第16章 新的航程(1989—)(2)
第二十八节 敢与世界先进水平并肩跑
——我国研制轮状病毒疫苗的故事
我国的疫苗研制,在改革开放前和改革开放的初期,总体上一直处于“跟跑”阶段,虽然在仿制中也不乏创新,有些创新是有世界影响的,甚至是世界独一无二的,但从诞生的时间上看,还是外国有了后中国才有。从20世纪80年代中期开始,“跟跑”的历史阶段开始终结,出现了与世界先进水平“并跑”或“领跑”的疫苗产品。轮状病毒疫苗就是一个与美国等疫苗大国“并跑”的产品,在我国疫苗史上具有里程碑的意义。这个里程碑是由兰州生研所立下的。
儿科常见两大病:咳嗽与腹泻。引起婴幼儿腹泻的原因,以往一般诊断为肠炎,被认为是由细菌、真菌或寄生虫引起的,殊不知引起腹泻的原因不只是肠炎,不只是细菌,还有隐藏的“魔鬼”没有被发现。
1973年,澳大利亚墨尔本大学的教授毕少普(Bishop)首次发现了这个“魔鬼”,它不是细菌,是病毒。在电子显微镜下,它呈球形,大小不等,周边似车轮,故名轮状病毒。轮状病毒是引起婴幼儿腹泻的一个重要原因,而且因其引起的腹泻比细菌感染的腹泻更为严重,病起突然,拉水样便,伴随呕吐、发热,脱水程度比一般肠炎更高,最后因脱水和电解质紊乱导致死亡。轮状病毒的主要感染对象是3岁以下婴幼儿,但成年人和老年人也有“中枪”的。轮状病毒的生命力顽强,在自然环境中不易自行死亡,因此传播性更强,尤其是在寒冷季节,每年10月至次年2月为高发期。
因轮状病毒发现较晚,所以其流行病学统计都是20世纪80年代以后的数据。据WHO统计,世界各地的腹泻患儿,有11%—71%是由A组轮状病毒引起的。轮状病毒是婴幼儿病毒性腹泻的第一位病原体,全世界每年造成1.4亿患儿死亡。1988年日本发生一次暴发流行,导致7所小学的3012名师生发病。英国、澳大利亚、巴西、芬兰都有病例报告。轮状病毒不会因为卫生条件好就不受感染,即便你养尊处优,照样感染你没商量,所以在西方又有个别号叫“民主病毒”,只不过西方国家治疗条件好,死亡率比发展中国家要低。
我国5岁以下儿童中,每年因轮状病毒引起腹泻的约有1300万人次,死亡3.8万至4.7万人,医疗费支出约8亿元人民币。1982—1983年,甘肃兰州和辽宁锦州爆发轮状病毒手足口病大流行,病人达3万,除婴幼儿外还有青壮年感染。此后在广西、内蒙古、湖南、山东、河北、黑龙江、安徽、贵州、福建等省(自治区)都先后发生过较大规模流行。
1982年,兰州生研所第二研究室主任白植生去澳大利亚做访问学者,在毕少普教授的实验室进修。这是他第一次接触到轮状病毒,此时离轮状病毒的发现仅有9年,对它的认识还相当肤浅,还没有人尝试轮状病毒疫苗的研制。在进修期间,白植生萌生了一个想法:轮状病毒疫苗迟早要诞生,我回国以后就要搞这个疫苗,中国不应落在先进国家的后头。
第一个轮状病毒疫苗,中国与美国同时诞生
有心人做有心事。白植生一回国,便提出要上轮状病毒疫苗。
什么轮状病毒疫苗?他的想法刚开始并不被看好。那时,许多人对轮状病毒还很陌生,有的人甚至还不知道有此病毒。另外,还有不少人没把腹泻太当一回事:“谁家的小孩没拉过肚子?也没有听说有多少拉肚子拉死人的,你这个疫苗就是做出来给谁用呢?”白植生给大家介绍了国际上轮状病毒的研究动态以及国外有关的流行病学调查,但似乎很难说服大家。那咋办?先从流行病学调查开始。
那时科研条件还很差,他们用的电子显微镜还是从兰州医学院借来的。在西北城乡调查的结果显示,2岁以下的小孩重症腹泻40%是由轮状病毒引起的。这说明,轮状病毒是一个对婴幼儿健康造成严重影响的病原体。所以,研制轮状病毒疫苗于国于民都非常有益,势在必行。据白植生了解,美国的轮状病毒疫苗研究也才刚刚起步,中国再不起步,就会落后在起跑线上。于是,轮状病毒疫苗的研制被列为兰州生研所的重点课题,1985年拿到了卫生部的项目批件。白植生带着助手们开始了一次艰难的与国际同行的“并跑”。
大家都是从零开始,谁也没有经验可供别人借鉴,但英雄所见略同,中美两国科学家的思路是一样的。已知轮状病毒引起的腹泻是人畜共患病。轮状病毒可分为7组,其中A、B、C组能引起人和动物腹泻,D、E、F、G组只引起动物腹泻而不感染人。这是一个重要发现。就像人天花病毒只感染人,牛天花病毒只感染牛而不感染人一样,既然琴纳氏能利用这个特性发明牛痘苗,用来预防天花,是否可以用动物的轮状病毒株来制作疫苗呢?也许是天遂人愿,研究表明,对人无致病性的动物轮状病毒对人可产生交叉免疫作用。这太令人鼓舞了!简直与牛痘苗的原理如出一辙。于是乎,中美两国的疫苗专家都沿着这条路线开始往前跑。
对疫苗稍有常识的人都知道,要制作疫苗首先要建株,要建立起一个免疫效果好又没有毒性的疫苗株来。20世纪80年代,研究轮状病毒疫苗的美国、比利时和中国都在为建株而奋斗。而要建疫苗株,首要必须分离出野毒株来。偏偏轮状病毒非常难分离,在白植生他们艰难地分离动物轮状病毒株时,恰遇贵人相助,有人雪中送炭来了。1985年,青海省畜牧兽医科学院的周尚志等人,从腹泻羔羊的肠内容物和粪便中分离出轮状病毒野病毒,再用新生小牛肾原代细胞培养和适应传代,得到2—9代弱毒株。周尚志将第9代弱毒株赠送给兰州生研所。谢天谢地,有了这个弱毒株,就可以继续培育传代,从中择优,建立疫苗株。白植生和助手又将这个弱毒株往后传了100代,发现其中的第19代和第37代免疫原性好,尤以第37代为最好。好!就用它。第37代被选中作为疫苗候选株,被命名为LLR—85—37株(简称LLR株)。
