世翔與您一起抵抗COVID-19 – 疫苗開發

COVID-19 (SARS-CoV-2)爆發3個多月,已席捲全球逾150個國家和地區,每日確診人數不斷攀升,歐盟27國甚至將首次全面關閉邊境30天。從病毒檢測,疫苗開發和藥物測試,科學界透過分進合擊方式來加速研發進程。世翔國際在COVID-19 (SARS-CoV-2)各階段的研究上,將盡最大的能力滿足客戶需求。


一、疾病檢測&分類

以病毒為主可分為三部份,分別為病毒核酸檢測、病毒分離培養及病毒抗體檢測。因目前病毒培養實屬不易,需在BSL-3生物安全等級實驗室操作,故目前實驗室診斷以real- time RT-PCR核酸檢測為主。然而,檢測準確度會因樣本來源,採樣技術,康復情況和儀器極限等因素,多項變因影響是否可準確的偵測到病毒,檢測時間需要至少4個小時。[1]
為了加速檢測速度與敏感度,可採取檢測血清中的IgM 與 IgG 抗體之變化[2],可動態瞭解患者處於何種感染階段。因為,IgM是感染初期出現的抗體,可用於疑似病例之早期篩檢;IgG則於感染中後期出現,可了解患者處於恢復期或是否曾被感染。所以主要應用方向包括:(1)社區回溯與檢測疑似無症狀患者。(2)確認病患是否已無傳染力,符合出院標準(patients discharge)。
另一方面在目前重症監護病房數量不足且情況緊急,正確分類需要重症監護的患者至關重要。有研究表明IL-6是一種有效的標誌物,可以高準確度預測呼吸衰竭並幫助醫生及早正確分配患者。

 

二、偵測病毒量和傳染力

理論上一株病毒可以感染一顆細胞;但由於複製的缺陷、偶發的突變,病毒不見得每次都能複製出具有感染力的子代。使用virus plaque assay 的方式,計數斑點的數目並分析,可以回推病毒力價,釐清病毒傳染力。

三、疫苗開發

1. 疫苗研發方向

疫苗,是這場世紀之疫終極武器。疫苗分為兩種,一種是「活性減毒疫苗」,一種是「不活化疫苗」。近年來,新型疫苗大多是屬於不活化疫苗,接種之後比較安全。但是不活化疫苗進入人體後無法複製,需要相當的抗原量才能刺激足夠的免疫反應。台灣疫苗國家隊在2月7日啟動後,國衛院宣布同時投入胜肽、DNA、重組病毒、次單位4種疫苗研發,皆須測試誘發毒殺性T淋巴細胞反應[3]

2. 免疫反應測試

ELISPOT是目前公認最靈敏的「抗原特定T細胞」之體外檢驗技術(能從20萬 -30萬個細胞中檢出1個分泌該蛋白的細胞)。可評估疫苗效力,或是疫苗注射路徑影響。現階段已經用於測試COVID-19的免疫反應,針對T cell的細胞因子有IL-2, IL-6, IFN-r, TNF–α,針對B cell有IgG, IgA, IgM。當樣品稀少,又需同時偵測2~4種標的物時,可使用FluoroSPOT代替ELISPOT。分析儀器可自動完成計數&分析步驟。
柏林的Accelero Bioanalytics GmbH (“ Accelero”)公司近期獲得SARS-CoV-2測試的權威許可[4],亦提供FluoroSpot檢測法,靈敏測試在體外SARS-CoV-2刺激細胞後的IgG分泌,致力於先天免疫反應監測的免疫學檢測如IgG和/或IgM的檢測以及針對人血清中SARS-CoV-2的效價測定[5]

3. 更多疫苗開發方法_醣蛋白疫苗

COVID-19病毒上的S蛋白與人類細胞膜上的AEC2結合是COVID-19病毒進入人體的關鍵。而且,S蛋白高度糖基化,因此,解決S蛋白的糖基化可能有助於理解病毒與受體的結合,融合,進入和復制。 此外,闡明糖基化是設計用於疫苗開發的合適抗原的重要步驟。[6]
中研院基因體研究中心研究員,去年才發表成功開發新式的單醣流感疫苗[7],使用酵素Endo H[8]切斷病毒醣蛋白上的醣,醣蛋白表面的多醣分子逐步減成單醣分子。然後用原型及單醣型的醣蛋白做為疫苗。所產生的疫苗 不但不具病毒的危險性,而且可以產生更好的免疫力。目前也投入了2020新型冠狀病毒疫苗的研究。

4. 疫苗量產

研發疫苗之後,要進行大量測試前,一定需要量產。Novavax,Inc.臨床階段的生物技術公司,獲得CEPI資助以支持COVID-19疫苗計劃[9],預計於2020年春末啟動。使用iLineF [10]AI智能自動監控疫苗製造中細胞培養階段,優化製程。

 

四、藥物試驗

3月底統計,歐洲,美洲,亞洲約有超過 30 個 Covid-19 的藥物與治療開發計畫正在進行中。目前最被看好的三大希望之藥為:抗瘧疾老藥「羥氯奎寧」(Hydroxychloroquine)、尚在臨床試驗階段的新藥「瑞德西韋」(Remdesivir),以及抗流感的二線藥「法匹拉韋」(Favipiravir)[11]。原用於治療伊波拉病毒的新藥瑞德西Remdesivir,現已在中國、美國、台灣展開治療 Covid-19 的臨床試驗。其他的藥物候選者還有Kevzara。Kevzara 為 IL-6 receptor 抑制劑,可抑制 IL-6 介導的發炎訊號,預期可降低 Covid-19導致的過度免疫反應[12]
有鑒於多項試驗計劃逐漸開啟,FDA於3月18日發布了最新的Covid-19臨床試驗指南,以確保在大流行期間,臨床試驗參與者的安全。

