老年人预防性疫苗研发策略

严孝金，耿芸 综述，段清堂 审校

1.北京沃森创新生物技术有限公司，北京 102629；2.云南沃森生物技术股份有限公司，云南昆明650500

据各国统计数据显示，新型冠状病毒肺炎（Coronavirus Disease 2019，COVID-19）死亡病例多为老年人和其他免疫能力低下的人群，其中未完成严重急性呼吸综合征冠状病毒2（severe acute respiratory symptom coronavirus 2，SARS-CoV-2）疫苗接种的老年人病死率显著高于完成全程疫苗接种的老年人，这引发了对老年人疫苗接种的重视［1-2］。接种SARS-CoV-2 疫苗在降低老年感染者重症率和病死率方面效果显著，已成为业界共识［3］。不仅SARS-CoV-2 疫苗，流感疫苗［4-5］、肺炎球菌疫苗［6-9］和带状疱疹疫苗［10-13］等均显示出对老年人的显著保护作用和社会经济价值。

促进老年人免疫接种，除强调老年人建立对预防性疫苗的正确认知，提高社区老年人疫苗接种率等社会推广工作以外，还需在疫苗研发等方面针对老年人的特点和需求进行供给侧的研发。为此，本文就衰老相关性疾病对疫苗安全性的挑战、免疫衰老对疫苗有效性的挑战、老年人疫苗品种需求和目前的研发进展以及我国老年人的支付能力、接种便利性等方面对疫苗研发的挑战作一综述。

1 针对老年人疫苗的研发进展

据2021 年全国卫生健康年鉴的统计数据显示，导致老年人死亡的主要传染病有呼吸道结核、病毒性肝炎和败血症等，且随年龄增加，传染病死亡率显著增加，城镇居民60 ～65 岁年龄组中传染病死亡率为9.03／10 万，而85 岁以上年龄组中传染病死亡率达63.73／10 万［14］。而且，由于流感、肺炎球菌感染等疾病存在感染未就医，或就医未检测上报等因素，统计数据仍未能完全反应老年人传染病感染的真实情况。

目前我国尚未将老年人纳入国家免疫规划，市场上适用于老年人的主要疫苗品种见表1。目前可用且推荐用于老年人接种的疫苗主要有流感疫苗、23价肺炎球菌多糖疫苗、带状疱疹疫苗、破伤风疫苗、白喉破伤风二联疫苗［15-16］。部分老年人常见的传染病目前暂无针对性疫苗，如丙型肝炎、梅毒、艾滋病。2023年5月，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准葛兰素史克公司（GSK）的呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）疫苗“Arexvy”用于60岁及以上年龄段人群接种［17］。美国莫德纳公司（Moderna）的mRNA RSV 疫苗处于3 期临床阶段［18］。

表1 中国适用于老年人的主要疫苗品种Tab.1 Main vaccine varieties suitable for older adults in China

部分传染病虽有疫苗可使用，但由于认为感染过无需再接种或接种后效果不佳等原因，目前未大力推广老年人接种，如乙肝疫苗和卡介苗。乙肝疫苗虽然接种年龄范围包含老年人，但由于多数老年人已感染过乙肝病毒或以前接种过乙肝疫苗，且老年人再接种乙肝疫苗后保护效果不佳，一般不推荐老年人进行乙肝疫苗接种［19］。但最近一项小型研究显示，老年人接种乙肝疫苗加强针仍能有效激发体液免疫和细胞免疫［20］，提示了在老年人中进行乙肝疫苗加强免疫的作用，但该研究样本数较少，有待进一步验证。卡介苗被世卫组织纳入扩大免疫规划后，目前全球免疫覆盖率超过84%，但其保护效力只能持续10 ～15年，且目前在成年人中的接种覆盖率较低［21］。但最近一项在1 347 名与结核病患者共同生活人群中进行的卡介苗保护效果研究发现，虽然卡介苗的保护能力随着结核杆菌暴露程度和年龄的增加而有所下降，但既往接种过卡介苗仍具有一定的保护效果［22］。除能够提高对肺结核的抵抗力外，卡介苗还能通过“免疫训练”的方式增强先天免疫，从而非特异性地增强对呼吸道病原体感染的抵抗力［23-25］。