此时,在世界上,比利时已建起1个牛轮状病毒株(G6型),美国已建起两个株,1个猴株(G3型),1个牛株(G6型),加上中国兰州所的羊株(G10型),共4个动物轮状病毒株。这4个毒株的血清型各不相同,但因为各型都具有交叉保护作用,故都可以作为制作疫苗的候选株。
上面所说的G,是指G血清型,是A组轮状病毒(现在已知轮状病毒分3组,但80年代时尚未发现B组和C组)的一个血清型,另外还有一个P血清型。A组轮状病毒由11个基因段组成,其中有6个结构蛋白(VP1—4,VP6、VP7)和5个非结构蛋白(NSP1—5),这些基因片段分别处于病毒的不同位置并发挥不同的作用。在基因型的鉴定上,研究员申硕(现武汉所首席科学家)有新的发现。他通过对上述羊轮状病毒的VP4、VP7基因核酸序列分析,结果证明其血清型为G10、P12。其中的P12是他的命名建议,因为当时才发现到P11,第12属于新发现。90年代后,全球已发现14种G型、15种P型。他发现的这个血清型被国际上统一命名为P15。这个新发现是疫苗研制过程中的一个意外惊喜,从一个方面说明,用这个羊LLR株制作的疫苗有中国特色,有别人没有的东西。
在对羊LLR株进行基因鉴定后,又经无菌试验、支原体检查、外源因子检查及动物安全性试验等项目的检定,结果表明全部符合国家规程要求。可以用来制作疫苗了。
但是,制作轮状病毒疫苗的大思路虽然是受了制作牛痘苗的启发,即用动物病毒来为人免疫,但比制作牛痘苗不知要复杂多少倍。许多技术名词和术语让笔者听得如坠五里云中,把相关论文连看了几遍也没有看懂,只好请他们少讲点技术名词,多讲点故事。陈冬梅1985年考上研究生就跟随白植生搞轮状病毒疫苗。她说:“轮状病毒的分离非常难,培养也比较难。它在什么情况下长得最好,需要一个小时取样观察一次,进行酶联免疫吸附试验,检查病毒的抗原。做一次试验要连续观察4—7天,我们晚上就睡在实验室,把闹钟上好,一小时起来一次,取样检查完,刚迷糊一会儿,闹钟又响了,又要起来继续观察。一个星期不沾家是常事。特别伤脑筋的是,同组的轮状病毒之间能够发生基因重配、基因重组和基因突变,如何保持疫苗株的稳定性是一个重大挑战。”
困难重重,白植生总是给大家传递乐观的情绪,从来看不出他有泄气的时候。他当年的研究生周旭说:“凡是见过他的人都会有非常深刻的印象,这个人走路一阵风,活力四射,风度翩翩,仪表和言表都非常得体,都说‘这哪像是一个六七十岁的老人啊!’在疫苗研制过程中,他没日没夜地泡在实验室,不是一天两天,而是日常状态。他平时不抽烟,但是在遇到难题时,会关在办公室里悄悄地抽烟,以舒缓压力加强思考。但一旦有人要来,他马上把烟掐掉,把烟灰缸藏起来。我们这些跟随他的学生感觉到,他内心的压力实际比谁都大,但他总是把自信、乐观情绪传染给大家。”
一个个难题被他们甩到了后头,1990年终于试制出口服轮状病毒活疫苗。这种疫苗为粉红色液体,每瓶装量为3ml,为一人份,里面不加任何防腐剂,配消毒吸管一支,让孩子像吸饮料一样喝进去。先在猴子身上做动物实验,然后全科室共10人,人人口服,不仅要抽血检查口服后的效果,还要品疫苗的口味。为什么还强调口味?因为听说美国第一批试制出来轮状病毒口服疫苗要先喝苏打水,然后再服疫苗,一方面与酸碱度有关,也许也与口味有关。我们是直接服用,如果口味不好,会影响接种。
自己喝了证明疫苗没问题,申请上临床,被批准后,在1992、1993、1995三年中分别进行了III期临床试验,共接种219名婴幼儿,证实疫苗安全有效。这要在以往,应该就可以批准试生产了,但是我国对疫苗的审查越来越严格,因为III期临床接种的人还显少,1996年药品评审中心要求他们再做一次扩大观察。于是,分别在南方的昆明市澄江县和北方的辽宁省大连市,对421名婴幼儿(服苗组202人,对照组219人)进行接种后安全性和免疫原性观察,结论是疫苗滴度稳定;婴幼儿口服后未见任何副反应,疫苗是安全的;接种后婴幼儿血清中和抗体四倍增长阳性率为50%—60%,达到并超过了世卫组织的相关指标……
在这次临床观察完成后,大家都忙于申请试生产文号。在实验室的白植生突然腹部剧痛,头上冒出汗珠,周旭等看到不对劲,赶紧把他架到了所里的卫生室。医生一看说:“马上送医院”。送到医院一查:急性坏死性胰腺炎!当即就安排手术。手术后,他鼻子里插着管子,见助手和学生们在病房陪着他,便笑着说:“我真壮,本想这一关过不去了,但我挺过来了。”他在病床上躺了五六天,与陪他的人说得最多的还是疫苗,让他们好好准备申报材料。周旭说:“他就是这样一个人,在这种情况下还非常乐观,唯一关心的还是工作。”
1998年6月1日,口服轮状病毒活疫苗获国家新药证书,属国家一类新药,取得试生产批准文号。在世界轮状病毒疫苗研制的竞技场上,是世界上第一个以动物轮状病毒毒株制备的人用轮状病毒疫苗。两个月后,美国的人—猴轮状病毒基因重配株四价疫苗被批准上市。从疫苗的价数来说,中国的是单价,美国的是四价;中国的是传统疫苗,美国的是基因重配疫苗,在科技含量上是不如美国的。但是衡量疫苗质量的金标准是有效性和安全性,而非科技含量的高低。不幸的是,美国的人—猴轮状病毒重配四价疫苗在接种中出现了15例肠套叠(一般可用非手术疗法,如发生肠坏死需进行手术治疗),于1999年10月被停止生产和使用。
市场是闯出来的
虽然取得新药证书,但1999年5月1日实行国家药品监督管理局颁布的新《生物制品审批办法》,其中有“IV期临床研究的要求”,以进一步检验疫苗的安全性。按照这一要求,兰州生研所和中检所,广西壮族自治区、梧州市、藤县三级卫生防疫站联合进行IV期临床观察。
