前言

       在人類(lèi)與傳染病斗爭的漫長(cháng)歷史中，疫 苗是人類(lèi)對抗傳染病的有利武器，將有效的疫 苗準確無(wú)誤的輸送進(jìn)人體是則是完成免疫過(guò)程的第一步。從19世紀中后期皮下注射的出現，到后來(lái)更多更先進(jìn)的注射器的出現，注射已成為現在免疫接種的主要途徑。

       然而，注射疫 苗的要求較高：疫 苗通常配制成需要冷藏的不穩定液體，或者凍干粉末用于重溶；注射需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)訓練的技術(shù)人員；針頭刺傷和針頭重復使用增加了交叉污染的可能性；最后由于注射的相關(guān)針頭恐懼癥和疼痛，尤其是兒科降低注射接種疫 苗接種的依從性。此外，注射疫 苗主要誘導系統免疫反應，而不是針對病原體的感染區域。

       大多數病原體都是通過(guò)黏膜表面進(jìn)入人體的，健康成年人中接近80%的總免疫細胞與黏膜表面相關(guān)。不同于注射免疫，黏膜免疫不僅可以誘導全身應答，還能夠很好地激發(fā)黏膜組織駐留T細胞應答，并促進(jìn)黏膜分泌免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）抗體，在建立黏膜免疫記憶，從而更加有效預防黏膜病原體的感染。黏膜疫 苗還有具有無(wú)針給藥的優(yōu)勢，如感染風(fēng)險更低，接種者的順應性更高，技術(shù)人員要求低等。

       目前，雖已有經(jīng)腸道和鼻腔黏膜免疫的疫 苗上市，但其數量屈指可數（4種腸道黏膜，1種鼻黏膜流感疫 苗，見(jiàn)圖1）。黏膜疫 苗也有其局限性，這類(lèi)疫 苗多為減毒或滅活疫 苗，存在滅活不徹底、毒力恢復等隱患。

       近年來(lái)，在應對呼吸道微生物的感染的預防中，吸入式疫 苗成為研發(fā)的熱點(diǎn)。呼吸道黏膜約有70-100平方米的表面積，具有上皮滲透性好和高度灌注的特點(diǎn)，是生物藥物吸收的最 佳靶位之一。特別是國內一款吸入式的新冠病毒疫 苗獲得緊急使用許可，將我們的視線(xiàn)再次聚焦于這一方向。研究吸入式疫 苗，首先是建立對呼吸道黏膜免疫認識的進(jìn)一步深化。

       “三重保護”

       呼吸道黏膜免疫系統

       呼吸道黏膜長(cháng)期持續暴露于異物，面對外來(lái)異物是誘導免疫反應保護機體還是誘導免疫耐受，建立了一套平衡機制。通常情況下，呼吸道吸入異物如灰塵顆粒和其他惰性物質(zhì)存在免疫耐受，通過(guò)粘液纖毛清除或通過(guò)咳嗽/噴嚏反射將其清除。

       然而，病原體侵入時(shí)，呼吸道黏膜會(huì )有“三重”免疫保護機制。第一重是常規路徑：APC細胞（抗原遞呈細胞）通過(guò)對病原體相關(guān)分子模式（PAMP）或損傷相關(guān)分子模式（DAMP）加以識別、吸收抗原。此后，DC細胞（樹(shù)突細胞）通常通過(guò)傳入淋巴管遷移到附近的引流淋巴結，在那里抗原通過(guò)MHC-II復合物呈遞到幼稚的T細胞和B細胞。

       除了這套常規的抗原呈遞途徑外，在人類(lèi)呼吸系統感染時(shí)，還有“第二重”保護可以形成稱(chēng)為誘導性支氣管相關(guān)淋巴組織（BALT）的專(zhuān)門(mén)組織。BALT的基本結構包括中心的淋巴濾泡，其上覆蓋的黏膜細胞以及一些變異的上皮細胞，BALT可以將抗原呈遞給幼稚T細胞和效應T細胞和B細胞，而無(wú)需通過(guò)淋巴系統遷移。在鼻黏膜附近還有類(lèi)似的組織—鼻相關(guān)淋巴組織（NALT）。BALT、NALT共同參與呼吸道的黏膜免疫系統，引發(fā)的體液免疫應答，對有效處理致病性抗原和隨后的病原體中和非常重要。BALT引發(fā)的體液免疫應答主要是局部B細胞的應答和IgA的應答，黏膜組織中的IgA抗體通常是二聚體，最終形成的分泌性IgA（SIgA），可以交叉連接內腔中的病原體，導致空間障礙，從而阻斷感染性，也可以結合感染細胞內的抗原，并通過(guò)囊泡轉運將其排出。