1.1流感疫苗 目前中国批准上市的流感疫苗从抗病毒组分上分为三价疫苗（trivalent inactivated influenza vaccine，IIV3）和四价疫苗（quadrivalent inactivated influenza vaccine，IIV4）。目前国内的流感疫苗均为全年龄段的普通型疫苗［26］，普通型流感疫苗在老年人中的免疫原性和效力低于年轻人［27-28］。而国外已有多个专门面向老年人的增强型流感疫苗。

提高疫苗效力的策略主要有两种：一是增加疫苗剂量，二是使用新型佐剂、新型载体等技术来提升免疫效果。采用第一种策略（即增加疫苗剂量）的代表疫苗包括赛诺菲的三价高剂量灭活裂解疫苗IIV3-HD（商品名Fluzone®）和四价重组流感疫苗RIV4。IIV3-HD每型血凝素（hemagglutinin，HA）含量为60µg，是标准剂量流感疫苗HA含量的4倍，适用于65岁以上老年人［29］。RIV4（美国商品名为Flublok Quadrivalent，欧盟商品名为Supemtek）每型含重组HA 45 µg和蛋白质60µg，与标准剂量IIV4（每个血清型15µg HA 和15µg 蛋白质）相比，抗原含量增加了3 倍。采用第二种策略（即使用新型佐剂、新型载体等技术来提升免疫效果）的代表疫苗有诺华公司的MF59佐剂灭活疫苗Fluad和GSK公司的AS03 佐剂流感病毒裂解疫苗等。除上述两种佐剂外，还有多种新型佐剂或新型载体的流感疫苗处于临床前和临床中，均显示出较高的免疫诱导能力［30］。

目前上述增强型疫苗尚未引入中国，仅RIV4 报道了在美国加州进行的一项对中国人的临床研究［38］。国内同类产品的研发也较少，目前仅报道了在研针对65岁以上老年人的高剂量四价流感疫苗［39］。

1.2肺炎球菌多糖疫苗及多糖结合疫苗 肺炎球菌疫苗目前有23 价肺炎球菌多糖疫苗（pneumococcal polysaccharide vaccine 23，PPV23）和13价肺炎球菌多糖结合疫苗（pneumococcal conjugate vaccine，PCV13）。由于PPV23和PCV13的目标人群原本就是儿童和老年人，因此目前国内外均未额外开发老年人专用剂型。对于是否需对老年人进行加强免疫研究较少，且存在争议。一项纳入14名老年人再接种PPV23研究的荟萃分析发现，在接种后前2 个月内，再次接种后的抗体水平较初次接种低［40］；2 个月后，未观察到抗体水平的明显差异。与初次接种相比，再次接种与局部和全身不良事件（adverse event，AE）的风险增加有关，这些AE 通常是温和和自限性的，在初次接种后至少5年再接种时，局部和全身AEs的风险增加可能会得到缓解。但所有研究中缺乏临床终点，因此无法确定有效性，尚需通过有明确临床终点的研究来进一步评估再接种的效果。

1.3带状疱疹疫苗 目前国际上已有Merck 公司的减毒活疫苗（live attenuated herpes zoster vaccine，ZVL）（商品名Zostavax）和GSK 公司的重组带状疱疹疫苗（recombinant subunit herpes zoster vaccine，RZV）（商品名Shingrix）获批用于50 岁以上人群，其中Shingrix已在中国获批并于2021年正式上市，商品名为欣安立适。Zostavax是由水痘-带状疱疹病毒（varicellazoster virus，VZV）Oka 株制备的减毒活疫苗，单剂皮下注射［41］。其于2006年5月在美国获批，适用于之前无带状疱疹病史的60 岁及以上老年人，随后在欧盟等50 多个国家也获得批准，2011 年适用年龄调整为50岁及以上［42］。GSK公司的Shingrix于2017 年获FDA批准用于年龄≥50 岁人群，是第2 个被FDA 批准上市的带状疱疹疫苗。借助重组蛋白和优异的佐剂优势，Shingrix 的安全性和有效性显著高于Zostavax，自上市后，对Zostavax形成了显著的取代趋势。