这次临床观察共进行了半年,从1999年9月起,至2000年3月止,即一个流行季。刘溯曾跟随白植生、陈冬梅多次参加临床试验,这一次他作为陈冬梅的副手来到广西。她回忆说:“做临床实验是件很苦的事,和我一起进兰州所的新人最后都跑了,就剩下我一个。我跟陈冬梅老师到藤县,选了三个乡(和平乡、太平乡、古龙乡)共3000余名2岁以下的婴幼儿作观察对象。我们一人一辆自行车,骑到各个村的卫生室,在乡村医生的带领下一家一户动员孩子来口服疫苗。服苗后就进入了观察阶段,要一个一个地量体温,问小孩排便情况,是干是稀?什么颜色?观察副反应,看是否有腹痛、呕吐及皮疹等不适症状。如有腹泻要采集粪样,用试剂盒检测。服苗后7天要观察记录婴幼儿的精神状态、食欲及睡眠情况。每天天一亮就出门,一直忙到天黑以后才回来,脸被晒得通红。晚上睡觉就怕接电话,听说哪个孩子拉肚子了,哪个孩子有什么不适,就得马上起来赶过去。吃饭也没个点,陈老师买了几包饼干带在身上,饿了我们就啃饼干。”就这么观察了当地一个流行季,观察结果表明疫苗的安全性很好,对重症腹泻的保护率达90%以上。
IV期临床做完以后,2000年才拿到正式生产文号。这个疫苗产品我国具有完全自主知识产权,有效性和安全性已反复得到证实,但是疫苗却面临无人问津的尴尬,处于有苗无市的状态。周旭回忆说:“那时老百姓还不知道有轮状病毒,包括不少医生也不知道,甚至有不少医生对轮状病毒引起婴幼儿腹泻持怀疑态度。连这个病毒都不知道,就谈不上用疫苗了。当时兰州所花了很大的力气来做科普,白植生教授也不顾年迈亲自去讲课,宣传轮状病毒的危害以及疫苗的效果。”陈冬梅回忆说:“全国30多个省、市、自治区,我们一个一个地方去开专家论证会,做科普宣传,耐心回答他们的疑问。在某省的论证会上有位专家说‘听说美国默克的疫苗保护率是100%,你们的才90%,怎么回事?’我给他解释后告诉他美国首批接种2000例就发现2例肠套叠,到1999年已发生15例肠套叠,不得不停产了,而我们的疫苗还没有出现1例,这么一说他明白了,说‘不管白猫黑猫逮着老鼠就是好猫。’看来咱们的疫苗还是有优势。”就这样,轮状病毒疫苗逐渐被大家认可,市场打开了,到目前为止轮状病毒活疫苗是国内单一预防产品中销售量最大的一个产品。从无人问津到单苗销量第一,一说明疫苗质量好,二说明科普宣传必不可少。
回忆这个疫苗的研制和销售过程,研制花了17年多时间,推广花了4年多时间。陈冬梅和周旭等感慨良多,强烈地感到,这个艰难的过程标志着我国疫苗研制生产上的一大进步,就是疫苗研制一定要有超前意识,要主动。从世界上发现轮状病毒后不久,我国便与美国等先进国家同步开始研究疫苗,也同步生产出疫苗产品。这与以往在国外疫苗出来之后我们再跟踪的情况相比,应该说是一大进步。在大家都认识到需要某种疫苗时,你再来研制疫苗,是被动的,而在大家还没有认识到需要这种疫苗的时候你就研制疫苗,这就叫主动,叫超前。超前研制出来的疫苗虽然开始会遇到冷落,推广起来非常费劲,但通过科普,老百姓一旦认识到这种疫苗的重要性,就会欣然接受。随着我国科学技术的进步和人民对健康的需求增强,这种情况会越来越多。轮状病毒疫苗的研制成功表明,我国的疫苗研制和生产,已经到了结束跟跑时代,进入与世界先进水平并肩起跑的时代了。
到了该瞄准国际市场的时候
到目前为止,被WHO批准在全球用于免疫、已经上市的轮状病毒疫苗有4个,除中国兰州生研所生产的单价羊轮状病毒口服活疫苗(商品名“罗特威”)之外,还有比利时葛兰素史克公司生产的单价人轮状病毒疫苗,美国默克公司生产的五价人—牛重配轮状病毒疫苗以及越南生产的单价人轮状病毒疫苗。国外三家的疫苗上市时间都晚于中国,比利时的疫苗上市于2005年,美国的疫苗上市于2006年,越南的疫苗上市于2012年。也就是说,在1998年至2005年的7年多时间内,世界上只有中国的轮状病毒疫苗这一根独苗。
前面说到,美国的四价人—猴重配轮状病毒疫苗与我国的单价羊轮状病毒疫苗,于1998年几乎同时上市,但因接种后发生肠套叠而被迫停产。放弃这个产品后,默克公司又重新研制出五价人—牛重配轮状病毒疫苗。美国虽然走了这一段弯路,但是他最终研究出来的五价人—牛重配轮状病毒疫苗是最先进的。兰州所在单价羊轮状病毒疫苗上市后不久,又开始了三价人—羊重配轮状病毒疫苗的研制,并拿到试生产文号。目前已完成临床试验,正在进行新药证书和生产批件的审批,将于近期获批,同时新的厂房也已竣工,为预防小儿轮状病毒引起的腹泻将会发挥更多的作用。
美国科学家Kapikian是四价人—猴重配轮状病毒疫苗(1999年停产)和五价人—牛重配轮状病毒疫苗的研制者。原武汉生研所所长杨晓明(现中国生物董事长)与Kapikian相识,发现他很有国际情怀,希望他的疫苗能给发展中国家使用。杨晓明在美国见到他后,便对他说:“中国是最大的发展中国家,如果不在中国用,谈何用在世界上呢?你这么好的技术应该让中国也用上。”Kapikian很爽快,把五价人—牛重配轮状病毒疫苗株给杨晓明带回来了。杨晓明回到武汉生研所,当即组建了一个人—牛重配轮状病毒疫苗研究室,由人称“灭绝师太”的研究员徐葛林博士牵头来做。杨晓明对他们说:“这么好的东西光中国用行吗?”徐葛林一听就明白了,这是要他们一开始就要有国际眼光,要把这个疫苗推向世界市场。为了加快进度,六价轮状疫苗课题组由所长杨晓明直管,没有科室建制。杨晓明要求疫苗研制一开始就要按世卫组织预认证的标准来做。他联系了PATH(帕斯,适宜卫生科技组织),请他们派专家来武汉所讲课,按世卫预认证的标准指导疫苗的制作与生产。PATH先后派来八九位各方面的专家,一共指导了5年。在这个思路下,徐葛林带着大家进行疫苗的开发,武汉生研所同时按世卫GMP(药品生产质量管理规范)标准进行中试车间的基建。
