藝驗(yàn)證的大約20% 額外費(fèi)用，需要5 千萬~3 億美元。除了少數(shù)例外,每種疫苗需要不同的生產(chǎn)廠房,這是因?yàn)楦饔胁煌纳a(chǎn)要求,不同產(chǎn)品的切換會造成管理上的困難。一些工藝過程是可放大的,像細(xì)菌或酵母發(fā)酵,因此擴(kuò)大生產(chǎn)設(shè)備( 也就是發(fā)酵罐)的尺寸會在很大程度上提高產(chǎn)量，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大單位成本也會降低。其他生產(chǎn)工藝( 如用雞胚和細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)病毒性疫苗)是不易放大的。為提高產(chǎn)量,就需要建造額外的工廠或者在現(xiàn)有工廠內(nèi)建造額外的生產(chǎn)模塊,因此隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大單位成本不會明顯降低。盡管疫苗批量生產(chǎn)非常復(fù)雜，疫苗投產(chǎn)3~5 年后大多數(shù)批量疫苗的全部成本下降到每劑10 美分以下,而且產(chǎn)品成本主要與灌發(fā)、封裝和包裝有關(guān)，對于生產(chǎn)廠家有限的成熟疫苗,能夠在整個產(chǎn)品周期保持很高的利潤空間。

生產(chǎn)工廠的建設(shè)需要提前進(jìn)行( 在獲批前4-6年)，包括為了加速產(chǎn)品上市而建立產(chǎn)品庫存所需要16 -12 個月。否則，從獲批到上市之間會有1~5年的延遲期。

此外，最好能夠在最終疫苗生產(chǎn)車間內(nèi)生產(chǎn)出穩(wěn)定批次，以此證明疫苗穩(wěn)定生產(chǎn)的能力并用于3期臨床效力試驗(yàn)。否則，需要通過免疫學(xué)研究來“橋連”用于效力試驗(yàn)的產(chǎn)品和商業(yè)化工廠生產(chǎn)來的產(chǎn)品。如果免疫學(xué)方法不足以強(qiáng)大，就會尤其困難，類似情況經(jīng)常發(fā)生在細(xì)胞免疫檢測中。如果產(chǎn)品研發(fā)失敗，上述決策會帶來巨大的金融風(fēng)險，這也是疫苗產(chǎn)品研發(fā)往往局限于大型制藥公司的一個主要原因。

一個新藥或者新疫苗的研發(fā)預(yù)計(jì)花費(fèi)從1993年的2.31億美元上升至2003 年的8.02 億美元，到2010 年達(dá)到10 億美元。這些估算考慮到了所有的成本,包括產(chǎn)品研發(fā)失敗的費(fèi)用、獲批后臨床試驗(yàn)的費(fèi)用和改進(jìn)生產(chǎn)工藝的費(fèi)用。大約只有50%的費(fèi)用是有形的,其余的是資金成本。然而這些數(shù)字是有爭議的( 另有人估價為1億~2 億美元)。然而通過兩種途徑驗(yàn)證了較高的這一估價。第一，公司或業(yè)內(nèi)每年報批的新疫苗數(shù)量很少，與每個新產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用為6 億~8 億美元相關(guān)。如果一個公司每年花費(fèi)1億美元用來進(jìn)行疫苗研發(fā),那么預(yù)期每6~8年有一個新產(chǎn)品，這與事實(shí)基本相符。第二，生物技術(shù)公司專注于一個疫苗并將其成功投放市場花費(fèi)的研發(fā)費(fèi)用為5 億~7 億美元( Aviron/Medimmune）?？偟膩碚f，疫苗研發(fā)從概念到獲批是一個漫長的過程，可用今年來皮中的幾種疫苗的研發(fā)時間為例說明。

為了理解疫苗研發(fā)中產(chǎn)業(yè)所起的主導(dǎo)作用,必須了解疫苗研發(fā)公司與其合作伙伴之間的關(guān)系。疫苗研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)中各合作伙伴的相對貢獻(xiàn)如表3-4所示。