 

五、未來展望

1. 微創藥效學生物標誌物

COVID-19很能適應人體的呼吸道,,它將會是有潛力成為一隻有效的、長存的新興傳染病毒。我們可能必須有和它長期抗戰的準備[13]
未來檢測罹患COVID-19時,若能讓取樣更便利,檢測更精準,提供治療依據,及早提供病患更適切的治療方式,將可提高治癒力,代謝體檢測將是可以接續研究的方向!Biocrates發展出的代謝體檢測方式,只需樣品10ul (常使用血樣),在多個領域(神經學,心血管疾病,癌症,藥物動力學等)已經有多項成果,像是可作為出阿茲海默症指標,正確率達90%[14] ; 成功分辨健康的人與乳癌病患(影像無法判讀),敏感度達98.1%,專一性達96.0% [15]; 將PI3K訊息傳遞路徑調控和血清中代謝物改變連結起來,作為微創藥效學生物標誌物[16]

2. 預測COVID-19患者可能發展成嚴重發炎的風險

感染COVID-19的患者,可能會引起肺部的損傷,造成內皮受損。受損的內皮(endothelium)然後可能會在促進發炎反應的放大和延續中起關鍵作用,從而導致最嚴重的COVID-19併發症,急性呼吸窘迫綜合徵(ARDS)。

CELLSEARCH技術可以是研究受損內皮在COVID-19臨床表現中的作用的重要新工具。

 

六、相關品牌

 MabtechAIDQA-bioBiocrates life sciences ag

免疫檢測試劑/抗體

ELISPOT/FluoroSPOT ReaderAI智能監控細胞培養

醣蛋白分析酵素/試劑

代謝體檢測試劑/服務

 

七、研究COVID-19適合產品

1ELISAIL-2 / IL-6 / IFN-γ/ TNF-α
IgG/IgA/IgM
2ELISpot
3FluoroSpot

更多產品請連結Mabtech

Human IL-2 ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)

Human IL-6 ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)

Human IFN-γ ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)

Human TNF-α ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)

Human IgG ELISpot BASIC kit (ALP/HRP)

Human IgA ELISpot BASIC kit (ALP/HRP)

Human IgM ELISpot BASIC kit (ALP/HRP)

FluoroSpotFLEX 自由組合2~4種分析標的物

‧ 自動分析免疫反應儀器
AID ELISPOT/FluoroSPOT Reader

‧ 自動監控細胞培養 iLineF

‧ 醣蛋白分析
Endo H (Endoglycosidase H), 300mU/60ul, E-EH02

‧ 代謝體分析
Biocrates AbsoluteIDQ® p180 Kit

八、資料來源

[1] http://www.labmed.org.tw/knowledge_1.asp?mno=110
[2] https://www.gbimonthly.com/2020/04/66165/ FDA授權首個新冠病毒血液抗體測試 、Celularity新冠免疫療法 首獲FDA臨床試驗許可
[3] https://www.twreporter.org/a/covid-19-taiwan-vaccine-protential
[4] https://www.accelero-bioanalytics.com/20-uncategorised/110-sars-cov-2-testing
[5] https://www.accelero-bioanalytics.com/bioanalytical-services/elispot-fluorospot
[6] https://my.glycanage.com/article/Glycosylation-profile-of-SARS-CoV-2-spike-protein
[7] JBS 2020, Better influenza vaccines: an industry perspective https://jbiomedsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12929-020-0626-6
[8] PNAS 2009, Glycans on influenza hemagglutinin affect receptor binding and immune response https://www.pnas.org/content/106/43/18137
[9] http://ir.novavax.com/news-releases/news-release-details/novavax-identifies-coronavirus-vaccine-candidate-accelerates
[10] http://www.ovizio.com/en/Microscopes/iLine-F
[11] https://www.twreporter.org/a/covid-19-mit-medicine-favipiravir
[12] https://www.pmlive.com/pharma_news/sanofi_doses_first_patient_in_global_kevzara_covid-19_trial_1331903
[13] https://www.twreporter.org/a/2019-ncov-epidemic-prevention
[14] 2014 nature medicine , Plasma phospholipids identify antecedent memory impairment in older adults. https://www.nature.com/articles/nm.3466
[15] 2013 Int. J. Mol. Sci., Mass Spectrometry-Based Quantitative Metabolomics Revealed a Distinct Lipid Profile in Breast Cancer Patients. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3645730/
[16] 2013 NCRI Cancer Conference, Identification of plasma metabolite changes following phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K) inhibition with GDC-0941, a potent and selective pan-Class I inhibitor of PI3K : preclinical discovery followed by clinical qualification in a Phase I clinical trial. https://abstracts.ncri.org.uk/abstract/identification-of-plasma-metabolite-changes-following-phosphatidylinositol-3-kinase-pi3k-inhibition-with-gdc-0941-a-potent-and-selective-pan-class-i-inhibitor-of-pi3k-preclinical-discovery-followe-4/