话分两头,徐葛林在设计疫苗的涵盖范围时,发现美国的五价疫苗虽然基本涵盖了轮状病毒的主要流行型,但是国际文献表明,现在包括美国的五价疫苗在内的所有轮状病毒疫苗,用在非洲的效果都不理想。是什么原因呢?非洲的轮状病毒有一个G8血清型,而世界上现在已经上市的疫苗都不包括这个型。于是,徐葛林决定搞六价人—牛重配轮状病毒疫苗,把G8型加进去。这并非硬要比美国多一价,而是更多了一份服务意识和国际视野。搞成六价,就可以涵盖国内99.6%的血清型,全球96%的血清型。设计定了,便开始试制和工艺研发。徐葛林说:“研究配方就花了大半年时间,一次给小毛毛(湖北方言,指婴幼儿)吃多少,浓缩2毫升,里面用什么抗酸剂?用多少糖?这都要一项一项研究。培养也是大问题,病毒是长在细胞上的,细胞弄不好病毒就长不好,经过摸索,现在已建了3个中试车间,都是40层的细胞工厂……”研制的过程很苦,有人受不了,离职了,但是留下来的人没有一个人请一天的假,这让徐葛林很感动。她要求特别严,急了就训人,学生们因此给她取了“灭绝师太”的外号。谈到取得的成绩,学生们笑称“这都是‘灭绝师太’给‘踹’出来的。”她的一名硕士研究生叫李庆亮,是她的得力助手。徐葛林以他为骄傲,说:“这个男孩,交给他什么工作都让你特别放心。配方的研发、临床试验我都交给他,都做得很好。别人忙不过来时请他帮忙,他总是说‘好吧!’”其实,“灭绝师太”严归严,慈归慈。有个员工不小心被弄破的玻璃试管割破了手,却瞒着她继续工作,她得知后,买了一条大黑鱼熬汤给他送去,说“喝了有利于伤口愈合。”
通过研发六价轮状病毒疫苗,徐葛林带出了一个优秀团队,带出了良好的作风。大家都明白,制作出来的疫苗不仅是给国内用的,还要走向国际市场,否则就算失败。对国外专家讲的东西,能在认真消化后批判性吸收,不人云亦云,靠独立思考,创造性地解决问题。质量意识已经刻骨铭心,自觉落实到每一个细节上。比如在实验室和车间,什么东西应该放在哪里都是有严格规范的,有一个工人拍了照片还不算,另外专门贴了一张表,用来对照。徐葛林说:“没人要求他这么做,但他主动做了,这就是质量意识的体现。”
到2013年底,六价人—牛重配轮状病毒疫苗被试制出来,申请新药临床试验,等国家药监局的批件等了两年半。2018年底,已完成二期临床试验,与此同时,3个符合GMP要求的中试车间也已建成,申报预认证的文件正在准备中。
“灭绝师太”已经退休两年了,每天仍在“发疯”似的工作。问她“这样做的动机?”她说:“所里返聘我,不是让我来尸位素餐的,但关键还是受了老前辈谢毓晋的影响。他‘一生最恨干工作有始无终’,这个六价疫苗如果不通过世卫预认证,我休息也不可能安心的。”说到谢毓晋,她说:“每看到他的铜像,我就对照自己,感到和他比还差得太远。我妈妈1950年就进武汉所了,是谢毓晋的助手之一,也受到不公正的待遇。我外公解放前是上海葛氏制药厂的老板,父亲1957年被划成‘右派’,妈妈1958年被‘拔白旗’。她怕影响我,档案里从来不填有我这个女儿。虽然家庭的处境艰难,但她从来不发怨言,总是说跟谢老比,我们受的这点委屈不算啥。我1985年从武汉大学病毒系毕业分配到武汉所时,谢毓晋已经去世两年了,但妈妈对我说:‘你到了武汉所,就得学习谢毓晋,多想想为人民、为国家作贡献,少想点个人的名利地位。”说完她大声笑起来,补充说:“你不是问我的动机吗?就这,很简单。”
从兰州生研所的单价、三价羊轮状病毒疫苗到武汉生研所的六价人—牛轮状病毒疫苗,从白植生、陈冬梅到杨晓明、徐葛林,从他们身上可以看到,老一代疫苗科学家一心为人民的优良品质被传承下来了,同时他们又多了一份豪情,多了一份国际情怀,瞄准世界先进水平而奋力前行。就靠和他们一样的人,我国疫苗研制和生产进入了一个与世界先进水平并跑的新阶段。
第二十九节 只有中国儿童才有的福祉
——肠道病毒EV71疫苗的研制与生产纪实
让中国的疫苗进入世界先进行列,在部分品种上领跑世界,是几代疫苗科学家的梦想。跨入21世纪不久,我们终于欣喜地看到,中国研制的用于预防手足口病的肠道病毒EV71疫苗成为第一个领跑世界的疫苗产品。破此天荒的是一个平均年龄才30多岁的年轻团队。他们在原北京所所长沈心亮的领导和指导下,由李秀玲研究员领衔,研制出世界上独领风骚的EV71灭活疫苗,张云涛副所长、研究员统筹组织完成了临床研究,终使疫苗成功上市。这是只有中国儿童才有的福祉,在疫苗上市短短两年多的时间内,就让中国的手足口病病例下降了80%—90%。李秀玲团队开了中国疫苗在世界领跑的先例,EV71疫苗在中国和世界疫苗史上留下了浓墨重彩的一笔。
引发手足口病死亡的元凶
手足口病,这个危害儿童的幽灵虽然早已游荡于世界,但对大多数中国人来说,20世纪80年代才听说手足口病这个新病名。此前,不仅在祖国医学的经典著作中无此病名,而且在新中国成立后多次进行的流行病学调查中也未见此病,只有少数专家在英文文献中见到过这个“瘟神”。
手足口病1959年才被正式命名。世界上最早报道此病的国家是新西兰,时间是1957年。此后,这个幽灵很快就游荡到了澳大利亚,接着又远涉重洋,到了美国、欧洲、日本。20世纪70年代中期在保加利亚的一次流行,虽然只有750人发病,却致使其中149人瘫痪、44人死亡,何其恐怖之尤也!
