第 409 期

研究發展
B群腦膜炎球菌重組次單元疫苗研發
Development of Group B Neisseria meningitidis vaccine

研發背景
為落實國家整體防疫需求及建構專責之傳染病防制體系，本院於2003年5月成立疫苗研發中心，在莊再成主任的籌劃下於2005年9月動土興建符合cGMP規範之生物製劑先導工廠（今年5月與感染症研究組合併為感染症與疫苗研究所）。上述工程對推動國內疫苗產業之發展極為重要，2008年12月完成廠房設施及儀器設備之確效作業後，正式取得官方設施登記。本cGMP設施下設置病毒性疫苗製劑區、細菌性疫苗製劑區、卡介苗生產線，及生物製劑區（抗蛇毒馬血清）。為培養國內疫苗研發與製造的基礎能力，在國科會的支持下於2007年開始執行5年期之優先推動計畫，以H5N1流感、腸病毒71型、日本腦炎（JEV）與B群腦脊髓膜炎等疫苗為開發標的。本文以B群腦脊髓膜炎疫苗（MGBvac）為題，回顧過去5年之研發歷程，本疫苗可望於近期內開始第一期人體臨床試驗。

腦膜炎球菌（Neisseria meningitidis, NM）為具有莢膜的格蘭氏陰性菌。根據莢膜多醣的化學組成與抗原性可分為13個血清群（serotype），其中血清群A、B、C、Y及W135五群為人類病原菌，可引起致命的腦脊髓膜炎及敗血症，是第三世界國家高死亡率的主要因子之一。歷年來在台灣均只有B型及W135型之發生，在2001年首度有A、C及Y型病例。雖然在工業化的國家，腦膜炎球菌引起的病例不多；其中有50 %以上是B群菌污染所致，但在今日交通發達的時代，腦膜炎球菌感染可能造成的流行性或區域性腦脊髓膜炎，仍是亟待解決的一個全球性的健康問題。和大多數的細菌性傳染病一樣，即時使用抗生素可以殺死腦膜炎雙球菌以達到治療與防疫的效果，然而抗生素的過度使用，將加速抗藥性細菌的產生，目前已經發現有不同的抗藥腦膜炎球菌菌株出現，包括抗盤尼西林（penicillin）、抗四環黴素（tetracycline）、抗利肺寧（rifampin）與抗氯絲菌素（chloramphenicol）等腦膜炎球菌菌株，由於新一代抗生素之研發愈來愈困難，研發有效的疫苗是根本的防疫之道。

研發概要
腦膜炎球菌疫苗為各大藥廠競爭之項目，目前市場上已有對抗A、C、Y及W135型的莢膜多醣或醣聯蛋白疫苗。但B群腦膜炎球菌的莢膜多醣組成與人類的某些神經組織蛋白相似，不僅在人體所引發的免疫力非常弱，所產生的抗體可能造成嚴重的自體免疫疾病，目前僅能以簡略分離的病原菌外套膜蛋白，製成所謂OMV（outer membrane vesicles）疫苗，作為地區性緊急防疫使用。OMV疫苗組成複雜，有副作用之疑慮；而本技術所製造之廣效性重組次單元疫苗由大腸桿菌生產（重組Ag473脂化抗原），有較高之經濟效益與生物安全性。原始的抗原基因，為中興大學楊秋英博士（感染症與疫苗研究所兼任研究員）等人所發現，並已取得歐美台等國專利核可（專利編號中華民國發明第1280247號、US7357932、US20080118535及EP1612218）。本團隊所開發之純化製程克服以往此類蛋白質難以被大量製造的瓶頸，利用經特殊修飾後的層析膠體，在一定的操作條件下可選擇性吸附脂化蛋白質，再經過簡單的凍乾及調劑後，純度可達到使用於人體之安全標準。