       黏膜組織的“第三重”保護機制是，在一個(gè)特定黏膜區域的抗原啟動(dòng)可在不同的黏膜區域誘導反應。簡(jiǎn)而言之，鼻或口腔黏膜中的抗原啟動(dòng)可能在肺的黏膜組織中誘導黏膜抗體，反之亦然。換句話(huà)說(shuō)，一個(gè)人如果通過(guò)鼻黏膜被感染，這也可能導致氣道黏膜中SIgA水平升高。這種不同黏膜部位的相互作用通常被稱(chēng)為共同黏膜免疫系統。

       關(guān)山難越

       可吸入疫 苗的阻礙

       結構決定性質(zhì)，呼吸道黏膜的特殊免疫系統決定了其免疫接種中的作用。一款成功的吸入式疫 苗，需要滿(mǎn)足下列要求：疫 苗可以應準確的送到肺部；足夠的免疫原性活性，以確保充分的（黏膜）免疫細胞活化，即它應克服免疫耐受障礙；疫 苗不良反應少，尤其不會(huì )導致哮喘和COPD等，在疫 苗研發(fā)中必須克服下列的障礙。

       1適度的免疫耐受屏障

       由于呼吸道黏膜需要保持一定的免疫耐受性，確保在持續暴露于來(lái)自外部環(huán)境的大量無(wú)害物質(zhì)不會(huì )發(fā)生超敏反應。但這種“精巧的生理設計”卻極大了考驗了疫 苗的免疫原性，所以可吸入式往往需要搭配佐劑使用。佐劑的選擇取決于疫 苗的類(lèi)型與疫 苗本身的固有免疫原性，但由于可吸入疫 苗制劑中佐劑的必要性尚未完全闡明，因此在吸入式疫 苗的研究中就考慮免疫應答的問(wèn)題，主要考察免疫細胞和局部抗體產(chǎn)生，并觀(guān)察佐劑是否提高疫 苗的保護效力。

       雖然黏膜免疫系統在保護呼吸道免受病原入侵方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，但過(guò)度的免疫反應可能會(huì )損害肺部，并導致（抗體依賴(lài)性）呼吸道疾病的發(fā)生。一些研究表明，在某些情況下過(guò)度免疫相關(guān)反應，導致細胞因子風(fēng)暴的發(fā)生。

       2粒徑與沉積

       由于經(jīng)空氣傳播的病原體感染呼吸道的區域取決于其各自附著(zhù)受體的表達，吸入疫 苗的沉積位點(diǎn)與疫 苗作用的發(fā)揮相關(guān)聯(lián)，因此疫 苗制劑也應考慮空氣動(dòng)力學(xué)尺寸范圍內分散，選擇適合穿透氣道的粒徑。通常1-5μm的氣溶膠適合在肺中滲透和沉積，而較小的顆粒易被呼出。大于5μm的顆粒主要沉積在喉嚨或上呼吸道。除粒徑外，其他因素，如形狀、密度、吸入流速、電荷和吸濕性也可能影響顆粒在肺部的沉積行為。

       3造模的困境

       體內研究的一個(gè)先決條件是，應在最接近人類(lèi)的動(dòng)物模型中對疫 苗進(jìn)行嚴格評估，疫 苗的體內研究的通常需要動(dòng)物模型的參與，但它們卻無(wú)法執行所需的吸入動(dòng)作。