流行病无国界。1981年,手足口病这个不速之客漂洋过海,闯进了中国。这个“瘟神”虽然来得晚,距新西兰的首次报道已有24年,但来势凶猛,大有变本加厉、后来居上之势。发病人群以5岁以下儿童为主。6月龄以下婴儿因有胎传抗体的保护发病较少,从6月龄开始发病率逐渐提高,尤以1至2岁儿童发病风险最高。它似乎喜欢上了亚洲,近20年来,手足口病主要在亚洲国家流行,中、日、韩、新、马、泰、越、柬等国无一幸免。每年4—6月,是我国手足口病的高发季节,部分地区(尤其是南方)10至11月还会出现秋季小高峰。我国成为全球报告手足口病发病例数最多、死亡病例最多的国家。自上海市首见手足口病之后,此病迅速出现在北京、河北、天津、福建、吉林、山东、湖北、青海、广东等十几个省市。天津市1983年发生手足口病暴发流行,5—10月间发生了7000余例,经过两年的散发流行后,1986年再次出现暴发。
因为手足口病是一种新的传染病,对症有效的治疗药物,国内没有,国际上也没有。对它的病原体也有一个逐渐认识的过程。1958年,病毒学家从新西兰患儿的身上分离出柯萨奇病毒,兴奋不已,以为逮住了病根子,可进一步的研究发现,这只是冰山一角而已,引发手足口病的病原体有若干种,是一个病毒群,多达20多种(型),元凶乃肠道病毒EV71。据统计,死于手足口病的患儿90%以上是因为感染了EV71病毒(1979年由国际病毒命名委员会正式命名)。它引起神经系统和呼吸系统症状,并发症包括脑炎、无菌性脑膜炎、肺水肿或肺出血、急性软瘫和心肌炎。
2008年,安徽省阜阳市发生了一起不明原因的疫情,婴幼儿大量住院,临床表现大都为重症肺炎,患儿入院几小时到两天之内便出现死亡。统计数字表明,6000多例患儿中,发生重症感染的353例,死亡22例。中国疾控中心紧急组织专家前往阜阳调查,中国生物北京生研所、昆明生研所、北京科兴公司等单位的专家们在现场分离病毒,发现导致这次疫情蔓延的元凶还是EV71病毒。因为由EV71病毒感染的手足口病出现的是神经症状,50%—80%无症状和类似感冒,没有典型的出疹症状,所以很容易造成误诊。阜阳市首批住院的患儿中,只有一人出现了皮疹,故一开始没有往手足口病上想。
我国从2008年开始,也就是在阜阳市手足口病暴发之后,将其列为丙类传染病,实行24小时报告制度。到目前为止,手足口病的发病率高居丙类传染病之首。鉴于EV71病毒实验室检验相当复杂,我国生物工程科学家利用生物芯片技术开发出肠道病毒鉴定芯片,可快速检测出肠道病毒的型别,为抢救患者赢得了时间。
我国最早于1995年由武汉病毒研究所分离出EV71病毒,1998年深圳市卫生防疫站也从患者的分泌物中分离出2株EV71病毒,2008年从安徽阜阳分离出的EV71病毒是第三次成功分离。有了病毒株,就可以研制相关疫苗。
研制出EV71疫苗成为预防手足口病的当务之急,但世界各国都还没有行动。为天下父母解忧,为手足口病患儿解难,舍我其谁?中国生物北京生研所及其同行们站了出来。
创造奇迹的年轻团队
2008年5月12日,是一个中国人民永远不会忘记的日子。这一天的下午,发生了举世震惊的汶川大地震。全国上下,人人关注。但在北京生研所,有3个人对这次大地震却一无所知。他们是研究员李秀玲、副研究员张中洋、研究生王潇潇。按照时任所长沈心亮(后任中国生物首席科学家)的要求,他们必须在24小时之内写出研制EV71病毒疫苗的立项报告,第二天一早就要拿到科技部去汇报。他们太专注了,两耳不闻窗外事,一心只写报告书,经过一天一夜的讨论、写作、修改,在次日上班之前将写好的立项报告装订成册。张中洋告诉笔者:“第二天天亮时,李秀玲老师让我和王潇潇去休息,她和沈所长带着材料去科技部汇报。汶川大地震我们是第二天才知道的。”
这项任务是沈心亮、李秀玲主动要来的。那时,李秀玲刚从加拿大做博士后研究回来,恰逢手足口病疫情在安徽阜阳结束不久,她深感作为生物制品工作者责任重大,应该尽快搞出预防手足口病的疫苗来。她的这一想法与所长沈心亮不谋而合。要干就抓紧干,就不要拖拖拉拉,于是沈心亮要求他们立即写出立项报告来。
因为手足口病疫情严重,北京所的立项报告写得翔实具体,项目的组织者沈心亮、研究室牵头人李秀玲都有攻坚克难的经历,取得过令人刮目的成果,有很强的研发实力,所以项目很快得到批准,被列入科技部“十一五”国家支撑计划之中。