美國政府的幾個機(jī)構(gòu)在疫苗研發(fā)中扮演著重要角色。美國國立衛(wèi)生研究院( NIH)是支持內(nèi)部和外部(主要是學(xué)術(shù)單位)針對病原體( 如HIV )開展基礎(chǔ)研究( 如基因疫苗和T 細(xì)胞記憶研究)的主要經(jīng)費(fèi)來源。這些研究有可能發(fā)現(xiàn)新的候選疫苗。通 過其疫苗臨床試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，近年來NIH 在國內(nèi)以及國際上臨床開發(fā)領(lǐng)域的影響力得到了提高。此外，NIH 在1999 年成立了Dale and Betty Bumpers 疫苗研究中心，主要目的就是為了研發(fā)HIV 疫苗。

作為美國FDA 的一個部門，生物制品評價和研究中心(Center for Biologics Evaluation and Research,CBER) 主要負(fù)責(zé)新疫苗的審批。CBER 針對疫苗生產(chǎn)工藝、設(shè)施和各級臨床試驗(yàn)制訂了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),用以確保獲批疫苗的安全性和有效性。這些標(biāo)準(zhǔn)對疫苗研發(fā)的本質(zhì)和方向以及疫苗研發(fā)的成本有著深遠(yuǎn)的影響。此外,CBER 內(nèi)部保持著一個強(qiáng)大的研究基礎(chǔ)，使它能夠更好地評估各種研究的數(shù)據(jù),同時它也是國際上最重要的疫苗監(jiān)管機(jī)構(gòu)。

美國疾病預(yù)防控制中心(CDC) 主導(dǎo)流行病學(xué)研究,確定疾病對公共衛(wèi)生的影響等級,進(jìn)行必要監(jiān)測以確定危險因素。它在疫苗研發(fā)中最主要的作用是為疫苗研發(fā)確定公共衛(wèi)生優(yōu)先權(quán),并且是負(fù)責(zé)安全性和有效性流行病學(xué)研究的主要政府機(jī)構(gòu)。這些是對疫苗公司實(shí)施的IV期臨床的補(bǔ)充。通過美國免疫實(shí)施咨詢委員會( ACIP),CDC 推薦疫苗的使用,并且負(fù)責(zé)大多數(shù)疫苗的公共采購( 大約41% 直接通過兒童疫苗計(jì)劃采購，大約16%間接通過聯(lián)邦、州和地方政府采購,總計(jì)大約為美國兒童疫苗的57% )。這使得CDC 在決定疫苗需求和潛在利潤方面具有重要作用。美國兒科學(xué)會和美國家庭醫(yī)生學(xué)會等專業(yè)組織也為疫苗的使用提供建議，目前美聯(lián)邦還沒有針對成年人的疫苗計(jì)劃，盡管國家醫(yī)療保險愿意為接種流感疫苗和肺炎結(jié)合疫苗付費(fèi)，許多私人保險并不涵蓋成年人的免疫接種。

美國國防部(Dep artment of Defense,DOD) 主導(dǎo)特定疫苗的研發(fā)，以保護(hù)美國官兵在部署至海外服兵役前免受傳染病的侵?jǐn)_。因此,DOD 對當(dāng)前或?qū)硇袆拥貐^(qū)的各種傳染病威脅進(jìn)行評估。如果私營機(jī)構(gòu)不能提供疫苗,DOD 將主導(dǎo)這些疫苗的研究。由此產(chǎn)生的疫苗可能會惠及美國旅游者以及流行區(qū)域居民。除了進(jìn)行疫苗研發(fā)之外,DOD 有生產(chǎn)小規(guī)模試驗(yàn)性疫苗的能力,但許多此類工作是與或大或小的公司合作完成的。最近通過的一項(xiàng)2001計(jì)劃將會大幅提高DOD 的生產(chǎn)能力,該計(jì)劃旨在建設(shè)一個政府所有、合同運(yùn)營的疫苗生產(chǎn)設(shè)施。