国内也在开展带状疱疹疫苗的研发，最快的已进入Ⅲ期临床试验［43］。除重组蛋白技术外，mRNA技术也被应用于带状疱疹疫苗的研发中。

1.4严重急性呼吸综合征冠状病毒2（severe acute respiratory symptom coronavirus 2，SARS-CoV-2）疫苗目前国内的SARS-CoV-2 疫苗以灭活疫苗为主，还有腺病毒疫苗和重组蛋白疫苗。中国疾病预防控制中心监测显示，老年人接种SARS-CoV-2 疫苗的不良反应报告发生率低于其他年龄段人群，主要报告的是发热、局部红肿等一般反应，以及过敏性皮疹等异常反应，且相对更少或更温和一些［3］。接种SARS-CoV-2 疫苗加强针发生的不良反应未超出既往针次出现不良反应的水平，并未出现额外风险或不良反应增加的情况［3］。莫德纳公司的mRNA-1273 3 期临床数据显示，对64 岁以上人群的保护率为86.4%，18 ～65岁人群的保护率为95.6%［44］。对中国香港居民的研究显示，接种3 针北京科兴中维生物技术有限公司灭活疫苗和BNT162b2 mRNA 疫苗均能实现95%以上的重症和死亡保护率［45］。目前未报道针对老年人的SARS-CoV-2疫苗。

2 老年人预防性疫苗研发面临的挑战

2.1衰老相关基础性疾病对疫苗安全性的挑战 青壮年和老年人接种同一款疫苗后，不良反应可能有所不同，但相关研究尚不充分，目前仅建议慢性基础性疾病患者在病情稳定时接种疫苗。衰老相关基础性疾病包括慢性炎症、糖尿病、心脑血管疾病和癌症等。以SARS-CoV-2疫苗为例，2021年12月发布的《新冠病毒疫苗接种禁忌和注意事项指引（第三版）》更新了33 种可以接种的情况，8 种暂缓接种的情况，9 种不可以接种的情况，以及15 种其他情况，建议健康状况稳定，药物控制良好的慢性病人群、高血压病患者、糖尿病患者、脑卒中病情稳定者、神经退行性疾病患者接种SARS-CoV-2疫苗。此外，《社区老年人常见感染性疾病疫苗应用专家共识》中，有关专家同样认为患有慢性基础性疾病的老年人可以接种流感疫苗、23价肺炎多糖疫苗和带状疱疹疫苗［46］。伴有基础性疾病的老年人免疫力显著低于健康老年人，是传染病的易感人群，接种SARS-CoV-2 疫苗、流感疫苗等高传染性疾病疫苗具有较高的效益比，建议尽量接种。患有自身免疫性疾病和有既往疫苗成分过敏史的老年人易导致严重不良反应，不建议接种疫苗［47］。除此之外，还需关注老年人免疫失调导致的对疫苗的过度反应，尽管较为罕见。沙特报道了接种阿斯利康重组腺病毒SARS-CoV-2疫苗发生炎症引发的8例缺血性卒中患者中，以老年男性患者为主［48］。另外，国内还报道了接种SARS-CoV-2 疫苗后，在老年人中引发带状疱疹的病例，被认为可能与疫苗引起的免疫失调有关［49-50］。