沈心亮是我国生物制品领域的著名科学家,成绩卓著。他基础研究造诣深厚,实践经验非常丰富。他主持完成的国家“九五”攻关项目《神经生长因子研究与开发》于2001年取得新药证书,2003年正式上市;主持完成的国家“九五”攻关和“十五”“863”重点项目基因工程戊型肝炎疫苗研究获得成功;主持国家自然科学基金项目抗肿瘤坏死因子单克隆抗体的研究及肿瘤坏死因子与宿体之间相互作用的研究,先后获得了六株抗TNF(肿瘤坏死因子)单克隆抗体,此外他还构建了TNF突变体克隆株和表达株,为开发相关单克隆抗体治疗肿瘤奠定了基础。他还做了治疗用疱疹疫苗的研究,但还没做完,他就被调到北京所任副所长,不久任所长。
李秀玲时任北京所第二研究室副主任,EV71灭活疫苗的研制是李秀玲主持的第二个重大课题。此时,她刚从加拿大萨斯喀彻温大学(University of Saskatchewan)微生物学系进行了为期一年半的博士后研究回来。微谷(中国生物研究院前身)领导沈心亮和张云涛特地为这个项目成立一个实验室,由李秀玲任主任;停掉了另外一些非重点项目,重点保障EV71疫苗的研制。重视程度越高,压力就越大,舞台给你搭好了,就看你唱戏了。
开发EV71病毒疫苗,是世界级创新。创新与仿制的最大区别,是要“第一个吃螃蟹”,要走一条从没有人走过的路,研制的过程从起点到终点,每一步都要靠自己披荆斩棘,开出一条路来。这也是科学家与匠人的不同之处,匠人是拜师父学手艺,科学家是自己在黑暗中摸索。
EV71病毒株是国家疾病控制中心提供的我国自己分离出来的毒株。制作疫苗的第一步最重要的工作,是通过培养减毒,使野毒株变成疫苗株。最早李秀玲的研究室一共才有4个人,3个助手为张中洋、王潇潇、郝春生。副研究员张中洋在接受采访时说:“开始可以说是一片黑暗,完全没有方向感,把毒株样本种在二倍体(2BS)细胞或非洲绿猴肾(VERO)细胞上培育减毒。我们要的减毒株必须符合下列条件:免疫原性好、抗原稳定、无毒性、宜于培养生长。要选到一株符合上述条件的减毒株,简直如大海捞针。没有先人给指路,只能靠实验慢慢摸索。”最后他们从培育出的38个弱毒株中,选出了7个作为候选疫苗株。
一个弱毒株最后能不能作为疫苗株?仅靠基因测定和在试管中得来的数据来判断是不行的,还必须过动物试验这一关。在外行看来,做动物试验,不就是把毒株打到动物身上观察效果吗?不对!做动物试验的前提是要建立科学的动物模型。如果是仿制世界上已经有的疫苗,因为先驱者已经建立了现成的动物模型,可以采取鲁迅所说的“拿来主义”。而EV71疫苗是原创性的,没有现成的动物模型可用。所以,必须自己来建模。否则,临床研究前的保护效果就根本无法评价,因而一切都无从谈起。这是一个关键的技术瓶颈。这个瓶颈被李秀玲团队突破了。经艰苦努力,他们建立了世界上第一个EV71病毒攻毒保护模型。用这个模型,可证实中和抗体在疫苗保护效果中的关键作用,为临床方案提供关键数据。
建立模型很不容易,运用这个模型来做试验更是一条漫长而艰辛的路。首先要找一个典型的野毒株作为攻毒株,用不同的剂量分别打到乳鼠体内,然后不间断地观察它的发病情况,发不发病?什么时候发病?什么时候症状加重?是否造成死亡?发病后多长时间死亡?等等,都要有详细的记录并有各项指标的实验数据。这个搞清楚了,再给不同病程的病鼠以不同的剂量打初步拟定的疫苗候选株,看是否有免疫效果,如果有,症状是什么时候减轻的?是什么时候康复的?得拿出严谨的实验室数据。这还没完,接下来的试验是先给乳鼠打疫苗株再打攻毒株,看是否有保护作用,保护的程度如何?对7个候选疫苗株,要一个一个都做一遍,从中选出一个性能最优良的候选株作为正式疫苗株。对疫苗株的试验要更加完整细致,比如如何确定疫苗的剂量,最多用多少?至少要用多少?对重症和轻症的EV71病例的保护率各是多少?等等。
张中洋说:“每次试验要观察1—2周时间,我们就得在小动物室里待着。很苦,但都没觉得苦,因为注意力都集中在乳鼠身上,喜怒哀乐都是由试验情况牵动的。比如打了攻击毒后乳鼠不发病就感到很沮丧,一看它得了病,马上就高兴起来了。再如打了疫苗株,如果不出现理想的免疫效果,你就高兴不起来。如果连续出现免疫效果不好的情况,那就说明你的这个候选疫苗株有问题,那就得再选一株来重新试验。遇到挫折后,往往大家都沉默寡语。李秀玲就召集大家开会分析原因,然后互相打气,拳头一握:‘加油!’”