       另外，患者的吸入動(dòng)作也是影響吸入疫 苗有效性的一個(gè)因素。患者正確地執行吸入動(dòng)作，才能使疫 苗到達所需的目標區域，要保持適當的呼吸流速、正確的手呼吸協(xié)調，這些都需要正確的吸入操作指導。很多試驗中都考慮使用干粉吸入裝置（DPI），這是一種目前比較成熟的吸入式設備，并參考干粉吸入劑優(yōu)化疫 苗在肺部沉積，同時(shí)引入特殊的閥門(mén)利于兒童的使用。

       4適用性的考慮

       可吸入疫 苗制劑大致可分為兩類(lèi)：液體制劑和粉末制劑。干粉制劑比液體制劑有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，適當干燥的疫 苗可以更穩定，易于在常溫環(huán)境中儲存，從而避免了對冷鏈的要求。第二，干疫 苗重量小于液體溶液，有利于散裝運輸；第三，干粉制劑可以適配一次性干粉吸入器，可防止重復使用、交叉污染和水分引起的降解，并且與液體制劑相比，可在吸入中控制劑量。如克威莎?霧優(yōu)?是采用霧化器將干粉制劑的疫 苗霧化成微小顆粒，通過(guò)口腔吸入的方式完成接種。

       成功的范例

       流感減毒活疫 苗噴霧劑（LAIV，live attenuated influenza vaccine）—FluMist由阿斯利康生產(chǎn)，2003年獲得FDA批準，是迄今為止最成功的鼻疫 苗。

       FluMist克服了鼻腔黏膜膜滲透性低、黏膜纖毛清除率高、粘液屏障和鼻黏膜的酶環(huán)境等阻礙，在兒童和成人中已經(jīng)使用超過(guò)10年。該疫 苗包含三種減毒病毒疫 苗：兩種A型毒株（H1N1和H3N2亞型）和一種B型毒株。每種病毒都有相同的骨架，由來(lái)自主供體病毒的六個(gè)基因片段和來(lái)自野生型流感病毒的兩個(gè)基因片段（編碼血凝素和神經(jīng)氨酸酶糖蛋白）組成，每種LAIV病毒都是從雞蛋中培養和純化的。通過(guò)基因工程的改造使得減毒活病毒在在鼻咽黏膜細胞中感染和復制，但不侵犯下呼吸道和肺。減毒活病毒在鼻咽感染和復制的能力增強了抗原捕獲和呈遞，有利于免疫反應的發(fā)展。此外，這種遞送系統允許抗原以其天然形式呈現，因此，誘導的免疫應答類(lèi)似于自然感染誘導的免疫反應。

       該制劑存在一些微量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可作為佐劑。所有這些特點(diǎn)及其良好的安全特性是FluMist成功的原因。此后的2012年2月，FDA批準了FluMist四價(jià)，一種含有兩種甲型流感亞型病毒和兩種乙型流感病毒的制劑，使用人群也拓展到了2至49歲的人群

       總結

       在所有病毒 性感染呼吸道感染疾病中，目前唯一“常規可用”吸入式疫 苗就是針對流感病毒的?，F在的新冠肺炎大流行，吸入式疫 苗是具有潛力的給藥方式，特別是干粉式疫 苗可以提高穩定高效的接種。與注射疫 苗相比，吸入式疫 苗適用區域更廣泛，對老弱幼等人群更加友好，安全性更高。此外吸入疫 苗誘導的更強的黏膜免疫反應，可以能提供額外的一道防線(xiàn)，希望吸入式疫 苗可以為豐富武器庫，更有力的抗擊呼吸道傳播疾病。

       主要參考文獻

       [1]孫遜, 張遠冬. 克服免疫屏障的黏膜疫 苗遞送技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 藥學(xué)進(jìn)展, 2022,46(4):282-295.

       [2]Mato Y L. Nasal route for vaccine and drug delivery: Features and current opportunities[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2019,572:118813.

       [3]Heida R, Hinrichs W L, Frijlink H W. Inhaled vaccine delivery in the combat against respiratory viruses: a 2021 overview of recent developments and implications for COVID-19.: REVIEW[J]. Expert Review of Vaccines, 2021.

       [4]Benne N, Duijn J V, Kuiper J, et al. Orchestrating immune responses: How size, shape and rigidity affect the immunogenicity of particulate vaccines[J]. Journal of Controlled Release, 2016,234:124-134.