2.2免疫衰老与疫苗有效性 老年人的免疫机能下降使得疫苗的保护效果下降，改善疫苗在老年人中的保护效果需对老年人免疫系统的变化进行深入研究，根据老年人免疫系统的变化采取针对性的疫苗研发策略。免疫衰老（immunosenescence）即年龄引起的免疫力下降，最早由衰老生物学研究的先驱—美国加州大学洛杉矶分校UCLA 的Roy Walford 于20世纪70 年代提出［51］。该概念最初指衰老引起的自身免疫疾病和慢性炎症，但目前专门指衰老导致的免疫力下降［52］。衰老引起先天免疫系统和获得性免疫系统的各层面和途径的重塑，概括来讲，免疫衰老包含4 个方面：慢性炎症造成的免疫功能降低［53］；先天免疫系统的细胞稳态失衡以及免疫细胞增殖更新速率的降低［54］；B 细胞产生抗体的能力降低导致的体液免疫活性降低［55］；T 细胞供应不足导致的细胞免疫活性降低［56］。虽然随着衰老相关的免疫系统重塑的研究不断加深，对免疫衰老影响的认识也有所转变，但其对疫苗效果的负面影响是确切的［57］。

衰老伴随慢性炎症的现象被称为炎症衰老（inflammaging）［58］。炎症衰老是一种以血液中炎症标志物水平升高为特征的疾病，诱导因素有感染、体细胞衰老、营养物质摄取不足和肠道菌群失衡等［59］。机体处于慢性炎症状态减弱了疫苗的免疫应答［60］。一项有关流感病毒疫苗的多队列研究显示，一些炎症因子的表达在年轻人中与高抗体反应相关，但在老年人中与低抗体反应相关［61］。老年人疫苗研发需开发具有逆转免疫衰老功能的佐剂，而非一般的具有刺激免疫作用的佐剂［16］。

先天免疫系统的衰老主要表现为功能失调和对病原体的应答递呈不足［62］。老年人的中性粒细胞等先天免疫细胞数量下降，对氧化应激等损伤的敏感性增加，对病原体的免疫应答变得迟钝，而一旦应答又易产生过度应答负向调节不足［54，63］。在此次SARSCoV-2 感染中，老年人的病死率显著高于青壮年，其中很多重症和死亡患者被发现病情加重的原因是炎症系统的过度激活，提示了老年人免疫应答失调对健康的严重威胁［64］。传统的铝佐剂激活先天免疫的活性不足，限制了疫苗的免疫效果。近年来开发的新型佐剂均通过激活先天免疫来提高疫苗的效力，代表性的有Novartis公司的MF59佐剂和GSK公司的AS 佐剂系统，以及特异性激活Toll 样受体（Toll-like receptor，TLR）信号通路的寡核苷酸佐剂［65］。新型佐剂在激发更强的先天免疫，增强疫苗免疫效果的同时，也伴随不良反应的加重，限制佐剂的副作用是开发新型佐剂的一个主要挑战［66］。

体液免疫的衰老主要表现在接种疫苗或感染疾病以后，不仅高亲和力保护性抗体的产生随年龄增长而减少，而且保护性抗体的持续时间也缩短。老年人产生高亲和力保护性抗体的能力下降，可能是由于T细胞、B细胞和其他免疫细胞的机能衰退综合导致的［67］。需要更高剂量的疫苗才能诱导足够的抗体［68］。多种疫苗的研究结果发现，首剂接种后，老年人的抗体水平弱于年轻人，而加强免疫后，老年人抗体水平与年轻人的差距缩小，提示了对老年人进行加强免疫的重要性［69-70］。

细胞免疫的衰老主要表现在T 细胞数量减少和T 细胞亚群失衡［56］。T 细胞耗竭是老年人对疫苗反应下降的原因之一，尤其在老年人伴随慢性感染和癌症的情况下［71］。作为预测疫苗效果的CD8+CD28-T淋巴细胞，在老年人接种疫苗后的丰度和活性均显著低于青壮年［72］。刺激和激活T 细胞活性是增强老年人疫苗效果的重点之一。有研究显示，终末耗竭T 细胞的代谢水平较低，使用IL-10-Fc 处理后，氧化磷酸化会迅速上升，增殖能力得到了一定程度的提升，抗肿瘤杀伤能力也提升［73］。另外，抑制程序性死亡受体-1（programmed cell death protein-1，PD-1）信号通路、改善线粒体功能和内质网应激也有助于降低T细胞耗竭［74-76］。