动物试验从小往大做,小白鼠、大白鼠、猴子,一个一个做,一项一项来。谁也记不清中间遇到了多少挫折,只知道这些挫折一次一次被克服了。李秀玲继承了著名医学科学家汤飞凡在北京所留下的好传统和工作习惯,每周开一次讨论会,每个人不分地位高低、资历长短,人人畅所欲言,上周看了什么文献有什么体会,工作中遇到什么困难有什么建议,大家一起交流。
研究生王潇潇是做检定的。她的第一导师是中国工程院院士赵铠,李秀玲算是第二导师。对EV71疫苗研制中碰到的各种难题,赵铠总能给课题组以无私的帮助,不吝进行理论指导,给年轻人传递一种积极向上的精神,鼓舞了大家的斗志。王潇潇说:“赵院士主要做理论指导,实际操作都是李秀玲带。李老师最爱问‘为什么?’比如你给她汇报某项试验没做成,她问的第一句话就是‘为什么?’然后说:‘你不能光说成还是不成,要搞明白为什么成为什么不成,不把它吃透了,即使重做也还是不成。’在她的手下很难得到一次表扬,往往都是一连串的‘为什么?’有时问得你面红耳赤,逼着你去思考,去总结经验教训。李老师特别严谨,有时给她汇报说某项试验已经没问题了,她又是一个‘为什么说没问题了?’然后从里面挑问题,有时候简直是鸡蛋里面挑骨头,这个指标还没达到最好,那个数据还不全面,‘怎么就敢说没问题了?继续做。’”李秀玲就这么爱“较劲儿”,有时候数据只差了一点点,她也要你重做。她说:“如果不能保证每一步实验数据的准确,最终的结果可能就会偏离最初的设计轨道,从而导致失败。”
原北京所副所长、研究员张云涛评价说:“EV71疫苗的临床前研究有三大亮点,第一是建立了动物模型;第二是用大罐培养病毒,使产能比用细胞工厂成倍增加,代表了国际疫苗生产的主流;第三是做出了许多标准品,是中国首个被世卫组织认可的疫苗国际标准,在中国疫苗研制史上具有重大意义。”
要做出标准品,就要让疫苗的各项指标达到最佳状态,最大难题是纯化。李秀玲的要求是纯化必须超过欧洲药典和美国的标准,抗原的回收率,杂质的去除率和比活(以抗原蛋白为分子,总蛋白为分母)要达到国际最先进水平。张中洋是负责中试工艺的,他说:“要达到上述目的,就必须采用最先进的工艺,就必须精益求精,经反复试验、改进,最后我们的上述三项指标,都比欧洲、美国的要好。”但李秀玲并不满足于此,因为这个疫苗是要注射接种的,她对疫苗的纯度要求层层加码。负责做检定的王潇潇说:“EV71病毒疫苗的杂质主要是非洲绿猴肾传代细胞残留的DNA,国家规定为100pg/剂,这个要求已经很高了。Pg(皮克)是一个重量单位,有多大呢?1克(g)=1000毫克(mg),1毫克=1000微克(µg),1微克=1000纳克(ng),1纳克=1000皮克(pg),也就是说1pg=1/10亿mg。”正所谓“人到危难智更全”,他们开动脑筋,想方设法,几个月下来,“千淘万漉虽辛苦,吹尽黄沙始到金。”最后终于达到了10pg/剂的要求。
临床前研究原计划5年时间完成,而李秀玲带领课题组不舍昼夜地干,只用了两年半时间。2010年12月23日,EV71疫苗获得国家食品药品监督管理总局签发的一类新药临床研究批件,成为世界上首个进入临床试验的同类疫苗。
一个疫苗要成功上市,临床前研究只是走完了第一步。现在,临床研究日益成为疫苗研制的一个瓶颈。临床研究是临床前研究的继续,是科学研究,而不是一般人以为的只是临床前研究的尾巴,一个收尾过程。一般来说,临床前研究是用动物做实验,而临床研究要上人。如果临床研究过不去,临床前研究就只能出论文而不能出疫苗产品。临床研究的投入往往比临床前研究高出5倍,甚至更多。EV71疫苗的临床研究经费支出高达7000万元。除了要高投入,还有研究方案以及协调各方等方面的许多困难。EV71疫苗的临床研究由副所长张云涛挂帅、李秀玲协助,经多方努力,得以在江苏省进行。张云涛的重要贡献是首次成立了数据安全管理委员会,与国际接轨,规范了整个III期临床研究的方案和方法,从而能更加客观、准确、完整地评价疫苗的有效性和安全性。Ⅰ期、Ⅱ期临床试验分别于2011年5月和12月完成,结果显示疫苗具有良好的安全性和保护效果,对由EV71病毒引起的手足口病保护率达90%以上,重症保护率达100%。但还须进行第Ⅲ期临床试验最后证实。
被《柳叶刀》称为“世界首个EV71疫苗”
2011年,中国生物公司从总体布局出发,新组建了中国生物技术研究院,李秀玲的研究室被划到研究院。他们研制的EV71病毒灭活疫苗被放到武汉所生产。之所以作如此决定,是因为武汉所拥有全自动化的大罐生产线。于是,武汉所陈晓琦的研究室加入EV71病毒灭活疫苗的研发团队,从事下游的放大研究并最终进行生产。
李秀玲和陈晓琦本不相识,因搞这个疫苗,发现两人竟然同是湖北广水人,同一年出生,同一年考上武汉大学(一个在医学院、一个在生物系),毕业后又同是在中国生物系统工作,两人除工作关系外又多了一份乡情,而且性格非常相似,做起事来既雷厉风行又非常严谨。“扫眉才子知多少,管领春风总不如。”两个巾帼须眉,同心协力,终让这个疫苗产品上市。
这个疫苗,李秀玲在北京已完成中试。陈晓琦要做的事,简单地说就是放大,把小罐中试变成大罐生产,按GMP(药品质量管理规范)要求生产出合格的疫苗来。
放大也是一门学问。常有这样的情形,小规模生产非常成功,但一旦放大就问题多多。陈晓琦博士曾作为核心成员参加了麻疹、腮腺炎联合减毒活疫苗的研制和生产,对活疫苗的大生产有一定的经验,但对灭活疫苗做的不多。她做的第一步工作是进行人员培训,请李秀玲给大家讲课,讲EV71病毒灭活疫苗的研制过程以及在中试中积累的生产经验和应该注意的问题。边培训人员边编写生产程序、操作规范以及特殊情况的处理办法,各个岗位人员的职责要求。比如突然遇到断电、断水的情况该怎么办,发现各种异常情况该怎么办,都写得详详细细、清清楚楚。这些工作非常烦琐,是进行生产的基础,但是不经过大生产的检验,这些都会变成一纸空文。
放大生产的每一个环节都得经过试验,但最大的难关有两个:小罐变大罐后病毒能不能生长得好;疫苗纯化能不能达标。