為製造臨床試驗所需之雛型疫苗，必須建構穩定之重組疫苗抗原表現系統—即大腸桿菌康黴素（kanamycin）抗藥性之載體於BL32（DE3）菌株，且在篩選出高產量菌種後，執行10次以上實驗室級（5公升醱酵槽）無動物成分培養基醱酵。試製之純化抗原經蛋白質質譜鑑定確認，已進行之動物免疫原性實驗，顯示不管有無鋁鹽佐劑，免疫反應均達要求。所開發之純化製程具有高產量與放大能力，品質也已經多項新開發的檢驗方法證明，並進行安定性試驗，顯示抗原蛋白質品質十分穩定。以脂化型疫苗抗原執行細胞毒性與小鼠急毒性測試，證明純化之重組抗原合於生物安全性之標準。為評估疫苗之效力，已開發B群奈瑟氏腦膜炎雙球菌於小鼠致病力之實驗方法與抗原的免疫保護力測試，經與對照組（未接受抗原免疫）比較，實驗組（有接受抗原免疫）的小鼠存活率為100％，並委由中興大學獸醫學院動物疾病診斷中心判讀病理，顯示免疫之小鼠均能阻止病原菌所造成之病徵如菌血症等，證明本疫苗在動物模式對該疾病產生之保護效力。

重要研發歷程
  1. 建立與完成生產用細胞庫之安全性確效：
    2008年委託BioReliance執行生產用細胞總庫（主細胞庫與工作細胞庫）與生產終細胞安全性確效之所有測試項目。結果顯示細胞總庫無內生性與外源性汙染物，生產終細胞也與初始細胞來源一致。
  2. 建立無動物成分之製程：
    2009年完成上游30公升醱酵製程，並進行下游濃縮純化製程條件最適化，所開發之純化製程具有高產量與放大能力，產品純度已達95%以上。將利用所建立的系統執行後續臨床前試驗與人體臨床試驗用疫苗之製備。
  3. 建立B群奈瑟氏腦膜炎雙球菌在小鼠致病力之動物實驗模式：
    2010年以本系統作為B群腦膜炎疫苗主動保護力之試驗，結果顯示接受疫苗抗原免疫之個體全部存活。另以W135菌株作攻毒，以疫苗抗原免疫之個體多數存活，顯示疫苗對W135群腦膜炎球菌亦具相當之保護力。
  4. 建立標準操作程序書及品管分析方法驗證計畫書：
    至2011年止，cGMP設施共建立316份標準操作程序書，包括疫苗之製程、品管、品保、庫房等。
  5. 執行臨床前動物毒理試驗：
    依據醫藥品查驗中心（Center for Drug Evaluation, CDE）對於safety pharmacology test之要求，完成臨床前毒理試驗計畫書之協商討論，檢測執行單位生物技術開發中心（Development Center for Biotechnology, DCB）於2010年12月開始執行臨床前動物毒理試驗，預計2011年6月完成。
  6. 人體臨床試驗：
    預計於2011年下半年進行第一期人體臨床試驗。

市場分析
此單一B群腦膜炎疫苗之全球市場年值為7億美元以上，且B群腦膜炎疫苗所採用的脂化蛋白抗原在多數的致病菌株皆有表現，其高免疫原特性可發展為新世代之疫苗，此類疫苗有較高之經濟效益與生物安全性。預期全球對新興傳染病之疫苗有龐大的需求。本疫苗除了作為腦膜炎球菌防治之外，亦可作為其他疫苗如肺炎雙球菌及B型嗜血桿菌疫苗之基礎物，以進入另一個更大之市場，依據產業技術知識服務計畫（Industry & Technology Intelligence Services, ITIS）之分析，其市場規模應達80億美元以上，並由少於5家之藥商所分配。

願景
本院在國科會及衛生署疾病管制局的支援下，已將本疫苗研發、產品量產、工廠建廠及臨床試驗整合成單一計畫，藉此機會累積疫苗開發之相關經驗與技術、進行臨床試驗、產品註冊與產品行銷等，勢必有助於實質提升我國生技疫苗產業之實力。
《文/圖：感染症與疫苗研究所謝世陽博士》