2.3既往接种史和感染史与疫苗有效性 虽然一般认为老年人接种疫苗后抗体滴度较低与免疫衰老有关，但近年来老年人既往接种史和感染史对疫苗有效性的关系也逐渐被发现。由于老年人在一生中普遍有过肺炎球菌、流感、带状疱疹、呼吸道合胞病毒等病毒的感染史或者接种史，针对这些传染病的疫苗开发中需要充分考虑既往接种史和感染史对疫苗有效性的影响。

已有多项研究证实，多次接种流感疫苗后抗体反应逐步降低［55］。对136 名年轻人（16 ～39 岁）和122 名老年人（62 ～92 岁）进行的三价灭活流感疫苗接种次数梯度的群组研究揭示了既往接种史对疫苗反应的影响［77］。研究者认为，2个年龄组对流感疫苗接种反应的差异可能不仅用免疫系统老化导致的免疫衰老这一单一因素来解释，既往疫苗接种史和感染史也是导致免疫反应下降的原因。该研究显示出了解既往流感病毒暴露史对后续免疫接种免疫反应影响的重要性，一个应对措施是在抗原设计时针对同一抗原提供不同的抗原表位来刺激B 细胞产生更多的抗体［78］。有研究分析了2006—2013 年间三价流感疫苗诱导的血液浆细胞、记忆细胞和抗体水平，发现疫苗中包含的1 个或多个毒株每年均有变化时，抗体反应是最高的［78］。表明B 细胞对变异的流感病毒株的反应不限定于初次抗原暴露诱导记忆B细胞库，不同毒株的加强接种有助于提高抗体水平，这与目前SARS-CoV-2 疫苗采用序贯加强的方式来增强免疫效果是一致的。

3 针对老年人的疫苗研发策略

3.1改进疫苗有效性评价指标 评价疫苗有效性的最终指标是大规模随机双盲对照试验得到的疫苗保护率数据，但这需要在疫苗研发的最后阶段才能得到结果，在得到最终结果之前已花费了大量人力物力。而在早期的实验室研究阶段，进行抗原设计和处方筛选时进行免疫原性评价的首要指标为抗原诱导抗体能力的评价，包括抗体阳转率、几何平均滴度（geometric mean titer，GMT）等。如血凝抑制（hemagglutinin inhibition，HI）试验是流感疫苗等具有HA 抗原的疫苗主要评价指标［79］。以诱导抗体能力为主的疫苗免疫原性评价体系具有简单可靠的优点，但最近的研究发现，该体系在面向老年群体疫苗的研发中存在一定的局限性，主要体现在以下两方面：首先，一些研究显示，疫苗诱导抗体水平与疫苗对老年人的保护效果缺乏显著相关性，以诱导抗体能力为主要指标不完全适用于老年人疫苗的免疫原性评价，相比之下，疫苗诱导细胞免疫的活性对老年人可能更为重要［16］。对90 名60 岁以上流感疫苗接种者的研究显示，接种疫苗后的抗体滴度与是否发生感染无统计学相关性，而在Th1 细胞诱导细胞免疫反应的标志物IFNγ 与Th2 细胞诱导体液免疫反应的标志物IL-10两项指标上，未感染的接种者数值显著高于接种后感染者，表明疫苗诱导的细胞免疫更具有保护效果［80］。作为细胞毒性T 细胞和NK 细胞活性标志物的颗粒酶B（granzyme B）的活性也可作为疫苗对老年人接种后保护效果的标志物［81］。其次，围绕IgG 的评价体系并不完全适合于黏膜免疫疫苗等新型接种途径的疫苗。黏膜免疫主要通过产生分泌型抗体IgA（sIgA）和先天免疫来中和及清除病原体［82］。目前的黏膜免疫疫苗也沿用了以血清中和抗体水平为主的评价体系，虽然黏膜免疫也能激发血清中和抗体达到一定的滴度，但显然需要针对黏膜免疫途径疫苗选择更适合的评价指标［83］。