武汉所的全自动化生产线是杨晓明当所长时建起来的,发酵罐有两层半楼那么高。小罐发酵变大罐发酵,绝非像小锅做饭变大锅做饭那么简单,要让病毒长得好、长得均匀,还得经过摸索,不断加以改进。这一关比较顺利地闯过去了,而疫苗纯化这一关却险些过不去。反复试验总是达不到李秀玲规定的10pg/剂的要求。究竟是什么原因?还得仔细分析查找,总结教训后再次试验,这一关挡了他们两三个月。陈晓琦说:“每试验一次要研判上千个数据,经反复试验研判、对比,最后终于查到了原因,找到了克服的办法。这时候,大家高兴地抱在一起,一个个眼泪汪汪。”
在闯关的过程中,研究团队工作常态是“5+2”“白加黑”。有人实在受不了了,对陈晓琦说:“主任,你还是给我换一个工作吧,我有点坚持不下去了。”陈晓琦没有正面回答他,说:“你还记得一个重症手足口病患儿的家长在湖北经济台募捐的事吗?”她说的这个患儿家长,为救孩子花了几十万医疗费,最后实在没钱了,便通过湖北经济台募捐。虽然这个孩子最后在同济医学院被救活了,但这一家的遭遇深深刻在武汉市民的记忆中。陈晓琦说:“谁也别叫苦。苦的时候,就想想手足口病的死亡病例90%以上是由EV71病毒造成的。记着这个90%,你就不会叫苦了。”
技术上的难点攻克后,那就是严格按GMP要求组织试生产,一项一项按规范对照,有问题及时解决。
2013年3月,张云涛主持用武汉所生产出来的EV71病毒灭活疫苗,在江苏1万余名婴幼儿中进行了Ⅲ期临床试验,试验结果令人非常满意。疫苗对EV71感染所致手足口病保护率超过90%;对住院和重症病例保护率达100%。在全球范围内率先摸索出抗EV71病毒中和抗体有效性免疫替代终点,首次提出EV71疫苗免疫接种的目标人群。EV71疫苗的Ⅱ期和Ⅲ期临床研究结果均发表在国际权威杂志《柳叶刀》上。其中Ⅲ期临床研究的论文被《柳叶刀》作为封面文章,被标之为“世界首个EV71疫苗”。
Ⅲ临床研究完成,说明已具备大规模生产条件了,可以申报新药证书和生产文号了。做疫苗的人都知道,临床研究批件、新药证书、生产文号是决定疫苗命运的三把“金钥匙”,很不容易拿到。2016年5月26日,国家新药审核检验中心的人员进驻武汉所,进行生产现场动态核查。这是诸多核查项目中必不可少一项。他们交给陈晓琦一份非常详尽的动态核查计划,每天干什么、什么时候干什么,非常具体。他们盯在车间内外,随机抽查。7月的一天,按规定要查细胞培养,可天公不作美,武汉下大雨。陈晓琦早晨5点钟起床,准备开车去上班,开门一看惊呆了,小区一片汪洋,地下车库全被淹了!她住在市区,而武汉所的新址在江夏区,平时要约1小时车程。眼下,武汉市很多地方交通瘫痪,出租车也停运了,咋去上班?为不耽误当天的核查,她一个人包了一辆面包车,对司机说:“无论你怎么绕,你要想法把我送到,多少钱我不在乎。”司机七绕八绕,总算把她送到所里,虽然车费花了800元,但她格外高兴。更让她高兴和想不到的是,全研究室的所有人员一个不落全部赶到了!有人是淌着水分段打车来的,有的是与她一样,是几个人包一部大巴来的。这一天细胞培养很顺利,无懈可击,通过核查。所有动态核查做完,审核检验中心的检验员取三批成品原液封好,盖上章,拿回中检院检定。
2016年12月13日,EV71疫苗获得国家一类新药证书和生产注册批件。从2008年5月20日李秀玲写立项报告算起,到这一天,漫漫八年半的时间,他们披荆斩棘,另辟蹊径,终于到达预定的目的地。站在这个目的地,他们可以骄傲地对世界说:全球第一个EV71病毒疫苗诞生在中国!并且是只有中国才有的疫苗!是只有中国儿童才有的福祉!
陈晓琦对笔者扳着指头算了一笔账,自豪地说:“这个疫苗产品生产两年多来保护了3400万儿童免受EV71肠道病毒感染。”这个疫苗见效快,副作用小,来自江苏和山东疾控中心的反馈说:“头一天到医院查房,见到不少手足口病患儿,隔几天去,就没有了,有的第二天就好了。”
虽然《柳叶刀》在封面上称中国生物的EV71疫苗为“世界首个上市”,而从上市的时间来说,中国生物在国内是第三个。昆明所和北京科兴的EV71疫苗虽然研制成功在后,但上市在前。他们的生产工艺用的细胞工厂,产能难以与中国生物的大罐生产相比。
EV71疫苗是一个我国具有完全自主知识产权的疫苗,杠杠地值得中国人骄傲。李秀玲说:“看到自己的成果能够变成保障亿万儿童健康的产品,油然而生的成就感和价值感让我非常享受。”
谈起这个疫苗能够研制成功的原因,李秀玲说:“作为一名科研工作者,最重要的一点就是要永葆一颗单纯的心。要抛开一切杂念,潜心于科学研究本身,而不能患得患失,受杂念的干扰。”的确如此,她从事科研15年,一路走来,心淡如水,人素如菊,用一颗单纯的心,在疫苗世界默默耕耘,并带出一个年轻的优秀团队。
在笔者看来,最令人欣慰的是这个疫苗的研制生产队伍,无论是李秀玲领衔的研制团队,还是陈晓琦领衔的放大生产团队,成员的平均年龄才30多岁。开题立项时,领头人李秀玲才37岁。30多岁的年轻人精力充沛,但在这个年龄段,家里上有老下有小,家庭负担是很重的。李秀玲为了专心科研,在此前的水痘疫苗项目中,曾把不满1岁的女儿送回老家请父母抚育,搞这个项目时,女儿也是由父母照看。团队中的年轻人有的刚结婚,有的孩子刚出生,但都以李秀玲为榜样,心无旁骛,说加班就加班,要出差,说出发就出发,没有一个人谈条件,这是这个疫苗能够研发成功的精神支撑。
在这个项目进行当中,2012年李秀玲当选为党的十八大代表,2015年被评为全国劳动模范。这个疫苗上市后,李秀玲2017年又当选党的十九大代表。她是这个研发团队的优秀代表,也是中国生物党员中的优秀代表。她领头研制出EV71病毒疫苗,在中国疫苗史上立下了一块重要的里程碑,标志着我国疫苗从中国制造走向中国创造。
一个创造性疫苗的研制团队,就是一个人才成长的摇篮和平台。开题时还是研究生的王潇潇等人,在参与这个项目的过程中迅速成长,现在都已晋升为副研究员。实至名归,这是对他们实际科研能力的认定,也是给他们的奖赏。