Walter Reed 陸軍研究所( Walter Reed Army In-stitute of Research,WRAIR )、美國軍隊(duì)傳染病醫(yī)學(xué)研究所( US Army Medical Research Institute for Infec-tious Diseases,USAMRID)、海軍醫(yī)學(xué)研究中心( Na-val Medical Research Center) 均為DOD 下屬為軍方提供基礎(chǔ)和應(yīng)用醫(yī)學(xué)研究服務(wù)的機(jī)構(gòu)。最近，為了建立應(yīng)對生化恐怖威脅的醫(yī)學(xué)應(yīng)急對策，DOD 內(nèi)部的一些部門與工業(yè)伙伴緊密合作。DOD 也開展針對瘧疾和HIV 的重要研究。這種結(jié)盟為迅速啟動醫(yī)學(xué)措施以應(yīng)對軍方感興趣的新病原奠定了必要基礎(chǔ)。

隸屬于健康和人類服務(wù)部的物醫(yī)學(xué)高級研究與發(fā)展管理(BiomeialAdan ed ResearthandDelqpment Aauhoiy,BA RDA)成立于2006 年，用于促進(jìn)應(yīng)對緊急公共衛(wèi)生事件的疫苗和其他相關(guān)物品的開發(fā)和采購。BARDA還負(fù)責(zé)生物盾牌計(jì)劃(PojetBioshied ).用于對付可能遇到的生物或其他威脅。目前已經(jīng)成功建立了針對天花、炭疽、肉毒毒素的醫(yī)學(xué)應(yīng)急措施。此外,BARDA 還為各種新型大流感疫苗的早期研發(fā)提供經(jīng)費(fèi)資助。BARDA實(shí)際上的作用是覆蓋和填補(bǔ)NIH 資助的臨床前或I期臨床與處于2期或申報階段的生物盾牌項(xiàng)目之間的空白。

美國國際開發(fā)署(U.s Agency for IntermationalDevelopment,USAID) 對那些可能對發(fā)展中國家5 歲以下兒童產(chǎn)生重大影響的疫苗研發(fā)提供有限的支持。

非政府組織的作用正在逐步加強(qiáng)。比爾和梅琳達(dá)蓋茨基金會( Bill and Melinda Gates Foundation )向國際艾滋病疫苗行動組織( Intermational AIDS Vac-

cine Initiative)、瘧疾疫苗行動組織( Malaria Vaccineative)和Aeras(致力于開發(fā)結(jié)核病疫苗)等多個組織提供了大量資金,用于研發(fā)那些可能對發(fā)展中國家產(chǎn)生重大影響的疫苗。此外,PATH(Programs for Approprivate Technology in Health) 也是一個非營利的相關(guān)組織,專門為發(fā)展中國家研發(fā)疫苗技術(shù)面打造私有組織之間的合作關(guān)系。這些產(chǎn)品研發(fā)合作伙伴組織( 實(shí)際上是非營利性生物技術(shù)公司)不但為其生物技術(shù)和大型制藥合作伙伴帶來了專業(yè)知識、動物模型、免疫檢測方法和疫苗試驗(yàn)基地,還提供了降低科技風(fēng)險、機(jī)會成本和金融風(fēng)險的早期資本投資。此外,他們還提供驗(yàn)證新型疫苗技術(shù)和平臺的機(jī)會。能夠提供全方位服務(wù)的大型疫苗公司的主要作用是疫苗研發(fā)。他們的基礎(chǔ)研究有限，但對特定生物的針對性研究較多,優(yōu)勢主要在臨床和工藝開發(fā)方面。工藝開發(fā)和化學(xué)工程的技術(shù)和人員主要在這些公司,而無其他來源。符合FDA標(biāo)準(zhǔn)的臨床試驗(yàn)幾乎全部由這些大公司完成，而這些項(xiàng)目的早期研發(fā)往往由學(xué)術(shù)界和合同研究組織(contract research organizations,CROs )完成。這些大公司還具備臨床研究、監(jiān)管事務(wù)、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目管理以及其他所需學(xué)科的技術(shù)和人員?；蛟S更重要的是，這些公司的管理是結(jié)構(gòu)化的，能夠迅速做出是否繼續(xù)研發(fā)的決定。這是降低風(fēng)險和評估有效疫苗開發(fā)所必需的。