3.2应用新型佐剂 在老年人中具有良好效果的疫苗主要有流感疫苗、肺炎多糖疫苗、肺炎多糖结合疫苗和带状疱疹疫苗等，其中针对流感疫苗对老年人保护效果弱的问题成功开发了高剂量流感疫苗。增加剂量虽然能够诱导更高水平的抗体，但对于增强细胞免疫的效果并不显著［68］。而带状疱疹疫苗通过使用AS01B 佐剂显著增强了免疫原性，显示出比减毒活疫苗更好的保护效果［84］。以MF59 和GSK 公司的AS 系列佐剂为代表的乳油剂佐剂及以CpG 为代表的寡核苷酸佐剂通过TLR 信号通路等途径强力激活先天免疫和细胞免疫，提高疫苗保护效果，显示出新型佐剂的重要性及巨大的潜力［65，84-86］。

除注射途径的疫苗佐剂外，黏膜免疫疫苗也需要新型佐剂的开发应用。与注射疫苗相比，通过口服、鼻腔、直肠或皮下途径接种的非注射式疫苗除诱导系统性免疫外，还诱导黏膜IgA，提供黏膜保护，防止感染的发生［87］。免疫传统的铝佐剂不能有效刺激B 细胞的抗体类型转换（class switch recombination，CSR）和效应T 细胞、效应B 细胞的归巢，不适合直接用于黏膜免疫疫苗［88］。另外，铝佐剂和乳油佐剂也不适于喷鼻、雾化途径等接种方式。基于病毒载体的天然优势，病毒载体黏膜免疫疫苗取得了一定的进展，已有喷鼻减毒流感疫苗上市，流感病毒载体和腺病毒载体的SARS-CoV-2疫苗已处于3期临床阶段。除病毒载体疫苗外，壳聚糖、甘露聚糖等实验性多糖佐剂也在黏膜免疫疫苗的研发中显示出良好的效果［89-91］。目前，黏膜免疫疫苗在诱导系统性免疫反应方面与传统注射式疫苗尚有差距，持久性也需要提升［92］。

3.3其他策略 除了一些治疗性疫苗外，疫苗与药物的一个很大区别是疫苗的使用人群是广泛的健康人群体，该特点决定疫苗除了对安全性和有效性的要求以外，也需考虑友好性和成本效益，尤其是面向老年人的疫苗。

疫苗的友好性方面，黏膜免疫疫苗具有安全性和友好性方面的潜力。口服和雾化等黏膜免疫疫苗有望降低对医护人员接种的依赖，虽然目前世界范围内尚无先例，但在大规模使用证明安全性后，长远来看，有望参照OTC药物使用，甚至更进一步同保健品一样可自行购买，便于行动不便的老年人接种使用。但尚需在法律层面的协同。

由于目前国家免疫规划并未将老年人纳入，虽然北京、上海、广州等部分经济发达地区为老年人免费提供了流感疫苗和23 价肺炎多糖疫苗接种，但目前绝大多数地区的老年人仍需自费接种疫苗［93］。疫苗的价格成为影响接种意愿的因素之一［94］。除通过国家财政投入和市场竞争降价降低老年人疫苗接种的经济负担以外，老年人疫苗也需在研发阶段考虑如何控制成本，以降低将来的生产价格。

4 结语

我国已步入老龄化社会，60 岁以上老年人已达2.6 亿，随着生活水平和科学素养的提高，老年人接种疫苗的意愿不断增强，老年人疫苗市场有广阔的需求。目前我国老年人接种的疫苗主要有流感疫苗、肺炎多糖疫苗、带状疱疹疫苗等少数品种，覆盖率远低于国外发达国家，甚至低于全球平均水平，老年人疫苗市场潜力巨大［95］。这需要疫苗企业提早布局，开展面向老年人的疫苗研发和推广，满足老年人疫苗市场需求。老年人的基础性疾病、免疫衰老和既往感染史会对疫苗接种的安全性和有效性造成一定影响。疫苗企业需从新型佐剂应用提高免疫原性，根据老年人免疫应答的特点优化疫苗临床前研究评价标准，更加注重提升细胞免疫应答，以及开发口服和吸入等接种途径的疫苗等方面来开展老年人疫苗研发，满足市场需求。